Korrosjon

Korrosjon er en fellesbetegnelse for reaksjonen (oksidasjon) som oppstår mellom metaller og luft og/eller vann eller en elektrolytt, som f.eks. saltvann.

Når man snakker om korrosjon er det vanligvis negativt; laget som danner seg på metaller og spiser det opp er ofte uønsket og er et stort problem generelt sett, men begrepet kan også brukes for å beskrive en ønsket reaksjon eller kontrollert korrosjon.

 

Kjemisk korrosjon

Når metaller kommer i kontakt med oksygen og hydrogen reagerer det ved å danne oksider, hydroksider eller sulfider. De fleste metaller ligger nogen lunde midt i det periodiske system og reagerer enkelt med andre stoffer. De "edle" metallene, bl.a. kobber, palladium, gull, sølv og platina, reagerer svært lite og meget sakte med omgivelsene og er de eneste metallene som finnes i ren form i naturen.

Ordet oksidasjon kommer fra oksygen og er reaksjonen som forekommer når oksygen kommer i kontakt med metaller.

Siden reaksjonen tar atomer fra metallet og luften/vannet og danner nye stoffer "spiser" dette opp metallet, og det nye stoffet, f.eks jernoksid, legger seg som et lag utenpå det opprinnelige metallet. Dette laget kalles gjerne rust, men det gjelder da kun i tilfellet til jern. Jern ruster og kobber irrer, alle andre metaller korroderer.

Når vi sier at noe ruster er det oftest snakk om overflatekorrosjon.  Dette er alminnelig korrosjon som legger seg jevnt over hele materialet (uniform korrosjon).

Punktkorrosjon eller "pitting" er korrosjon av enkelte deler og mindre områder på et materiale og kan være vanskelig å oppdage. Oppstår gjerne i hull eller sprekker i lakk og annen beskyttende etterbehandling.

Erosjonskorrosjon er korrosjon som kommer av bevegelse mellom metall og korroderende materiale, som foreksempel vann i rør eller metall som gnisser inntil andre ting som bidrar til at oksidlaget blir slipt bort som akselererer korrosjon av nytt metall under.

Stagneringskorrosjon er korrosjon som oppstår av akkumulering av fukt eller andre korroderende stoffer i områder hvor det har en tendens til å bli liggende lenge uten renne bort eller fordampe, som under skruehoder, pakninger eller i groper.

Andre faktorer som pH-verdi i miljøet rundt kan også påvirke korrosjonen.

 

Elektrokjemisk (galvanisk) korrosjon

Galvanisk korrosjon er korrosjon som oppstår mellom to ulike metaller som er i direkte kontakt eller elektrisk sammenkoblet med hverandre. Alle metaller har ulikt elektrisk potensiale, eller spenning, og reagerer kraftigere avhenging av hva slags metall det er i kontakt med.

Det beskriver i bunn og grunn hvilke metaller som er mest reaktive, eller gir fra seg elektroner lettest.

Som man kan se er sink og magnesium veldig reaktive, dvs. de slipper lett taket på elektronene sine hvis de blir bedt om det av et mer positivt metall, som f.eks. stål og fungerer som en anode og skaper positivt ladede ioner. Hadde man parret sink med et enda mer reaktivt metall ville sink blitt katoden.

Det er 3 betingelser for at galvanisk korrosjon skal finne sted:

  1. Metallene må være elektrokjemisk ulike
  2. De må ha en elektrisk forbindelse
  3. En elektrolytt, som f.eks. vann, må være tilstede mellom metallene

 

Enkelt om kjemien bak det

Som vi kan se på det periodiske system over er f.eks. helium helt til høyre og hydrogen helt til venstre. Atomnummeret beskriver antallet protoner og nøytroner atomet har, og i en normal nøytral form har atomet like mange mange elektroner som protoner.

Atomer har flere "skall" med elektroner, noe som kategoriseres med elektron-konfigurasjonen. Atomer kan ha maksimalt 2 elektroner i det innerste skallet, deretter 8, så 18 i det tredje, deretter 32, 50, 72. Et lag må ikke nødvendigvis være fullt før elektroner kan samle seg i det neste. Gull har for eksempel elektronkonfigurasjon 2-8-18-32-18-1.

