Spenning, strøm, resistans og effekt

Innleding

I dette kapittelet skal vi gå gjennom grunnleggende el-lære. Vi blir kjent med betegnelsene spenning, strøm, resistans og effekt. Vi skal også finne ut hvordan de ulike betegnelsene henger sammen med hverandre (en forbindelse som heter Ohms lov).

Spenning

Alt som driver et elektrisk og elektronisk apparat er en spenningskilde. Et batteri er en type spenningskilde. En USB-port er en annen type spenningskilde, og en stikkontakt er en tredje type.

Hva spenning er kan beskrives med et klassisk skoleeksperiment der et snøre brukes til å transportere vann. Ved å forbinde to begre med et snøre (eller sammenrullet tørkepapir) og fylle det ene begeret med vann, kan vi se hvordan vannet flytter seg fra det ene begeret til det andre.

html_image

Forskjellen mellom begrene får vannet til å renne fra det ene til det andre.

Etter en lang stund har vannivåforskjellen mellom begrene jevnet seg ut. Da slutter vannet å renne.

html_image

Når det er like mye vann i begrene, slutter vannet å renne.

Et batteri har to poler: en plusspol og en minuspol som strømmen går mellom. De to polene tilsvarer vannlignelsen, og spenningen beskriver forholdet mellom de to polene. Spenning måles i volt (V) og angis med bokstaven U i formler (fra det tyske ordet "unterschied", som betyr forskjell).

BETEGNELSE Enhet
spenning (U) volt (V)

Ulike spenningskilder har ulike spenninger. Et alkalisk AA-batteri har f.eks. spenningen 1,5 V når det er helt nytt. En mobillader med USB-kontakt har spenningen 5 V, og stikkontakten i veggen har spenningen 230 V. Det er altså større forskjell (høyere spenning) mellom de to polene i stikkontakten enn polene på et alkalisk AA-batteri.

Vanlige håndvifter drives vanligvis av to AA-batterier. Når håndviften er i gang, utlades batteriene. Det får batterienes spenning til å synke. Den synkende spenningen gjenspeiles tydelig i viftens hastighet. Når batteriene er nye er spenningen høy, og viften snurrer raskt. Når batteriene begynner å gå tomme er spenningen lav, og viften snurrer langsomt.

 

 

html_image

Med nye batterier (høy spenning) snurrer viften raskt.

 

html_image

Med gamle batterier (lav spenning) snurrer viften langsomt.

 

Samme fenomen vises tydelig med lommelykter. Sammenlign hvor sterkt en lommelykt lyser med nye i forhold til gamle batterier. Før i tiden kunne man også merke dette fenomenet på bærbare kassettspillere. Når batteriene begynte å ta slutt, snurret kassettbåndene langsomt og lyden ble dempet. 

Strøm

I vannlignelsen symboliserer vannivåforskjellen spenningen. I samme lignelse tilsvarer strømmen vannet som renner mellom begrene. Hvis ikke begrene (polene) er forbundet med hverandre, finnes det en spenning, men ingen strøm. Når begrene (polene) forbindes med hverandre, sluttes kretsen og en strøm begynner å gå mellom polene.

html_image

Hvis kretsen ikke er sluttet, går det ingen strøm.

html_image

Ved å slutte kretsen begynner det å gå en strøm fra plusspolen til minuspolen.

I elektrisk sammenheng måles strøm i ampere (A) og angis med bokstaven I i formler (fra fransk "intensité de courant", som betyr strømstyrke).

BETEGNELSE Enhet
strøm (I) ampere (A)

 

AC og DC

Det finnes to typer spenning: likespenning og vekselspenning. Spenningen på et batteri er det tydeligste eksempelet på likespenning. Kjennetegnet for likespenning er nemlig at det finnes en fast plusspol og en fast minuspol. Strømmen fra en likespenningskilde kalles likestrøm, som forkortes DC (fra engelsk "direct current"). Likestrøm går alltid i samme retning (fra pluss til minus).

html_image

Batterier har likespenning og gir likestrøm (DC).

Vekselspenning, motsetningen til likespenning, er spenningstypen i stikkontakten. Den kalles vekselspenning fordi den veksler frem og tilbake mellom de to polene. Vekselspenningen gir i sin tur opphav til en vekselstrøm, som forkortes AC (fra engelsk "alternating current"). Vekselstrøm veksler retning frem og tilbake.

html_image

Stikkontakter har vekselspenning og gir vekselstrøm (AC).

Siden de fleste elektroniske apparater drives med likespenning, må spenningen fra stikkontakten omformes. Det en av grunnene til at mange elektroniske apparater drives med strømadaptere. I tillegg til å justere spenningen vil strømadaptere også vanligvis omforme strømnettets vekselspenning til likespenning, som driver apparatene. 

Resistans (motstand)

Viftemotoren i håndviften utgjør en resistans (en motstand). Det er viften som forhindrer at kretsen kortslutter, og den begrenser strømmen som går fra pluss- til minuspolen. I en tradisjonell lommelykt er det en liten lyspære som har tilsvarende funksjon. 

Resistans måles i ohm, som forkortes med den greske bokstaven stor omega (Ω). I formler angis resistans med bokstaven R. 

betegnelse Enhet
resistans (R) ohm (Ω)

I vekselspenningssammenheng finnes det også andre typer motstand. Les mer om dem i el-delen av Hvordan virker det?-serien.

html_image

Sammenfattende bilde på spenning, strøm og resistans.

Ohms lov

Spenning, strøm og resistans henger sammen på en vakker måte. Så lenge to av faktorene er kjente, kan den tredje regnes ut. Sammenhengen kalles Ohms lov (oppkalt etter fysikeren Georg Ohm). Ohms lov sier at spenningen (U) er resistansen (R) multiplisert med strømmen (I).

Hvis for eksempel strømmen er 0,012 A og resistansen er 1000 Ω, kan spenningen regnes slik:

html_image

Selvsagt kan man snu på regnestykket og finne strømmen når spenningen og resistansen er kjent:

html_image

Det finnes et klassisk "juksetriangel" som viser hvordan formelen skal stilles opp. Den ser ut som følger. Ved å holde en finger over enheten som skal regnes ut, viser triangelet hvordan utregningen skal gjøres. Hvis vi holder en finger over R (resistansen), ser vi at resistansen er spenningen (U) delt på strømmen (I).

html_image

 Klassisk "juksetriangel" for Ohms lov.

 

Effekt

Effekt er et begrep vi tenker på daglig. Når vi varmer opp lunsjen i mikrobølgeovnen, lurer vi på hvilken effekt vi skal stille inn mikrobølgeovnen på. Jo høyere effekten er, desto raskere går det å varme opp maten. Mange tenker også på effekten når de velger TV. Jo høyere effekt TV-en har, desto mer koster det å ha den slått på. Effekten sier imidlertid ikke alt om kostnaden, da den også avhenger av hvor mye (eller hvor lenge) et apparat brukes. En vannkoker har veldig høy effekt, men er likevel energibesparende, siden den koker opp vannet veldig raskt.

I likespenningssammenheng er effekten ganske enkelt det vi får hvis vi multipliserer spenningen med strømmen. Resultatet (produktet) er effekten angitt i watt (W). I formler angis effekt med bokstaven P.

 

BETEGNELSE Enhet
effekt (P) watt (W)

Effektberegning

Siden effekt, spenning og strøm henger sammen kan en av faktorene regnes ut hvis de andre to er kjente. Hvis spenningen er 12 V og strømmen er 2 A, kan effekten beregnes slik:

html_image

Siden effektformelen er bygd opp på samme måte som Ohms lov, går det an å stille opp et lignende triangel for enkel utregning:

html_image

Det går også an å kombinere effektberegningsformelen med Ohms lov og bygge et "juksehjul" med alle mulige kombinasjoner:

html_image

 

SI-prefiks

I el- og elektronikksammenheng er det ikke alltid praktisk å snakke om hele volt og hele ampere. Da brukes SI-prefikset til å angi eksempelvis tusendeler eller tusentall av noe. 0,025 A skrives vanligvis som 25 mA (på samme måte som at 0,025 m kan skrives som 25 mm og 2500 g kan skrives som 2,5 kg.

Her er en oversikt over de vanligste SI-prefiksene.

T tera x ∙ 1012 1 000 000 000 000 stora T
G giga x ∙ 109 1 000 000 000 stor G
M mega x ∙ 106 1 000 000 stor M
k kilo x ∙ 103 1 000 liten k
  grunnenhet x ∙ 100 1  
m milli x ∙ 10-3 0,001 liten m
μ mikro x ∙ 10-6 0,000 001 liten gresk my
n nano x ∙ 10-9 0,000 000 001 liten n
p piko x ∙ 10-12 0,000 000 000 001 liten p

Kontrollspørsmål

Spørsmål 6a

Beregn spenningen ut fra følgende spesifikasjoner:

  • strøm: 25 mA
  • resistans: 360 Ω.

html_image

 

Spørsmål 6b

Alice har et 12 V-batteri. Hun kobler det til en komponent med resistans på 24 Ω. Hvor mye strøm flyter det gjennom kretsen?

html_image

 

Spørsmål 6c
Bob har koblet et alkalisk 1,5 V-batteri til en lyspære som trekker 20 mA. Hvilken resistans utgjør pæren?

html_image

 

 

Spørsmål 6d
Beregn effekten når spenningen er 4,5 V og strømmen er 20 mA. 

html_image

 

 

Spørsmål 6e
Beregn spenningen når du kjenner til resistansen (50 Ω) og effekten (8 W).

html_image

 

Se fasiten i kapittel 36 Fasit. (se fasiten her)

 

Sist endret: 19.01.2017
InnledingSpenningStrømAC og DCResistans (motstand)Ohms lovEffektEffektberegningSI-prefiksKontrollspørsmål
Bli medlem i dagBenytt deg av våre fantastiske tilbud!

Som medlem får du:

  • Eksklusive medlemstilbud
  • Poeng på alt du handler
  • Se kjøpene dine på kjell.com
  • Personlige tilbud
Som medlem av Kjell & Company får du kjøpt utvalgte forbruksvarer til ekstra gode priser. Du kan også samle poeng og motta bonussjekker og benytte deg av unike medlemstilbud.Les mer
Alltid trygt å handle hos Kjell
Fri frakt

Vi betaler frakten når du handler for mer enn 499,-

Fri retur

Fri retur i alle butikkene våre.

Rask levering

2–4 virkedagers leveringstid.

Hent i butikk

Reserver produktet online og hent det i butikk samme dag.

Medlem av...

Medlem av Trygg E-Handel

Du betaler enkelt med

Få bestillingen din levert med

Du kan handle fra både

Det ser ut som du bruker en gammel nettleser. Det kan gjøre at ikke alt fungerer eller ser ut som det skal.