Der er forskellige faktorer der bestemmer størrelsen af den vekselstrøm der produceres
1. magnetens styrke
2. magnetens rotationshastighed
3. spolens vindingtal
4. magnetens afstand fra spolen
5. og endelig en jernkerne i spolen gør underværker
Jævn og vekselspænding
et batteri giver en jævnspænding, dvs. en spænding, hvor spændingsforskellen hele tiden er konstant.
i generatorer produceres en vekselstrøm hvor spændingsforskellen, bølger op og ned 50 gange hvert sekund- fra en positiv spænding til en negativ spænding og tilbage igen. På den måde bliver spændingsforskellen nul 100 gange hvert sekund.
der er en spændingsforskel på 230 volt i stikkontakterne.
Der er en gennemsnitsværdi og ikke den højeste.
De 230 volt kaldes den effektive værdi af spændingen-
spændingsforskellen mellem de to huller i stikkontakten svinger mellem +325 volt og - 325 volt
Halvdelen af tiden har venstre hul et positivt spænding- spændingen i højre hul er hele tiden nul
en vekselspænding, der svinger op og ned med 325 volt som maksimum, kan omsætte samme energi som en jævnspænding på 230 volt. En pære vil altså lyse med samme intensitet, når den forsynes med en jævnspænding på 230 volt eller en vekselspænding, der bølger op og ned med maksimalværdien på 325 volt.
Det kan vises, at vekselspændingens maksimale værdi er 1,4 gange større end den effektive
(effektive = brugbare) spænding.
Der gælder at Umaks = 1,4*Ueff hvor Umaks er den maksimale og Ueff den effektive spænding.
(Umaks = voltmaks spænding) (Ueff = volt effektivitet brugbar)
1. magnetens styrke
2. magnetens rotationshastighed
3. spolens vindingtal
4. magnetens afstand fra spolen
5. og endelig en jernkerne i spolen gør underværker
Jævn og vekselspænding
et batteri giver en jævnspænding, dvs. en spænding, hvor spændingsforskellen hele tiden er konstant.
i generatorer produceres en vekselstrøm hvor spændingsforskellen, bølger op og ned 50 gange hvert sekund- fra en positiv spænding til en negativ spænding og tilbage igen. På den måde bliver spændingsforskellen nul 100 gange hvert sekund.
der er en spændingsforskel på 230 volt i stikkontakterne.
Der er en gennemsnitsværdi og ikke den højeste.
De 230 volt kaldes den effektive værdi af spændingen-
spændingsforskellen mellem de to huller i stikkontakten svinger mellem +325 volt og - 325 volt
Halvdelen af tiden har venstre hul et positivt spænding- spændingen i højre hul er hele tiden nul
en vekselspænding, der svinger op og ned med 325 volt som maksimum, kan omsætte samme energi som en jævnspænding på 230 volt. En pære vil altså lyse med samme intensitet, når den forsynes med en jævnspænding på 230 volt eller en vekselspænding, der bølger op og ned med maksimalværdien på 325 volt.
Det kan vises, at vekselspændingens maksimale værdi er 1,4 gange større end den effektive
(effektive = brugbare) spænding.
Der gælder at Umaks = 1,4*Ueff hvor Umaks er den maksimale og Ueff den effektive spænding.
(Umaks = voltmaks spænding) (Ueff = volt effektivitet brugbar)
Side 50+51
I 1820 lavede H.C Ørsted et eksperiment, hvor han fandt ud af at elektrisk strøm påvirker en magnetnål. Det sker fordi det elektriske strøm skaber et magnetfelt. Når der løber strøm igennem en spole, vil der være et større magnetisk felt inden i spolen, end hvis strømmen løber igennem en ledning. Det gør spolen, fordi at alle vindingerne i spolen laver et magnetisk felt i ens retning.
Efter eksperimentet fandt man ud af at et magnetisk felt også kunne lave en elektrisk strøm. Den var faktisk bedre end den forrige som var batterier.
Efter noget tid fandt Michael Faraday ud af at man kunne skabe elektricitet ved at bevæge en magnet tæt ved fx en spole.
Omkring en ring af jern havde Faradey viklet top spoler. Den ene spole var i forbindelse med et batteri, mens ledningen i den anden spole gik omkring et kompas. Han mente at hvis magnetnålen i kompasset bevægede sig, måtte der være en magnetisk kraft. Da han så tændte slog kompasset ud og det gjorde at man nu kunne lave strøm uden batteri.