Atomer med fulle skall reagerer ikke med andre stoffer, f.eks. edelgassene helt til høyre. Alkaliske metaller helt til venstre har et elektron "for mye" så de binder seg gjerne med andre stoffer eller kvitter seg gladelig med elektronet sitt.

Dette skulle tilsi at gull er svært reaktivt, og det er reaktivt, men på en langt langt mindre skala enn man skulle tro. Årsaken til dette er komplisert, men elektronene er pakket så godt sammen at de ikke vil gi slipp på hverandre, inkludert det ytterste, og beveger seg så fort at andre elementer har vanskeligheter med å binde seg til gull. Men nok om det.

Dersom et atom har ulikt antall elektroner som protoner bærer det en ladning og kalles et ion. Atomer med flere elektroner enn protoner er negativt ladet og kalles et anion. Atomer med flere protoner enn elektroner er positivt ladet og kalles et kation. Derav navnene "anode" og "katode". Dette er litt forvirrende ettersom elektrodenes ladning endres når vi tilfører strøm eller trekker ut strøm, som er forskjellen på en galvanisk celle og en elektrolytisk celle. Dette er litt utenfor behovet av kunnskap om galvanisk korrosjon, men en galvanisk celle er i bunn og grunn et batteri og en elektrolytisk celle er mye brukt i forkromming (electroplating) og andre industriprosesser hvor man legger et lag av et metall utenpå et annet.

I en galvanisk celle er det to reaksjoner som finner sted samtidig, reduksjon og oksidasjon. Sammen skaper de en redoks-reaksjon som er en sammenslåing av de to ordene. Stoffer som blir redusert MOTTAR elektroner (katoden) og stoffer som blir oksidert MISTER elektroner (anoden). Det er litt omvendt av det man skulle tro, og det henger igjen fra gammelt av før vi visste bedre, slik mye gjør, men det er nå engang slik.

I eksempelet om elektrolytisk behandling til venstre tilfører man positiv spenning og "drar" elektroner ut av sølvet(+) som da har mer lyst til å binde seg til oksygenet i elektrolytten og skaper positive ioner (siden de nå mangler elektroner) og flyter bort til skjeen av stål (-) hvor de gjenforenes med sine tapte elektroner som har tatt veien gjennom batteriet og legger seg som sølv på utsiden av stålskjeen. Vi tvinger dette til å skje ved å tilføre spenningen. Hadde det ikke vært noen ekstern spenningskilde ville skjeen rustet siden sølv er mindre reaktivt enn stål og hele prosessen ville forekommet i revers.

Det er relativt enkle kjemiske formler og kalkuleringer inne i bildet her for å beskrive redoks-reaksjoner, halv-reaksjoner, ionisering, oksidasjonstall og slikt, men det er ikke noe jeg sikter på å ta for meg for øyeblikket.

 

Beskyttelse mot korrosjon

Korrosjon og hindringen av det er et eget fagfelt og det er mange måter å utsette eller stanse korrosjon helt.

For eksempel er det vanlig å "skape" galvanisk korrosjon i maritime miljøer for å beskytte stål og andre lett normalt kjemisk korrosive materialer ved å skru fast biter med mer reaktive metaller for at disse skal korrodere før stålet. Vi ofrer et metall for å redde et annet, derav navnet "offeranode". Offeranoder er svært utbredt i skips- og offshoreindustrien for å beskytte skrog og platformbein og lignende.

Offeranoder er vanligvis laget av sink siden det er et av de aller mest reaktive metallene og er kost-effektivt. Disse må byttes ut jevnlig for å opprettholde den galvaniske beskyttelsen.

Galvanisk beskyttelse brukes ikke bare offshore og er svært utbredt i all industri. Galvanisering, som forresten har sitt navn fra den italienske vitenskapsmannen Luigi Galvani, men det var Alessandro Volta som gav det navnet.

Galvanisering brukes til å beskytte det meste. Spiker, skruer, plater, bjelker og mye annet innen bygg og industri.

Varmbads-galvanisering er mest utbredt hvor man rett og slett dypper ting i flytende sink som gir det et beskyttende lag. Først og fremst beskytter det stålet under som om det skulle være malt, men dersom galvaniseringen skulle bli skadet vil sinken fortsette å beskytte stålet via planlagt galvanisk korrosjon.

