Elektrisk straum

Elektrisk straum er elektrisk ladning per tidseining. Ladningen kan vera elektronar i ein elektrisk leiar, ion i ein elektrolytt, eller elektronar og ion i plasma (ionisert gass)^[1].

Elektrisk straum er elektrisk ladning ${\displaystyle Q}$ gjennom ei snittflate per tidseining:

${\displaystyle \mathrm {i} ={\frac {dQ}{dt}}.}$

det ${\displaystyle t}$ står for tid. For likestraum kan uttrykket forenklast til

${\displaystyle \mathrm {I} ={\frac {\mathrm {Q} }{\mathrm {t} }}.}$

Det er her nytta liten ${\displaystyle i}$ for tidsvarierande straum og stor ${\displaystyle I}$ for konstant straum (likestraum). SI-eininga for elektrisk straum er ampere og vert forkorta A.

Elektrisk straum fører til eit magnetfelt omkring leiaren.

Vi definerer straumretninga gåande frå pluss til minus i ein last, og omvendt i ei kjelde. At elektrona faktisk flyttar seg motsett veg spelar inga rolle ved utrekningar.

Fart

Ein skil mellom fasefarten og driftfarten.

Fasefart: Om ein legg på ei pulsespenning mellom to elektriske leiarar vil ein spenningspuls bevega seg utetter dei elektriske leiarane, men ein fart (fasefart)

${\displaystyle v={\frac {c}{\sqrt {\varepsilon _{r}}}},}$

der ${\displaystyle c=3\cdot 10^{8}}$ m/s er hastigheita til ei elektromagnetisk bølgje i vakuum og ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ er den relative permitiviteten til isolasjonen mellom leiarane. I eit krinskort til dømes er ${\displaystyle \varepsilon _{r}\approx 4,4}$, så ${\displaystyle v\approx 1,43\cdot 10^{8}}$ m/s, som er under halvparten av farten i vakuum. Dette er farten signala blir overførte med.

Elektrondriftfart: Om ein nyttar den klassiske partikkelmodellen^[2] kan ein finna ein gjennomslittsfart for elektronane, kalla driftfarten:

${\displaystyle u={m\;\sigma \Delta U \over \rho ef\ell },}$

der ${\displaystyle m}$ er molekylmassen til leiarmaterialet, ${\displaystyle \sigma }$ er konduktiviteten, ${\displaystyle \Delta U}$ er spenninga over leiaren, ${\displaystyle \rho }$ er tettleiken til leiarmaterialet, ${\displaystyle e}$ er elementærladninga, ${\displaystyle f}$ er talet på frie elektron per atom og ${\displaystyle \ell }$ er lengda på leiaren. I samband med vekselstraum i elnettet snur spennings- og strumretninga 50 gong per sekund, så netto elektrondrift blir svært liten; typisk mindre enn 1 ${\displaystyle \mu }$m/s.

Sjå òg

• Vekselstraum
• Likestraum

Referansar

1. V. Acosta, C.L. Cowan og B.J. Graham, Essentials of moden physics, Harper & Row, 1973.
2. R.E. Hummel, Electronic properties of materials, 4. utg., Springer, 1985.