I det her indlæg dykker vi ned i, hvad strøm egentlig er. Vi kommer omkring de vigtigste grundbegreber, du kan høre elektrikeren bruge, bl.a. strømstyrke, spænding, kilowatt, fase og nul. Nederst i indlægget får du en lynhurtig beskrivelse af alle de ting, vi kommer omkring.
Strøm er elektroner i bevægelse
Helt kort fortalt opstår der strøm eller elektricitet, når elektroner bevæger sig igennem et materiale, som er strømledende. Det er for eksempel kobber, som mange ledninger derfor er lavet af.
Ved at tilslutte ledningens to ender til en strømkilde, fx et batteri, så får vi det, man kalder et lukket elektrisk kredsløb. I det lukkede kredsløb vil alle elektronerne bevæge sig samme retning rundt i ledningen – og så har vi elektricitet.
Vi kan bruge strømmen ved at sætte et elektrisk apparat til det elektriske kredsløb. Det betyder, at elektronerne på deres vej rundt i kredsløbet skal bevæge sig igennem det elektriske apparat, som derfor udnytter energien fra de gennemstrømmende elektroner, og dermed virker.
I en lommelygte sidder der et kredsløb af ledninger, et batteri og en lyskilde. Når lommelygten er slukket, er kredsløbet afbrudt, så der ikke flyder elektroner rundt. Når du tænder for lommelygten, lukker du kredsløbet, så elektronerne flyder fra batteriet, gennem ledningerne, gennem pæren – som derfor lyser op – og tilbage til batteriet.
Både fysikeren og elektrikeren bruger en række enheder, til at måle strømmen i, og dem skal vi se nærmere på nu.
Strømstyrke, spænding og modstand
Strømstyrken måles med enheden ampere (A), som beskriver, hvor mange elektroner der bevæger sig gennem ledningen hvert sekund. Du kan forestille dig en masse biler, der kører på en motorvej med en målstreg midt på. Strømstyrken beskriver så, hvor mange biler, der kører over målstregen hvert sekund. Jo flere elektroner, der bevæger sig igennem ledningen – altså jo flere biler, der kører over målstregen hvert sekund – des større er strømstyrken.
Spændingen måles med enheden volt (V). Spændingen beskriver størrelsen på trykket i ledningen, og er derfor den pressende faktor, der får elektronerne til at bevæge sig. Den kan sammenlignes med trykket i et vandrør. Jo højere tryk, jo mere vand flyder gennem vandrøret på et givent tidspunkt. På samme måde betyder en høj spænding, at flere elektroner bevæger sig igennem ledningen.
Modstanden måles med enheden ohm (Ω). I et elektrisk kredsløb vil der nemlig altid være en modstand, som ”bremser” elektronernes vej rundt i det. En tynd ledning giver en større modstand end en tyk ledning, og en lang ledning giver mere modstand end en kort. Du kan sammenligne strømmen med vand og ledningen med et sugerør. Jo længere og tyndere sugerøret er, jo kraftigere skal du suge, for at få vandet op.
Forholdet mellem strømstyrken, spændingen og modstanden kan beskrives med Ohms lov, som du måske kender fra fysikundervisningen. Den ser sådan her ud:
U = R * I
U er spændingen, R er modstanden og I er strømmen. Derfor kan man også skrive formlen sådan:
Spænding (V) = Modstand (Ω) * strøm (A)
Har man to af værdierne i et elektrisk kredsløb, kan man altid finde den sidste med Ohms lov. Det bruger elektrikeren til at kontrollere komponenter, til at dimensionere og til at identificere problemer i elektriske kredsløb.
Forskellen på kW og kWh
Når vi taler om elektriske apparaters strømforbrug, bruger vi enheden watt (W). Enheden W er lig A * V, dvs. strømmen ganget med spændingen. Den beskriver apparatets forbrug pr. sekund.
Vi bruger ofte kilowatt (kW), dvs. 1000 W ad gangen. 6 kW er altså det samme som 6000 W.
Kilowatt-timer (kWh) betegner en mængde strøm, der er brugt på en time.
Igen kan vi bruge vand til at forstå strømmen lidt bedre. kW kan ses som det vand, der løber ud af en tændt vandhane. Jo mere tryk der er på, og jo mere vand der løber ud pr. sekund, jo højere kW ”bruger” vandhanen. Sætter du en balje under vandhanen og lader vandet løbe i en time, har du i baljen alt det vand, der er ”brugt” på den time – dvs. kWh.
