ELLÄRA
Begrepp:
Spänning (trycket i strömkällan) mäts i volt (V).
Strömstyrka (flödet av elektroner per sekund) mäts i ampere (A).
Effekt (hur mycket ström som en apparat suger) mäts i watt (W).
Energi (hur mycket ström som förbrukas under en timme) mäts i kilowatt-timmar (kWh).
Motstånd (Resistans) mäts i ohm (Ω).
Elektronerna rör sig från ett batteris minuspol till pluspolen. Ändå säger vi att strömmen
går åt andra hållet (från plus till minus) och så ritar man ett kopplingsschema med pilar
från plus till minus.
Alla ledningar och elektriska apparater gör motstånd (hindrar den elektriska strömmen
från att ta sig fram) och har därför en resistans (ett motstånd). Resistansen i en ledning
beror på ledningens tjocklek, längd, material eller temperatur. En tunn tråd har högre
resistans än en tjock. Silver och koppar har liten resistans medan t.ex. järn har högre
resistans. En lång ledning har högre resistans än en kort. Hög temperatur ger högre
resistans.
Ohms lag:
Resistansen
= spänning (V)
Strömstyrka (A)
eller
Motstånd
= tryck
flöde
Alla apparater förbrukar (suger) en viss mängd watt (W) för att kunna fungera. Om
apparaten har för stor effekt vill den öka flödet av el. Men eluttaget är bara gjort för ett
visst anpassat flöde (ampere) och då blir strömmen för hög och en säkring eller propp
går. Då kommer det ingen el. När flödet blir för högt genom en ledning blir den varm och
det kan leda till brand. Därför har vi proppar (smältsäkringar) i våra hushåll. Proppen är
en porslinsklump med en tunn silvertråd i. När silvertråden blir överhettad brinner den av
och strömmen slutar att fungera till dess att vi bytt proppen. Om vi har för många
apparater inkopplade i ett hushåll kan elnätet bli överbelastat och proppen går sönder.
Effekten anger hur mycket el en apparat behöver för att fungera (t.ex. en lampa kan
behöva 40, 60 eller 75 watt). En diskmaskin kan behöva 2000 watt för att fungera.
Den energi vi förbrukar mäts i kilowatt-timmar (antalet watt en maskin behöver * antalet
timmar den är igång). När vi betalar våra elräkningar räknar elbolaget ut hur många
kilowatt-timmar vi har förbrukat. Priset ligger runt 80 öre – 1 krona per kWh.
Vi kan jämföra strömkällans spänning (V) med ett vattentorn som har ett visst tryck som
vill pressa fram vattnet i våra ledningar. Beroende på vattenledningens höjd och bredd
kan den släppa igenom ett visst antal liter samtidigt (flödet). Strömstyrkan (A) förklarar
hur många elektroner som släpps igenom per sekund. Om spänningen är samma men vi
ökar strömstyrkan innebär det att mer elektricitet passerar in i apparaten. Det är samma
sak som att vi gör vattenledningen större och mer vatten kan passera med samma
hastighet.
Effekten (W) räknas ut genom att multiplicera spänningen med strömmen. Det motsvarar
ungefär hur många liter vatten som passerar igenom vattenröret (vattnets hastighet * ytan
som den ska passera igenom).
Energiförbrukningen = effekten * tid
En kilowatt-timme är hur mycket elektricitet som passerar genom apparaten under en
timme. Detta kan jämföras hur många liter vatten som passerat genom ett rör under en
timme. Det är den mängd som förbrukats under en timme.
Den mesta elen produceras i vattenkraftverk och kärnkraftverk. I Sverige finns de flesta
vattenkraftverken i norr medan alla industrierna som använder el finns i söder. Elen
transporteras i ledningar. Eftersom en del av energin förloras under transporten i
ledningarna vill man att denna transport ska gå snabbt. Därför har man kraftiga ledningar
med hög spänning (hög fart) upp mot 400 000 volt. I städerna finns kraftstationer som
transformerar (ändrar) spänningen så att den blir lägre. När elen kommer till våra hus är
spänningen inte alls så hög. Sedan har vi gruppcentraler i våra hus som fördelar ner
strömmen mellan rummen i huset. I våra vägguttag är spänningen oftast 220 V.
Om en apparat förbrukar för mycket energi (har högre effekt än vad uttaget klarar) går
strömmen.
Ex.
Ett vägguttag har en spänning på 220 volt. Den maximala strömstyrkan är 10 A. Detta ger
en effekt på 220(V) * 10(A) = 2200 (W). Om den inkopplade apparaten suger mer energi
än 2200 watt blir strömstyrkan för hög och då brinner silvertråden i proppen av och
strömmen går.
Motstånd (eller resistorer) reglerar så att varje komponent i en apparat får rätt mängd
ström och rätt spänning för att kunna fungera. Motståndet gör det svårare för strömmen
att passera genom en ledare. Ju högre motstånd desto svårare att passera. I elektronik
är motståndet ofta ett rör av glas eller porslin. På utsidan röret finns ett tunt lager av kol
eller metall som leder strömmen.
Så här räknar man ut motståndet med hjälp av Ohms lag:
Tänk dig en lampa som drivs av ett 4,5V-batteri. Du testar med en mätare som visar att
strömstyrkan är 0,3 ampere. Då är lampans motstånd 15 ohm.
4,5 V = 15 Ω
0,3 A
Om det blir fel i en elektrisk apparat kan t.ex. metallhöljet på en brödrost bli strömförande.
För att skydda oss från att få farliga stötar finns ofta en skyddsjordledare. Den leder bort
den farliga strömmen från metallhöljet.
En annan säkerhetsanordning är jordfelsbrytare som ofta finns i apparaterna. Den ger ett
bättre skydd än propparna och slår automatiskt av strömmen när det blir ett fel.
Blöt eller fuktig hud minskar kroppens resistans. Därför är det farligare att komma i
kontakt med ström i våtutrymmen såsom badrum eller tvättstugor eftersom vi riskerar att
få mer ström i oss där.
Seriekoppling och parallellkoppling
Om vi kopplar ihop två batterier till en lampa i seriekoppling lyser lampan starkare därför
att spänningen blir högre (1,5V + 1,5V = 3V) men om ett batteri slutar att fungera så bryts
strömmen och lampan slocknar. Ett 4,5V-batteri är faktiskt 3 st seriekopplade 1,5Vbatterier.
Om vi kopplar två batterier till en lampa genom parallellkoppling ger varje batteri
spänningen 1,5 V. Lampan lyser lika starkt som om den enbart var kopplad till ett batteri,
men om ett batteri går sönder fortsätter den att få ström från det andra.
Om vi seriekopplar två lampor till ett batteri kommer varje lampa att lysa hälften så starkt
eftersom de får dela på den spänning som batteriet har. Dessutom slocknar alla lampor
om en lampa går sönder eftersom kretsen är bruten. (julgransbelysning)
Om vi parallellkopplar två lampor till ett batteri får varje lampa den spänning som batteriet
ger och lyser alltså starkare än seriekopplade lampor. Dessutom fortsätter den ena
lampan att lysa om den andra går sönder eftersom det bara är en krets som är bruten.
Parallellkopplade lampor drar dock mer energi från batteriet och det håller inte lika länge.