Strømmen i en ledning laver et magnetisk felt, der påvirker magnetnålene. De vil stille sig i magnetfeltets retning. Den sorte pil på billedet viser magnetfeltets retning. Det er denne retning nålene vil lægge sig i.
Induktion: Når et magnetfelt ændres, opstår en elektrisk spændingsforskel. Man kalder dette induktion.
Naturen gør modstand mod ændringer, og dette gælder også spolen, der prøver at gøre modstand, når at magneten laver et indgreb. Spolens modstand er i dette tilfælde spændingsforskellen. Magneterne prøver at komme ind, mens at spolen trækker dem tilbage. Derfor går strømmen frem og tilbage og skaber i stedet for jævnspænding vekselspænding. Dette Kaldes vekselspænding induktion og foregår i de fleste af vores teknologier i dag. På kraftværker og i vindmøller er det omvendt, for de har i deres generator en spole, som roteres i et magnetfelt. Dette er altså stadig en, da at strømmen stadig skiftevis vokser og aftager. Dette har en stor betydning for spændingen som bølger op og ned. I tilfælde af store generatorer er der ikke faste magneter. Magnetfeltet bliver derimod lavet af den strøm, som induktionen laver.
Ud fra denne såkaldte induktion har man lavet en ting kaldet en transformer, som kan ændre spændingsforskellen og strømstyrken. Dette består simpelt af 2 spoler og 1 ring af jern. Man kalder den første spole ”den primære” spole og den anden kalder man den ”sekundære”, og det gør man fordi at de er de latinske ord for ”første” og ”anden”. Disse spoler har en speciel forbindelse og sammenhæng med deres spændingsforskel. Hvis at de begge har de samme antal vindinger vil de have præcis den samme spændingsforskel, men hvis at den primære spole for eksempel har 1 vinding, ville strømmen går gennem alle den sekundæres vindinger og det ville skabe en meget større spændingsforskel i den sekundæres spole. Hvis den sekundære spole var 10 gange så stor, som sekundærens ville spændingsforskellen altså også være 10 gange så stor.
Side 52-53:
Naturen gør modstand mod ændringer, og dette gælder også spolen, der prøver at gøre modstand, når at magneten laver et indgreb. Spolens modstand er i dette tilfælde spændingsforskellen. Magneterne prøver at komme ind, mens at spolen trækker dem tilbage. Derfor går strømmen frem og tilbage og skaber i stedet for jævnspænding vekselspænding. Dette Kaldes vekselspænding induktion og foregår i de fleste af vores teknologier i dag. På kraftværker og i vindmøller er det omvendt, for de har i deres generator en spole, som roteres i et magnetfelt. Dette er altså stadig en, da at strømmen stadig skiftevis vokser og aftager. Dette har en stor betydning for spændingen som bølger op og ned. I tilfælde af store generatorer er der ikke faste magneter. Magnetfeltet bliver derimod lavet af den strøm, som induktionen laver.
Ud fra denne såkaldte induktion har man lavet en ting kaldet en transformer, som kan ændre spændingsforskellen og strømstyrken. Dette består simpelt af 2 spoler og 1 ring af jern. Man kalder den første spole ”den primære” spole og den anden kalder man den ”sekundære”, og det gør man fordi at de er de latinske ord for ”første” og ”anden”. Disse spoler har en speciel forbindelse og sammenhæng med deres spændingsforskel. Hvis at de begge har de samme antal vindinger vil de have præcis den samme spændingsforskel, men hvis at den primære spole for eksempel har 1 vinding, ville strømmen går gennem alle den sekundæres vindinger og det ville skabe en meget større spændingsforskel i den sekundæres spole. Hvis den sekundære spole var 10 gange så stor, som sekundærens ville spændingsforskellen altså også være 10 gange så stor.