Hvis en ovn har en effekt på 2500 W, så bruger den 2500 W hvert sekund, den kører – dvs. 2,5 kW i timen. Når ovnen har kørt i 2 timer, har den brugt 5 kWh.
Fase og jord
Som vi tidligere har været inde på, findes strøm i et elektrisk kredsløb. Det betyder, at strømmen både skal fra strømforsyningen og hen til det elektriske apparat og tilbage igen. Den leder, der fører strømmen fra strømkilden til apparatet, kalder elektrikeren for fasen eller fase-lederen. I nyere installationer er den farvekodet som brun eller sort. Den leder, der fører strømmen tilbage til strømkilden, kalder vi for nul eller nul-lederen. I nyere installationer er den farvekodet som blå.
Der er også en jord-leder som – bogstaveligt talt – forbinder kredsløbet til jorden. Den beskytter mennesker mod at få stød og forhindrer skader på elektriske installationer, fordi den leder strømmen ned til jorden. Læs mere om jordforbindelsen her (link til indlæg). I nyere installationer er den farvekodet som grøn-gul.
Disse ledere er der i de ledninger, du kender:
Strømforsyningskabler til husholdningsapparater (fx lamper, computere, køkkenapparater) har en faseleder, en nulleder og ofte en jordleder.
Kabler, der forbinder lofts- eller væglamper til strømkilden, har en faseleder, en nulleder og nogle gange en jordleder.
Jævnstrøm og vekselstrøm
I Danmark bruger vi både jævnstrøm (DC) og vekselstrøm (AC), som er to forskellige typer strøm. De har nogle forskellige egenskaber, og den grundlæggende forskel er, at elektronerne ved jævnstrøm (DC) hele tiden bevæger sig i samme retning, mens de ved vekselstrøm (AC) skifter mellem at bevæge sig i den ene og i den anden retning.
I almindelige danske hjem er der vekselstrøm (AC) med en spænding på 230 V i stikkontakten. Det bliver også leveret fra elnettet som vekselstrøm, fordi det er effektivt at transmittere vekselstrøm over lange afstande.
De fleste elektroniske apparater som computere, telefoner og fjernsyn samt batteridrevet udstyr (også elbiler) bruger jævnstrøm (DC). Desuden producerer solceller jævnstrøm.
Det er ikke kompliceret at lave jævnstrøm (DC) om til vekselstrøm (AC) eller omvendt – fx sidder der en lille adapter i din mobiloplader, som kan lave vekselstrømmen fra stikkontakten om til den jævnstrøm, som batteriet i telefonen skal bruge.
Ordbogen
Lukket elektrisk kredsløb:
Et lukket elektrisk kredsløb laves af en strømkilde (fx en ledning) og en ledning, som elektroner bevæger sig rundt i.
Strømstyrke (A):
Beskriver, hvor mange elektroner, der bevæger sig gennem ledningen pr. sekund.
Spænding (V):
Trykket, der får elektronerne til at bevæge sig rundt i ledningen. Jo højere tryk des flere elektroner.
Modstand (Ω):
Modstanden i det elektriske kredsløb, som ”bremser” elektronerne
Watt (W):
Den effekt, et elektrisk apparat bruger pr. sekund. W = A * V.
Kilowatt (kW):
Kilowatt er 1000 W. Så 2000 W = 2 kW.
Kilowatt-timer (kWh):
En mængde strøm (W), der er brugt på en time. Så et elektrisk apparat med en effekt på 2,5 W, der kører i én time, har brugt 2,5 kWh.
Fase:
Den leder, der fører strømmen fra strømkilden og til det elektriske apparat. I nyere installationer er den farvekodet som brun eller sort.
Nul:
Den leder, der fører strømmen fra strømkilden og til det elektriske apparat. I nyere installationer er den farvekodet som brun eller sort.
Jordleder:
Den leder, der forbinder det elektriske kredsløb til jorden. I nyere installationer er den farvekodet som grøn/gul.
Jævnstrøm (DC):
Strømtype, hvor elektronerne hele tiden bevæger sig gennem ledningen i den samme retning. Mange batteridrevne elektriske apparater bruger jævnstrøm, solceller producerer også jævnstrøm.
Vekselstrøm (AC):
Strømtype, hvor elektronerne skifter imellem at bevæge sig den ene og den anden retning gennem ledningen. Der kommer vekselstrøm ud af danske stikkontakter, og det strømmen bliver også leveret fra elnettet som vekselstrøm, da det er effektivt at transmittere vekselstrøm over lange afstande.