Elektricitet og energi

Ohms lov siger, at spændingen er resistansen gange strømstyrken: U = R · I. Effekten er spændingen gange strømstyrken, P = U · I. Enhederne er volt (V) for spænding, ampere (A) for strømstyrke, ohm (Ω) for resistansen – også kaldet modstanden – og watt (W) for effekt. Kredsløbsdiagrammer øves i 7. klasse, formlerne, elregningen og energiformerne i 8. og elproduktionen i 9. – i de fire hæfter længere nede.

Gå direkte til hæfterne (4) ↓

Hvordan regner man resistansen ud med Ohms lov, R = U : I?

Resistansen er spændingen delt med strømstyrken, R = U : I. Fremgangsmåden er den samme, uanset hvilken af de tre størrelser der mangler:

1. Skriv det kendte med enhed: U = 12 V og I = 0,5 A.
2. Isolér det ukendte i U = R · I: R = U : I, og strømstyrken er I = U : R.
3. Sæt tallene ind: R = 12 V : 0,5 A.
4. Regn og skriv enheden: R = 24 Ω.

En pære i et 12 V-anlæg, der lader 0,5 A passere, har altså resistansen 24 Ω og effekten P = 12 V · 0,5 A = 6 W. Af en U-I-graf aflæser man ét punkt og regner R = U : I, som i Fysik/kemi 8. klasse – spænding, strøm, modstand og effekt.

Serie eller parallel – hvad sker der, når én pære går i stykker?

I en seriekobling slukker alle pærer, fordi kredsløbet er brudt; i en parallelkobling lyser de andre videre, fordi hver pære har sin egen gren.

	Serie	Parallel
Strømmens veje	Én vej gennem alle pærer	Én gren pr. pære
Én pære går i stykker	Alle slukker	Kun den ene slukker
Spænding over pæren	Deles mellem pærerne	Hele kildens spænding
Fra hverdagen	Gammeldags julelyskæde	Stikkontakter i et hus

Strømmen bruges ikke op i den første pære. I en seriekreds er strømstyrken den samme hele vejen rundt; det, pærerne omsætter, er energi, som bliver til lys og termisk energi. Det træner Fysik/kemi 7. klasse – elektriske kredsløb sammen med diagramsymbolerne.

Hvad er forskellen på effekt i watt og energi i kWh?

Effekt er, hvor hurtigt energi omsættes (watt), mens energi er den mængde, der er omsat i alt (kWh = kW · timer). Kilowatttimer betyder kilowatt gange timer – ikke kilowatt pr. time.

Regnet på en ovn på 230 V, der trækker 8 A: effekten er P = 230 V · 8 A = 1840 W = 1,84 kW. Kører den i 2,5 timer, er energien 1,84 kW · 2,5 h = 4,6 kWh. Med en antaget pris på 3 kr. pr. kWh (regn med din egen elpris) koster det 4,6 · 3 = 13,80 kr. Elregningen og sikringen har deres eget ark i Fysik/kemi 8. klasse – spænding, strøm, modstand og effekt.

Hvilke energiformer findes, og hvad betyder nyttevirkning?

I skolens fysik/kemi skelnes der mellem syv energiformer, og nyttevirkningen er den nyttige energi delt med den tilførte energi.

• Bevægelsesenergi (kinetisk energi): en cykel i fart
• Beliggenhedsenergi (potentiel energi): en bog på øverste hylde
• Kemisk energi: mad, batteri og brændstof
• Elektrisk energi: det, en elkedel får fra stikkontakten
• Termisk energi: varmt vand
• Strålingsenergi: sollys
• Kerneenergi: atomkerner

Tilføres en maskine 200 J, og bliver 50 J til det, vi vil have, er nyttevirkningen 50 : 200 = 0,25 = 25 %. De resterende 150 J er ikke forsvundet; det meste er blevet til termisk energi, som er svær at bruge. En energikæde viser omdannelserne med pile, fx elektrisk energi → strålingsenergi + termisk energi for en pære. Energikæder og nyttevirkning træner Fysik/kemi 8. klasse – energiformer, energikæder og nyttevirkning.

Hvordan laver en generator strøm?

En generator laver strøm ved induktion: Ændrer magnetfeltet gennem en spole sig, induceres en spænding, og bevægelsesenergi bliver til elektrisk energi. Mere spænding kræver hurtigere omdrejning, flere vindinger eller en stærkere magnet. En drejende magnet giver vekselstrøm. I det danske elnet svinger strømmen frem og tilbage med frekvensen 50 Hz, så den skifter retning 100 gange i sekundet. Transformeren og Danmarks elproduktion hører til i Fysik/kemi 9. klasse – elproduktion og energiforsyning.