Metoder for å forhindre uønsket galvanisk korrosjon er blant annet å elektrisk isolere metallene hvis ulike metaller benyttes, ved f.eks. bruk av plastikk/gummi skiver rundt bolter og lignende. Det er anbefalt å ikke overstige en spenningsforskjell på 0,2V når materialer som skal være i elektrisk kontakt skal brukes.

Andre måter å beskytte mot rust innebærer å lage spesielle legeringer (blandinger av forskjellige metaller) som kan gjøre materialet mer beskyttet mot korrosjon.

Utover det er det veldig vanlig å dekke metallet med en eller annen form for tett lag som hindrer luft og fukt fra å komme i kontakt med metallet under. Maling, lakk, blånering, parkerisering, innsmøring med olje eller fett er alle måter å forhindre korrosjon.

Som man kan se på spenningsrekken er aluminium et svært reaktivt metall, men det er kjent for å ikke korrodere...? Dette kommer av at aluminium reagerer raskt med oksygenet og danner aluminiumoksid, som binder seg tett og dypt med aluminiumet under og danner et naturlig beskyttende lag. Av denne grunnen er aluminium også populært i maritime miljøer. Denne egenskapen er for øvrig mye brukt i industrien til ikke bare å beskytte aluminium-produkter mot korrosjon, men også bruke elektrokjemiens vidunderlige verden til å anodisere metaller for å gi dem spreke farger.

Lodding

Vi lærer om elektrisitet og teori rundt det, men vi må også kunne litt om praktisk elektronikk.

Lodding er en grunnleggende ferdighet når det kommer til å lage elektriske kretser. Ikke like viktig hvis man skal bli bilmekaniker riktignok ettersom det meste i biler er koblet sammen med kabelsko, men allikevel viktig å kunne, spesielt siden biler blir mer og mer avanserte og inneholder stadig mer finelektronikk.

Kabelsko

Kabelsko

 

Typer lodding

Det finnes et par ulike typer lodding, men de dreier seg stort sett om det samme; smelte tinn for å skape en solid binding mellom to ledere.

Innenfor finelektronikk og kretskort finnes det hull-montert og overflate-montert lodding. Hull-montert vil si at det er et hull tvers gjennom kretskortet der komponentene sitter på den ene siden og terminalene (komponentbeinene) stikker gjennom kretskortet og er loddet fast på den andre siden, der det vanligvis er små eksponerte kobberflater som loddetinnet kan feste seg til.

Hull-montert

Hull-montert

Overflate-montert vil si at komponentene er loddet rett på en side. Dette har flere fordeler som at begge sidene av kretskortet kan ha komponenter, begge sidene kan ha ledere eller at kretskortet har flere lag med ledere som brukes i veldig kompakte og avanserte kretser. Monteringsmåtene kan også kombineres.

Til dette brukes ofte varmluftslodding, i motsetning til loddebolt. Dette er nyttig når man skal plassere eller fjerne IC-komponenter (integrerte kretser) med mange ben.

Overflate-montert

Lodding med varmluft

Lodding kan selvsagt brukes til grovere arbeid også som å skjøte eller koble sammen ledninger direkte.

Det blir også mye brukt i rørleggerbransjen til å koble og forsegle kobberrør.

Tinning av kobberrør

Skjøting av ledninger med loddetinn

For å fjerne loddetinn kan man bruke kobbernetting som absorberer loddetinnet eller en "lodde-suger" som suger opp det oppvarmede loddetinnet som en liten støvsuger.

Kobbernetting

Lodde-suger

 

Hvordan det gjøres

Å lodde er ingen heksekunst, det er lett å lære, men vanskelig å mestre. En god lodding skal være skinnende og blank og ha en lett konkav kurve.

Eksempler på gode loddinger

Som man ser på bildet over føres tinnet på på motsatt side av loddebolten. Det er jo tross alt ikke loddebolten man skal lodde fast. Dette gjøres for at tinnet skal lettere få tilgang til alle kriker og kroker det skal flyte inn i. Når det blir varmt nok vil det oppføre seg litt om vann og snike seg inn der det skal, men det har en meget høy overflatespenning som kontaktflatene som skal loddes må bryte, derfor må de være varme nok. Det er allikevel lov og ofte brukt å putte litt tinn på loddebolten eller flussmiddel på flatene i forkant av loddingen for å bidra til raskere oppvarming og bedre flyt.

