kredsløbet i det foregående afsnit er ikke meget praktisk. Faktisk kan det være ret farligt at bygge (direkte tilslutning af polerne i en spændingskilde sammen med et enkelt stykke ledning). Årsagen til, at det er farligt, er, at størrelsen af elektrisk strøm kan være meget stor i en sådan kortslutning, og frigivelsen af energi kan være meget dramatisk (normalt i form af varme). Normalt er elektriske kredsløb konstrueret på en sådan måde, at de gør praktisk brug af den frigjorte energi på en så sikker måde som muligt.

strømmen gennem glødetråden af lampen

en praktisk og populær anvendelse af elektrisk strøm er til drift af elektrisk belysning. Den enkleste form for elektrisk lampe er et lille metal “filament” inde i en klar glaspære, der lyser hvidt (“glødelamper”) med varmeenergi, når tilstrækkelig elektrisk strøm passerer gennem den. Ligesom batteriet har det to ledende forbindelsespunkter, det ene for strøm at komme ind og det andet for strøm at afslutte. Forbundet til en spændingskilde ser et elektrisk lampekredsløb sådan ud:

da strømmen arbejder sig gennem lampens tynde metalfilament, møder den mere modstand mod bevægelse, end den typisk ville gøre i et tykt stykke ledning. Denne modstand mod elektrisk strøm afhænger af typen af materiale, dets tværsnitsareal og dets temperatur. Det er teknisk kendt som modstand. (Det kan siges, at ledere har lav modstand, og isolatorer har meget høj modstand.) Denne modstand tjener til at begrænse mængden af strøm gennem kredsløbet med en given mængde spænding leveret af batteriet sammenlignet med “kortslutningen”, hvor vi ikke havde andet end en ledning, der forbinder den ene ende af spændingskilden (batteriet) til den anden. Når strømmen bevæger sig mod modstandens modstand, genereres “friktion”. Ligesom mekanisk friktion manifesterer friktionen produceret af strømmen, der strømmer mod en modstand, sig i form af varme. Den koncentrerede modstand af en lampes glødetråd resulterer i en relativt stor mængde varmeenergi, der spredes ved det glødetråd. Denne varmeenergi er nok til at få glødetråden til at gløde hvidglødende og producere lys, mens ledningerne, der forbinder lampen med batteriet (som har meget lavere modstand) næppe engang bliver varme, mens de udfører den samme mængde strøm. Som i tilfælde af kortslutningen, hvis kredsløbets kontinuitet er brudt på et hvilket som helst tidspunkt, stopper strømmen gennem hele kredsløbet. Med en lampe på plads betyder det, at den holder op med at gløde:

som før, uden strømstrøm, er hele batteriets potentiale (spænding) tilgængeligt over pausen og venter på muligheden for en forbindelse til bro over denne pause og tillader strømstrøm igen. Denne tilstand er kendt som et åbent kredsløb, hvor en pause i kredsløbets kontinuitet forhindrer strøm i hele. Alt det kræver er en enkelt pause i kontinuitet for at “åbne” et kredsløb. Når eventuelle pauser er blevet tilsluttet igen og kontinuiteten i kredsløbet genoprettet, er det kendt som et lukket kredsløb.

grundlaget for at skifte lamper

det, vi ser her, er grundlaget for at tænde og slukke lamper ved hjælp af fjernbetjeninger. Fordi enhver pause i et kredsløbs kontinuitet resulterer i strømstop i hele kredsløbet, kan vi bruge en enhed designet til bevidst at bryde denne kontinuitet (kaldet en kontakt), monteret på et hvilket som helst passende sted, som vi kan køre ledninger til, for at kontrollere strømmen af strøm i kredsløbet:

sådan kan en kontakt monteret på væggen i et hus styre en lampe, der er monteret ned ad en lang gang eller endda i et andet rum langt væk fra kontakten. Selve kontakten er konstrueret af et par ledende kontakter (normalt lavet af en slags metal) tvunget sammen af en mekanisk håndtagsaktuator eller Trykknap. Når kontakterne berører hinanden, er strømmen i stand til at strømme fra den ene til den anden, og kredsløbets kontinuitet er etableret. Når kontakterne adskilles, forhindres strømstrømmen fra den ene til den anden ved isolering af luften imellem, og kredsløbets kontinuitet brydes.

