## Ström och spänning ### En ström av elektroner Under de senaste 100 åren har elektricitet förändrat våra liv. Men olika elektriska fenomen har man känt till mycket längre än så. Om man till exempel gnider en bärnsten mot en bit ylletyg, kan bärnsten dra till sig små lätta föremål. Detta kände man till i Grekland för mycket länge sedan. Då var det ren magi men i dag vet vi att det  handlar om elektricitet. Bärnsten heter elektron på grekiska och därifrån har vi fått ordet elektricitet. För att förstå elektriska fenomen måste vi först titta på materiens minsta byggstenar, atomerna. Man trodde länge att atomerna var det allra minsta som fanns. Men nu vet vi att atomer består av ännu mindre delar. Varje atom har en kärna. Runt atomkärnan rör sig en sorts mindre partiklar som kallas elektroner. Kärnan och elektronerna har olika elektrisk laddning. Atomkärnan har positiv laddning(+) och elektronerna har negativ laddning(-). Elektronerna hålls kvar eftersom kärnan och elektronerna har olika laddningar. Kraften som håller kvar elektronerna runt kärnan beror på att olika laddningar dras till varandra. ### Statisk elektricitet Elektronerna sitter olika hårt bundna till atomkärnan i olika ämnen. det gör att elektroner kan hoppa över från ett ämne till ett annat när de gnids mot varandra. Då får ämnen olika elektrisk laddning. Ämnet som får för få elektroner blir negativt laddad. det kallas statisk elektricitet.  Statisk elektricitet kan du ibland märka när du tar av dig vissa kläder. Det sprakar och det bildas små gnistor. Gnistorna beror på att elektroner hoppar över från det ämne som har för många elektroner till det som har för få elektroner. ### Åska Moln kan också bli elektriskt laddade. Åskblixtar beror på statisk elektricitet. De elektriska laddningarna i åskmoln uppkommer genom gnidning när kraftiga vindar påverkar molnen. det vi ser som en blixt är elektroner som går mellan molnen. och marken för att jämna ut skillnaden i elektrisk laddning. Att blixtar är elektrisk urladdning visade Benjamin Franklin under ett berömt experiment år 1752. Han visade att blixten är strömförande genom att flyga med en drake under ett åskväder. Samtidigt uppfann han åskledaren som skyddar hus genom att leda blixten ner i marken. Blixten tar alltid den kortaste vägen. Därför slår den oftast ner i höga, spetsiga föremål. det kan vara kyrktorn, antenner eller träd. Även en person som är ute på ett öppet fält riskerar att  träffas av blixten. Faran ökar om man står under ett paraply. det är heller ingen bra ide att ta skydd intill ett träd. Däremot är man väl skyddad om man sitter i en bil. Även om åskan slår ner i bilen kommer laddningarna att ledas bort genom bilens utsida av plåt. ### Elektrisk ström Elektrisk ström är en ström av elektroner som vandrar för att jämna ut en laddningsskillnad. Blixten är alltså en kortvarig elektrisk ström. Vill man ha en mer långvarig elektrisk ström behöver man en strömkälla, till exempel ett batteri. I ett batteri är det kemiska reaktioner som skapar skillnad i laddning mellan batteriets två poler. Vid pluspolen är det brist på elektroner och. Vid minuspolen är det istället överskott på elektroner. Om vi kopplar en ledning mellan batteriets båda poler rör sig elektronerna i ledningen för att jämna ut skillnaden i laddningen. Elektronerna rör sig från den negativa polen till den positiva polen. Den kemiska reaktionen i batteriet gör att laddningskillnaden finns kvar ända tills batteriet är är förbrukat. Elektrisk ström är elektroner som rör sig från minuspolen till pluspolen. ### Sluten krets Kopplar vi en glödlampa till batteriet kan vi få nytta av den elektriska strömmen. Men för att lampan ska lysa måste elektronerna kunna gå från batteriets minuspol genom lampans glödtråd och till batteriets pluspol. Detta kallas en sluten krets. Strömstyrka och spänning Det finns två vanliga mått som används för elektricitet, ström och spänning. Strömstyrkan (Strömmen) talar om hur många elektroner som passerar under en sekund. Strömstyrkan mäts i ampere och förkortas A. Strömmen mäter man med en amperemeter. En ampere är ungefär sex triljoner elektroner per sekund. Spänning är det som driver strömmen i ledningarna.  