Låt oss nu än en gång titta på det homogena fältet mellan två plattor. Hur blir det om vi kopplar en ledare (t ex en motståndstråd) mellan plattorna?

I ledaren finns en dimma av lättrörliga elektroner. Det finns en termisk rörelse i ledaren som består av att elektroner rör sig åt alla håll och ständigt kolliderar med atomerna i ledaren. Hur lång tiden är mellan två kollisioner beror dels på vilket ämne det gäller och dels på ämnets temperatur.

#9.10# Elektronernas rörelse i en ledare. Den röda linjen visar hur elektronerna rör sig och den blå linjen visar medelhastigheten. Trots att elektronen accelererar så rör den sig med samma medelhastighet hela tiden och det beror ju på att den ständigt kolliderar och tappar all fart och måste börja om. Diagrammet ger en starkt förenklad bild av vad som sker med hastigheten och därför finns inga enheter utsatta.

Om vi nu lägger ett elektriskt fält, eller en spänning över ledaren så kommer dessa elektroner att börja röra sig mot den positiva plattan i samma takt som elektroner från den negativa plattan hoppar in i ledaren. En elektron, som befinner sig i det elektriska fältet påverkas, som du vet, av en kraft och får därmed en acceleration. Hastigheten ökar ända tills den kolliderar med en atom. När den kolliderar lämnar den över all energi till atomen. Elektronen börjar accelerera på nytt ända tills nästa kollision. Om vi skulle göra en enkel modell över rörelsen, skulle den kunna se ut ungefär så här:

Elektronernas medelhastighet i ledaren kallas drifthastighet, och denna hastighet är normalt mycket mindre än den termiska hastig­heten. Termisk hastighet är en rörelse "hit och dit", driften är "sakta fram". Här kan vi lägga märke till två viktiga saker:

■ Elektronerna förlorar nästan all den energi de vinner på vägen. Resultatet blir en långsam medelhastighet mot fältets riktning (elektronerna är ju negativa). Energin de förlorar ökar den termiska rörelsen i ledaren, därför blir ledaren varmare.

■ Driften är direkt proportionell mot # E . # Om du fördubblar styrkan på fältet (eller spänningen) över ledaren så fördubblas också driften. Utan elektriskt fält är drifthastigheten noll.

När elektriska laddningar rör sig säger vi att det går en elektrisk ström. Elektrisk ström är också namnet på en fysikalisk storhet.

Elektrisk ström är alltså transporterad laddning per tidsenhet. Se figur #9.11. # Vi definierar strömriktningen som den riktning en positiv laddning skulle röra sig. Elektronerna i en metalltråd rör sig alltså mot strömriktningen.

Beteckningen # I k# ommer från tyskans Intensität som betyder styrka eller intensitet.

#9.11# Laddningen Q passerar ett tvärsnitt av ledaren på tiden t. Då är strömmen I #= # Q/t.

Om strömmen har samma riktning hela tiden säger vi att vi har en likström, men om vi har en ström som ändrar riktning periodiskt kallar vi den för växelström. Enheten ampere är en av grund­enheterna i Sl-systemet och är uppkallad efter den franske fysikern André Ampère. Definitionen # I  =  Q / t # gäller för konstant likström som är det enda vi kommer att arbeta med. Av formeln # I  =  Q / t # får vi # Q  = # It, som visar att #1 # C  #= 1 # As.

Det behövs en spänningskälla för att få ström genom en ledning. En spänningskälla har två poler, och mellan polerna finns en elektrisk spänning. Det är först när vi kopplar ihop polerna med en ledning, som det går en elektrisk ström.

När vi ritar elektriska strömkretsar, använder vi bestämda symboler för komponenterna. Se figur #9.13. # Komponenter är något som vi kopplar in i en strömkrets.

Vi kopplar en lampa till en spänningskälla. Därefter mäter vi spänningen och strömmen. Spänningen över lampan mäter vi med en voltmeter. Den ska kopplas parallellt med lampan. Se figur #9.14 # a.

#9.13 # Några av de mest använda symbolerna när vi ritar kopplingsscheman.

#9.14 # Kopplingsschema för mätning av spänning över en lampa och ström genom lampan.

Detta ger en förgrening där strömmen kan välja två vägar, den ena genom lampan och den andra genom voltmetern. Strömmen genom lampan mäter vi med en amperemeter. Den ska kopplas i serie med lampan. Se figur #9.14 # b. Det spelar ingen roll till vilken sida av lampan vi kopplar amperemetern. Strömmen är lika stor överallt i en strömkrets som inte har några förgreningar.

Om vi vill mäta både ström och spänning kan vi koppla in mätinstrumenten som figur #9.15 v# isar. Voltmetern mäter spänningen över lampan. Men amperemetern mäter den totala strömmen genom lampan och voltmetern. Voltmetern måste vara konstruerad så att det bara går en mycket liten ström genom instrumentet. Då blir strömmen genom lampan bara lite lägre än den som amperemetern visar. För att strömmen genom voltmetern ska bli tillräckligt liten, måste den ha stor resistans, eller "motstånd". Om voltmetern har stor resistans, så går nästan ingen ström genom den. För att spänningen över amperemetern ska bli tillräckligt låg, så måste den ha liten resistans ("motstånd"). Om amperemetern har liten resistans, så går strömmen nästan obehindrat genom den.

#9.15 # Standardkoppling för mätning av ström och spänning.

Det är typiskt för alla mätningar att vi ofrivilligt tvingas påverka det vi vill mäta. Det gäller ju även t.ex. temperaturen. När du berör det du önskar mäta temperaturen på med termometern sker det en energi­överföring mellan mätobjektet och termometern om de har olika temperatur och det påverkar resultatet. Kan du komma på något fall där vi kan mäta utan att påverka?

#9.16#