1. Hva er elektrisk strøm?
Elektrisk strøm er elektriske ladninger (elektroner) i bevegelse.
Hva er elektrisk strøm og elektrisk ladning?
Elektrisk strøm kan sammenlignes med en vannslange hvor strømmen er selve vannet, spenningen er trykket som driver vannet gjennom slangen, og motstand er motstanden som vannet møter på sin vei igjennom slangen.
Elektrisk strøm er elektrisk ladning i bevegelse. Strømmen beveger seg gjennom en leder og frakter energi fra ett sted til et annet. Energi kan transporteres over store avstander ved hjelp av elektrisk strøm.
Det oppstår strøm i en leder når vi kobler den til en spenningskilde, for eksempel når vi slår på en varmeovn eller lyspære. I en leder med elektrisk strøm vil det avgis varme, og ved høy nok temperatur vil elektrisk energi omdannes til lys. Elektrisk strøm kan også utnyttes til å drive elektromotorer, som for eksempel i elbiler og tog.
Elektrisk strøm er en strøm av elektroner i en elektrisk krets som beveger seg fra et punkt med høyere elektrisk potensial til et punkt med lavere elektrisk potensial. Forskjellen i elektrisk potensial mellom to punkter kalles spenning og måles i Volt (V). Elektrisk strøm (strømstyrke) måles i ampere (A) og er et resultat av spenningen. Den elektriske motstanden, er det de elektriske egenskapene til materialet som brukes som leder som bestemmer, måles i Ohm (R)
Likestrøm
Likestrøm (Direct Current – DC) er en elektrisk strøm som flyter i én retning, i motsetning til vekselstrøm. Batterier er likestrømkilder. Strømretningen går fra pluss til minus på batteriet.
I en strømførende ledning er det elektroner som beveger seg. Siden de har negativ ladning, beveger de seg i motsatt retning av strømretningen. Vekselstrøm kan omdannes til likestrøm ved hjelp av en likeretter.
Likestrøm brukes i industrielle prosesser, for eksempel ved produksjon av aluminium og ved opplading av bilbatterier. Det eksisterer også elektriske kraftoverføringslinjer og kabler over store avstander basert på likestrøm. Det meste av elektronisk utstyr som datamaskiner og LED-lys bruker likestrøm som energikilde.
Vekselstrøm
Vekselstrøm (Alternating Current – AC) endrer retning periodisk, slik at det i gjennomsnitt går like mye strøm i begge retninger langs en leder. Dette kommer av at polariteten i kretsen endrer retning periodisk.
I strømnettet brukes vanligvis vekselstrøm for å levere elektrisk kraft til husholdninger og industrielle anlegg.
For vekselspenning måles antall retningsendringer per sekund i Hertz (Hz), også kalt sykluser eller svingninger. I Norge og Europa har vi 50 Hz, og det betyr at strømmen gjennomfører 50 svingninger hvert eneste sekund.
Spenning deles inn i tre kategorier:
- Ekstra lav spenning (ELV) et lavspenningsområde som ikke går over 50 Volt vekselspenning eller 120 Volt likestrøm.
- Lavspenning er et spenningsområde på høyst 1000 volt vekselstrøm eller 1500 volt likestrøm.
- Høyspenning er elektrisk spenning høyere enn 1000 volt vekselstrøm eller 1500 volt likestrøm.
Elektrisk strøm måles i Ampere (A)
Fysiske prinsipper og naturlover
Elektrisk motstand sier noe om evnen et materiale har til å lede elektrisk strøm.
Hva er elektrisk spenning og motstand?
Spenning er den elektriske kraften som driver strømmen gjennom en elektrisk krets. Motstanden forteller oss hvor mye materialet, elektrisiteten beveger seg gjennom, bremser strømmen.
Når man måler elektrisk spenning, måler man forskjellen mellom to punkter i en elektrisk krets. I et 12 volts batteri måler man for eksempel spenningen mellom + og – polene på batteriet.
Elektrisk motstand sier noe om evnen et materiale har til å lede elektrisk strøm. Sagt på en annen måte; motstanden sier noe om hvor vanskelig/lett det er for elektronene å bevege seg gjennom et materiale. Et annet ord på motstand er resistans. Motstanden måles i Ohm (Ω).
Ohms lov: er en formel som brukes til å beregne forholdet mellom spenning, strøm og resistans i en elektrisk krets.
I = V/R, der I er strømmen, V er spenningen og R er motstanden.
Fysiske prinsipper og naturlover
Elektrisk kraft, eller bare kraft, er en vanlig brukt og innarbeidet betegnelse på elektrisk energi.
Hva er elektrisk energi?
Elektrisk energi er en energiform som skyldes elektriske krefter. Elektrisitet er elektroner i bevegelse. Elektrisiteten i et strømnett produseres normalt i en kraftstasjon. Karakteristisk for elektrisk energi er at den må forbrukes i samme øyeblikk som den produseres.
