Elektrisk spänning (potential): definition, volt, likspänning och växelspänning

Lär dig vad elektrisk spänning (potential) är — definition, volt, skillnader mellan likspänning och växelspänning samt praktiska exempel och formler.

Författare: Leandro Alegsa

14-01-2026 22:04

Spänning är den egenskap som får elektriska laddningar att röra sig. Man kan beskriva spänning som den "knuff" som driver laddningar i en tråd eller annan elektrisk ledare. Det är frekvent använd vardagsterm för den vetenskapliga storheten elektrisk potentialskillnad. Spänning är inte en mekanisk kraft, utan en energiskiljande egenskap per laddningsenhet som kan orsaka en elektrisk ström när en ledande förbindelse finns.

Definition och enhet

Tekniskt är spänning alltid en skillnad i elektrisk potential mellan två punkter. Den anger hur mycket arbete som kan utföras per laddningsenhet när en testladdning flyttas mellan dessa punkter. Sambandet kan skrivas som ΔV = W / q, där W är arbetet (joule) och q är laddningen (coulomb). Enheten för elektrisk potentialskillnad är volt, uppkallad efter Alessandro Volta. En volt motsvarar en joule per coulomb.

Observera att volt och spänning inte är samma sak i språklig mening: volt är en enhet som används för att mäta spänning (eller elektrisk potential). Enhetssymbolen skrivs med versal V enligt SI-reglerna (symbolen V, t.ex. 9 V).

När spänning skrivs i formler används ofta kursiva bokstäver (t.ex. V eller v). I elektroteknisk litteratur används ibland bokstaven e för spänning för att skilja på spänning och enheten volt, till exempel e = i r. I originaltexten finns några matematiska illustrationer och bilder som visar detta, exempelvis V = 9 V {\displaystyle V=9\,{\text{V}}} $V=9\,{\text{V}}$ samt andra ekvationer som v = ir {\displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}} ${\text{v}}={\text{ir}}$ .

Mätning och praktiska aspekter

Spänning mäts alltid mellan två punkter — till exempel mellan ett batteris plus- och minuspol, mellan en ledare och jord, eller mellan två punkter i en krets. Ett vanligt mätinstrument är en voltmeter; en ideal voltmeter har mycket hög impedans så att den inte påverkar kretsen när mätningen görs. Öppet kretsvärde (open-circuit voltage) är spänningen mellan källans terminaler när ingen ström flyter.

I kretsanalys används Kirchoffs spänningslag (KVL): summan av de algebraiska spänningarna runt en sluten krets är noll. Det är ett viktigt verktyg för att analysera elektriska nätverk.

Likspänning (DC) och växelspänning (AC)

Det finns två huvudtyper av spänning:

Likspänning (DC) – har konstant polaritet och värde över tiden (eller nära konstant), som i ett batteri eller i en likriktad strömförsörjning. DC används mycket i elektronik, batteridrivna apparater och som matning till de flesta elektroniska kretsar.
Växelspänning (AC) – ändrar storlek och riktning periodiskt. Hushållsel i nätet är normalt AC. För en sinusformad växelspänning definieras ofta effektvärdet som vrms (root mean square); för en ren sinus gäller Vrms = Vpeak / sqrt(2). Peak-to-peak-spänningen är 2·Vpeak.

Exempel på vanliga nätspänningar: i USA är nätspänningen normalt cirka 120 V (rms) vid 60 Hz; i Europa och Storbritannien är den i praktiken 230 V (rms) vid 50 Hz. Det är viktigt att skilja mellan frekvens (antal cykler per sekund, Hz) och hur ofta polariteten byts: en 60 Hz sinus genomgår 60 hela cykler per sekund, och polariteten ändras två gånger per cykel, vilket ger 120 ändringar i riktning per sekund. För 50 Hz blir motsvarande 100 ändringar i sekund.

Elektriska källor och elektromotorisk kraft (EMF)

Vissa spänningskällor, som batterier och generatorer, kallas emellertid ofta för EMF-källor (elektromotorisk kraft). EMF är en term som beskriver energitillförseln per laddningsenhet som källan kan leverera, uttryckt i volt. EMF är inte en "kraft" i den mekaniska betydelsen utan är en potentialskillnad som kan upprätthållas av kemiska reaktioner (batterier) eller magnetisk induktion (generatorer).

