El och elektricitet
El eller elektricitet är en slags energi som vi använder varje dag. Nästan allt vi använder idag är beroende av el.
Vad är elektricitet?
Enkelt förklarat handlar det om partiklar med olika laddning som förflyttar sig mellan olika platser. Man brukar säga att elektricitet består av en ström med elektroner som rör sig i en ledning, men vad betyder då detta?
Laddade partiklar
Föremålen runt omkring oss är uppbyggda av atomer. Atomerna innehåller både elektroner och protoner. Elektroner är negativt laddade partiklar och protonerna är positivt laddade partiklar.
Elektricitet har med partiklarnas laddning att göra. Laddning kan både var positiv och negativ. Laddade partiklar strävar efter att vara i balans så att det finns lika mycket negativa som positiva partiklar på samma område. Om det finns mer protoner än elektroner på ett område dras elektronerna till de positivt laddade protonerna för att utjämna balansen. Protonerna är inte lika rörliga och flyttar inte på sig. Kraften som gör att elektronerna dras till protonerna kallas för elektromagnetisk kraft.
Fria elektroner
I metaller är de yttersta elektronerna inte bundna till enstaka atomer utan delas lika mellan alla atomerna. Det blir som ett gemensamt elektronmoln.
Om man tar koppar som exempel så används detta material ofta i ledningar på grund av dess egenskap att vara just bra på att leda elektricitet. En kopparatom har nämligen 29 elektroner men endast 28 av dessa sitter hårt fast i atomen. Det finns en fri elektron som kan röra sig. Den fria atomen kan hoppa runt och byta plats med de övriga kopparatomernas fria atomer. Dessa fria elektroner kan flytta på sig och bilda en ström när man tillför extra elektroner. Just denna egenskap att man har fria atomer gör många metaller till bra ledare för elektricitet.
I andra material är elektronerna bundna till sina atomer och rör sig inte så lätt, detta är fallet i exempelvis plast och glas och därför leder inte dessa material elektricitet lika bra. Det är också därför man ofta har ett plasthölje runt sladdar. Kopparen inuti sladden leder strömmen och plasthöljet ser till att strömmen stannar inuti sladden och inte går ut i andra material.
Vad mer behövs för att elektricitet ska uppstå?
Men om det alltid finns fria elektroner i metall varför innehåller inte metall då alltid ström?
De fria elektronerna i metallen rör sig hela tiden, men rörelsen är slumpmässig och därför har metalltrådar ingen ström i sig naturligt. För att elektricitet ska uppkomma behöver man tillföra elektroner till trådens ena ände så att man stör jämvikten och elektronerna försöker jämna ut sig genom att röra sig i en ström. Det innebär att 2 villkor behöver uppfyllas för att ström ska röra sig genom en krets.
Kretsen behöver ha en energikälla som gör att laddningarna bli ojämnt fördelade och kretsen måste bilda en sluten, ledande slinga genom vilken elektroner kan flöda och ge energi till alla enheter som är anslutna till kretsen.
Hur tillför man elektroner?
Det finns olika sätt att tillsätta elektroner, Man kan använda rörelseenergi som skapas i generatorer.
Denna metod används för att tillverka den mesta elen som vi använder idag. Hur detta går till behandlar vi i en annan artikel på hemsidan.
Här tänkte vi istället nämna ett enklare exempel med ett batteri. I ett batteri finns flera olika material som orsakar en elektrokemisk reaktion. Den elektrokemiska reaktionen producerar ett överskott på elektroner vid batteriets ena pol samtidigt som det skapas ett underskott vid batteriets andra pol.
När man ansluter en ledning mellan batteriets poler kommer elektronerna att börja röra sig i en ström för att utjämna balansen så att det blir så jämt som möjligt mellan positivt och negativt laddade partiklar. Strömmen av elektroner (elektriciteten) börjar flöda. Man kan koppla in olika elektriska apparater i flödet.
Batterier kan bara lagra mindre mängder med el och på grund av de kemiska ämnena i batterier så blir klimatpåverkan väldigt stor med tanke på den lilla mängd energi de kan lagra.