Hjem / Teori og Dimensionering / Teori / Generelt teori om strøm, spænding, modstand og effekt

Generelt teori om strøm, spænding, modstand og effekt

Strøm, spænding, modstand og effekt kan være vanskelig at forstå, og dette indlæg er en forklaring af det grundlæggende ved elektricitet. Jeg vil råde dig til at læse ”Den enkel teori” før du begynder at bevæge dig videre i de andre indlæg på siden. I dette indlæg vil jeg komme med en enkel forklaring, samt en lidt mere nørdet forklaring. Den nørdede kan du læse, hvis du føler det interessant.

Ohms Lov

Der er tre hovedelementer i teorien om elektricitet, som er strøm (I), spænding (U) og modstand (R). Når du har en lukket kreds, og der er en spændingsforskel mellem to punkter, så kan der løbe en strøm. Strømmen afhænger så af spændingsforskellen mellem de to punkter og den modstand der ydes for at begrænse strømmen. Man kan se spænding som den der skubber på – eksempelvis trykket i en vandkreds. Modstanden i systemet er alle enheder i kredsen – alt fra ledning til en pære, der er indsat. Modstanden vil prøve at begrænse strømmængden, og jo større modstand, desto mindre strøm.

Et andet eksempel, som strøm, spænding og modstand kan sammenlignes med er, hvis du kører i bil. Hvis du kører ud af en lige landevej og holder foden konstant på speederen, holder du en konstant fart. Hvis du derimod skal op af en bakke uden at trykke yderlig på speederen, er der en støre modstand, der skal overvindes, og dermed falder din hastighed. I dette eksempel er den mængde du presser på speederen spændingen, din hastighed strømmen og bakken modstanden.

For at beregne forholdet mellem spænding, strøm og modstand skal man anvende Ohms Lov. Du skal kende mindst to af benævnelserne, før du kan beregne den sidste.

Ohms Lov: U=I*R

Ohms trekantStrøm måles i ampere (A), spænding i volt (V) og modstand i ohm (Ω).

Man anvender ofte Ohms trekant til at forklare Ohms lov. Ved at sætte hånden over den enhed, som man skal beregne, kan man se, hvordan man finder den. Eksempelvis, hvis du sætter hånden over U, så findes spændingen ved I*R.

Det er vedtaget, at man siger strømmen løber fra plus til minus, men i virkeligheden løber den faktisk fra minus til plus. Du kan finde en forklaring på det i den nørdede del.

Eksempler på beregning med Ohms lov

Eksempel 1 – Ukendt strømEksempel 1 - Ohms lov2

Der er i et kredsløb påtrykt en spænding på 12 Volt, og kredsløbet har en modstand på 2 Ohm. Beregning strømstyrken kredsløbet:

U=I*R\Leftrightarrow I=\frac{U}{R}=\frac{12}{2}=6 [A]

Der er en strømstyrke på 6 Ampere i kredsløbet.

Eksempel 2 – Ukendt spændingEksempel 2 - Ohms lov

I et kredsløb løber der en strøm på 3 Ampere, og der er en modstand på 3 Ohm. Beregn den kredsløbets påtrykte spænding:

U=I*R=3*3=9 [V]

Der er påtrykt en spænding på 9 Volt.

Eksempel 3 - Ohms lov

Eksempel 3 – Ukendt modstand

Der løber en strøm på 4 Ampere i en kreds, hvor der er påtrykt en spænding på 24 Volt. Beregn kredsløbets samlede modstand:

U=I*R\Leftrightarrow R=\frac{U}{I}=\frac{24}{4}=6 [\Omega]

Kredsen har en samlet modstand på 6 Ohm.

Effektberegning

Når man skal beregne, hvor meget energi et kredsløb optager, anvender man effektberegning. For at beregne effekten anvendes følgende formel:

Effekt enhed er Watt (W): P=U*I

Effekten (P) angives i enheden Watt (W)

Eksempler på beregning af effekt

Eksempel 1 -Effektberegning2Eksempel 1 – Beregning af strøm og modstand

I en kredsløb er der målt en spænding på 24V, og kredsløbet optager en effekt på 240W. Beregn strømmen og modstanden i kredsen:

P=U*I\Leftrightarrow I=\frac{P}{U}=\frac{240}{24}=10 [A]

U=I*R\Leftrightarrow R=\frac{U}{I}={24}{10}=2,4 [\Omega]

Et Det kan også gøres på følgende måde, hvor I isoleres i Ohms lov.

U=I*R\Leftrightarrow I=\frac{U}{R}

Indsættes overstående formel for strøm i effektloven, bliver formlen følgende:

P=U*R=U*\frac{U}{R}=\frac{U^2}{R}

\Updownarrow

R=\frac{U^2}{P}=\frac{24^2}{240}=2,4 [\Omega]

Og beregning af strømmen bliver derved:

U=I*R\Leftrightarrow I=\frac{U}{R}=\frac{24}{2,4}=10 [A]

Der løber derved en strøm på 10 Ampere i kreds, som har en samlet modstand på 2,4 Ohm.

Eksempel 2 – Beregning af spænding og effektEksempel 2 -Effektberegning

I en kreds er der en strøm på 6 ampere, og en modstand på 4 ohm. Beregn spændingen og effekt i kredsløbet:

U=I*R=6*4=24 [V]

P=U*I=24*6=144 [W]

Det kan også gøres på følgende måde, hvor Ohms lov sættes sammen med formlen for effekt

P=U*I=I*R*I=I^2*R=6^2*4=144 [W]

P=U*I\Leftrightarrow U=\frac{P}{I}=\frac{144}{6}=24 [V]

Den nørdede del

For at se lidt dybere i, hvordan strøm egentlig opstår, så skal vi se på, hvordan materiel er opbygget. Materiel består af atomer, der indeholder protoner, neutroner og elektroner. Protronerne er positive ladet, elektronerne er negativ ladet og neutroner er neutral og har derfor ingen ladning. Når alle tre dele hænger sammen, sker der ingenting, men hvis de bliver delt, så opstår der en potentialeforskel, da de gerne vil finde sammen igen. Hvis man har en lukket kredsløb, så vil de frie elektroner finde tilbage til deres protoner, og det skaber derved en strøm. Det er også derfor, at strømmen i virkelighed løber fra minus til plus, da elektroner som er negativladet løber mod protonerne, der er positivlader.

Strøm kan ud fra overstående defineres som elektroner i bevægelse. Bevægelser af elektroner er en elektrisk ladning, og derved kan man sige, at strømmen er elektrisk ladning over tid. Formlen for dette er følgende: I=\frac{Q}{t}

Her er Q=Elektrisk ladning målt i Coulomb (C) og t er tiden i sekunder (s)

Spændingen er den energi, der bliver tilført af en strømkilde. Strøm bliver som sagt betegnet U, men der findes også andre typer spændinger. Eksempelvis anvender man den elektromotoriske kraft ved batterier og generatorer, hvilket også er en spænding, men denne bliver betegnet ”E”. Spænding kan defineres som en energi pr. elektriske ladninger. Derfor kan der sættes en formel op for det, som ser således ud: U=\frac{W}{Q}

Her er W=Energien, som måles i Joule (J), imens Q=Elektrisk ladninger målt i Coulomb (C)

Effekten i kredsen er som beskrevet i den enkel teori produktet af strøm og spænding altså følgende formel: P=U*I

Når man snakker effekt, så siger man altid at effekten er energi pr. tid, men hvorfor er det sådan? Vi skal finde svaret i enhedsberegning, hvor vi tager enheder for volt og ampere og lægger sammen. Det giver følgende:

V*A=\frac{J}{C}*\frac{C}{s}=\frac{J}{s}

Kontakt mig her
Jeg svarer ikke på spørgsmål vedr. gør det selv opgaver, som ikke må udføres af andre end en autoriseret elinstallatør.

Dit navn (skal udfyldes)

Din e-mail (skal udfyldes)

Emne

Din besked

Om Claus Hansen

Claus Hansen har med sin uddannelse som elektriker og maskinmester stor viden inden for elteorien og elinstallationer. Han ønsker med Elbogen.dk at vejlede og hjælpe studerende, private og folk i branchen med love, regler og teorien. Har du spørgsmål? Så send ham endelig en besked via kontaktformularen, der findes i de forskellige indlæg eller under kontakt i menuen.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *