1 A er den konstante elektriske strømmen som frembringer en gjensidig lineær kraft på 2×10-7 newton pr. meter leder når strømmen går gjennom hver av to rettlinjete, parallelle, uendelig lange ledere
med sirkulært og neglisjerbart lite tverrsnitt,
og lederne er anbrakt i en meters innbyrdes avstand i tomt rom.
Batterier –
omdanner kjemiske forbindelser til elektrisk energi.
Batterier er bygd opp av tre deler:
anode, elektrolytt og katode.
Det lages strøm når elektroner går fra anoden, via ledningen og motoren, til katoden.
Samtidig som ioner går fra katoden, via elektrolytten, til anoden.
Elektrolytten er laget i et materiale som er god til å lede ioner,
men dårlig til å lede elektroner.
Elektronene må derfor gå en omvei via motoren for å komme fram.
Et optimalt batteri skal ha høy spenning (høy effekt på kort tid) og langvarig effekt.
Oppladbare batterier finnes av tre typer:
Li-Ion, NiMH og NiCd.
(B-en i bel er til minne om Alexander Graham Bell, telefonoppfinneren.)
Enheten uttrykker et logaritmisk forhold mellom to tall,
som regel for å angi styrke eller effekt.
3 dB utgjør en dobling av effekten.
Noen ganger kan en se dB oppgitt som et eksakt mål for styrke,
gjerne angitt som dBx hvor x er en eller annen bokstav,
men da betyr det at det er en referanseverdi inne i bildet.
(Eks 0 dBm = 1mW.
0dBW = 1 W.
0 dBa = -90dBm veiet etter en bestemt kurve.
0 dBµV = 1 µV.)
Elektron –
er en lepton materiepartikkel
med diameter mindre enn 10^-18 meter
som har negativ elektrisk ladning på -1,
som tiltrekkes av kjernen av den elektromagnetiske kraften
og går i bane rundt atomkjernen med hastighet opp mot c.
Et elektron kan gå gjennom to hull samtidig, (som en bølge).
Eller hvis et elektron befinner seg på den ene siden av en vegg,
kan den i neste øyeblikk være på andre siden, (tunneleringsprinsippet).
Elektronspinn er en innebygd kvantefysisk egenskap
som illustreres ved at elektronet roterer og dermed skaper et magnetisk felt.
Elektronet kan spinne i alle retninger: høyre, venstre, opp, ned, frem og tilbake.
De kan også skifte snurreretning veldig brått.
Spinn mot høyre er det samme som at elektronet snurrer oppover og nedover samtidig.
Superposisjon betyr at den kan være i to tilstander samtidig, f.eks. at den snurrer mot venstre og høyre samtidig.
Elektronspinn krever ikke engergi for å opprettholdes.
Radioaktiv β-stråling er et elektron og et nøytrino.
Historikk:
1897. J. J. Thomson oppdaget elektronet ved hjelp av et delvis evakuert katoderør.
1913. Bohrs atommodell. Elektronene går i baner rundt atomkjernen.
1924. Louis de Broglie oppdaget at elektroner også oppfører seg som bølger,
på samme måte som lys er både bølger og partikler.
1927. Bohrs komplementaritetsprinsipp går ut på at elektroner har både bølge- og partikkelegenskaper.
Energi forekommer i form av bevegelse, varme, kjemi, høyde, ol.
Mengden energi er konstant, og kan omformes til andre former for energi.
F.eks. kan kjemisk energi i bensin omgjøres til bevegelsesenergi i en bilmotor,
som omgjøres til høydeenergi når bilen er kommet opp på en bakketopp, osv.
Energi (E) måles i Joule (J) eller Watt-sekund (Ws) eller Watt-timer (Wh).
1 J = 1 Ws.
Bevegelsesenergi = ½mv².
Elektrisk energi (E) = spenning × strøm × tid.
Kjøkkenwattmetre måler kun effekt (som er energiforbruk i øyeblikket).
(Egentlig måler de bare strøm, og forutsetter at spenningen er konstant.
Dermed kan det bli en feilvisning,
som øker med kvadratet av variasjonen fra 230 volt).
Kondensator –
består av to metallplater adskilt av et tynt isolasjonsmateriale.
Kapasiteten avhenger av arealet og mellomrommet mellom metallplatene.
Kapasiteten måles i farad.
I praksis micro, nano og pikofarad,
fordi farad er en ganske stor enhet.
En kan tenke på den som et lite batteri kan lades og utlades raskt.
Kondensatorer er som regel separate komponenter montert på kretskort.
– Upolariserte kondensatorer
har det ikke noe å si hvilken polaritet den er koblet til.
Heller ikke om den er koblet til likestrøm eller vekselstrøm.
– Polariserte kondensatorer må kobles til en bestemt polaritet for å fungere.
De må kobles riktig vei og er merket med + og -.
De kan ikke brukes på vekselspenning.
