Välkommen till din guide till grunderna i el.

De fyra mest grundläggande fysiska kvantiteterna i el är:

  • Spänning (V)
  • Aktuell (I)
  • Motstånd (R)
  • Kraft (P)

Var och en av dessa mängder mäts med olika enheter:

  • Spänningen mäts i volt (V)
  • Ström mäts i ampere (A)
  • Resistansen mäts i ohm (Ω)
  • Effekt mäts i watt (W)

Elektrisk kraft, eller ett elektriskt systems effekt, är alltid lika med spänningen multiplicerad med strömmen.

Ett system med vattenledningar används ofta som en analogi för att hjälpa människor att förstå hur dessa elenheter fungerar tillsammans. I denna analogi är spänningen ekvivalent med vattentrycket, strömmen är ekvivalent med flödeshastigheten och motståndet är ekvivalent med rörstorleken.

I elektroteknik finns det en grundekvation som förklarar hur spänning, ström och motstånd relaterar. Denna ekvation, skriven nedan, är känd som Ohms lag.

Ohms lag

V = I x R

Ohms lag säger att spänningen är lika med strömmen som strömmar i en krets gånger kretsens motstånd.

Ett sätt att förstå Ohms lag är att tillämpa den på det imaginära VVS-systemet vi har använt som en representation av ett elektriskt system.

Låt oss säga att vi har en behållare med vatten fäst vid en slang. Om vi ​​ökar trycket i tanken kommer mer vatten ut ur slangen. Således, om vi ökar spänningen i ett elektriskt system, kommer vi också att öka strömmen.

Om vi ​​gör slangens diameter mindre, kommer motståndet att öka, vilket gör att mindre vatten kommer ut ur slangen. Således, om vi ökar motståndet i ett elektriskt system, kommer vi att minska strömmen.

Med den här korta introduktionen av ett elsystem fungerar, låt oss hoppa in i var och en av elenheterna separat och lära oss mer i detalj.

Bilden ovan visar en enkel elektrisk krets med en glödlampa, viss tråd och ett batteri.

Vad är volt?

Volt är basenheten som används för att mäta spänning. En volt definieras som "skillnaden i elektrisk potential mellan två punkter i en ledningstråd när en elektrisk ström på en ampere sprider en watt effekt mellan dessa punkter." Spänningen är uppkallad efter den italienska fysikern Alessandro Volta.

I vårt batteridiagram ovan ger batteriet det som kallas en potentialskillnad i en elektrisk krets eller spänning. Om vi ​​går tillbaka till vår vattenanalogi, är batteriet som en vattenpump som driver vatten genom ett rör. Pumpen ökar trycket i röret, vilket får vattnet att rinna.

Inom elektroteknik kallar vi denna elektriska tryckspänning och mäter den i volt. En spänning på tre volt kan skrivas som 3V.

När antalet volt ökar ökar också strömmen. Men för att strömmen ska flöda måste den elektriska ledaren eller ledningen slinga tillbaka till batteriet. Om vi ​​bryter kretsen, till exempel med en brytare, kommer ingen ström att flyta.

Det finns standardspänningsutgångar för vardagliga föremål som batterier och hushållsuttag. I USA är standardspänningen för ett hushållsuttag 120V. I Europa är standardspänningen för ett hushållsuttag 230V. Andra standardspänningsutgångar listas i tabellen nedan.

Vanliga spänningar

ObjektSpänning
Encelligt, uppladdningsbart batteri1.2V
Encells, icke-uppladdningsbart batteri1.5V1.56V
USB5V
Bilbatteri2, 1 V per cell
Elbilens batteri400V
Hushållsaffär (Japan)100V
Hushållsutsättning (Nordamerika)120V
Hushållsuttag (Europa, Asien, Afrika, Australien)230V
Tredje tåg med snabb transitering600V750V
Högspänningsledningar110, 000V
Blixt100, 000, 000V

Vad är förstärkare?

Amperen, ofta förkortad till "amp" eller A, är basenheten för elektrisk ström i det internationella enhetssystemet. Den är uppkallad efter den franska matematikern och fysikern Andr -Marie Amp re, som anses vara elektrodynamikens far.

Elektricitet består av elektronflödet genom en ledare, till exempel en elektrisk ledning eller kabel. Vi mäter flödet av elektricitet som en elektrisk ström (precis som vi tänker på flödet av vatten i en flod som flodströmmen). Brevet som används för att representera ström i en ekvation är jag.

