Ørsteds og Faradays opdagelser har fået meget stor betydning for det samfund vi kender i dag. Deres opdagelser muliggjorde fremstillingen af maskiner, der kunne producere elektricitet i store mængder og til små priser. Den eneste form for el-energi man kendte før deres var galvaniske elementer, der kunne være sat sammen til galvaniske batterier.

Hvad er vekselstrøm.

En strøm, der hele tiden skifter retning, kaldes en vekselstrøm.

Der findes + et instrument, som kan måle spændinger, der ændre sig hurtigt, et sådant instrument kaldes et oscilloskop eller blot et skop. Oscilloskopet er bedre end et instrument med viser, fordi lyspletten (der er forårsaget af en elektronstråle) kan flytte sig meget hurtigt, og det skyldes, at elektronerne har så lille en masse. Skærmen på oscilloskopet er inddelt i kvadratcentimeter, således at man kan bestemme lysplettens position.

Et oscilloskop kan være udformet på mange måder, men der vil altid være to tilslutnings-bøsninger:

• en indgangs-bøsning
• og en stel-bøsning

Herudover vil der være to knapper, der har betydning:

• følsomhed: Volt/cm - regulerer lodret bevægelse
• hastighed: Time/cm - regulerer vandret bevægelse.

Et skop kan godt måle jævnspænding.

• Når plus-ledningen tilsluttes indgangs-bøsning, vil lyspletten flytte sig op.
• Når plus-ledningen tilsluttes stel-bøsning, vil lyspletten flytte sig ned.
• Knappen til regulering af følsomhed bruges til at få en passende bevægelse af lyspletten i lodret retning
• Følsomheden angives som volt/cm (volt pr. cm)

Med knappen time/cm kan man skille lysplettens lodrette bevægelser fra hinanden, således at de i stedet bliver til en kurve.

• Knappen til regulering af (vandret) hastighed bruges, når man vil tegne en kurve af vekselspænding.
• Hastigheden angives som time/cm (time pr. cm)

En kurve på et oscilloskop hedder også en sinuskurv.

Når en spænding har bevæget sig én gang i hver retning, og igen er blevet nul, er det forløbet en periode.

Når stangmagneten begynder at dreje, vil spændingen i spolen vokse, og når sin største værdi, når magneten er drejet en kvart omgang (90 grader). Herefter aftager spændingen, og den bliver nul, når magneten er drejet en halv omgang (180 grader). Når magneten er drejet trekvart omgang (270 grader), vil spændingen igen nå sin største værdi, man nu har den modsat retning i spolen. Herefter aftager spændingen igen, og den bliver nul, når magneten er drejet en hel omgang (360 grader)

Periodetiden (T) er antal sekunder pr. periode.

Den vekselspændingen, man bruger til dagligt, har en periodetid på T=0,02 sekund. Dvs. at i løbet af 0,02 sekund har denne vekselspænding gennemløbet én periode. Den vekselspænding man bruger til daglig dagen har en frekvens på f=¹/_0,02s= 50 perioder pr. sekund.

• Måleenheden for frekvens (f) kaldes hertz (Hz), én hertz er én periode pr. sekund.

Frekvens (f) er antal perioder pr. sekund. Frekvens måles i hertz (Hz). 1 hertz = 1 periode pr. sekund.

• Når periodetiden (T) er kendt, omregnes til frekvens (f) ved at dividere 1 med T.
• Når frekvensen (f) er kendt, omregnes til periodetid (T) ved at dividere 1 med f.

Den strøm en vekselspænding driver rundt i et kredsløb, variere på samme måde som vekselspændingen, dvs. at vekselspændingen har samme periodetid som vekselspændingen.

En generator er et apparat, der ved induktion omdanner bevægelses-energi til elektrisk energi (vekselstrøm). Generatoren fremstiller principielt altid vekselstrøm, men det er muligt at ensrette vekselstrømmen ved hjælp af glidekontakter på generatorens aksel, man kalder da generatoren for en jævnstrøms-generatoren. Den del af generatoren, der drejer (magneten), kaldes rotor. Den del, der står stille (spolen), kaldes stator.

Der er tre ting der bestemmer størrelsen af den spænding, der dannes i spolen.

• Antallet af vindinger på spolen.
• Hvor hurtigt magneten bevæges i spolen.
• Magnetens styrke.

Når man i det daglige anvender en vekselstrømsgenerator, skal den dels kunne inducere en konstant maksimal spænding, dels kunne afgive en passende strøm, og begge dele med konstant frekvens.

