Ellära. Lars-Erik Cederlöf

Transkript

1 Ellära LarsErik Cederlöf

2 Elektricitet Elektricitet bygger på elektronens negativa laddning och protonens positiva laddning. nderskott av elektroner ger positiv laddning. Överskott av elektroner ger negativ laddning. Lika laddning stöter bort varandra och olika laddning dras till varandra.

3 Spänning ett batteri tillför man energi så att man separerar de positiva och negativa laddningarna. Ett mått på den energi som tillförs per laddning är spänning. Spänning mäts i volt ( V ). Här är spänningen =,5 V Spänning mäts alltid mellan två punkter.,5 V 3

4 Potential Spänningen mellan en punkt och jorden ( t.ex. en kopparplåt nedgrävd i marken) kallar man potential. jorden är potentialen noll. Potential kan man se som laddningarnas energinivå. Här är potentialen i punkten A,5 V. Potentialen mäts i en punkt.,5 V A jord 4

5 Strömstyrka Förbinder man pluspolen med minuspolen dras de positiva laddningarna mot minuspolen och avger sin energi i lampan. Strömstyrka är ett mått på hur många laddningar som passerar ett tvärsnitt av ledaren per tidsenhet. Strömstyrkan mäts i ampere ( A ). lampa 5

6 Ohm s lag Lampan ger motstånd mot strömmen. Man säger att lampan har en resistans ( ). Man kan ersätta lampan med ett motstånd även kallat resistor. esistansen mäts i ohm ( Ω ). Sambandet mellan de tre storheterna spänning, ström och resistans kallas Ohms lag. = 6

7 Kirchhoffs strömlag Eftersom laddningar inte kan nyskapas eller förstöras måste lika många laddningar komma till en knutpunkt som det går laddningar därifrån under en viss tid. Detta gör att summan av strömmarna till en knutpunkt är lika med summan av strömmarna från knutpunkten. Detta kallas Kirchhoffs strömlag. Här blir det = 3 7

8 Kirchhoffs spänningslag Går man runt i en slinga måste man gå upp i potential ( energinivå ) lika mycket som man går ner i potential. Summan av alla potentialändringar runt en slinga blir då noll. Detta kallas Kirchhoffs spänningslag. Här finns tre olika slingor att välja på = 0 = 0 5 = 0 8

9 esistans och konduktans esistans är resistors motstånd mot strömmen och mäts i ohm ( Ω ). Konduktans är en resistors ledningsförmåga och mäts i Siemens (S = / Ω ). Exempel: Dessa två resistorer leder strömmen lik bra. 0 ohm esistansen = 0 ohm Konduktansen G = / = 0, S Hög resistans ger låg ledningsförmåga. 0, S Låg resistans ger hög ledningsförmåga. 9

10 Seriekoppling av resistorer Genom seriekopplade komponenter går det alltid samma ström. Detta beror på att det måste gå in lika många laddningar i en resistor under en viss tid som det går ut laddningar från resistorn. Flera seriekopplade resistorer kan ersättas med en resistor. Vid seriekoppling summeras resistanserna. = 3 3 0

11 Parallellkoppling av resistorer Över parallellkopplade komponenter ligger det samma spänning. Flera parallellkopplade komponenter kan ersättas med en resistor. Vid parallellkoppling summeras resistorernas ledningsförmåga. G = G = G G 3 3 3

12 Parallellkoppling av två resistorer Ett vanligt specialfall är parallellkoppling av två resistorer. Löser man ut resistansen får man sambandet: = =

13 3 Strömdelning När en ström delar upp sig på två parallellkopplade resistorer fördelar sig strömmarna som konduktanserna. Löser man ut får man G G = = =

14 Spännigsdelning När en spänning delar upp sig på två seriekopplade resistorer fördelar sig spänningarna som resistanserna. = = 4

15 Effekt När laddningar går från en högre energinivå till en lägre avger de sin energi. en resistor blir energin värme. Hastigheten på denna energiomvandling kallas effekt. Effektens storlek beror på energisprånget per laddning = antal laddningar per tidsenhet = P P = [ W = watt ] 5

16 Växelström Det som hittills behandlats är likström, strömmen går åt samma håll hela tiden. Vid eldistribution används nästan alltid växelström, strömmen växlar riktning. Alla de samband som vi hittills tittat på kan användas även för växelström om vi räknar med växelströmmens effektivvärde. Effektivvärdet är toppvärdet av spänningen eller strömmen dividerat med roten ur två. Effektivvärdet av den spänning vi har i våra vägguttag är 30 V. eff u [V] tid [s] 6

17 Energi Multiplicerar man effekten med tiden får man energin. Ex: Lampans effekt är 60 W. Energipriset är kr/kwh. Vi har lampan påslagen i 5 timmar. Vad blir kostnaden? W = P t [Ws] Den enhet för energi man oftast räknar med vid eldistribution är kwh. Effekten mäts i kw och tiden i timmar. Energin W = 0,06 5 kwh = 0,3 kwh Kostnaden = 0,3 00 öre = 30 öre 7

18 Eldistribution Vid eldistribution använder man sig av hög spänning för att få så små förluster som möjligt i ledningarna. Hög spänning gör att strömmen kan vara låg. Den överförda effekten blir ändå hög ( P = * ). Ju lägre ström i ledningarna ju mindre värms de upp. 8