strøm / resistans / ems
DESCRIPTION
Strøm / Resistans / EMS. Strøm Def. Når flyttbare elektriske ladninger blir utsatt for en elektrisk kraft (på figuren representert vha et elektrisk felt E), så vil positive ladninger bevege seg i samme retning som E-feltet, mens negative ladninger (f.eks. elektroner) bevege seg - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Strøm / Resistans / EMSStrøm / Resistans / EMS
StrømDefStrømDef
dt
dQI
Når flyttbare elektriske ladninger blir utsatt for en elektrisk kraft(på figuren representert vha et elektrisk felt E),så vil positive ladninger bevege seg i samme retning som E-feltet,mens negative ladninger (f.eks. elektroner) bevege segi motsatt retning av E-feltet.
Elektrisk strøm handler om elektriske ladninger i bevegelse.Strømretningen er definert til å være i samme retning som E-feltet,dvs i samme retning som positive ladninger beveger seg.
Den elektriske strømmen gjennom et tverrsnitt av en lederer definert som netto ladning som passerer dette tverrsnittetpr tidsenhet.
Standard SI-enhet :Ampere A = C/s
StrømStrømtetthetStrømStrømtetthet dt
dQI
Strømtetthet(strøm pr areal):
Strømtettheten er avhengig av elektrontettheten n (= antall ledningselektroner pr volumenhet), elektronets ladning qog driftshastigheten vd.
A
IJ
d
d nqvdtA
dtvAnq
dtA
dNq
dtA
dQ
AdtdQ
A
IJ
StrømDriftshastigheti en kobberledning (Cu)
StrømDriftshastigheti en kobberledning (Cu)
A
IJ
s
m
Cm.
m
A
qn
d
I
qnAI
qn
Jv
qvnJ
AI
mmd
Cq
m.n
CuCuCud
dCu
Cu
3
28328
232
28
328
10152.0
106.11048
21002.1
67.1
2
67.1
02.1
106.1
1048
Ladning på ett elektron
Diameter av kobberledningen
Strømstyrke
Driftshastigheten til et elektron
Partikkelkonsentrasjonen i Cu (antall atomer pr m3)= Antall frie ladningselektroner pr m3
siden hvert Cu-atom bidrar med ett elektron
Strømtetthet
Bestemmelse av driftshastigheteni en kobberledning med diameter 1.02 mmtil en 200 W lampe med strøm 1.67 A.
Svar: Ca 1 m i løpet av 1.8 timer, betraktelig mindre hastighet enn termisk hastighet (1000 km/s).
dt
dQI
StrømResistivitetStrømResistivitet
A
IJ
J
E
Resistiviteten øker når temperaturen øker(unntak: Karbon, halvledere).
Resistiviteten avtar til null når temperaturen avtar til en kritisk temperatur (superledere).Elektronene går i kretsen uten elektrisk felt tilstede.Enkelte stoffer kan oppnår superledning allerede ved 160 K (-113 0C).Superledning forklares vha kvantefysikk.
Resistivitet er forholdet mellomElektrisk feltstyrke og strømtetthet
dt
dQI
00 1)( TTT
StrømResistansStrømResistans
A
IJ
A
LRRIV
RIIA
LL
A
ILJLEV
L
VE
JEJ
E
Antar at resistiviteten er uavhengig av E-feltet.
Ohms lov Resistans
A
LR
RIV
dt
dQI
StrømResistans i kobberledningStrømResistans i kobberledning
A
IJ
54.0
21004.2
1001072.123
8
m
mm
A
LR
Vanlig kobberledning som i dag benyttes til strømtilførsel i våre hus har en diameter på 2.04 mm.Bestem resistansen i 100 m av en slik kobberledning.
A
LR
StrømResistans - FargekoderStrømResistans - Fargekoder
A
IJ
StrømResistans ved enradiell elektrisk strøm i en nervefiber (axon)
StrømResistans ved enradiell elektrisk strøm i en nervefiber (axon)
En nervefiber har form som et sylinderrør.Med en potensialforskjell mellom rørets inner- og ytterveggVil det gå en radiell elektrisk strøm gjennom celleveggen.
Resistansen gjennom veggen er gitt ved:
a
b
LR
a
b
LdrrL
drLr
dRR
drLr
dR
b
a
b
a
b
a
ln2
ln2
1
22
2
A
LR
StrømElektromotorisk spenning - EMSBatteri
StrømElektromotorisk spenning - EMSBatteri
StrømElektromotorisk spenning - EMSBlybatteri
StrømElektromotorisk spenning - EMSBlybatteri
Pb PbO2
+-
H2SO4 Pb + PbO2 + 2H+ + 2HSO4- 2PbSO4 + 2H2O
Blybatteriet benytter hullete plater som fylles med pasta av rødt blyokid (Pb3O4, mønje) og svovelsyre eller blysulfat. Slike plater blir montert både som katode og anode før bruk. Platene stables og kobles sammen slik at det blir flere av de positive platene, dette for å minimalisere risikoen ved dannelse av hydrogengass ved overlading.Det hele senkes i svovelsyre og lades. Ved opplading av et blybatteri vil de positive platene denne PbO2 og de negative platene danne metallisk bly Pb med stor overflate. Stor overflate er viktig for å kunne ta ut mye effekt på kort tid.
Ved utlading vil blyoksidet bli redusert til blysulfat samtidig som blyet i de negative platene vil bli redusert til blysulfat.Den samme forbindelsen (PbSO4) dannes på begge polene samtidig som det forbrukes sulfat i elektrolytten.Svovelsyra blir fortynnet og tettheten avtar.Derfor kan en måle tilstanden til et blybatteri ved å måle tettheten til elektrolytten.
Utlading:
StrømElektromotorisk spenning - EMSUlike generatorer for EMS
StrømElektromotorisk spenning - EMSUlike generatorer for EMS
StrømElektromotorisk spenning - EMSIndre resistans
StrømElektromotorisk spenning - EMSIndre resistans
Et batteri vil alltid ha en indre resistans r.Dette gir følgende sammenhengmellom batteriets elektromotoriske spenning (ems)og batteriets polspenning V:
rIV
r
StrømElektromotorisk spenning - EMSEnergi - Effekt
StrømElektromotorisk spenning - EMSEnergi - Effekt
Effekten P (energi E pr tidsenhet t ) avgitt av batteriettil forbrukeren (indre og ytre resistans):
IrIVIt
q
t
q
t
EP ab
r
StrømElektrisk kretsStrømElektrisk krets
Vi vandrer i strømretningen i kretsen:Potensialet går opp når vi går fra minuspoltil plusspol i batteriet.Potensialet går ned rInår vi passerer den indre motstanden.Potensialet går ned RInår vi passerer den ytre motstanden.
Et amperemeter (med liten indre resistans)måler strømmen ved å kobles inn i serie i en strømkrets.
Et voltmeter (med stor indre resistans)måler spenningen (potensialforskjellen) over en komponent ved å kobles i parallell med denne komponenten.
RIVdt
dQI
0 RIrI
ENDEND