En verklig spänningskälla har ofta ett inre motstånd; när ström dras ur källan sjunker terminalspänningen något jämfört med EMF (öppet kretsvärde). Detta förklarar bland annat varför batteriets spänning sjunker vid belastning.

Varför behövs både spänning och ström?

För att överföra effekt (energi per tidsenhet) krävs både spänning och ström; effekt P = V · I. En ledning kan ha hög spänning utan att något händer om den inte är ansluten (ingen sluten krets → ingen ström). Det förklarar också varför fåglar kan sitta på högspänningsledningar (t.ex. 12 kV eller 16 kV) utan att få ström genom kroppen: båda deras fötter befinner sig i praktiken på samma potential, så ingen signifikant spänning finns över fågelns kropp som skulle driva en ström genom den.

Mätvärden och begrepp vid växelspänning

Vpeak — amplituden (maxvärdet) av spänningen.
Vpp (peak-to-peak) — skillnaden mellan högsta och lägsta värdet (2·Vpeak för en symmetrisk sinus).
Vrms — effektivvärdet som motsvarar den likström som skulle ge samma värmeeffekt i en resistans (Vrms = Vpeak/√2 för sinus).
Frekvens — antal hela upprepade cykler per sekund, i Hz. Vanliga nätfrekvenser är 50 Hz och 60 Hz.
Fas — vid system med flera spänningar (t.ex. trefas) beskriver fasvinkeln hur vågorna är förskjutna i tiden.

Säkerhet och praktiska råd

Spänning i sig utgör risk i kombination med möjlighet för ström att flöda genom kroppen. Några viktiga aspekter:

Höga spänningar kan ge farliga strömmar om en ledande väg genom kroppen skapas.
Isolering, jordning och säkringar används för att begränsa risker i praktiska system.
Vid mätning av spänning: använd rätt mätinstrument och säker arbetsmetodik (t.ex. spänningsprovarens och multimeterns maximala mätkapacitet, rekommenderad personlig skyddsutrustning).

Ytterligare begrepp och tillämpningar

Spänning används i många sammanhang: från små volt för känslig elektronik till tusentals volt i högspänningsöverföring. Andra relevanta begrepp är equipotential (ytor med samma potential), potentialfält runt laddningar, samt hur elektriska fält relaterar till potentialgradient (fält = −∇V). Spänning är också central i områden som elektronik, kraftdistribution, telekommunikationer och mätinstrument.

Sammanfattningsvis: spänning (elektrisk potentialskillnad) är energiskillnaden per laddningsenhet mellan två punkter, mätt i volt. Den kan orsaka en ström om en ledande bana finns, och förekommer som konstant likspänning eller tidsvarierande växelspänning med olika frekvenser och amplituder. Förståelse för spänningens natur, mätning och säkerhet är grundläggande i elektroteknik och vardaglig användning av elektriska system.

Anslutning av en högspänningskabel

Definition

Spänning är förändringen av den elektriska potentialen mellan två platser
eller förändringen av den elektriska potentialenergin per coulomb mellan två platser.

V = Δ ( E P E / q ) = ( E P E / q ) 2 - ( E P E / q ) 1 {\displaystyle V=\Delta (EPE/q)=(EPE/q)_{2}-(EPE/q)_{1}}} $V=\Delta (EPE/q)=(EPE/q)_{2}-(EPE/q)_{1}$

Där V=spänning, EPE=elektrisk potentialenergi, q=laddning, ∆=differens i.

