Elektriska kretsar – ström, spänning, resistans, energi och effekt

Efter dessa lektioner ska du veta / kunna

• Symboler för komponenterna resistor, variabel resistor, strömbrytare, spänningskälla, voltmeter, amperemeter och lampa
• Mäta spänning över en komponent
• Mäta ström genom en komponent
• Använda dig av Ohms lag
• Använda dig av Kirchhoffs 1:a lag
• Beräkna ersättningsresistans för serie- och parallellkopplade resistorer
• Beräkna elektrisk effekt som en komponent utvecklar
• Kunna använda dig av energienheter av typen kWh

Material

• Nexus sid. 163 – 165, 167 – 176 (ej sid. 174)
• Uppgifter: 812, 814, 815, 817, 819, 820, 821, 823, 824, 828, 130 a – g, 831, 846, 850, 852, 861
• Laboration: Mätning av ström och spänning

Teori

Elläran är ett omfattande fysikavsnitt! Målet är dels att du ska vara bekväm med och kunna använda dig utav grundläggande samband som omfattar elektrisk laddning och elektriska fält, men också kunna göra mätningar och beräkningar i elektriska kretsar. Ovanstående sidor och uppgifter i läroboken ger den nödvändiga teorin. Jag vill trycka på några saker som är viktiga begrepp.

Ström och spänning

Definitionen på ström och spänning finns på sid. 164. Lägg märke till att strömmens rikting är definierad från plus till minus, men att elektronernas riktning är den omvända.

Strömmen mäter man genom en komponent (t ex en lampa). Spänningen mäter man över en komponent. Se Exempel i boken på sid. 171.

Polspänningen är den spänning ett batteri (eller anan spänningskälla) ger. Polspänningen varierar med strömuttaget (belastningen). Om en strömkrävande apparat ansluts så sjunker polspänningen jämfört med om en inte så strömkrävande apparat ansluts. Det beror på den inre resistansen som finns i alla spänningskällor. Se i övrigt sid. 174 i boken.

Ohms lag

Ohms lag är ett samband mellan ström, spänning och resistans. Känner vi till två av dessa kan vi beräkna den tredje. Se sid. 165 och 166 för exempel på detta.

Serie- och parallellkoppling

I Fysik A förekommer framför allt lampor och resistorer i kopplingsscheman. Dessa kan kopplas på olika sätt: i serie och parallellt. En totalresistans kan beräknas. För att likna totalresistansen med något välkänt, så skulle man kunna säga att det resistorernas motsvarighet till krafters kraftresultant. Se sid. 168 och 169 för exempel på hur det ser ut i kopplingsscheman och hur totalresistans beräknas.

Effekt och energi

I mekaniken definieras effekt som arbete per tidsenhet. Det är detsamma i elläran; här är det laddningar som det utförs ett arbete på. Ju högre ström genom en komponent och spänning över samma komponent, desto högre blir effekten som komponenten utvecklar. Tänk också på att energi beräknas som effekt gånger tid! En vanligt sätt att ange energiomsättningen för elektrisk ström är i kWh (kilowattimmar). När vi får våra elräkningar står det hur många kWh vi ”förbrukat” (omsatt) under en månad.

• Uppgift 1: Tag reda på ungefär hur mycket 1 kWh kostar!
• Uppgift 2: 1 Ws (Wattsekund) = 1 Joule. Hur många Joule går det på 1 kWh
• Uppgift 3: Hur många Joule i elektrisk energi omsätter vi ungefär i en familj under ett år? Posta gärna dina svar som kommentarer till detta blogginlägg!