Elektrisk laddning

Ett föremål som är negativt laddat har överskott på elektroner.

Ett föremål som är positivt laddat har underskott på elektroner.

Coulombs lag

Krafterna mellan två elektriska laddningar är proportionella mot laddningarna och omvänt proportionella mot kvadraten på avståndet mellan dem:

#F = k\frac{{{Q_1}{Q_2}}}{{{r^2}}}#, # k = 8,99 \cdot 10^{9} # Nm #^{2}/# C #^{2} (# i vakuum)

Elektrisk överskottsladdning som är i vila i en ledare, sitter på ledarens yttre yta.

Elektrisk fältstyrka

Ett elektriskt fält är ett område där det verkar elektriska krafter på elektriska laddningar.

Elektrisk fältstyrka är kraft per laddningsenhet:

#E = \frac{F}{q}#

Mellan två metallplattor är fältstyrkan

#E = \frac{U}{s}#

där # U # är spänningen och # s # är avståndet mellan plattorna.

Elementarladdningen

Den elektriska elementarladdningen har värdet # e  = 1,60 \cdot 10^{-19} # C

Elektronen och protonen har lika stora laddningar.

Elektronens laddning är negativ och protonens positiv.

Spänning

Om # W # är det elektriska arbete som behövs för att föra en laddning # Q # mellan två punkter i en ledning, så definieras spänningen # U # mellan punkterna som W/Q.

Ström

Strömmen I genom en ledare definieras som

#I = \frac{Q}{t}#

Positiv strömriktning är den riktning som en tänkt positiv laddning rör sig i. Elektroner rör sig mot positiv strömriktning.

Resistans

Resistansen R i en komponent definieras som U/I.

Ohms lag: För ett metalliskt motstånd med konstant temperatur är spänningen över motståndet proportionell mot strömmen genom motståndet, # U  = # RI, där # R # är konstant.

Koppling av motstånd

Resistansen i ett motstånd som ersätter en koppling av motstånd kallar vi ersättnings­resistansen för kopplingen.

Ersättningsresistansen i en seriekoppling är

# R = R _{1} + R _{2} + \ldots + R _{n}#

Ersättningsresistansen i en parallellkoppling är

#\frac{1}{R} = \frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}} + \ldots + \frac{1}{{{R_{\text{n}}}}}#

Potential

Potentialen i en punkt A definieras som #{{\text{V}}_{\text{A}}} = \frac{W}{Q}#, där # W # är fältets arbete då en positiv laddning # Q # förs från punkten A till jord.

Detta kan också definieras som spänningen mellan punkten och jord.

Spänningen # U # mellan två punkter är lika med potentialskillnaden mellan punkterna.

# U = V _{2} - V _{1}#

Kirchhoffs andra lag: I varje sluten strömkrets är summan av alla potentialändringar lika med noll.

För en sluten strömkrets gäller: I en strömkälla stiger potentialen i riktning från den negativa polen till den positiva och sjunker åt andra hållet. För en resistor sjunker potentialen i strömriktningen och stiger i motsatt riktning.

Elektrisk energi och effekt

Den elektriska effekten i en komponent ges av

#P = UI\,\,{\text{och}}\,\,P = R{I^2}\,\,{\text{och}}\,\,P = \frac{{{U^2}}}{R}#