Man kan likna spänningen vid en pump som med kraft knuffar fram elektronerna. Spänningen mäts i volt som förkortas V. Spänningen mäter man med en voltmeter. Resistans Hur mycket ström en ledning släpper gram beror på hur den ser ut och vad den är gjord av. Det är svårast för elektronerna att komma igenom en tunn ledning än genom en tjock ledning. Den tunna ger mer motstånd mot strömmen. Man säger att den har större resistans. Olika material är olika bra på att släppa fram strömmen. Koppar och silver har till exempel mycket lägre resisten än järn. En hög spänning kan driva fram fler elektroner genom ledningen. Spänningen bestämmer alltså hur stor strömmen kan bli. Hög spänning och liten resistans ger en stark ström. Elektriska ledare Alla material kan inte elda ström. de material som leder ström kallas elektriska ledare. Ett ämne som inte leder ström kallas en isolator. Metaller leder ström bra och i sladdar används framförallt koppar som elektrisk ledare. För att sladden inte ska vara farlig att ta i har den ett hölje av plast. Plast, gummi och porslin är några vanliga isolatorer. Kopplingsschema Precis som man gör en ritning över hur ett hus ska byggas, gör man en ritning över hur elektriska ledningar ska kopplas ihop. Man gör ett så kallat kopplingsschema. Seriekoppling och parallellkoppling Om man vill koppla flera lampor till samma strömkälla kan man göra på två olika sätt. Man kan seriekoppla eller parallellkoppla. Lamporna i en julgransbelysning är ofta seriekopplade. Det betyder att om en av lamporna går sönder slocknar alla lamporna. den trasiga lampan kan inte släppa igenom strömmen och då kan ingen ström gå genom kretsen till de andra lamporna. Lampor och apparater i ett hem är alltid parallellkopplade. Det beror på att den elektrisk kretsen inte bryts i en parallellkoppling om en lampa går sönder. Och det är bra för hela huset ska ju inte slockna om sänglampan går sönder. Magnetism Magneter har två poler Vi börjar med att titta på hur vanliga magneter fungerar. Du vet att en mah´gnet kan dra till sig saker av järn. Men två magneter påverkar också varandra. Varje magnet har två ändar eller poler, som kallas nordpol och sydpol. Ibland är de målade i olika färger, nordpolen röd och sydpolen vit. Två lika poler stöter bort varandra. men tå olika poler dras istället till varandra. Om man delar en magnet mitt itu får man två nya magneter med var sin nordpol och sydpol. Det finns inga magneter som till exempel bara har en nordpol och ingen sydpol. Kompassen En kompass är en liten magnet som kan vrida sig fritt. Den ena änden  som är röd pekar alltid mot norr. Den kallas nordpol. Att den alltid pekar mot norr beror på att hela jorden är en stor magnet. Runt en magnet finns ett [[magnetfält]]. Om man håller en kompass nära magnetens nordpol , ställer kompassnålen in sig med sin sydpol mot magnetens nordpol. Tillfälliga och permanenta magneter All materia består av atomer och i atomerna rör sig elektronerna runt atomkärnan. Denna rörelse gör varje atom till en liten magnet. I de flesta ämnen tar magnetfälten från varje atom ut varandra coh ämnet är då omagnetiskt. Men i några ämnen som järn och nickel, kan atomernas [[magnetfält]] samverka så att ämnet blir magnetsikt. När en järnbit kommer i kontakt av en magnet vänder sig järnatomens magnetfält åt samma håll. Därför dras järnbiten till magneten. Så länge järnbiten påverkas av magneten kan den dra till sig andra järnföremål. Den har blivit en tillfällig magnet. En vanlig magnet kallas en permanentmagnet för den är magnetisk hela tiden. Elektrisk ström skapar magnetfält Elektrisk ström kan ge upphov till magnetism. elektrisk ström är elektroner som rör sig och det är elektronernas rörelse i ledaren som skapar magnetfältet. Magnetism beror på att elektronerna rör sig.  