Side 54:
· Antallet af vindinger i primære spolen og sekundære spolen kaldes
· De to spolers spændingsforskel kaldes
· Spændingsforskellen på sekundærsiden vokser når vindingstallet på den sekundærside vokser
· For strømstyrkerne er formlen / strømstyrkerne i de to vindinger
· Strømstyrken vokser når vindingstallet falder/aftager
· En transformer kan ændre strømstyrker og spændingsforskelle
· Spændingsforskellen stiger når strømstyrken falder, og omvendt
· Induktion: Der opstår spændingsforskel når magnetfeltet ændrer sig
· Induktionsloven: Størrelsen af den inducerende spændingsforskel som afhænger af hvor hurtigt magnetfeltet ændres
· Den inducerede strøm: Skaber et magnetfelt der går i modsat retning af det påtrykte magnetfelt
· I induktion opstår der en spændingsforskel over spolerne
Side 55:
· Energibærere: Elektrisk strøm og gas i gasledninger
· Fra leverandøren til forbrugeren
· Den vigtigste energibærere i Danmark er elektrisk strøm som fremstilles i en generator
· Produktion af elektrisk strøm i Danmark produceres i kraftværker og vindmøller
· I udlandet produceres elektrisk strøm ved vandkraftanlæg og kernekraftværker
· Spændingsforskellen er hele tiden konstant i et batteri med jævnspænding
· Vekselstrøm produceres i en generator, hvor spændingen hele tiden går fra positiv til negativ spænding. Spændingsforskellen bliver nul 100 gange i sekundet
· Den effektive værdi af spændingen : I en stikkontakt er spændingen 230 volt, de 230 volt kaldes den effektive værdi af spændingen
· Halvdelen af tiden har venstre hul en positiv spænding, og i den anden halvdel af tiden en negativ spænding. Spændingen i højre er hele tiden nul
· Strømmen varierer i samme takt
· En vekselspænding der svinger op og ned 325 volt som maksimum, kan omsætte samme energi som jævnspænding.
· Fx på en lampe, kan man ikke se at lyset spændingen veksler konstant, altså blinker den med hurtige blink som man ikke kan se
Side 56-58
Højspænding giver mindre tab
Ved elektricitetsværkerne sættes spændingsforskellen først op til omkring 400.000 volt, men så rundt omkring i landet bliver den sat ned til 150.000 og senere 60.000, og endelig sættes spændingsforskellen ned til 10.000 volt, hvor den så til sidst ender på 230 volt
Det vil sige at når energien sendes ud bliver den transformeret ned til 230 volt. Det er også godt for vi får et mindre energi tab og ledningerne bliver opvarmet mindre.
Spændingsforskellen i højspændingsledningerne er forskellige i Øst- og Vest-danmark.
Resistansen i ledningerne skal være lille for så mister vi mindst mulig energi.
Trefasespænding
Generatorerne på elektricitetsværkerne er ikke kun bygget med 1 spoler, men 3 spolere. Ud fra generatoren kommer der 3 ledninger med hver sin vekselspænding. Det kaldes for trefasespænding.
I stikkontakten er der en vekselspænding på 230 volt, men hvis man benytter sig af trefasespænding får man en effektiv spændingsforskel på 400 volt. Det betyder at apparater som elkomfur og tørretumblere kan arbejde med en højere effekt. De apparater der bruger trefasespænding har et stik med 5 ben. 3 faser, 1 nulledning og 1 jordledning.
Energikvalitet og virkningsgrad
Elektrisk energi har en højkvalitet, fordi det kan bruges til mange ting
El-energi kan få maskiner til at køre, lys til at lyse og elektronik til at fungere.
Virkningsgraden, der også kaldes nyttevirkningen, er forholdet mellem den energi man udnytter og den energi der tilføres. En gammel el-pære har fx en lav virkningsgrad. Fordi den kun har en virkningsgrad på 2 %, mens andre pærer har en virkningsgrad på 20 %. Det er derfor de bliver så varme, det er fordi de sidste 98% af el-energien bliver til varme og ikke lys.
Elektriske maskiner har en høj virkningsgrad, her bliver normalt mere end 90% af el-energien omdannet til arbejde.
Vores krop har også en slags virkningsgrad. Den kan opfattes som forholdet mellem det arbejde vi kan udføre, og den energi der er i maden som vi indtager.
Gas fra Nordsøen
Gas fra Nordsøen bærer også energi rundt i landet. Energien bruges som brændstof på kraftværker og til bolig opvarming.
Naturgassen fra Nordsøen, der især indeholder 〖CH〗_4, vil antageligt kunne levere energi frem til 2020’erne. Men mængden er som andre fossile brændstoffer begrænset.
I 1820 lavede H.C Ørsted et eksperiment, hvor han fandt ud af at elektrisk strøm påvirker en magnetnål. Det sker fordi det elektriske strøm skaber et magnetfelt. Når der løber strøm igennem en spole, vil der være et større magnetisk felt inden i spolen, end hvis strømmen løber igennem en ledning. Det gør spolen, fordi at alle vindingerne i spolen laver et magnetisk felt i ens retning.
Efter eksperimentet fandt man ud af at et magnetisk felt også kunne lave en elektrisk strøm. Den var faktisk bedre end den forrige som var batterier.
