Strömkretsen

Strömkretsar utgör grunden för hela elektrotekniken och spelar därför en stor roll också inom amatörradion. Vi har redan i princip lärt känna strömkretsen. Ansluter man en förbrukare, till exempel en lampa, till en strömkälla som ett batteri har vi slutit strömkretsen och det flyter ström.

1) Kort beskrivning: Perspektivbild av ett slutet rörsystem med cylindrisk behållare till vänster, en öppen avstängningskran upptill och ett aggregat med skovelhjul till höger; blåfärgat vattenflöde som börjar ovanför skovelhjulet, löper över skovelhjulet och slutar nere i rörsystemet till vänster därom.

2) Utförlig beskrivning: Till vänster står en stor, cylindrisk behållare med välvt lock och påskruvad kåpa på en bottenplatta. På dess sida utgår flera röranslutningar, bland dem en flänsliknande anslutning på sidan nedtill och ett block med flera armaturhus och förskruvningar. Från behållaren leder ett rörsystem via en öppen avstängningskran upptill till ett andra aggregat. Detta aggregat består av ett skovelhjul med många radiellt placerade skovlar. Ett blåfärgat vattenflöde löper från ovanför skovelhjulet över skovelhjulet och slutar nere i rörsystemet.
Figur HAREC-6.6.1: Vattenkretslopp

För att åskådliggöra detta tittar vi först på en liknande situation. Figur HAREC-6.6.1 visar ett vattenkretslopp där följande händer:

  1. En pump skapar tryck och pumpar därmed vattnet uppåt
  2. Vattnet strömmar genom en öppen ventil
  3. Ett vattenhjul drivs av det strömmande vattnet

Till slut är trycket avbyggt och vattnet kan pumpas upp på nytt av pumpen. Stänger man ventilen bryts vattenkretsloppet och vattenhjulet slutar snurra.

En strömkrets som i figur HAREC-6.6.2 fungerar ungefär som vattenkretsloppet. Även om liknelsen med vattenkretsloppet bara är en modell och inte kan användas för alla förhållanden inom elektrotekniken kan den hjälpa oss att förstå strömkretsen.

1) Kort beskrivning: Enkel seriekrets med rektangulär ledningsdragning med spänningskälla till vänster, en sluten strömbrytare upptill och ett motstånd till höger.

2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller en rektangulär krets av raka ledare. På den vänstra vertikala sidan är symbolen för en spänningskälla ”U” insatt i mitten: två parallella horisontella linjer tvärs över ledaren, den övre (+) längre än den nedre (–). På den övre horisontella ledaren visas en sluten strömbrytare. I den högra vertikala ledaren finns ett rektangulärt motstånd ”R”. I den övre horisontella ledaren finns en åt höger pekande pil märkt ”I” och i den nedre horisontella ledaren en åt vänster pekande pil märkt ”I”. Alla komponenter är seriekopplade utan några avgreningar; det finns inga andra märkningar.
Figur HAREC-6.6.2: Sluten strömkrets

I stället för en pump använder vi en spänningskälla, till exempel ett batteri, som i stället för ett tryck skapar en spänning ($U$). Denna spänning får strömmen ($I$) att flyta, precis som trycket får vattnet att strömma.

Ventilens uppgift tas över av en strömbrytare. Med den kan man bryta eller sluta strömkretsen. Det kan bara flyta ström när strömkretsen är sluten. Öppnar man strömbrytaren, som i figur HAREC-6.6.3, bryts strömflödet. Strömbrytarens symbol och praktiska utföranden som vipp- och skjutbrytare ser du i figur HAREC-6.6.4.

1) Kort beskrivning: Enkel seriekrets med rektangulär ledningsdragning med spänningskälla till vänster, en öppen strömbrytare upptill och ett motstånd till höger.

2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller en rektangulär krets av raka ledare. På den vänstra vertikala sidan är symbolen för en spänningskälla ”U” insatt i mitten: två parallella horisontella linjer tvärs över ledaren, den övre (+) längre än den nedre (–). På den övre horisontella ledaren visas en öppen strömbrytare. I den högra vertikala ledaren finns ett rektangulärt motstånd ”R”. Alla komponenter är seriekopplade utan några avgreningar; det finns inga andra märkningar.
Figur HAREC-6.6.3: Öppen strömkrets
1) Kort beskrivning: Foto med två brytare av olika konstruktion med måttstock och två kopplingssymboler (öppen och sluten) för en brytare.

2) Utförlig beskrivning: Fotot visar två olika konstruktioner av brytare. Till vänster står en lodrät dubbelpil med ”1 cm”. Till höger om den ligger två komponenter: en stor vippströmbrytare med metallspak och blått hölje samt en mindre skjutbrytare med en svart, räfflad skjutare och vitt hölje. Längst ned står kopplingssymbolerna för en sluten brytare och en öppen brytare.
Figur HAREC-6.6.4: Kopplingssymbol och utföranden av strömbrytare

I vårt vattenexempel bromsar vattenhjulet vattenflödet. På motsvarande sätt bromsas strömflödet i det elektriska exemplet av ett motstånd ($R$). Ett motstånd är en artificiell förbrukare som omvandlar ström till värme. Dess enda syfte är att begränsa strömflödet. Olika typer av motstånd visas i figur HAREC-6.6.5.

I en sluten strömkrets flyter strömmen alltid från batteriets pluspol till batteriets minuspol. Denna flödesriktning kallas på fackspråk teknisk strömriktning och är markerad med pilar i figur HAREC-6.6.2.

För att undvika kortslutning får en strömkrets inte bara bestå av tråd och slutna strömbrytare, utan strömmen måste alltid också flyta genom ett motstånd, till exempel en förbrukare. En kortslutning kan vara mycket farlig eftersom den låter en okontrollerat stor ström flyta genom ledningarna, vilket kan leda till skador på spänningskällan och apparater, svåra personskador, överhettning eller till och med brand.

Man kan tro att det kan flyta ström bara för att en pluspol är ansluten till en minuspol. Det räcker dock inte, eftersom de åtskilda laddningarna inuti en spänningskälla vill utjämnas. För att det ska vara möjligt måste strömkretsen leda från pluspolen på en spänningskälla till minuspolen på samma spänningskälla. Kom ihåg: Ström kan bara flyta i en sluten strömkrets!

1) Kort beskrivning: Foto med fyra motstånd av olika konstruktion (SMD, kolfilmsmotstånd, metallfilmsmotstånd, trådlindat motstånd) med måttstock och kopplingssymbol för ett motstånd.

2) Utförlig beskrivning: Fotot visar fyra olika konstruktioner av motstånd. Till vänster finns kopplingssymbolen för ett motstånd, en rektangel, märkt ”R”. Bredvid står en lodrät dubbelpil med ”1 cm”. Till höger om den ligger fyra komponenter: ett litet, rektangulärt SMD-motstånd med märkningen ”1 kΩ” och ”125 mW”, därefter ett axiellt kolfilmsmotstånd med uppgifterna ”47 kΩ” och ”250 mW”. Till höger om det syns ett metallfilmsmotstånd märkt ”620 kΩ” och ”2 W”. Vid högra kanten finns ett trådlindat motstånd med ”22 kΩ” och ”9 W”.
Figur HAREC-6.6.5: Kopplingssymbol och utföranden av motstånd

Fortsätt till nästa avsnitt: Fysikalisk strömriktning