Elektromagneter Om man låter elektrisk ström gå genom en ledare bildas ett magnetfält runt ledaren. Om man lindar ledaren ungefär som tråden på en trådrulle får man något som kallas en spole. Magnetfälten i spolen blir starkare än i en rak ledare. Ju fler varv spolen har och ju starkare strömmen är desto starkare blir magnetfältet. Och om man sätter en järnstav i spolen blir järnstaven också magnetisk. en sådan magnet ger ett ännu starkare magnetfält och kallas en elektromagnet.  Men den är bara magnetisk så länge strömmen är påslagen. Används på bilskrotar och i ringklockor. Elektrisk energi Elektrisk effekt Vi använder stora mängder elektrisk energi. I Sverige kommer elenergin framförallt från vattenkraft, kärnkraft och vindkraft. Största delen av den elektriska energin används till belysning, värme och maskiner i våra hem och på arbetsplatser. Om man vill ta reda på hur mycket elektrisk energi en apparat förbrukar måste man veta vilke elektrisk effekt den har. Effekten är den mängd energi (joule) som förbrukas på en sekund. Effekten mäts i enheten watt, som förkortas  W En lampa på 40 W förbrukar 40 J per sekund och en lampa på 60 W förbrukar 60 J per sekund.  60 -wattslampan lyser starkare än 40 wattslampan men kräver också mer energi. Elektrisk energi För att kunna driva ett hushåll med alla lampor och elektriska apparater går det åt betydligt mer än några tusen joule. Därför använder man istället enheten kilowattimme för elektrisk energi. Kilowattimme förkortas som 1kWh och är den energi som en apparat med effekten 1000 W förbrukar på en timme. Generatorn All ström som kommer ur väggkontakten framställs genom induktion. Det sker med hjälp av generatorer i olika kraftverk. En magnet sitter på en roterande axel. På samma axel finns det en turbin som består av propeller eller ett skovelhjul. När man låter vatten, vind eller ånga sätta fart på turbinen snurrar också magneten. När magneten roterar bildas en elektrisk ström i spolarna. Strömmen går sedan genom ledningarna från kraftverket hem till dig. En generator omvandlar rörelseenergi till elektrisk energi. Likström och växelström När strömkällan i en elektrisk krets är ett batteri, går strömmen åt samma håll hela tiden. Det kallas för likström. Den ström som kommer ur väggkontakten är annorlunda. Den växlar nämligen riktning hela tiden och kallas därför växelström. Först går strömmen åt ena hållet sedan vänder den åt andra hållet. Enheten för hur ofta växelströmmen ändrar riktning anges med enheten Hz, samma som för ljudvågor. Strömmens frekvens i vårt ledningsnät är 50 Hz. Det betyder att strömmen ändrar riktning femtio gånger i sekunden. Transformatorn Strömmen går i kraftledningar från kraftverken. För att man ska få fram en energimäng utan förluster, måste spänningen vara hög. Spänningen i våra kraftledningar är mellan 40 000 V och 400 000 V. Men i väggkontakten ska spänningen bara vara 230 V. därför måste den höga spänningen omvandlas i en transformator innan den levereras till hushållen. En transformator har till uppgift att ändra spänningen. Den kan antingen höja spänningen eller sänka spänningen. I alla datorer, TV. och radioapparater finns en inbyggd  transformator som sänker spänningen från vägguttaget. Och när du laddar din mobiltelefon använder du en nätadapter som är en liten transformator. Säkringar Om man kopplar för många apparater till ett eluttag kan strömmen bli så stark att ledningarna blir varma och börjar brinna. För att förhindra det finns säkringar i varje hus. Strömmen går genom säkringarna på väg till kontakterna. Om strömmen blir för hög bränns säkringen av så att strömmen bryts.**