Efter noget tid fandt Michael Faraday ud af at man kunne skabe elektricitet ved at bevæge en magnet tæt ved fx en spole.
Omkring en ring af jern havde Faradey viklet top spoler. Den ene spole var i forbindelse med et batteri, mens ledningen i den anden spole gik omkring et kompas. Han mente at hvis magnetnålen i kompasset bevægede sig, måtte der være en magnetisk kraft. Da han så tændte slog kompasset ud og det gjorde at man nu kunne lave strøm uden batteri.
Strømmen i en ledning laver et magnetisk felt, der påvirker magnetnålene. De vil stille sig i magnetfeltets retning. Den sorte pil på billedet viser magnetfeltets retning. Det er denne retning nålene vil lægge sig i.
Induktion: Når et magnetfelt ændres, opstår en elektrisk spændingsforskel. Man kalder dette induktion.
Naturen gør modstand mod ændringer, og dette gælder også spolen, der prøver at gøre modstand, når at magneten laver et indgreb. Spolens modstand er i dette tilfælde spændingsforskellen. Magneterne prøver at komme ind, mens at spolen trækker dem tilbage. Derfor går strømmen frem og tilbage og skaber i stedet for jævnspænding vekselspænding. Dette Kaldes vekselspænding induktion og foregår i de fleste af vores teknologier i dag. På kraftværker og i vindmøller er det omvendt, for de har i deres generator en spole, som roteres i et magnetfelt. Dette er altså stadig en, da at strømmen stadig skiftevis vokser og aftager. Dette har en stor betydning for spændingen som bølger op og ned. I tilfælde af store generatorer er der ikke faste magneter. Magnetfeltet bliver derimod lavet af den strøm, som induktionen laver.
Ud fra denne såkaldte induktion har man lavet en ting kaldet en transformer, som kan ændre spændingsforskellen og strømstyrken. Dette består simpelt af 2 spoler og 1 ring af jern. Man kalder den første spole ”den primære” spole og den anden kalder man den ”sekundære”, og det gør man fordi at de er de latinske ord for ”første” og ”anden”. Disse spoler har en speciel forbindelse og sammenhæng med deres spændingsforskel. Hvis at de begge har de samme antal vindinger vil de have præcis den samme spændingsforskel, men hvis at den primære spole for eksempel har 1 vinding, ville strømmen går gennem alle den sekundæres vindinger og det ville skabe en meget større spændingsforskel i den sekundæres spole. Hvis den sekundære spole var 10 gange så stor, som sekundærens ville spændingsforskellen altså også være 10 gange så stor.
Side 52-53:
Naturen gør modstand mod ændringer, og dette gælder også spolen, der prøver at gøre modstand, når at magneten laver et indgreb. Spolens modstand er i dette tilfælde spændingsforskellen. Magneterne prøver at komme ind, mens at spolen trækker dem tilbage. Derfor går strømmen frem og tilbage og skaber i stedet for jævnspænding vekselspænding. Dette Kaldes vekselspænding induktion og foregår i de fleste af vores teknologier i dag. På kraftværker og i vindmøller er det omvendt, for de har i deres generator en spole, som roteres i et magnetfelt. Dette er altså stadig en, da at strømmen stadig skiftevis vokser og aftager. Dette har en stor betydning for spændingen som bølger op og ned. I tilfælde af store generatorer er der ikke faste magneter. Magnetfeltet bliver derimod lavet af den strøm, som induktionen laver.
Ud fra denne såkaldte induktion har man lavet en ting kaldet en transformer, som kan ændre spændingsforskellen og strømstyrken. Dette består simpelt af 2 spoler og 1 ring af jern. Man kalder den første spole ”den primære” spole og den anden kalder man den ”sekundære”, og det gør man fordi at de er de latinske ord for ”første” og ”anden”. Disse spoler har en speciel forbindelse og sammenhæng med deres spændingsforskel. Hvis at de begge har de samme antal vindinger vil de have præcis den samme spændingsforskel, men hvis at den primære spole for eksempel har 1 vinding, ville strømmen går gennem alle den sekundæres vindinger og det ville skabe en meget større spændingsforskel i den sekundæres spole. Hvis den sekundære spole var 10 gange så stor, som sekundærens ville spændingsforskellen altså også være 10 gange så stor.
