Forstå elektrisk strøm i kretser
For de fleste er elektrisitet en mystisk kraft som på en eller annen måte vises magisk når vi snur en lysbryter eller kobler til et apparat. Likevel, mens vitenskapen bak strømmen av strøm er veldig kompleks, er det grunnleggende om elektrisk strøm, eller strøm, lett å forstå hvis du lærer noen viktige begreper og funksjoner. Det hjelper også å sammenligne strømmen av strøm gjennom ledninger med strømmen av vann gjennom rør. Selv om analogien ikke er perfekt, er mange kjennetegn ved elektrisk strøm i kretsledninger lik vannstrømmen i et rørsystem.
- 01
Elektroner i bevegelse
Det vi kaller elektrisk strøm, forekommer på partikkelnivået blant atomene til et ledende materiale - i en husholdningskrets, dette er kobberledningen. I hvert atom er det tre typer partikler: nøytroner, protoner (som har en positiv elektromagnetisk ladning) og elektroner (som har en negativ ladning). Den viktige partikkelen her er elektronet, siden den har den unike egenskapen at den kan skilles fra atomet og bevege seg til et tilstøtende atom. Denne strømmen av elektroner er det som skaper elektrisk strøm - hoppet av negativt ladede elektroner fra atom til atom.
Hvordan generatorer fungerer
Hva sender elektronene i bevegelse? Fysikken er komplisert, men i hovedsak er elektrisk strøm i kretsledninger muliggjort av en generator (en turbin drevet av vind, vann, en atomreaktor eller forbrenning av fossilt brensel). I 1931 oppdaget Michael Faraday at elektriske ladninger ble opprettet når et materiale som leder elektrisitet (metalltråd) beveges innenfor et magnetfelt. Dette er det viktigste som moderne generatorer arbeider med: Turbinene - enten de drives av fallende vann eller damp skapt av kjernefysiske reaktorer - roterer store spoler av metalltråd inne i gigantiske magneter, og får dermed elektriske ladninger til å strømme.
Med dette enorme elektriske feltet med positive og negative ladninger etablert, hopper elektronene i ledningene i kraftnettet til handling og begynner å strømme i kadens med det elektriske feltet. Når du snur en lysbryter eller kobler til en lampe eller brødrister, tapper du faktisk inn i en stor strøm av elektroner som trekkes og skyves av strømgeneratorer som kan være hundrevis av miles unna.
Elektriske generatorer blir noen ganger sammenlignet med vannpumper - de skaper ikke strøm (akkurat som en vannpumpe skaper ikke vann), men de gjør strømmen av elektroner mulig.
- 02
Strøm = strøm av strøm
Begrepet strøm refererer til den enkle strømmen av elektroner i en krets eller et elektrisk system. Du kan også sammenligne elektrisk strøm med mengden eller volumet av vann som strømmer gjennom et vannrør. Elektrisk strøm måles i strømstyrke eller ampere.
AC vs DC strøm
Elektrisk strøm eksisterer i to typer: vekselstrøm (AC) og likestrøm (DC). Teknisk sett flyter likestrøm bare i en retning, mens vekselstrøm reverserer retning. I hverdagslige termer er vekselstrøm form av generator-laget elektrisitet som driver lys, apparater og stikkontakter i hjemmet ditt, mens likestrøm er form for strøm fra batterier. For eksempel er lommelyktene dine DC-systemer, mens hjemmets uttak bruker et AC-system.
Mange fornybare energikilder, som sol- og vindgeneratorer, produserer likestrøm som konverteres til vekselstrøm for bruk i hjemmet. En bils batteri er et DC-system som brukes til å starte motoren, men når motoren er startet, har bilens elektriske system en generator som begynner å skape vekselstrøm for å kjøre de forskjellige systemene.
- 03
Spenning = trykk
Det hjelper også å sammenligne strømmen av strøm gjennom ledninger med strømmen av vann gjennom rør.Spenning, også kjent som elektromotorisk kraft, defineres ofte som trykket til elektronene i et system. Det kan sammenlignes med vanntrykket i et rør. Standardkretsene i ditt hjem har enten ca. 120 volt (den faktiske spenningen kan variere mellom 115 og 125 volt) eller 240 volt (faktisk rekkevidde: 230 til 250 volt). De fleste lysarmaturer og stikkontakter mates av 120 volt kretser, mens tørketrommel, rekkevidde og andre store apparater vanligvis bruker 240 volt kretser.
- 04
Effekt = strømningshastighet
Begrepet watt refererer til hastigheten med hvilken elektrisk energi blir spredt eller forbrukt. Den totale mengden strøm som forbrukes av det elektriske systemet i ditt hjem, leses gjennom strømforsyningsselskapets elektriske måler. Det måles i kilowatt-timer eller 1000 watt-timer, og det er slik du blir fakturert.
Hver elektriske enhet, for eksempel et lysarmatur eller apparat, har en brukshastighet målt i watt. For eksempel bruker en 100 watt lyspære som brenner i 10 timer en kilowatt-time strøm.
Forsterkere, volt og watt eksisterer i et matematisk forhold til hverandre, uttrykt som følger: Watts = volt x ampere
Hvis et apparat er vurdert til 120 volt og 10 ampere, vil det bruke opptil 1200 watt når det er i drift: 120 volt x 10 ampere = 1200 watt.
- 05
Ohms = motstand
Ohm er måling av motstand mot strømmen av elektroner gjennom et ledende materiale. Jo høyere motstand, desto lavere strøm av elektroner. Denne motstanden fører til at det genereres en viss mengde varme i kretsen. Årsaken til at en hårføner blåser varm luft, er for eksempel på grunn av motstand i de interne ledningene, som produserer varme. Og det er motstand i de små ledningene til en glødelampe som får den til å varme seg opp og gløde av lys. Det er også motstand som kan overopphetes en skjøteledning hvis den brukes på et apparat som trekker for mye strøm.
I kretsledninger kan for mye motstand overbelaste en krets og forårsake elektrisk brann. Fordi dårlige tilkoblinger forårsaket av ting som løse skrueterminaler og korrosjon er sannsynlig skyldige, bør elektriske tilkoblinger kontrolleres regelmessig for å sikre sikkerheten i et elektrisk system.
