Tryk på “Enter” for at springe til indhold
-

Ellærens enheder

H. C. Ørsted er mest kendt for opdagelsen af elektromagnetismen og i 2020 er det 200-året for opdagelsen. Elektromagnetismen er kort fortalt sammenhængen mellem magnetisme og elektrisk strøm. Vi ved, at der både ved strømmen og magnetismen er elektroner, som bevæger sig. Når elektronerne bevæger sig, vil den elektriske strøm og magnetismen påvirke hinanden, og den påvirkning er det, man kender som elektromagnetismen. Elektromagnetismen anvendes i vores alles hverdag bl.a. apparater, som er styret af induktion, hvor man skaber elektricitet ud fra et magnetfelt. Dette kunne være vindmøller eller et induktionskomfur. Et vigtigt aspekt for både H. C. Ørsteds arbejde med elektromagnetisme, og den generelle ellære er brugen af enheder, som vi vil se lidt nærmere på.

Enheder

Når man diskuterer naturvidenskabelige begreber deriblandt ellære er enheder en vigtig faktor. De anfører værdien af en fysisk størrelse. De har stor betydning for vores dagligdag og arbejdet med den naturvidenskabelige verden. Mange fysiske størrelser kan anføres med flere forskellige enheder, og derfor arbejder man ud fra et internationalt system kaldet SI-systemet, som anvendes de fleste steder i verdenen. I Danmark bliver brugen af SI-systemet vedtaget i 1976.

Et magnetfelt påvirkes af en elektriske strøm alt efter hvor stor en strømstyrke (I) strømmen har og til at benævne den anvendes enheden ampere opkaldt efter den franske fysiker André-Marie Ampère. Ampere er defineret som værende at én ampere er den konstante strøm, som vil producere en kraft mellem to ledere på 2 10-7 newton per meter. Der gælder om disse to ledere, de er uendeligt lange lige parallelle ledere med cirkulære tværsnit, som er placeret med én meters afstand i vakuum.

Definition på ampere.

Det vil sige at strømstyrken fortæller, hvor mange elektroner der løber gennem en ledning pr. sekund. én ampere svarer til 6,2415 1018 e/s. Enheden for strømstyrke er en af de grundlæggende SI-enheder, hvorimod mange andre enheder i de elektriske kredsløb er afhængige af hinanden.

Ladning, spænding og modstand er alle tre begreber, som anvendes i ellære, og som er afhængige af ampere, men selvom de er defineret som værende en enhed bestående af bl.a. ampere, har de også tildelt en enhed for dem selv. Den elektriske ladning anføres med enheden coulomb. Hvis et stof har en elektrisk ladning, kan det påvirke det elektromagnetiske felt, og hvis der er en ladning på én coulomb, svarer den til den ladning som en strøm med strømstyrken én ampere leverer i løbet af ét sekund. Dvs. den elektriske ladning afhænger af strømstyrken og af tiden. Begge størrelser har en SI-enhed og enheden vil noteres som værende A s. I stedet for denne notation har man valgt at definere A s som coulomb (C), som er enheden for elektrisk ladning, opkaldt efter den franske fysiker Charles Augustin Coulomb. Når strømmen flytter ladning, produceres der energi. Den energi kaldes spænding (U) og er hvor meget energi, som bliver produceret per ladning. Ladningen er lige blevet anført som C, og energi kender vi som joule, hvilket er kraft gange meter: N ⋅ m. Så enheden vil blive J/C. Joule per coulomb kaldes volt og er opkaldt efter den italienske fysiker Alessandro Volta. Resistansen (R) også kaldet modstand beskriver den energi, som går tabt til varmeudvikling, når man sender strøm gennem en leder. Den anføres med enheden ohm Ω efter den tyske fysiker Georg Simon Ohm. Denne enhed svarer til spændingen per strømstyrke altså V/A, og der gælder sammenhængen U = R ⋅ I – også kaldet Ohms lov.

Hvorfor så mange enheder?

Vi kan se, at der er introduceret mange enheder, som i teorien ikke er nødvendige, da man har mulighed for at angive enhederne for de forskellige fysiske begreber i SI-enheder i stedet for de afledede SI-enheder. Hvis man gjorde det, ville det dog medføre nogle meget lange enheder, som vil gøre sandsynligheden for fejl større, når man laver udregninger inden for det fysiske emne. I tabellen nedenfor kan man se, hvordan enhederne vil se ud, hvis man blot anvender de enheder, som betragtes som grundlæggende SI-enheder. Man kan se enhederne som værende et udtryk for sammenhænge. Det er resistansen et godt eksempel, på hvor man med Ohms lov kan se at enheden ohm er et udtryk for sammenhængen mellem spændingen og strømstyrken. Det er vigtigt, at man har en forståelse for hvor de forskellige enheder kommer fra, og hvad de angiver et udtryk for. Når man laver beregninger inden for ellære, anvendes der som regel konstanter og variabler, som alle har forskellige enheder, som man ikke kan være sikker på, har en kendt sammenhæng som Ohms Lov. Derfor er det vigtigt, man kan se hvilke grundlæggende SI-enheder, de kommer fra, så man kan se hvilken enhed resultatet i sidste ende vil munde ud i.

Gengangere flere steder

Dette er blot et eksempel af mange steder i den naturvidenskabelige verden, hvor der benyttes bestemte enheder, men hvor man også har andre, som ville kunne beskrive det samme. Celsius, Kelvin og Fahrenheit er et andet eksempel på grupperinger af enheder, som beskriver den samme fysiske egenskab. Nogle valg af grupperinger af enheder kan være styret af, hvor man lever i verdenen, såsom at man bruger fahrenheit og miles til at anføre temperaturer og vejlængder i USA, hvorimod man i Europa hovedsageligt bruger celsius og kilometer til det samme. Andre gange kan det skyldes, at enhederne beskriver en sammenhæng som mange af de afledede SI-enheder skal ses som.

Start debatten med en kommentar

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *