Olleh:s teorisamling - Elektriska kretsar
Elektriska kretsar
Effekt och Energi
Den effekt som en elektrisk komponent utvecklar bestäms av sambandet
P = U · I
P = effekten och mäts i watt [W], U = spänningen över komponenten, I = strömmen genom komponenten.
Då Ohms lag ( U = R · I ) gäller kan U ersättas med R·I
P = U · I = R·I · I = R I²
Strömmen I kan ersättas med U/R (Ohms lag) vilket ger
P = U · I = U · U/R = U² / R
Energiutvecklingen E i en elektrisk komponent = Effekt · tid.
E = P · t
Energi kan då skrivas
E = P · t = U · I · t
eller
E = U²/ R · t
eller
E = R I² · t
Ohms lag
Sambandet mellan ström I och spänning U för en elektrisk komponent ges av Ohms lag.
U = R · I
R är komponentens resistans och mäts i ohm.
Spänningen mäts med voltmeter och voltmeterns två anslutningssladdar kopplas in på vardera sidan av den komponent man ska mäta spänningen över.
För att mäta strömmen ska kretsen brytas och amperemetern kopplas in i serie med komponenten så att strömmen också kan gå genom amperemetern.
Kirchhoffs lagar
Strömmen kan inte samlas någonstans utan flyter genom hela kretsen med samma storlek.
Den ström som flyter in i en punkt flyter också ut från punkten.
Summan av alla strömmar i en förgreningspunkt är noll om man sätter plus på de strömmar som flyter in i punkten och minus på de strömmar som flyter ut från punkten.
Seriekoppling
Vid en seriekoppling av komponenter flyter samma ström I genom alla komponenterna.
Spänningen över varje enskild komponent kan beräknas med Ohms lag
Ui = Ri · I
U = spänningen över alla komponenterna.
U = U1 + U2 + U3 + ...
De seriekopplade komponenterna kan ersättas med en enda komponent vars resistans blir Rers.
Rers = R1 + R2 + R3 + ...
Parallellkoppling
Vid parallellkoppling av komponenter har alla komponenterna samma spänning U.
Strömmen genom varje komponent bestäms av dess resistans.
I1 = U / R1 och I2 = U / R2 ...
Totala strömmen är summan av delströmmarna.
I = I1 + I2 + I3 + ...
De parallellkopplade komponenterna kan ersättas med en enda komponent vars resistans blir Rers.
1/Rers = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
Är det bara två parallellkopplade komponenter kan ersättningsresistansen beräknas med formeln
Rers =
R1· R2R1+R2
Resistans i ledning
Resistansen i en ledare beror på ledarens material, ledarens längd och ledarens tvärsnittsarea.
Ju längre ledaren är dessto större blir resistansen. Ju smalare ledaren är dessto större blir resistansen. Formeln för en ledares resistans ges av formeln
R = ρ · L
A
R = resistans, ρ = materialets resistivitet, L = ledarens längd, A = ledarens tvärsnittsarea.
ρ hittar man i tabell.
Enheten anges oftast i ohm·mm²/m. Det betyder att arean ska beräknas i mm² och längden vara i meter för att få rätt värde på resistansen.