Omvandla elektriska enheter

Vad är spänning (volt)?

Spänning (voltage) uttrycker den elektriska potentialskillnaden mellan två punkter i en elektrisk krets och kan betraktas som den 'drivkraft' som får elektroner att flöda från en punkt till en annan. Dess SI-enhet är volt (V).

Enheten volt är uppkallad efter den italienske fysikern Alessandro Volta, uppfinnaren av det elektriska batteriet. Värden som '1,5 V' eller '9 V' på ett batteri uttrycker den potentialskillnad det batteriet kan leverera.

Vad är ström (ampere)?

Elektrisk ström uttrycker mängden elektrisk laddning som passerar genom en ledare per tidsenhet, och dess SI-enhet är ampere (A). En ampere motsvarar att cirka 6,242 × 10¹⁸ elektroner passerar en punkt varje sekund.

Enheten ampere är uppkallad efter den franske fysikern André-Marie Ampère, en av grundarna av elektromagnetismen. Ampere var, före SI-revideringen 2019, en av SI:s grundenheter; idag betraktas den fortfarande som en grundläggande storhet, men definieras nu utifrån den elementära laddningskonstanten (e).

För mer information om enheten Volt, se informationssidan för Volt.

Varför kan spänning och ström inte omvandlas till varandra?

Spänning (V) och ström (A) är olika fysikaliska storheter -- den ena uttrycker en potentialskillnad, den andra hastigheten hos ett laddningsflöde. Därför har frågan 'hur många ampere är X volt' inget svar i sig själv utan att känna till kretsens resistans (eller effekt).

Sambandet mellan de två fastställs av Ohms lag: V = I × R (Spänning = Ström × Resistans). En spänning på 12 volt över en resistans på 4 ohm ger till exempel en ström på 3 ampere; men samma 12 volt applicerat på en annan resistans ger ett helt annat strömvärde.

Sambandet mellan effekt, spänning och ström

Elektrisk effekt (watt) är lika med produkten av spänning och ström: P = V × I. Denna formel visar att en apparat med samma effekt kommer att förbruka mindre ström vid hög spänning och mer ström vid låg spänning.

Detta samband förklarar varför elnät distribueras vid hög spänning: att transportera samma effekt med en lägre ström minskar avsevärt energiförlusterna på grund av transmissionsledningarnas resistans (Joule-uppvärmning).

Nätspänningen i Sverige och världen

I Sverige är standardnätspänningen för bostadsinstallationer 230 volt enfas, och 400 volt för trefassystem som används i industriella och kommersiella installationer (med en frekvens på 50 Hz).

Globalt varierar nätspänningen från land till land; USA och Kanada använder 120 volt, medan de flesta europeiska länder, däribland Sverige, föredrar 230 volt. Denna skillnad är den huvudsakliga anledningen till att elektriska apparater som tas med från utlandet inte kan användas direkt utan en omvandlare.

Likström (DC) och växelström (AC)

Vid likström (DC) flödar elektroner konstant i en enda riktning -- batterier och solpaneler producerar DC. Vid växelström (AC) ändrar strömriktningen ett visst antal gånger per sekund (50 Hz i Sverige, det vill säga 50 gånger per sekund) -- nätel är AC.

Den huvudsakliga anledningen till att AC föredras vid nätdistribution är att spänningen enkelt kan höjas eller sänkas med transformatorer; detta gör det möjligt att transportera elektricitet över långa avstånd med låga förluster.

Effekten av elektrisk ström på den mänskliga kroppen

Styrkan hos den ström som passerar genom den mänskliga kroppen bestämmer den upplevda effekten: cirka 1 milliampere är knappt märkbart, mellan 10 och 20 milliampere kan orsaka muskelsammandragning (oförmåga att släppa taget), och över 100 milliampere kan orsaka hjärtrytmrubbningar (fibrillering) och död.

Därför är det inte bara spänningen som räknas vid elsäkerhet, utan även den strömstyrka som kan bildas i kretsen -- även i en miljö med låg spänning men låg resistans (till exempel fuktig) kan en farlig ström uppstå.