Vad är en elektrisk krets? Definition, komponenter och exempel
Upptäck vad en elektrisk krets är — tydlig definition, viktiga komponenter (motstånd, kondensator, induktor), skillnad mot elektroniska kretsar och konkreta exempel.
En krets är en sluten bana av ledande material och komponenter där elektroner från en spännings- eller strömkälla kan flöda. Om kretsen består av rena elektriska komponenter som motstånd, kondensatorer, induktorer med mera kallas den för en elektrisk krets. Om den innehåller komponenter som en diod eller en transistor brukar den benämnas elektronisk krets. Elektroniska kretsar kan alltså innehålla både elektriska och elektroniska komponenter, medan en elektrisk krets oftast avser enklare komponenter som hanterar effekt.
En elektrisk krets består i praktiken av några grundläggande delar:
Komponenter i en elektrisk krets
- Källa – den komponent som levererar energi (t.ex. ett batteri eller en nättransformator). Den visas ofta som plus och minus i scheman.
- Ledare – kablar eller spår som förbinder komponenterna och låter strömmen flyta.
- Last – den del av kretsen som förbrukar energi, t.ex. en lampa, motor eller annan apparat. I enklare kopplingar är lasten ofta ett motstånd.
- Kontakter och strömbrytare – gör det möjligt att öppna och stänga kretsen.
- Passiva komponenter – motstånd, kondensatorer och induktorer som påverkar spänning och ström i kretsen.
- Aktiva komponenter – t.ex. dioder, transistorer och integrerade kretsar som kan förstärka eller styra ström.
- Jord/retur – referenspunkt för spänning och ofta kopplad till skyddsjord i elanläggningar.
Viktiga begrepp
Det finns två sätt att beskriva elektrisk flöde: elektronflödet (elektroner som rör sig från negativ till positiv pol) och konventionell strömriktning (som definieras som från positiv till negativ pol). I praktiken används ofta den konventionella riktningen i beräkningar och diagram. När en strömkälla kopplas in börjar strömmen i källans ena terminal, passerar genom belastningen och återvänder till källans andra terminal för att fullborda kretsen.
Grundläggande lagar som styr kretsbeteendet är Ohms lag (V = I·R) och Kirchhoffs lagar (nätspänningslag och nodströmlag) som används för att analysera spänningar och strömmar i komplexa nätverk.
Seriekoppling och parallellkoppling
I en seriekoppling går strömmen genom varje komponent i följd. Strömmen är samma genom alla komponenter, medan spänningen fördelas. I en parallellkoppling ligger komponenterna i olika grenar; spänningen är densamma över varje gren, men strömmen fördelas mellan dem. Kombinationer av serier och paralellkopplingar förekommer ofta i praktiska kretsar.
Växelström (AC) och likström (DC)
Kretsar kan drivas med elektrisk kraft i form av växelström (AC) eller likström (DC). Växelström växlar riktning periodiskt och används för distribution av elkraft via nätet, medan likström har konstant riktning och är vanlig i batteridrivna system och elektronik. Omvandlare (omriktare, likriktare) kan konvertera mellan AC och DC; vid överföring över långa avstånd används ibland högspänd likström (HVDC) med hjälp av kraftfulla omvandlare. Elektronik och batteridrivna fordon drivs i huvudsak med DC, medan stora motorer och byggnadsnät normalt körs på AC.
Vanliga kretsdesigner och exempel
- Enkel seriekopplad lampa med batteri och strömbrytare — visar grunderna i spänningsdelning och ström.
- Parallellkopplade lampor — om en lampa går sönder påverkar det inte de andra.
- RC-krets (motstånd + kondensator) — används för tidsfördröjningar, filter och lågpass-/högpassfunktioner.
- RLC-krets (motstånd, induktor, kondensator) — visar resonans och används i radiokretsar.
- Kraftelektroniska system — t.ex. omvandlare som kopplar kraftverk till nätet eller styr motorer.
Mätning och analys
Vanliga verktyg för att undersöka och testa kretsar är multimeter (mäter spänning, ström, resistans) och oscilloskop (visar spänningsvariationer över tid). För mer avancerade analyser används ofta beräkningsmodeller och simuleringar (t.ex. SPICE) för att förutsäga beteende före byggnation.
Säkerhet och praktiska råd
- Arbeta aldrig på spänningssatta kretsar utan korrekt utbildning och skyddsutrustning.
- Använd säkringar och jordfelsbrytare där det är lämpligt för att skydda mot överström och fel.
- Var medveten om skillnaden mellan spänning (V), ström (I) och effekt (P = V·I) när du dimensionerar komponenter.
Sammanfattningsvis är en elektrisk krets en sluten väg för elektrisk ström där källan, ledarna, lasten och olika komponenter tillsammans bestämmer hur spänning och ström fördelas. Från enkla lampkopplingar i hemmet till komplexa styrsystem i industrin bygger hela modern teknik på principerna för elektriska kretsar.