Side 54:
· Antallet af vindinger i primære spolen og sekundære spolen kaldes
· De to spolers spændingsforskel kaldes
· Spændingsforskellen på sekundærsiden vokser når vindingstallet på den sekundærside vokser
· For strømstyrkerne er formlen / strømstyrkerne i de to vindinger
· Strømstyrken vokser når vindingstallet falder/aftager
· En transformer kan ændre strømstyrker og spændingsforskelle
· Spændingsforskellen stiger når strømstyrken falder, og omvendt
· Induktion: Der opstår spændingsforskel når magnetfeltet ændrer sig
· Induktionsloven: Størrelsen af den inducerende spændingsforskel som afhænger af hvor hurtigt magnetfeltet ændres
· Den inducerede strøm: Skaber et magnetfelt der går i modsat retning af det påtrykte magnetfelt
· I induktion opstår der en spændingsforskel over spolerne
Side 55:
· Energibærere: Elektrisk strøm og gas i gasledninger
· Fra leverandøren til forbrugeren
· Den vigtigste energibærere i Danmark er elektrisk strøm som fremstilles i en generator
· Produktion af elektrisk strøm i Danmark produceres i kraftværker og vindmøller
· I udlandet produceres elektrisk strøm ved vandkraftanlæg og kernekraftværker
· Spændingsforskellen er hele tiden konstant i et batteri med jævnspænding
· Vekselstrøm produceres i en generator, hvor spændingen hele tiden går fra positiv til negativ spænding. Spændingsforskellen bliver nul 100 gange i sekundet
· Den effektive værdi af spændingen : I en stikkontakt er spændingen 230 volt, de 230 volt kaldes den effektive værdi af spændingen
· Halvdelen af tiden har venstre hul en positiv spænding, og i den anden halvdel af tiden en negativ spænding. Spændingen i højre er hele tiden nul
· Strømmen varierer i samme takt
· En vekselspænding der svinger op og ned 325 volt som maksimum, kan omsætte samme energi som jævnspænding.
· Fx på en lampe, kan man ikke se at lyset spændingen veksler konstant, altså blinker den med hurtige blink som man ikke kan se
Side 56-58
Højspænding giver mindre tab
Ved elektricitetsværkerne sættes spændingsforskellen først op til omkring 400.000 volt, men så rundt omkring i landet bliver den sat ned til 150.000 og senere 60.000, og endelig sættes spændingsforskellen ned til 10.000 volt, hvor den så til sidst ender på 230 volt
Det vil sige at når energien sendes ud bliver den transformeret ned til 230 volt. Det er også godt for vi får et mindre energi tab og ledningerne bliver opvarmet mindre.
Spændingsforskellen i højspændingsledningerne er forskellige i Øst- og Vest-danmark.
Resistansen i ledningerne skal være lille for så mister vi mindst mulig energi.
Trefasespænding
Generatorerne på elektricitetsværkerne er ikke kun bygget med 1 spoler, men 3 spolere. Ud fra generatoren kommer der 3 ledninger med hver sin vekselspænding. Det kaldes for trefasespænding.
I stikkontakten er der en vekselspænding på 230 volt, men hvis man benytter sig af trefasespænding får man en effektiv spændingsforskel på 400 volt. Det betyder at apparater som elkomfur og tørretumblere kan arbejde med en højere effekt. De apparater der bruger trefasespænding har et stik med 5 ben. 3 faser, 1 nulledning og 1 jordledning.
Energikvalitet og virkningsgrad
Elektrisk energi har en højkvalitet, fordi det kan bruges til mange ting
El-energi kan få maskiner til at køre, lys til at lyse og elektronik til at fungere.
Virkningsgraden, der også kaldes nyttevirkningen, er forholdet mellem den energi man udnytter og den energi der tilføres. En gammel el-pære har fx en lav virkningsgrad. Fordi den kun har en virkningsgrad på 2 %, mens andre pærer har en virkningsgrad på 20 %. Det er derfor de bliver så varme, det er fordi de sidste 98% af el-energien bliver til varme og ikke lys.
Elektriske maskiner har en høj virkningsgrad, her bliver normalt mere end 90% af el-energien omdannet til arbejde.
Vores krop har også en slags virkningsgrad. Den kan opfattes som forholdet mellem det arbejde vi kan udføre, og den energi der er i maden som vi indtager.
Gas fra Nordsøen
Gas fra Nordsøen bærer også energi rundt i landet. Energien bruges som brændstof på kraftværker og til bolig opvarming.
Naturgassen fra Nordsøen, der især indeholder 〖CH〗_4, vil antageligt kunne levere energi frem til 2020’erne. Men mængden er som andre fossile brændstoffer begrænset.