Grundläggande begrepp Flashcards
Spänning (U)
Skillnaden i elektrisk potential mellan två punkter i en krets, som driver elektroner att röra sig. Mätt i volt (V).
o Nyckelkoncept: Utan spänning ingen ström.
Ström (A)
Flödet av elektriska laddningar genom en ledare, mätt i ampere (A).
o Direkt koppling: Ström uppstår endast om det finns en spänning och en sluten krets.
Likström (DC)
Ström med konstant riktning, används i batterier och elektronik.
Batteri
Omvandlar kemisk energi till elektrisk energi (likström). Skapar en konstant potentialskillnad mellan sina poler.
Växelström (AC)
Ström som växlar riktning periodiskt, används i kraftnät. Frekvens mäts i hertz (Hz).
Resistans (R)
- Resistans (R):
Hur mycket ett material motstår strömflödet, mätt i ohm (Ω).
o Faktorer: Materialets längd, tvärsnitt och temperatur påverkar resistansen.
Ström-spänning förhållande
Om resistansen är konstant, kommer strömmen att öka när spänningen ökar, och vice versa. Förhållandet kan vara olika beroende på vilken typ av material eller komponent som ingår i kretsen. I en resistiv krets är förhållandet direkt proportionellt, medan det i icke-linjär elektronik (t.ex. dioder eller transistorer) kan vara mer komplext.
Ohms lag (likström)
Sambandet mellan spänning, ström och resistans beskrivs med formeln:
U = R × I
* Linjär proportionalitet: Vid konstant resistans ökar strömmen linjärt med spänningen.
§
Ohms lag (växelström):
För växelströmskretsar används en utvidgad version med impedans (Z):
U = Z × I
* Impedans: Detta är en kombination av resistans (R) och reaktans (X). Impedansen påverkas av frekvens och fasförskjutning.
- Proportionalitet (likström):
Vid konstant resistans är relationen mellan spänning och ström linjär. Exempel: Dubbla spänningen → dubbel ström.
- Proportionalitet (växelström):
Här är relationen mer komplex p.g.a. impedans och fasvinklar:
o Fasförskjutning: Spänning och ström är inte alltid i fas, vilket påverkar den effektiva kraftöverföringen.
Impedans (Z)
Det totala motståndet i en växelströmskrets mäts i ohm (Ω) och beräknas som:
Z = √(R² + X²)
o Komponenter:
Resistans (R): Konstant över frekvenser.
Reaktans (X): Frekvensberoende motstånd från spolar och kondensatorer.
Kondensator
Lagrar elektrisk energi i ett elektriskt fält. I AC-kretsar introducerar den kapacitiv reaktans som påverkar impedansen.
Spole
Lagrar energi i ett magnetfält. I AC-kretsar skapar den induktiv reaktans som är frekvensberoende.
Effekt (P)
Den mängd energi som överförs per tidsenhet, mätt i watt (W), beräknas som:
P = U × I
* Där U är spänningen och I är strömmen.
* AC-kretsar: Effekt beror på fasvinkeln mellan ström och spänning.
Fasförskjutning (ϕ
Fasförskjutning är skillnaden i fas mellan ström och spänning i växelströmskretsar och påverkar den reella effekten. Den effektiva effekten (P_effektiv) beräknas som:
P_effektiv = U × I × cos(ϕ)
Där U är spänningen, I är strömmen och ϕ är fasförskjutningen mellan ström och spänning.
Resonans
I kretsar med spolar och kondensatorer uppstår resonans vid en frekvens där reaktansen från båda komponenterna tar ut varandra.
Kirchhoffs lagar
- Spänningslagen: Summan av alla spänningar i en sluten krets är noll.
- Strömlagen: Summan av strömmarna in i en nod är lika med summan av strömmarna ut.
Transformatorer
Använder induktion för att ändra spänning och ström i AC-system. Viktig för energitransport.
