Vad är spänning?

Spänning, ofta betecknad som U, kan beskrivas som potentialskillnaden mellan två punkter i en elektrisk krets. Spänningen skapar den drivande kraften som får elektroner att flytta från en punkt till en annan. Något som kan likna skillnaden i höjd mellan två punkter i ett vattendrag som driver flödet av vatten.

Den vanligaste formeln för spänning är:

U=Q/W​

där:

• U representerar spänning (enhet Volt(V))
• W är det arbete som utförs, enhet (Watt eller energi per tidsenhet (J/s)
• Q är laddningsmängden (Enhet joule (J)

Förstå spänningen

Ett sätt att förstå spänning är att tänka sig ett batteri. De två ändarna av batteriet representerar olika potentialnivåer. Spänningen är den skillnad i energi som elektroner skulle ha vid de två olika punkterna. Lite mer bildligt (och barnsligt) kan du se spänningen som ett hopptorn. Desto högre hopptorn (desto högre spänning), desto högre avstånd är det ner till vattnet. Och du känner en höger ”spänning” innan du hoppar.

Enheter, Beteckningar och formler

Spänning mäts i enheten volt (V). Detta är SI-enhet för att mäta potentialskillnaden mellan två punkter i en elektrisk krets.

Formler för spänning, alla du behöver!

Elektrisk spänning:

$ U &= \frac{E}{Q} \\ $ U = spänning, E = energi, Q = laddningsmängd

Ohms lag:

Elektrisk effekt:

Elektrisk fältstyrka

$E &= \frac{U}{d} $ E = elektrisk fältstyrka, U = spänning, d = avstånd

Sambandet mellan spänning, ström och resistans

Ohms lag är en grundläggande ekvation i elektronik som kopplar samman dessa tre storheter:. För att lära dig mer om Ohms lag rekommenderar jag att läsa här.

U=I×R

Här:

• U representerar spänningen.
• I representerar strömmen.
• R är resistansen, eller motståndet, som hindrar elektronrörelsen.

Förstå skillnaden mellan spänning och ström

För att greppa sambandet mellan spänning och ström kan man tänka på ett vattensystem. Lite mer specifikt, tänk dig spänningen som vattentrycket på en damm högt uppe i bergen och ström som mängden vatten som strömmar nerför berget i en flod.

• Spänning (U): Den representerar den elektriska ”kraften” eller ”trycket” i ett system. Precis som hur höjden på dammen (och därför gravitationen) skapar ett tryck som får vatten att vilja röra sig, skapar spänningen en drivkraft som får elektroner att vilja röra sig i en krets. Det är detta ”eltryck” som driver elektronerna att röra sig. Mäts i volt (V).
• Ström (I): När elektronerna väl börjar röra på sig, kallar vi det för ström. Det är den faktiska mängden elektroner som flyttar sig genom en krets. Hur mycket ström du får beror på spänningen (det elektriska ”trycket”) och motståndet i kretsen. Precis som en flod kan ha ett kraftigt eller svagt flöde beroende på vattentrycket och hinder i dess väg, kan en elektrisk krets ha stark eller svag ström beroende på spänningen och resistansen. Mäts i ampere (A).

Det är viktigt att förstå att även om spänning ”driver” strömmen, så kommer den faktiska mängden ström i en krets att påverkas av hur mycket resistans (motstånd) det finns i kretsen. Om resistansen är hög (t.ex. ett mycket smalt rör i vårt vattensystem), kommer strömmen att vara låg, även om spänningen är hög. Om resistansen är låg, kommer strömmen att vara hög, förutsatt att det finns tillräcklig spänning för att driva den.

Genom att manipulera dessa variabler – spänning, ström och resistans – kan ingenjörer och tekniker designa och kontrollera elektriska system för en mängd olika användningsområden.

Quiz – Har du förstått?

1. Vad beskriver spänning?
   • a) Rörelsen av elektroner i en krets.
   • b) Potentialskillnaden mellan två punkter i en elektrisk krets.
   • c) Mängden resistans i en krets.
   • d) Mängden vatten i ett vattendrag.
2. Hur kan spänning visualiseras med ett vattendrag?
   • a) Flödet av vatten i en flod.
   • b) Mängden vatten i en damm.
   • c) Skillnaden i höjd mellan två punkter.
   • d) Läget av en flod.
3. Vilken enhet används för att mäta spänning?
   • a) Watt
   • b) Ampere
   • c) Joule
   • d) Volt

FACIT:

1. b) Potentialskillnaden mellan två punkter i en elektrisk krets.
2. c) Skillnaden i höjd mellan två punkter.
3. d) Volt

För mer hjälp med fysik besök vår begreppssamling med förklaringar eller uppgiftsbank med övningsuppgifter om fysikbegrepp och koncept och såklart finns det lösningar! Allt för att du ska förstå fysiken så bra som möjligt. Du hittar även en komplett formelsamling som du får ta med dig till Kursprovet! Och kom ihåg, oavsett om du är en student som behöver hjälp med dina fysikuppgifter eller bara nyfiken på ett begrepp, finns det alltid hjälp att få, och nya saker att lära!