Elektricitet

Hvad er elektricitet?

Alt består af atomer, og i atomerne findes elektroner, som er elektrisk negative. I en leder som en kobbertråd kan nogle elektroner bevæge sig frit fra atom til atom. Når mange elektroner bevæger sig i samme retning, har du en elektrisk strøm.

For at få elektronerne til at løbe skal du bruge et batteri eller en stikkontakt, og ledningen skal danne en lukket ring, et kredsløb. Hvis ringen er brudt (fx af en slukket kontakt), løber der ingen strøm.

Strøm, spændingsforskel og resistans

Tænk på et vandrør med en pumpe. Pumpen er batteriet, vandet er elektronerne, og røret er ledningen.

• Strømstyrke er hvor meget vand, der løber gennem røret pr. sekund.
• Spændingsforskel er pumpens tryk.
• Resistans er, hvor smalt og snoet røret er.

Spændingsforskel hedder sådan, fordi den er forskellen mellem to punkter. Du kan ikke have "spænding i ét punkt". Man siger også kort "spænding" eller "modstand". Strømmen bliver ikke brugt op i en pære. Lige så mange elektroner kommer ud af pæren, som går ind. Det er energien, der bliver omsat til lys og varme.

Kredsløbsdiagrammer

Elektrikere tegner kredsløb med faste tegn. Så er det let at se, hvordan tingene hænger sammen:

• Batteri: en lang tynd streg (plus) og en kort tyk streg (minus).
• Pære: en cirkel med et kryds.
• Kontakt: et hul i ledningen, som kan lukkes.
• Amperemeter (A) måler strøm og sættes i serie i ledningen.
• Voltmeter (V) måler spændingsforskel og sættes parallelt over det, du vil måle over.

Ohms lov

Jo større spændingsforskel, jo mere strøm. Jo større resistans, jo mindre strøm. Det samler Ohms lov:

Eksempel: Et batteri på 12 V sender strøm gennem en resistans på 4 Ω.

Serieforbindelse

I en serieforbindelse sidder pærerne efter hinanden på én vej, som perler på en snor.

• Der er kun én vej, så strømmen er den samme overalt.
• Spændingsforskellen deles mellem pærerne.
• Resistanserne lægges sammen: R = R₁ + R₂.
• Går én pære i stykker, bliver kredsløbet brudt, og alle slukker.

Parallelforbindelse

I en parallelforbindelse har strømmen flere veje, én gren til hver pære.

• Hver gren har samme spændingsforskel som batteriet.
• Strømmen deler sig mellem grenene, og den samlede strøm er summen af grenenes strøm.
• Den samlede resistans bliver mindre end den mindste gren, for der er flere veje.
• Går én pære i stykker, lyser de andre videre.

Derfor er alt i dit hjem koblet parallelt: hver stikkontakt får fuld spændingsforskel (230 V), og en slukket lampe stopper ikke de andre.

Effekt

Elektrisk effekt er, hvor meget energi der omsættes pr. sekund. Den finder du ud fra spændingsforskel og strøm:

Stikkontakten derhjemme giver 230 V. Så kan du også finde strømmen: I = P / U. Et apparat på 2.300 W trækker 2.300 / 230 = 10 A.

Ledere og isolatorer

Ledere lader strømmen passere: metaller som kobber, jern, aluminium, guld og sølv, samt grafit (blyantsstift) og saltvand. Isolatorer lader den ikke passere: plast, gummi, glas, porcelæn, tørt træ, papir og luft. Derfor er ledninger lavet af kobber (leder) med plast udenom (isolator).

Rent vand leder dårligt, men almindeligt vand indeholder salte og leder strøm. Derfor må du aldrig røre ved elektriske apparater med våde hænder.

Sikkerhed: sikring, jord og HFI

• Sikring: afbryder strømmen, hvis den bliver for stor, fx ved en kortslutning (strømmen finder en vej uden resistans). Uden sikring kan ledningerne blive så varme, at der opstår brand.
• Jord: metaldele på fx en vaskemaskine er forbundet til jord med en jordledning. Hvis der opstår en fejl, løber strømmen i jorden og ikke gennem dig.
• HFI-relæ (fejlstrømsafbryder): afbryder, hvis noget af strømmen tager en anden vej end gennem ledningerne, fx gennem en person.
• Rør aldrig ved ledninger med våde hænder. Stik aldrig noget i en stikkontakt. Hold afstand til højspændingsledninger og til væltede master.

De klassiske fælder

• "Strøm bliver brugt op i pæren." Nej: strømmen er den samme ind og ud. Energien bliver omsat.
• Serie og parallel byttet om. Én vej = serie. Flere veje = parallelt.
• Voltmeter i serie. Voltmeteret skal sidde parallelt over det, du måler. Amperemeteret skal sidde i serie.
• Resistans lægges sammen i parallel. Det gælder kun i serie. Parallelt bliver den samlede resistans mindre.
• Volt og ampere forvekslet. Volt er "trykket", ampere er "mængden".

Huskeliste

• I (A), U (V), R (Ω). U = R · I.
• Serie: samme strøm, spændingsforskel deles, R lægges sammen, alle slukker hvis én går.
• Parallel: samme spændingsforskel, strøm deles, de andre lyser videre.
• P = U · I. Hjemme er U = 230 V.
• Ledere: metaller. Isolatorer: plast, gummi, glas.
• Sikring, jord og HFI beskytter dig og huset.

Vælg niveau

Fem rigtige i træk, så er niveauet klaret.