Det er viktig å ha nok varme og å varme opp basen og terminalen tilstrekkelig for at tinnet skal flyte godt og binde seg skikkelig til begge delene av det som skal loddes. Dersom loddetinnet blir smeltet utover noe som ikke er tilstrekkelig oppvarmet vil det ikke binde seg til kontaktflatene, men binde seg til seg selv og ikke skape ordentlig kontakt mellom lederene. Dette kalles kaldlodding og ser ofte ut som perler eller klumper.

Typisk eksempel på kaldlodding

Det er også viktig å ikke bevege komponenten mes loddetinnet stivner. Dette kan skape ujevnheter i loddingen og gjøre at den kan sprekke opp eller brekke.

Sprukne loddepunkter

Sprukne loddepunkter

Man må også passe på å ikke bruke for høy varme. Dette kan smelte eventuell isolasjon eller kretskort og/eller skade komponenten man skal lodde fast i tillegg til å gjøre det vanskelig å lodde ordentlig.

For mye varme

For mye varme

Pass også på å bruke riktig mengde loddetinn. For mye loddetinn kan lage broer eller kortsluttninger mellom komponenter og kretsen vil ikke fungere som planlagt. For lite loddetinn kan skape en dårlig forbindelse eller komponenten kan løsne.

For mye loddetinn

For mye loddetinn

For lite loddetinn

For lite loddetinn

 

Flussmiddel er ofte brukt i lodding og bidrar til å skape en ren, pen og godt distribuert lodding. Det fungerer mye på samme måte som skjoldgass i sveising som hindrer oksygen å binde seg til det varme metallet og gjøre det porøst o.s.v.

Det reagerer med loddetinnet og skaper en hinne rundt tinnet og loddepunktet, samt å kjemisk hjelpe tinnet å binde seg til kontaktflatene.

Det kommer ofte i form av noe som kan minne om honning, men det er kanskje enda vanligere i dag å benytte loddetinn med flussmiddel-kjerne som tilfører flussmiddel automatisk når man lodder. Flussmiddel på boks blir hovedsaklig brukt i overflate-montert lodding i dag.

Loddetinn med fluss inni

Loddetinn med fluss inni

 

Oppgaver

Vi fikk utdelt hvert vårt sett med Velleman loddeøvelser som inneholdt en loddebolt, loddetinn, avbitertang og kretskort med komponenter.

 

Oppgave 1

Begynn med å avisolere to ledningsender og lodd disse sammen til en sterk sammenføyning. Øv deg på å lodde sammen mange ledninger.

Avisolerte to ledninger og loddet dem sammen som vist til venstre.

Jeg dyttet lederene inn i hverandre for å sikre en god og sikker sammenbinding.

 

Oppgave 2

Hva menes med kaldlodding?

Kaldlodding forekommer når loddepunktene ikke er tilstrekkelig oppvarmet og får tilført loddetinn uten at det binder seg ordentlig til overflaten. Kaldloddinger har en tendens til å se klumpete ut ettersom loddet ikke vil spre seg ut på de overflatene som ikke var varme nok og binder seg til seg selv istedenfor å binde seg til kontaktflatene.

Vi ble utdelt 4mm² ledning som den loddebolten vi brukte ikke var kraftig nok til å varme opp tilstrekkelig. Til venstre ser du et typisk eksempel på kaldlodding. Man kan se at lodetinnet ikke sprer seg jevnt utover kobbertrådene i lederen, men klumper seg opp og fester seg kun til den delen av kobberet som ble tilstrekkelig oppvarmet.

 

Oppgave 3

Hele klassen jobber sammen om å få lys i en 12V lykt. Lag en pluss- og minusledning ved at alle elevene lodder sammen sin lendningsstump. Koble på lykta og til et 12V batteri og se om lampa lyser.

Suksess!

 

Oppgave 4

Begynn å lodde kretskortet som ligger i settet. Begynn på oppgave 1 også til oppgave 2. Se etter at det virker før du går på neste oppgave.

Kretskort 1

Kretskort 2

 

Oppgave 5

Lag en liste over alle elektriske komponentene som er i loddesettet og forklar hva det er og hva de brukes til.

