Swedish

Vad är spänning?

9 Maj 2021 | Elektriska

Spänning är trycket från en elektrisk krets strömkälla som pressar laddade elektroner (ström) genom en ledande loop, vilket gör att de utför något, som att få en lampa att tändas.

I korthet är spänning = tryck och den mäts i volt (V). Termen är uppkallad efter den italienske fysikern Alessandro Volta (1745–1827), uppfinnaren av Voltas stapel – föregångaren till dagens hushållsbatteri.

I elektricitetens tidigaste dagar kallades spänning elektromotorisk kraft (EMK). Det är därför spänning, i ekvationer som Ohms lag, på engelska representeras av symbolen E.

Exempel på spänning i en enkel likströmskrets (DC):

Vad är spänning? – Rubrik
  1. I den här DC-kretsen är brytaren stängd (påslagen).
  2. Spänningen i strömkällan – potentialskillnaden mellan batteriets två poler – aktiveras, vilket skapar tryck som tvingar elektronerna att flöda som ström ur batteriets minuspol.
  3. Strömmen når lampan och får den att glöda.
  4. Strömmen återgår till strömkällan.

Spänningen är antingen växelspänning (AC) eller likspänning (DC). Hur de skiljer sig:

Växelspänning (representeras på en digital multimeter av ):

  • Flödar i jämnt böljande sinuskurvor enligt nedan:
    AC-spänning
  • Växlar riktning med regelbundna intervaller.
  • Produceras av elbolag med generatorer, där mekanisk energi, roterande rörelse som drivs av rinnande vatten, ånga, vind eller värme, omvandlas till elektrisk energi.
  • Vanligare än DC-spänning. Elbolag levererar AC-spänning till bostäder och företag där de flesta enheter använder AC-spänning.
  • Primär spänningstillförsel varierar beroende på land. I Europa är det till exempel 230V volt.
  • Vissa enheter i hemmet, som tv-apparater och datorer, använder DC-spänning. De använder likriktare (som exempelvis den bastanta klumpen på en bärbar dators sladd) för att konvertera AC-spänning och ström till DC.
Generator
Generatorer omvandlar roterande rörelse till elektricitet. Den roterande rörelsen orsakas vanligen av rinnande vatten (vattenkraft) eller ånga från vatten som värms upp av gas, olja, kol eller kärnkraft.

Likspänning (representeras på en digital multimeter av Streckad V-linje och mV):

  • Färdas i en rät linje, och endast i en riktning.
  • Skapas ofta av källor med lagrad energi såsom batterier.
  • Källor med DC-spänning har positiva och negativa poler. Polerna upprättar polaritet i en krets, och polaritet kan användas för att avgöra om kretsen är DC eller AC.
  • Används ofta i batteridriven bärbar utrustning (i bilar, ficklampor, kameror).

Vad är potentialskillnad?

Spänning och termen ”potentialskillnad” används ofta synonymt. Potentialskillnaden kan bättre definieras som den potentiella energiskillnaden mellan två punkter i en krets. Avvikelsen (uttryckt i volt) bestämmer hur mycket potentiell energi som finns för att flytta elektroner från en viss punkt till en annan. Kvantiteten anger hur mycket arbete som potentiellt kan utföras via kretsen.

Ett vanligt alkaliskt AA-batteri har t.ex. 1,5 V. Typiska eluttag i hemmet har 120 V. Ju större spänning i en krets, desto större är dess förmåga att ”skjuta på” fler elektroner och utföra något.

Spänningen/potentialskillnaden kan jämföras med vatten som förvaras i en tank. Ju större tank och ju högre den är (och därmed med högre potentiell hastighet), desto större är vattnets kapacitet att få en inverkan när en ventil öppnas och vattnet (precis som elektroner) kan flöda.

Varför det är användbart att mäta spänning

Tekniker tar sig an de flesta felsökningssituationer med vetskap om hur en krets bör fungera normalt.

Kretsar används för att leverera energi till en last – från små enheter till hushållsapparater och industriella motorer. Laster har ofta en typskylt som identifierar deras elektriska referensvärden, inklusive spänning och ström. I stället för en typskylt tillhandahåller vissa tillverkare ett detaljerat schema (tekniskt diagram) över en lasts kretsar. Handböcker kan innehålla standardvärden.

Dessa siffror informerar en tekniker om vilka mätvärden som kan förväntas när en last fungerar normalt. En avläsning på en digital multimeter kan objektivt identifiera avvikelser från normen. Trots detta måste teknikern använda sin kunskap och erfarenhet för att fastställa de faktorer som orsakar sådana variationer.

Referens: Digital Multimeter Principles av Glen A. Mazur, American Technical Publishers.