Videre er elektrisk energi knyttet til energioverføring. Når vannet fra et høytliggende magasin tappes ned tilførselsrøret til en lavtliggende kraftstasjon og det treffer et turbinhjul vil kreftene overføres til en generator som produserer strøm.
Skovlene på turbinen omformer trykk og bevegelsesenergi fra vannet over til mekanisk energi. Mekanisk energi er her summen av vannets kinetiske energi (bevegelsesenergi) og potensielle energi (stillingsenergi). Deretter omformes den mekaniske energien til elektrisk energi ved hjelp av en generator.
Når et elektrisk apparat eller enhet tilkobles spenningen vil en elektrisk krets dannes og en strøm skapes. På denne måten overføres elektrisk energi til denne enheten. For eksempel, når du bruker en elektrisk vifte, blir den elektriske energien omdannet til mekaniske krefter som driver viftens bevegelse.
Hva er elektrisk effekt?
Effekt er en fysisk størrelse og definert som omsatt energi per tidsenhet. Det kalles også ytelse. Effekt måles i watt.
I en elektrisk bil benyttes energioverføring i begge retninger. En elektrisk bil har et batteri som energi/spenningskilde og den elektriske motoren som tilkoblet apparat.
Ved regenerativ bremsing, benyttes motoren som generator slik at energi returneres til batteriet i form av ladestrøm.
Elektrisk effekt måles i watt (W).
Fysiske prinsipper/naturlover
Magnetisme, lys og radiobølger er alle forskjellige former for elektromagnetiske fenomener som er basert på vekselvirkningen mellom elektriske og magnetiske felt.
Magnetisme
Magnetisme er en kraft som virker på avstand og skyldes elektriske ladninger i bevegelse. Dens virkning kan beskrives ved et magnetisk felt. Materialer som er magnetiske, kalles magneter.
Når elektroner i et atom eller en partikkel beveger seg rundt, dannes det et magnetfelt. Materialer som jern, nikkel og kobolt er eksempler på magnetiske materialer.
Alle stoffer kan gjøres mer eller mindre magnetiske under påvirkning av magneter eller elektriske strømmer. Dette benyttes i elektromagneter. Virkningen til elektriske motorer skyldes magnetiske krefter. Denne sammenhengen mellom elektrisitet og magnetisme blir omtalt som elektromagnetisme.
Magnetiske felt dannes rundt magneter eller strømførende ledninger. Et magnetfelt har to poler, en nordpol og en sydpol. Lignende poler frastøter hverandre, mens ulike poler tiltrekker hverandre. Dette er kjent som magnetisk tiltrekning eller frastøtning. Magnetiske felt kan også påvirke bevegelsen til elektriske ladninger og kan derfor brukes i elektriske motorer, generatorer og andre applikasjoner.
Lys
Lys er en form for elektromagnetisk stråling som består av partikler kalt fotoner. Lys oppstår når atomer eller molekyler går fra en høyere energitilstand til en lavere energitilstand og avgir fotoner i prosessen. Lys beveger seg gjennom vakuum med en hastighet på ca. 300 000 km/s.
Det kan oppføre seg både som en partikkel og som en bølge. Dette er kjent som bølge-partikkel-dualitet. Som en bølge har lys egenskaper som bølgelengde, frekvens og amplitude. Bølgelengden bestemmer fargen på lyset, mens frekvensen er antall bølger som passerer et punkt per tidsenhet. Amplituden representerer intensiteten av lyset.
Lyset har en rekke forskjellige former, inkludert synlig lys som vi kan se med øynene våre, infrarødt lys, ultrafiolett lys, røntgenstråler og gammastråler. Disse forskjellige formene av lys har forskjellige bølgelengder og frekvensområder, og de har ulike egenskaper og bruksområder i vitenskap, teknologi og medisin.
Radiobølger
Radiobølger er elektromagnetiske bølger med lange bølgelengder og lave frekvenser. De brukes til å overføre trådløs kommunikasjon, over lange avstander, til navigasjon og i radarer. Radiobølger frembringes av en radiosender som leverer elektrisk energi til antennen, som på grunn av sin utforming omdanner energien til radiobølger. Ordet radiobølge brukes vanligvis om elektromagnetiske bølger med bølgelengde mellom 1 mm og 20 km. Dette tilsvarer frekvenser mellom 15 000 Hz og 200 GHz.
Videre er radiobølger en type elektromagnetisk stråling som faller innenfor det elektromagnetiske spekteret. De har lavere frekvenser og lengre bølgelengder enn synlig lys. Radiobølger brukes i forskjellige applikasjoner, inkludert radiokringkasting, mobiltelefoni, trådløse nettverk og satellittkommunikasjon. De kan også reflekteres, bøyes eller absorberes av forskjellige materialer og hindringer, og derfor kan signalet styrkes, svekkes eller blokkeres avhengig av omgivelsene.