Jo mere energi der tappes fra generatoren, jo mere energi skal der tilføres motoren, som driver generatoren.

På elektricitetsværkerne søger man for, af frekvensen hele tiden er konstant (50 Hz), det gøres ved at holde rotorens omdrejningsfart konstant. Når rotorens omdrejningsfart er konstant, vil også spændingskurven være konstant (230 V).

50 Hz = 50 perioder pr. sekund

Antal sekunder pr. døgn = 60 ^. 60 ^. 24 = 86400

Antal perioder pr døgn = 50 ^. 86400 = 432000

Når man på et oscilloskop betragter en vekselspændingskurve, ser man, at spændingen kun i meget kort tid antager sin maksimale værdi, dvs. største værdi.

Når en vekselspænding og en jævnspænding afgiver samme mængde energi, siger man, at vekselspændingens effektive værdi er lig jævnspænding.

• Maksimalværdi = effektivværdi ^. ” 2
• Effektivværdi = maksimalværdi : ” 2

” 2 = 1,4142134..

I praktiske opgaver kan man tillade sig at sætte ” 2 = 1,4

Når man det daglige måler vekselspænding, er det altid dens effektive værdi, man måler. Effektiv spænding er nemlig 220 volt, dog bruger man også kraft(380 V).

1831 - Faraday -fremstilling af elektricitet ved hjælp af magnetisme 1891 - Første elværk Danmark - privatmand-køge

18 elværker i Danmark nu

Mange af de apparater, man bruger i det daglige, kan ikke umiddelbart anvende vekselstrøm. Det gælder fx. alle de ting, man kalder underholdningselektronik - radio, fjernsyn, båndoptagere, osv. I de apparater der ikke umiddelbart kan virke ved vekselstrøm, indbygger man små elektroniske kredsløb, der omdanner vekselstrøm til jævnstrøm. Når man ønsker at omdanne vekselstrøm til jævnstrøm, anvender man ensrettere eller som de også kaldes dioder. En diode kan opfattes som en slags elektrisk ventil, der kun tillader strømmen at passere i én retning (lederetningen).

Selv om den diode spærrer for den ene halvdel af hver periode, kan det godt lade sig gøre at udnytte både den positive og den negative halvperiode, samtidig med af ensretningen opretholdes. Det kan gøres ved at koble fire dioder. En sådan sammensætning af dioder kaldes en brokobling. En jævnspænding der varierer på den måde en brokobling udgiver, kaldes en pulserende jævnspænding, i modsætning til den almindelige jævnspænding, der jo fremstilles som en ret linie på oscilloskopet. En pulserende jævnspænding kan udglattes ved hjælp af en kondensator, det er en slags element, som oplades, når spændingen stiger, og som aflades mellem pulsslagene. Først når den pulserende jævnspænding er blevet udglattet, kan den bruges i radio, fjernsyn, båndoptagere osv.

De første el-motorer blev lavet omkring 1830, altså før Faradays opdagelse af, at man kan fremstille elektricitet ved hjælp af magnetisme. Da de første el-motorer jo så måtte drives af de upraktiske galvaniske elementer, fik de aldrig særlig stor betydning.

Enhver generator kan fungere som el-motor, og enhver el-motor kan fungere som generator.

En almindelig cykeldynamo er en generator, den afgiver strøm til pæren, når den drives rundt af hjulet. Med en strømretningsmåler undersøger vi, om strømmen fra en cykeldynamo er veksel- eller jævnstrøm. Da strømmen fra dynamoen viser sig at være en vekselstrøm, kan vi prøve at tilslutte den til en vekselspændingskilde. Det viser sig, at dynamoen (som nu er en motor) ikke går i gang af sig selv, den må hjælpes. Mens den kører, prøver man at ændre på spændingen for at se, hvad der sker med hastigheden. Det viser sig, at hastigheden er konstant uanset spændingen. Det der bestemmer cykel-motorens hastighed, er frekvensen, Vekselstrømsmotorer hvis hastighed bestemmes af frekvensen, kaldes synkron-motorer. Da vi normalt ikke kan ændre på frekvensen, vil en synkronmotor altid køre med konstant hastighed. Synkronmotoren er meget velegnet til apparater, hvor det netop er vigtigt at hastigheden er konstant, fx til ure, grammofoner, båndoptagere osv.

En jævnstrømsmotor er lidt mere besværlig at fremstille, fordi man må lave en anordning, der hele tiden vender strømmen, en så dan strømvender kaldes en kommutator. Hvis man drejer jævnstrømsmotoren rundt, vil den virke som en jævnstrømsgenerator