Motstand / resistor (statisk / potensiometer)

Motsander er passive komponeneter og brukes til å begrense strøm og senke spenninger i kretser. En motstands evne til å hindre flyt av strøm kalles resistanse og måles i Ohm.

Skjematisk tegn for motstand

Skjematisk tegn for motstand

De har ulike verdier avhenging av fargekoden sin.

Det finnes også variable motstander, potensiometere, som endrer motstand når man vrir på dem.

Potensiometer, ofte kalt bare pot

Potensiometer, ofte kalt bare pot

Den kan kobles på mange måter. Kobler du til V+ og V- til A og B kan du få ut et signal på W. Kobler du V+ og V- på A og W eller W og B kan den brukes som en direkte motsand som endre trimmer opp eller ned motstanden.

Den kan kobles på mange måter. Kobler du til V+ og V- til A og B kan du få ut et signal på W. Kobler du V+ og V- på A og W eller W og B kan den brukes som en direkte motsand som endre trimmer opp eller ned motstanden.

 

Kondensator (keramisk / elektrolytisk)

Kondensatorer

Kondensatorer er passive komponenter som fungerer som små midlertidige batterier og lagrer strøm i korte perioder for så å frigi den når energien blir stor nok.

Tenk på dem som små demninger som samler vann helt til det blir fullt og demningen brister slike at alt vannet strømmer ut. Så blir demningen bygget opp igjen og alt gjentar seg. Dette skjer veldig fort. Det er ikke helt korrekt ettersom ingen elektroner faktisk flyter gjennom kondensatoren, men heller får elektroner på den andre siden til å flytte seg, som om de tar over stafettpinnen.

De fungerer ved at to elektroder som er koblet til hver sin terminal har et dielektrisk materiale i mellom seg som forhindrer strøm å flyte fritt, men blir samlet opp på en side. Den ene siden blit positivt ladet og den andre blir negativt ladet.

En kondensators evne til å lagre energi kalles kapasitans og måles i Farad.

Skjematiske symboler for kondensatorer

Skjematiske symboler for kondensatorer

Oversikt over oppbyggningen av en kondensator

Oversikt over oppbyggningen av en kondensator

 

Transistor

Veldig simpelt forklart så fungerer de som brytere som blir aktivert av strøm / mangel på strøm. I denne illustrasjonen ville NC vært en PNP transistor og NO ville vært en NPN transistor.

Transistorer er halvledere or er i bunn og grunn elektriske brytere. Må ikke forveksles med reléer som bruker elektromagnetisme.

De er etterkommeren av vakuumtuben og vi kan takke dem for stort sett all moderne teknologi.

De kommer i mange varianter og utgaver, men deles hovedaklig inn i to kategorier; PNP og NPN.

NPN står for NEGATIVE-POSITIVE-NEGATIVE og lar strøm flyte fra Collector til Emitter når Base får en positiv spenning.

PNP står for POSITIVE-NEGATIVE-POSITIVE og lar strøm flyte fra Collector til Emitter når Base får en negativ spenning (ingen strøm).

Transistorer brukes hovedaklig til å generere signaler eller kontrollere høyere spenninger.

 

LED (lysdiode)

Lysdioder kommer i mange farger

Lysdioder kommer i mange farger

Den består av en anode (+) og en katode (-) der den lange terminalen er anoden. Den har også vanligvis en flat side for å indikere katode-siden.

De er veldig energieffektive og har lang levetid.

LED (Light-Emitting Diode) er en diode som gir fra seg lys når den får en spenning.

En diode er en halvleder-komponent som kun leder strøm en vei.

Skjematisk symbolo for lysdiode

Skjematisk symbolo for lysdiode

 

Mikrofon

Mikrofon som kan loddes til kretskort

Mikrofon som kan loddes til kretskort

Mikrofoner er på sett og vis omvendte høyttalere. De inneholder en membran som blir påvirket av lydbølger og beveger en magnet frem og tilbake i en spole som genererer et signal.

Skjematisk symbol for mikrofon

Skjematisk symbol for mikrofon

 

Oppgave 6

Hvilke oppgaver har flussmiddelet som er i loddetinnet?