Elektrisk ström mäts i Amperes, förkortad till Amper eller helt enkelt bokstaven A.

En ström på 2 ampere kan skrivas som 2A. Ju större ström desto mer ström flyter.

Det internationella enhetssystemet (SI) definierar förstärkare enligt följande:

"Amperen är den konstantström som, om den upprätthålls i två raka parallella ledare med oändlig längd, med försumbar cirkulär tvärsektion och placerade en meter från varandra i ett vakuum, skulle producera mellan dessa ledare en kraft lika med 2 10 7 newton per meter längd. "

Elektrisk strömdemonstration (video)

Vad är Ohms?

Ohms är basenheten för motstånd i ett elektriskt system. Ohm definieras som "ett elektriskt motstånd mellan två punkter i en ledare när en konstant potentialskillnad på en volt, applicerad på dessa punkter, producerar i ledaren en ström av en ampere, där ledaren inte är sätet för någon elektromotorisk kraft. " Ohm är uppkallad efter den tyska fysikern Georg Simon Ohm.

Resistans mäts i ohm, eller (omega), kort. Så fem ohms kan skrivas 5 .

I vårt batteridiagram ovan, om vi tar bort glödlampan och återansluter ledningen så att batteriet kortsluts, skulle ledningen och batteriet bli väldigt hett och batteriet skulle snart vara platt eftersom det nästan inte skulle finnas något motstånd i kretsen. Utan motstånd skulle en enorm elektrisk ström flyta tills batteriet var tomt.

När vi lägger till en glödlampa i kretsen skapas motstånd. Det finns nu en lokal "blockering" (eller förträngning av röret, enligt vår vattenledningsanalogi) där strömmen upplever viss motstånd. Detta minskar kraftigt strömmen i kretsen, så att energin i batteriet släpps långsammare.

När batteriet tvingar strömmen genom lampan frigörs batteriets energi i lampan i form av ljus och värme. Med andra ord, strömmen bär lagrad energi från batteriet till glödlampan, där det förvandlas till ljus- och värmeenergi.

Bilden ovan visar en glödlampa som den främsta orsaken till elektriskt motstånd.

Vad är watt?

En watt är basenheten i elektriska system. Det kan också användas i mekaniska system. Den mäter hur mycket energi som frigörs per sekund i ett system. I vårt batteridiagram bestämmer storleken på både spänningen och strömmen i glödlampan hur mycket energi som frigörs.

I diagrammet ovan skulle glödlampan bli ljusare när effekten, mätt i watt, ökar.

Vi kan beräkna effekten som frigörs i glödlampan och det elektriska systemet som helhet genom att multiplicera spänningen med strömmen. Så för att beräkna watt används följande formel.

Hur man beräknar watt

W = V * I

Till exempel genererar en ström på 2A som strömmar genom en glödlampa med en spänning på 12V över den 24W effekt.

Hur man beräknar med watt, ampere, volt och ohm

Om du vill göra en elektrisk beräkning som involverar spänning, ström, motstånd eller effekt, hänvisar du till formelcirkeln nedan. Vi kan till exempel beräkna effekten i watt genom att hänvisa till det gula området i cirkeln.

Denna formelcirkel är mycket användbar för många elektrotekniska uppgifter. Håll det till hands nästa gång du har att göra med ett elektriskt system.

Nedan följer några exempel på ekvationer som löses med formlerna.

Exempel Ekvationer

1. Vad är strömmen i en elektrisk krets med en spänning på 120V och 12 motstånd?

I = V / R

I = 120/12

I = 10A

Strömmen i en elektrisk krets med en spänning på 120V och 12 motstånd är 10A.

2. Vad är spänningen över en elektrisk krets med en ström på 10A och 200 motstånd?

V = I x R

V = 10 x 200

V = 2000V

Strömmen i ett elektriskt system med 10A och 200 motstånd är 2000V.

3. Vad är motståndet i ett elektriskt system med en spänning på 230V och en ström på 5A?

R = V / I

R = 230/5

R = 46

Motståndet i ett elektriskt system med 230V och 50A är 46 .

Formelcirkel för att lösa elektriska enhetsekvationer.

Sammanfattningsvis

Efter att ha läst den här artikeln har du förhoppningsvis en bättre förståelse för skillnaden mellan elektrisk ström, spänning, motstånd och elektrisk kraft. Kom ihåg att om du känner till två av de fysiska värdena i formelcirkeln kan du beräkna var och en av de andra två okända värdena.

Grundläggande elstudie (video)

Elquiz

visa frågesportstatistik