Jordspänning

Spänning mäts alltid mellan två punkter, och en av dem kallas ofta för "jord" eller nollpunkten (0V). I de flesta elektriska växelströmsinstallationer finns det en anslutning till jorden. En anslutning görs till den verkliga jorden genom ett vattenrör, en jordstång som grävs ner eller drivs ner i jorden, eller en lämplig metallledare (inte ett gasrör) som grävs ner under jorden. Denna anslutning görs vid elnätets ingångspunkt i en byggnad, vid varje stolpe där det finns en transformator vid gatan (ofta på en elstolpe) och på andra ställen i systemet. Hela planeten jorden används som referenspunkt för att mäta spänningen. I en byggnad förs denna jord till varje elektrisk apparat på två ledningar. Den ena är "jordledaren" (den gröna eller nakna ledningen) och används som säkerhetsjord för att ansluta metalldelar i utrustningen till jorden. Den andra används som en av de elektriska ledarna i systemets kretsar och kallas "neutral ledare". Denna ledning, som ligger på jordpotential, avslutar alla kretsar genom att leda strömmen från all elektrisk utrustning tillbaka till systemets ingångspunkt i byggnaderna och sedan till transformatorn som vanligtvis ligger vid gatan. På många ställen utanför byggnaderna blir det onödigt att ha en ledning för att slutföra kretsarna och föra strömmen från byggnaderna till generatorerna. Den returväg som leder all ström tillbaka är själva jorden.
I likströmskretsar kallas den negativa änden av en generator eller ett batteri ofta för "jord" eller nollvolt (0V), även om det kan finnas en anslutning till jorden eller inte. Det kan finnas flera jordar på samma kretskort (PCB), t.ex. vid känsliga analoga kretsar kan den delen av kretsen använda en "analog jord", och den digitala delen har en "digital jord".
I elektrisk utrustning kan 0 volt-punkten vara metallchassit som kallas chassijord eller en anslutning till den faktiska jorden som kallas jordjord, var och en med sin egen symbol som används i elektriska schematiska ritningar (kretsritningar).

Mätverktyg

Några av verktygen för att mäta spänningen är voltmeter och oscilloskop.

Voltmätaren mäter spänningen mellan två punkter och kan ställas in i likströmsläge eller växelströmsläge. Voltmätaren kan mäta likspänningen från till exempel ett batteri (typiskt 1,5 V eller 9 V) eller växelspänningen från väggens eluttag (typiskt 120 V).

För mer komplexa signaler kan ett oscilloskop användas för att mäta DC- och/eller AC-spänningen, till exempel för att mäta spänningen över en högtalare.

Potentialdifferens

Spänningen, eller potentialskillnaden mellan punkt a och punkt b, är den energimängd i joule (som ett resultat av det elektriska fältet) som krävs för att flytta 1 coulomb positiv laddning från punkt a till punkt b. En negativ spänning mellan punkterna a och b är en spänning där det krävs 1 coulomb energi för att flytta en negativ laddning från punkt a till punkt b. Om det finns ett jämnt elektriskt fält runt ett laddat föremål kommer negativt laddade föremål att dras mot högre spänningar och positivt laddade föremål mot lägre spänningar. Potentialdifferensen/spänningen mellan två punkter är oberoende av den väg som tas för att ta sig från punkt a till b. Spänningen från a till b + spänningen från b till c kommer således alltid att vara lika med spänningen från a till c.

Frågor och svar

F: Vad är spänning?

S: Spänning är en elektrisk potentialskillnad, skillnaden i elektrisk potential mellan två platser. Den kan ses som den kraft som driver laddningar att röra sig i en tråd eller annan elektrisk ledare.

F: Vilken enhet används för att mäta spänning?

S: Enheten för att mäta spänning är volt. Symbolen för denna enhet skrivs med ett stort V (9V).

F: Hur orsakar spänning ström?

S: Spänning kan få laddningar att röra sig, och eftersom rörliga laddningar skapar en ström kan spänning orsaka en ström.

F: Vem var Alessandro Volta och varför fick volten sitt namn efter honom?

S: Alessandro Volta var en italiensk fysiker som uppfann det första batteriet år 1800. Volten uppkallades efter honom som ett sätt att hedra hans bidrag till vetenskapen.

F: Är volt och spänning två olika saker?

S: Ja, volt är enheter med vilka vi mäter något medan spänning avser vad vi mäter med hjälp av dessa enheter.

F: Vilka är de två typerna av spänning?

S: Det finns två typer av spänning - DC (likström) och AC (växelström). Likström har alltid samma polaritet medan växelström växlar mellan positiv och negativ polaritet.

F: Är det möjligt för fåglar att landa på högspänningsledningar utan att skadas?

S: Ja, fåglar kan landa på högspänningsledningar som 12 kV och 16 kV utan att dö eftersom det måste finnas både spänning och ström för att kraft (energi) ska kunna överföras genom dem - om bara ett element är närvarande kommer ingenting att hända.

Sök