Hjem / Uddannelsemateriel / Teori / Ohms Lov, Effektloven og generel teori

Ohms Lov, Effektloven og generel teori

Hvad bør du vide?

Du er havnet på denne side, og du er derfor med stor sandsynlighed ret ny inden for elteori. Dette indlæg vil lægge vægt på det grundlæggende omkring elteori, og lære dig at forstå forskellen mellem de forskellige enheder. Samtidig bliver du præsenteret for de mest anvendte formler.

Er du på udkig efter beregning af mere komplicerede kredsløb? Så linkene i boksen til at finde mere relevante indlæg, der lever op til dit niveau.

Ohms Lov formel

Der er tre hovedelementer i elteorien. De tre elementer 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 som trykket i en vandkreds. Modstanden i systemet er alt fra ledning til en pære. 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 er strømmen og bakken er modstanden.

Ohms lov trekant
Figur 1 (Klik på billede for en større udgave)

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

    \[U=I*R \]

Strøm måles i ampere (A), spænding i volt (V) og modstand i Ohm (Ω).

Man anvender ofte Ohms Lov 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 sidste del af dette indlæg.

Eksempler på beregning med Ohms lov

Ohms lov eksempel 1
Figur 2 (Klik på billede for en større udgave)

Eksempel 1 – Ukendt strøm

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.

Ohms lov eksempel 2
Figur 3 (Klik på billede for en større udgave)

Eksempel 2 – Ukendt spænding

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.

Ohms lov eksempel 3
Figur 4 (Klik på billede for en større udgave)

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.

Effekt formel og effekt loven

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

Effektloven eksempel 1
Figur 5 (Klik på billede for en større udgave)

Eksempel 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:

\begin{align*)  &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]  \end{align*}

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:

    \begin{align*} &P=U*R=U*\frac{U}{R}=\frac{U^2}{R} \\ &\Updownarrow \\ &R=\frac{U^2}{P}=\frac{24^2}{240}=2,4 \ [\Omega] \end{align*}

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.

Effektloven eksempel 2
Figur 6 (Klik på billede for en større udgave)

Eksempel 2 – Beregning af spænding og effekt

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

    \begin{align*} &U=I*R=6*4=24 \ [V] \\ &P=U*I=24*6=144 \ [W] \end{align*}

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

    \begin{align*} &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] \end{align*}

Hvad er forskellen på jævnstrøm og vekselstrøm?

Der findes overordnet to typer af strøm og spænding. Det ene kaldes jævnstrøm eller jævnspænding og det andet kaldes vekselstrøm eller vekselspænding. Forskellen er, hvordan strøm og spænding opfører sig. For at kunne forklare det nærmer, så lad os tage et kig på hver del.

Hvad er jævnstrøm (Jævnspænding)

Jævnstrøm er når strømmen ledes i en retning konstant. Der er ingen svingninger og derfor ingen variation. Det betyder, at jævnstrømteorien er langt mere enkel end vekselstrømsteorien. I jævnstrøm er der ingen spole eller kondensator effekter. Der kan læses mere om det i jævnstrømsteorien.

Det engelske udtryk for jævnstrøm er Direct Current, og derfra kommer forkortelsen DC.

Hvad er vekselstrøm (Vekselspænding)

Vekselstrøm er derimod er varierende spænding. Det betyder, at spændingen varierer fra en positiv værdi ned til en negativ værdi. Grundet den skiftede spænding, vil strømmen løbe i forskellige retninger. Da vi har en skiftende spænding, vil det betyde, at spole og kondensator har indvirkning på beregninger. Dette forklares i vekselstrømsteorien.

Det engelsk udtryk for vekselstrøm er Alternating Current, og derfor kommer forkortelsen AC.

Jævnstrøm og vekselstrømssymboler

Jævnstrømssymbol
Jævnstrømssymbol

Der anvendes symboler for at adskille jævnstrøm og vekselstrøm. Jævnstrømssymbolet er to streger der skal symbolisere, at strøm og spænding har en konstant værdi.

Vekselstrøms har derimod en bølge, der skal illustrerer at spænding og strøm variere i størrelse. Symbolerne anvendes på elektriske komponenter for at vise, hvilket type spænding de anvender.

Vekselstrømssymbol
Vekselstrømssymbol

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

Skriv et svar

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