Flussmiddel er ofte brukt i lodding og bidrar til å skape en ren, pen og godt distribuert lodding. Det fungerer mye på samme måte som skjoldgass i sveising som hindrer oksygen å binde seg til det varme metallet og gjøre det porøst o.s.v.

Det reagerer med loddetinnet og skaper en hinne rundt tinnet og loddepunktet, samt å kjemisk hjelpe tinnet å binde seg til kontaktflatene.

Strøm, spenning og Ohms lov

Vi har i det siste lært om strøm og spenning, mye på grunn av mine medelevers fremtidige utdanning innen bilmekanikk. Elektrisitet er ikke ukjent for meg, ettersom jeg allerede har fullført 2 år med elektroutdanning på den samme skolen jeg nå omutdanner meg på. Men det skader ikke med litt repetisjon.

De fleste har vel en viss anelse om hva elektrisitet er og hvordan det fungerer. Det er allikevel enkelt å ta det for gitt at det kommer energi ut av veggen din hjemme, men for den som hvis kunnskap stopper der kan man like gjerne kalle det magi. Men mye er jo akkurat det i dagens samfunn.

Det er mye jeg ikke kan noe om, men jeg kan prøve å forklare hvordan elektrisitet fungerer.

Elektrisitet er i bunn og grunn elektroner som flytter seg, det vil si hopper, med forskjellig "hastighet" og "styrke", fra atom til atom gjennom forskjellige materialer i en kjedereaksjon.

Gode ledere av elektrisitet er for eksempel kobber, aluminium, gull og sølv. De fleste metaller leder strøm siden de ligger ganske midt i det periodiske system, som betyr at de har et antall elektroner som gjør at det ikke skal så mye til at de gir fra seg eller mottar elektroner. Men atomene vil selvfølgelig opprettholde sitt korrekte antall elektroner så når de mottar ett ekstra elektron på den ene siden, spytter de ut et på den andre siden til neste atom.

Metaller er snille grunnstoffer når det kommer til å lede strøm, i motsetning til alkaliske stoffer helt til venstre som har få elektroner og er veldig gjerrige, og edle stoffer helt til høyre som har akkurat riktig mengde elektroner og vil ikke motta noen fler.

Det finnes unntak selvsagt, som Neon som blir brukt mye i lys, og Lithium som blir mye brukt i batterier. Ikke nødvendigvis fordi de er gode ledere, men de har sin plass i elektrisitetens verden de også.

Strøm

Elektrisitet er et produkt av to essensielle faktorer; strøm og spenning. Strøm er bokstavelig talt flyten av elektroner i en leder målt i Ampere.
Flere elektroner = mer strøm. Ampere (A), oppkalt etter André-Marie Ampère og defineres matematisk med bokstaven "I", er hvor mange elektroner som passerer et punkt på et hvilket som helst tidspunkt. Må ikke forveksles med Coloumb, som er flyten av strøm per sekund.

Den offisielle definisjonen er: «To parallelle og uendelig lange, rette, tynne ledere er plassert i vakuum med innbyrdes avstand én meter. Det går samme strøm i begge lederne. Dersom de påvirker hverandre med en lineær kraft på 2 × 10−7 newton per meter leder, er strømmen én ampere».

Siden elektroner er negativt ladede partikler går de fra minus til pluss, men strømmen beveger seg fra pluss til minus.

Det har vært mye frem og tilbake opp gjennom historien om hvilken vei strømmen egentlig går, men det har praktisk talt svært lite å si. Det er absolutt betydelig, men for dagligdags bruk er det helt irrelevant.

Spenning

Spenning er på sett og vis hvor "kraftig" strømmen flyter. Det er feil å si "fort" ettersom elektrisitet beveger seg med tilnærmet lik lysets hastighet, men for å forklare det enkelt er det "trykket". Spenning måles i Volt (V), oppkalt etter Alessandro Volta og defineres matematisk med bokstaven "U", og den offisielle definisjonen av en volt er: «Det elektriske potensialet (spenningen) over en leder når denne avgir 1 watt (W) effekt og fører en strøm på 1 ampere (A)».

I motsetning til strøm er spenning noe vi kan generere og kontrollere. Det vil si, når man genererer "strøm" så genererer man egentlig spenning, evnen til å flytte strøm. Ved å øke forskjellen på den positive og negative ladningen i kretsen kan man øke strømmens "vilje" til å flyte gjennom materialer.

