Av og til får vi spørsmål fra leserne – og et av de mer spennende var slik: Hva er egentlig elektrisk strøm? Og det kan man jo lure på. For dette ER virkelig vrient!
Bildet øverst: Nesten alt du ser her jobber med strøm. (Foto: VW)
Av Stein Bekkevold
Vår muntre, svenske lektor i elektrolære sa at «man tror at strömmen går från plus till minus men säker är man inte».
Elektrisitet er negativt eller positivt ladde partikler som er i ro eller i bevegelse. Det sier vitenskapen. Vi, derimot, sier elektrisitet – men mener strøm, ladninger i bevegelse; vi sier at «denne drives elektrisk». Teori om elektrisitet i ro kalles elektrostatikk, mens den om strøm heter elektrodynamikk.
Sånn er det
Og: Strøm oppstår når det er spenning i en leder. Motstanden gir varme, først beskrevet av Georg S. Ohm. James Joule fant forholdet mellom strøm og elektrisk energi. Derfor er ohm og joule enheter i fysikken.
Og så beviste USA-politiker og forsker Benjamin Franklin at lyn er elektriske gnister, og utga i 1747 sin teori om elektrisitet – som få trodde på. Han lanserte positiv og negativ ladning, overskudd på eller mangel av elektrisitet. I dag vet vi at strøm er elektroner i full fart, og at det er kraften bak dette – spenningen – som får noe til å skje i den andre enden. Sånn er det med den saken.
Elementærladning
I gamle dager sa de at strømmens styrke var et antall ampere, og 1 A ble kronglete definert i et forsøk på å koble den til naturlige konstanter. Den NYE definisjonen stammer fra 2018: Enheten A baseres på elementærladningen – som er en litt sær verdi.
I tillegg er den også avhengig av definisjonen av sekundet, men ikke lenger av meter og av kilogram. Fysisk sett er 1 A nå en strøm på 1 coulomb per sekund.
Men elementærladning da? Jo, dette er i fysikken den minste, positive ladning hos en fri partikkel. Den er lik ladningen til et proton, og den motsatte av ladningen i et elektron. Dette er en fysisk konstant, og symbol er e. SI-enhet er Coulomb. Ante vi det ikke.
Når en elektrisk leder blir glohet avgir den lys. Som måles i candela… (Foto: Philips)
100 er mye bedre
Og: Amperetime (Ah) er en avledet SI-enhet. Den brukes noen ganger for å angi energikapasiteten til batterier. MEN: Da Ah ikke er en energienhet, er den ikke et mål på hvor mye energi batteriet kan levere.
I et batteri vil energimengden avhenge av strøm ganger spenning, over tid vil spenningen endres når batteriet lades ut. Et tall på snittspenning kan likevel anslå energien – når antall Ah er kjent: Et batteris arbeidsevne styres av spenningen mellom polene, og hvor mye energi som lagres. Spenning måles i volt, V og ladning kan kanskje angis i Ah – men fysisk angis den i coulomb ….
Multiplisert med spenningen blir kapasiteten antall watt-timer, Wh, som er en helt reell energienhet. Derfor bør batterikapasitet angis i kWh snarere enn i Ah. En bra elbil bør ikke ha særlig under 75-80 kWh (brutto) kapasitet. 100 er MYE bedre …
Amperemeter
Så: Elektrisk strøm er altså ladninger i bevegelse. De strømmer gjennom lederen og frakter energi, evne til arbeid. Strømmen går samme vei som de positive ladningene. Og strømmen er der så fort vi kobler til et batteri og/eller en generator. I lederen skaper motstanden varme, særlig høy varme gir lys.
El-energi sendes over store avstander som vekselstrøm. Og strøm er den mengde el-energi som går gjennom lederens tverrsnitt hvert sekund. Enheten er som sagt coulomb, så elektrisk strøm er coulomb per sekund, altså ampere A. Bare for å gjenta oss selv. Dette måles med amperemeter.
Glem det!
I fysikk beskriver likninger sammenheng mellom fysiske størrelser. Hver størrelse har sin egen bokstav. Elektrisk strøm heter I, ladning er Q og tid er t. Så når en ladning dQ går gjennom en leder i løpet av tiden dt, er den elektriske strømmen I = dQ/dt. Men det kan du glemme, for her går alle fort i ball ….
Arbeid
Hvordan kan strøm gjøre jobben? Svaret er Den elektromagnetiske kraften. Den ble oppdaget og utforsket av danske Ørsted og engelske Faraday i tiden 1820-40. Og det de fant, gjør at vi i dag har titalls elektriske apparater med hver sin jobb i bilen, og dessuten gir lys både her og der.
Vi har spoler, kondensatorer, motstander, transformatorer, motorer, generatorer, høyttalere, kabler, antenner, bølgeledere, transistorer, integrerte kretser, sensorer og lagringsenheter. Og alt dette drives med strøm, altså elektroner som går på kryss og tvers igjennom tråden. Er det ikke rått?
Og alt starter med enheten for arbeid, som er watt. Men egentlig er den joule. Og 1 J = 1 Nm = 1 Ws, wattsekund. Så der har du det …