Hvis de kobles til feil polaritet vil de eksplodere.
Anvendelser:
– Samle opp elektrisk strøm, for så å sende det ut igjen når spenningen forsvinner.
Kvantemekanikk
–
forener tre krefter:
svak kjernekraft, sterk kjernekraft og elektromagnetisme.
I tillegg finnes gravitasjonen som beskrives i generell relativitetsteori.
Li-ion batterier –
eller litium-ion batterier er en type oppladbart batteri.
Som andre batterier består de av tre deler: anode, katode og en elektrolytt som skiller de to.
Ved anoden oksiderer litium til ioner,
og beveger seg gjennom elektrolytten til katoden.
Samtidig vandrer elektroner utenfor batteriet
fra den ene polen, gjennom tilkoblet elektronikk, og til den andre polen.
Elektrolytten er meget brennbar.
Det er et problem at batteriet slites ved at
katoden og anoden endrer størrelse når de mottar og gir fra seg litium.
Dette fører til at batterimaterialet sprekker opp og mister kapasitet.
Dagens batterier kan lades opp rundt 1000 ganger.
Sammenlignet med blybatterier:
– Lettere.
– Mindre.
– Har større energitetthet.
– Men koster mange ganger mer.
– Brannfare.
Fremtidens batterier kan bruke karbon eller silisium som anodemateriale
istedet for litium inne i batteriet.
Karbonet stabiliserer og fordeler litiumet slik at det ikke sveller og skrumper så mye.
Men det gir ikke fra seg og opptar ikke litium så fort.
Dermed er det begrenset hvor mye strøm batteriet kan gi fra seg.
På den annen side kan silisium som anodemateriale gi fra seg mer strøm, men størrelsen endres mye.
Motstand –
lager en hindring eller motstand i en elektrisk krets.
Den fungerer som en brems.
Eller en kan sammenligne med en innsnevring på en vei
hvor det hoper seg opp biler (elektroner) foran sjikanen.
Dette kan øke både spenningen og temperaturen i kretsen.
Motstander kan sørge for at transistorer og andre komponenter får riktig spenning
eller at strømmen begrenses.
Verdien på motstanden leses av ved hjelp av fargekoder.
Motstanden kalles resistens og måles i Ohm.
Det vanligste er faste motstander
som har en fast verdi som ikke påvirkes utenfra eller innenfra.
Potensiometre som er variable motstander,
hvor resistansen kan varieres manuellt med en bryter.
eller varieres automatisk av temperatur eller lys.
Tesla (T) –
er en enhet for måling av magnetisk flukstetthet (B)
som er kraftvirkning proporsjonal med magnetfelt (H) og strømleder.
B = μH.
(μ er permeabiliteten, en konstant).
T =
V × s/m² =
kg/(s² × A) =
N/(A × m) =
Wb/m² =
weber pr. kvadratmeter.
A = ampere.
m = meter.
s = sekund.
N = newton.
C = coulomb.
kg = kilogram.
Wb = weber.
V = volt.
Magnetfeltene går relativt uhindret gjennom de fleste materialer.
Ved radiofrekvenser (RF) og høyere brukes H-feltet (magnetisk feltstyrke),
målt i ampere/meter (A/m).
I luft er sammenhengen mellom B og H = A/m ≈ 1,26 µT.
Transistor –
er en bryter som kan justere elektronstrømmer.
Navn er sammensatt av de to ordene transfer og resistor.
En transistor kan sees på som en forsterker.
En kan også tenke på den som en vannkran.
Et liten kraft på kranen kan gi en kraftig vannstråle.
En liten strøm i ett av bena styrer en stor strøm gjennom de to andre.
I datamaskinen er ofte to transistorer koblet mot hverandre
slik at de fungerer som en bryter eller en vippe
som er enten av eller på.
Ledningsevnen kan økes i et bestemt område
ved å krydre med grunnstoffer som har flere elektroner i det ytre skallet.
F.eks. grunnstoffer ett hakk til høyre i DPS, som nitrogen, fosfor eller arsen,
som har fem elektroner i det ytre skallet.
Ledningsevnen kan minkes i et bestemt område
ved å krydre med grunnstoffer som har færre elektroner.
F.eks. grunnstoffer til venstre i DPS, som bor og aluminium,
som har tre elektroner i det ytre skallet.
Med disse dopingatomene kan man lage transistorer.
I en silisiumbrikke går 10-15% energi tapt hver gang den skrur seg av og på.
Tapet blir til varme og kan i verste fall ødelegge transistoren.
Transistortypen kan leses av på den flate siden.
16.12.1947. verdens første bipolare transistor så dagens lys.
23.12.1947.
Den første transistoren.
De amerikanske forskerne Bardeen, Shockly og Brattain
klarte å konstruere en halvlederkomponent som ble kalt transistoren.
Takket være transistoren kunne man nå krympe elektrisk utstyr
hvor radiorør tidligere var den dominerende komponenten.