Strømmen i seg selv beveger seg kun når kretsen sluttes og kan kun kontrolleres med motstander og forbruk.

Derav lynnedslag. Luft leder ikke strøm veldig godt. Tordenvær oppstår når spenningen i skyene blir så stor og elektronene vil ned til bakken så kraftig at de overkommer motstanden i luften og lager en lysbue for å frigjøre ladningen sin. Her snakker vi om flere hundre millioner volt og titusener av ampere.

Det er en vanlig misoppfatning at høy spenning dreper deg, eller at mye strøm dreper deg, men det er kombinasjonen av de to som dreper. Høyspenningssjokk opplever man på en daglig basis, når man får støt av statisk elektrisitet og lignende. Høy spenning, nok til å lage små lysbuer, men svært få elektroner som blir flyttet. Man kan også ta på en strømkilde som kan levere store mengder strøm, nok til å forkulle en på kort tid, men hvis kretsen man lager ikke har nok spenning (stort sett under 50 volt) til å overkomme motsanden i kroppen blir ikke kretsen sluttet og ingen strøm vil gå gjennom deg. Det er derfor lynnedslag er så farlig, for de har mer enn nok av begge.

Som bringer oss til motstand.

 

 

Motstand

Motstand er det som hindrer flyten av strøm og man trenger høyere spenning for å flytte mer strøm gjennom materialer med høy motstand. Motstand måles i Ohm (Ω), oppkalt etter Georg Ohm og defineres matematisk med bokstaven "R", og brukes får å definere resistansen i en leder.

Det er vanlig å trekke paraleller til vann når man skal forklare elektrisitet. Voltage er spenning og mer vann i magasinet gir mer trykk. Amperage er strøm og større rør (mindre motstand) gir muligheten for større flyt under samme trykk. Resistance er motstand og tynnere rør har mer motstand enn tykkere rør under samme trykk.

 

Effekt

Effekt er produktet av spenning og strøm når det utfører arbeid i en forbruker, for eksempel en støvsuger. Effekt måles i Watt (W), oppkalt etter James Watt og defineres matematisk med bokstaven "P". Offisielt er enheten definert som 1 joule per sekund (1 J/s), og er altså et mål på hastigheten energi omformes med fra en form til en annen.

Ofte ser man watt oppført på elektriske artikler og generelt sett så er mer watt = mer bra, men det sier egentlig kun noe om hvor mange ampere apparatet trekker fra kursen den kobles til.

Du har sikkert lagt merke til at du har et sikringsskap hjemme. Det er der for å hindre brann og kun derfor. Vel, for å måle strømforbruk også, men først og fremst for å hindre brann. Som nevnt tidligere så er strøm ikke noe vi produserer, vi bare fasiliterer mulighten for strøm å flyte i en leder ved å tilføre spenning. I husene våre har vi 230V og det er nok spenning til å drive en god del strøm. Mer enn det du trenger og mer enn det som er bra for ledningene i veggene dine.

Hvis du tenker på at strøm er som vann i en ledning som på tengningen under så kan man forstå at hvis man prøver å bruke mer vann enn det er plass til så må vannet gå fortere for å levere samme mengden vann som om det hadde gått gjennom et større rør. Strøm slutter ikke, strøm gir seg ikke. Det fortsetter å presse seg på hvis du lar det, og farten og friksjonen vil bli så stor at røret vil bli veldig varmt. Akkurat som ledningene i huset ditt. Og de vil bli så varme at de smelter og starter brann. Derfor har vi sikringer som beskytter mot at det går for mye strøm i en kurs. Irriterende når sikringen går, men mye bedre enn at huset brenner ned.

 

Ohms lov

Ohm var en glup kar. Han fant ut hvordan alle disse enhetene hører sammen og fant opp en lov som gjør det svært enkelt å finne ut av hvordan de relaterer til hverandre.

Engelsk versjon av Ohms lov. V her er U for spenning, resten er som det pleier med R for resistanse og I for strøm.

Engelsk versjon av Ohms lov. V her er U for spenning, resten er som det pleier med R for resistanse og I for strøm.

Her kan vi se hvordan det alt henger sammen.

Vet du hvor mange ampere du har i en et punkt og motstanden så kan du finne ut hvor mange volt som trengs for å drive så og så mye strøm gjennom så og så mye motstand.

Vet du hvor mange volt du har og strømmen som går gjennom et punkt kan du finne ut hvor mange ohm som skal til for å hindre så og så mye strøm i å flyte med så og så mye spenning.

Vet du hvor mange ohm du har og hvor mange volt som er i kretsen kan du finne ut hvor mange ampere som klarer å flyte gjennom så og så mye motsand med så og så mye spenning.

Måling av spenning gjøres i parallell, siden det er forskjellen i ladning man måler.  Måling av motstand gjøres også i parallell, men det er viktig at det ikke går noe strøm i kretsen når målingen blir utført, ellers vil du få feil mål.

Måling av spenning gjøres i parallell, siden det er forskjellen i ladning man måler.

Måling av motstand gjøres også i parallell, men det er viktig at det ikke går noe strøm i kretsen når målingen blir utført, ellers vil du få feil mål.

Måling av strøm gjøres i serie, siden det er flyten av elektroner man måler, altså må de flyte gjennom måleinstrumentet.

Måling av strøm gjøres i serie, siden det er flyten av elektroner man måler, altså må de flyte gjennom måleinstrumentet.

Ohms lov, her med effekt også, og alle de forskjellige formlene man kan bruke, siden alt relaterer til hverandre.

 

Vekselstrøm og likestrøm

Likestrøm, som ble oppfunnet av Thomas Edison, også kjent for oppfinnelsen av lyspæren, er strøm som bare beveger seg en retning og er vanligvis brukt i lavspenningsapplikasjoner som finelektronikk og datasystemer. Det egner seg ikke til å føre strøm over lange distanser, i motsetning til vekselstrøm som førte til den store "strømkrigen" på slutten av 1800-tallet.

Vekselstrøm, oppfunnet av Nikola Tesla, Edisons største rival og som vi kan takke for mye av dagens teknologi, er strøm som endrer retning. Nærmere sagt endrer strømmen retning 50 ganger i sekundet, også kalt 50 Hertz (Hz).

Tenk deg at du skal sage over en bit med treverk. Hvis du har en sag som bare kan sage en vei må du ha en veldig lang sag og løpe mot treverket mens du sager for å sage det over i en omgang. Dette er likestrøm.

Hvis du har en sag som kan sage begge veier, da kan du stå på stedet hvil og sage frem og tilbake med en kort sag. Dette er vekselstrøm.

Det er mye mer arbeid og ha en lang sag og løpe mot treverket enn å stå stille og sage. Man kan til å med stå stille og sage langt unna hvis man har langt nok håndtak (høy spenning).

Man kan selvsagt også bruke en motorsag (likestrøm) og det har sine fordeler i og med at strømmen alltid beveger seg samme vei, noe som gjør det mulig med foreksempel transistorer og kondensatorer, ting som ikke ville fungert på vekselstrøm.

AttractiveBeauty-62cc-Petrol-font-b-Chainsaw-b-font-20-Bar-3-6HP-6200-Saw-Chain-Cutting.jpg
Generering av vekseltrøm.

Generering av vekseltrøm.

Vekselstrøm er enkelt å produsere og enkelt å transformere opp og ned (mer og mindre spenning). Likestrøm lar seg ikke transformere så enkelt og må omformes til vekselstrøm før det kan transformeres. Dette gjør at, som hovedregel, vekselstrøm blir brukt til å frakte strøm over lange distanser og å drive større maskiner og bygninger, mens likestrøm blir brukt til finelektronikk og lavspenningsapplikasjoner som krever batterier slik som fjernkontrollere, mobiltelefoner og biler.

Over ser vi en graf som viser hvordan vekselstrøm ser ut i et oscilloskop. Som man ser er den effektive spenningen i en fase (en parabola (kurve) opp eller ned) ca. 115 volt oppe og nede, som til sammen blir en total spenningsforskjell på 230 volt!

Det er derfor det går ca 110V mellom en fase og jord.

 

Det er mer eller mindre det jeg har å si om strøm så langt. Det er et veldig stort tema og alt for bredt til å forklare alt her, men jeg håper dette var en grei oppsummering.