Elektronisk krets
Elektroniska kretsar använder vanligtvis likströmskällor. Belastningen i en elektronisk krets kan vara så enkel som några motstånd, kondensatorer och en lampa, som alla är sammankopplade för att skapa blixten i en kamera. Eller så kan en elektronisk krets vara komplicerad och ansluta tusentals motstånd, kondensatorer och transistorer. Det kan vara en integrerad krets som mikroprocessorn i en dator.
Resistorer och andra kretselement kan anslutas i serie eller parallellt. Motstånd i seriekretsar är summan av motståndet.
En experimentell elektronisk krets
Krets- och kopplingsschema
Ett krets- eller kopplingsschema är en visuell visning av en elektrisk krets. Elektriska och elektroniska kretsar kan vara komplicerade. Genom att göra en ritning över anslutningarna till alla komponentdelar i kretsens belastning blir det lättare att förstå hur kretsens komponenter är kopplade. Ritningar för elektroniska kretsar kallas "kretsdiagram". Ritningar för elektriska kretsar kallas "kopplingsscheman". Liksom andra diagram ritas dessa diagram vanligtvis av ritare och skrivs sedan ut. Diagrammen kan också skapas digitalt med hjälp av specialiserad programvara.
En schematisk ritning är ett diagram över en elektrisk krets. Scheman är grafiska representationer av de viktigaste kopplingarna i en krets, men de är inte verklighetstrogna avbildningar av en krets. I scheman används symboler för att representera komponenter i kretsen. Konventioner används i ett schema för att representera hur elektriciteten flyter. Den vanligaste konventionen som vi använder är från den positiva till den negativa terminalen. Det realistiska sättet som elektricitet flyter på är från den negativa till den positiva terminalen.
I kretsscheman används speciella symboler. Symbolerna på ritningarna visar hur komponenter som motstånd, kondensatorer, isolatorer, motorer, uttagslådor, lampor, strömbrytare och andra elektriska och elektroniska komponenter är kopplade till varandra. Diagrammen är till stor hjälp när arbetare försöker ta reda på varför en krets inte fungerar som den ska.
Brytare
Strömmen i en elektrisk eller elektronisk krets kan plötsligt öka när en komponent går sönder. Detta kan orsaka allvarlig skada på andra komponenter i kretsen eller skapa en brandrisk. För att skydda mot detta kan en säkring eller en anordning som kallas "brytare" kopplas in i en krets. Kretsbrytaren öppnar eller "bryter" kretsen när strömmen i kretsen blir för hög, eller så "löser" säkringen ut. Detta ger skydd.
Anordningar för jordfelsbrytning (G.F.I.)
Standardåterföring för elektriska och elektroniska kretsar är jordjord. När en elektrisk eller elektronisk anordning går sönder kan den öppna returkretsen till jordförbindelsen. Användaren av enheten kan bli en del av enhetens elektriska krets genom att tillhandahålla en returväg för elektronerna genom användarens kropp i stället för genom kretsens jordjord. När vår kropp blir en del av en elektrisk krets kan användaren få en allvarlig chock eller till och med dödas genom elchock.
För att förhindra risken för elektriska stötar och risken för elchock upptäcker jordfelsbrytare öppna kretsar mot jord i anslutna elektriska eller elektroniska apparater. När en öppen krets mot jord upptäcks öppnar G.F.I.-anordningen omedelbart spänningskällan till enheten. G.F.I.-anordningar liknar strömbrytare men är utformade för att skydda människor snarare än kretsdelar.
Kortslutningar
Kortslutningar är kretsar som går tillbaka till strömkällan oanvända eller med samma effekt som den som släppts ut. Om man använder dessa brukar en säkring brinna, men ibland gör de det inte. Att göra detta med ett batteri kan orsaka elektriska bränder.
Frågor och svar
Fråga: Vad är en krets?
S: En krets är en sluten väg som består av kretsdelar i vilka elektroner från en spännings- eller strömkälla kan flöda.
F: Vilka är de två typerna av kretsar?
S: Elektriska kretsar och elektroniska kretsar. Elektriska kretsar består av elektriska komponenter som motstånd, kondensatorer och induktorer, medan elektroniska kretsar består av elektroniska komponenter som dioder och transistorer.
F: Vad kallas den punkt där elektroner går in i en elektrisk krets för?
S: Den punkt där elektronerna kommer in i en elektrisk krets kallas för elektronernas "källa".
F: Vad kallas den punkt där elektroner lämnar en elektrisk krets för?
S: Den punkt där elektronerna lämnar en elektrisk krets kallas "retur" eller "jordjord".
F: Vilken del av en elektrisk krets ligger mellan startpunkten och återgången till källan?
S: Den del av en elektrisk krets som ligger mellan elektronernas startpunkt och den punkt där de återvänder till källan kallas för en elektrisk krets "belastning".
F: Vilka är de två former av elektricitet som används i kretsar?
S: Kretsar använder två former av elektricitet - växelström (AC) och likström (DC). Växelström driver ofta stora apparater och motorer och likström driver batteridrivna fordon och andra maskiner och elektronik.
F: Hur kan växelström omvandlas till likström eller vice versa?
A Omvandlare kan omvandla växelström till likström och vice versa. Vid överföring av högspänd likström används stora omvandlare.
Sök