elektrisk strøm

Strøm er lik ladning som passerer et tverrsnitt av en leder per sekund. Enheten for ladning er coulomb, og enheten for elektrisk strøm er ampere, som er coulomb per sekund. Strøm måles med et amperemeter.

I fysikken brukes likninger for å uttrykke sammenhenger mellom ulike fysiske størrelser. En fysisk størrelse representeres ved en bokstav. For strøm brukes I, for ladning Q og for tid t. Hvis det passerer en ladning dQ gjennom et tverrsnitt av en leder i løpet av en liten tid dt, er den elektriske strømmen I = dQ/dt.

For å forstå begrepene elektrisk felt og elektrisk potensial kan det være nyttig å sammenligne elektriske felt og tyngdefelt. Masse forårsaker et kraftfelt. Jordas kraftfelt kalles tyngdefeltet. Et legeme i et tyngdefelt påvirkes av tyngdekraft, eller som man også sier, av gravitasjonskraft. Når et legeme flyttes oppover i et tyngdefelt, får det økt potensiell energi. I Newtons gravitasjonsteori kalles potensiell energi per masseenhet (per kg) for potensial. Forskjell i potensial er lik tyngdeakselerasjon ganger høydeforskjell.

Elektrisk ladning forårsaker også et kraftfelt. Det kalles et elektrisk felt. En ladning i et elektrisk felt påvirkes av en elektrisk kraft. Dersom ladningen er positiv, virker kraften i samme retning som feltet, og dersom ladningen er negativ, virker kraften i motsatt retning.

Å forflytte seg i feltretningen i et elektrisk felt svarer til å forflytte seg nedover i et tyngdefelt, og en forflytning mot feltretningen i et elektrisk felt svarer til oppover i et tyngdefelt. En positiv ladning faller i feltretningen, men et elektron, som er negativt ladd, faller mot feltretningen. Når en ladd partikkel beveger seg i eller mot feltretningen, endres partikkelens potensielle energi.

I et elektrisk felt er potensial definert som potensiell energi per ladningsenhet (per coulomb). Potensialforskjellen kalles for spenning. Spenning måles i volt.

Hvis en leder koples til en spenningskilde (for eksempel når vi slår på lyset), oppstår et elektrisk felt i lederen, rettet fra det høyeste potensialet, som kalles pluss, mot det laveste potensialet, som kalles minus.

I metalliske ledere er det mange elektroner som kan bevege seg fritt, mens positivt ladde ioner står fast. De frie elektronene danner en elektrongass hvor elektronene beveger seg raskt i forskjellige retninger, og gassen som helhet har en liten drifthastighet. Det betyr at det er oppstått en elektrisk strøm i lederen. Siden elektronene har negativ ladning, er drifthastigheten rettet mot feltretningen. Følgelig har den elektriske strømmen samme retning som det elektriske feltet: fra høyt potensial (pluss) mot lavt potensial (minus).

Innenfor visse grenser er strømmen i en leder proporsjonal med spenningen, U, over lederens endepunkter. Denne sammenhengen kalles Ohms lov. Ohms lov innebærer at forholdet mellom spenning og strøm i en leder er konstant. Denne konstanten kalles lederens resistans og betegnes med R.

Ohms lov kan skrives på matematisk form I = U/R.

Når det går en strøm, I, gjennom en leder, og det er en spenning, U, over den, får vi en effekt, P = UI, som måles i watt. Eksempel: Med en spenning på 220V og en strøm på 10A får vi en effekt på 2200W eller 2,2kW.

Omkring en strømførende leder dannes et magnetfelt med feltlinjer som er lukkede kurver og omslutter lederen.

Likestrøm er en elektrisk strøm som hele tiden har samme strømretning. Batterier produserer likestrøm. I vekselstrøm endres hele tiden strømretningen.

På verdensbasis er praktisk talt all elektrisk energiforsyning basert på vekselstrøm. Årsakene til dette er at produksjon, transformasjon av spenning (for overføring som høyspenning) og bruk av elektrisitet med vekselspenning er det mest økonomiske og teknisk enkleste.

I metaller består strømmen av frie elektroner som beveger seg når de utsettes for virkningen av et elektrisk felt i lederen. Det er den negative ladningen som beveger seg, mens den positive ladningen er bundet til atomene i metallets krystallgitter.

I elektrolytter skyldes strømmen positive ioner som beveger seg i strømretningen og negative mot strømretningen.

I gasser kan strømmen dels skyldes elektronbevegelse, dels ionebevegelse. Som regel vil det her være elektronbevegelsen som dominerer fordi de lette elektronene beveger seg mye raskere enn ionene.

Elektrisk strøm kan også skyldes bevegelse av elektrisk ladede legemer, for eksempel små partikler i en væske- eller gasstrøm, og kalles da konveksjonsstrøm.

Elektrisk energi er vår mest anvendelige energiform. Den er lett å overføre fra et sted til et annet og kan produseres ved hjelp av mange ulike energikilder. Flere av våre viktigste fornybare energikilder, som vann- og vindkraft, må med dagens teknologi bli omdannet til elektrisk energi før den kan distribueres og tas i bruk av forbrukerne.

Et moderne samfunn er nå helt avhengig av elektrisiteten, som på en eller annen måte inngår i de fleste av samfunnets aktiviteter. Dette gjør oss svært sårbare for svikt i elforsyningen, noe som effektivt vil lamme store deler av landets virksomhet. I særlig grad gjelder dette Norge, som har en uvanlig høy andel elektrisitet i sitt samlede energiforbruk (cirka 50 prosent av sluttforbruket i 2012). Elektrisiteten er derfor i vårt land den dominerende energiformen i alle sektorer av samfunnet med unntak av transportsektoren, som i stor grad baserer sin virksomhet på oljerelaterte energiformer (som forbrenningsmotoren). Det er imidlertid ventet at elektrisiteten også innen transportsektoren vil få en økende betydning etter hvert som elektriske biler blir et stadig viktigere transportalternativ.

• elektrisitet
• elektromagnetisme
• elektrisk energi