Knivkontakten

måske er den bedste slags kontakt, der skal vises til illustration af det grundlæggende princip, “kniv” – kontakten:

en knivkontakt er intet andet end en ledende håndtag, der er fri til at dreje på et hængsel og kommer i fysisk kontakt med et eller flere stationære kontaktpunkter, som også er ledende. Kontakten vist i ovenstående illustration er konstrueret på en porcelænsbase (et fremragende isolerende materiale) ved hjælp af kobber (en fremragende leder) til “bladet” og kontaktpunkterne. Håndtaget er plastik for at isolere operatørens hånd fra det ledende blad på kontakten, når den åbnes eller lukkes. Her er en anden type knivkontakt, med to stationære kontakter i stedet for en:

den særlige knivkontakt, der er vist her, har et” blad”, men to stationære kontakter, hvilket betyder, at det kan skabe eller bryde mere end et kredsløb. For nu er dette ikke meget vigtigt at være opmærksom på, bare det grundlæggende koncept for, hvad en kontakt er, og hvordan den fungerer. Knivkontakter er gode til at illustrere det grundlæggende princip for, hvordan en kontakt fungerer, men de giver forskellige sikkerhedsproblemer, når de bruges i elektriske kredsløb med høj effekt. De eksponerede ledere i en knivkontakt gør utilsigtet kontakt med kredsløbet en tydelig mulighed, og enhver gnistning, der kan forekomme mellem det bevægelige blad og den stationære kontakt, er fri til at antænde eventuelle nærliggende brandfarlige materialer. De fleste moderne skifte design har deres bevægelige ledere og kontaktpunkter forseglet inde i en isolerende sag for at afbøde disse farer. Et fotografi af et par moderne kontakttyper viser, hvordan skiftemekanismerne er meget mere skjulte end med knivdesignet:

åbne og lukkede kredsløb

i overensstemmelse med kredsløbets “åbne” og “lukkede” terminologi giver en kontakt, der skaber kontakt fra den ene forbindelsesterminal til den anden (eksempel: en knivkontakt med bladet helt i berøring med det stationære kontaktpunkt) kontinuitet for strøm at strømme igennem og kaldes en lukket Kontakt. Omvendt en kontakt, der bryder kontinuitet (eksempel: en knivkontakt med bladet ikke rører ved det stationære kontaktpunkt) tillader ikke strøm at passere igennem og kaldes en åben kontakt. Denne terminologi er ofte forvirrende for den nye elektronikstuderende, fordi ordene “åben” og “lukket” almindeligvis forstås i sammenhæng med en dør, hvor “åben” sidestilles med fri passage og “lukket” med blokering. Med elektriske kontakter har disse udtryk modsat betydning:” åben “betyder ingen strøm, mens” lukket ” betyder fri passage af elektrisk strøm.

anmeldelse:

• modstand er måling af modstand mod elektrisk strøm.
• en kortslutning er et elektrisk kredsløb, der tilbyder ringe eller ingen modstand mod strømmen. Kortslutninger er farlige med højspændingskilder, fordi de høje strømme, der opstår, kan medføre, at store mængder varmeenergi frigives.
• et åbent kredsløb er et, hvor kontinuiteten er blevet brudt af en afbrydelse i stien for strøm til at strømme.
• et lukket kredsløb er et, der er komplet, med god kontinuitet overalt.
• en enhed designet til at åbne eller lukke et kredsløb under kontrollerede forhold kaldes en kontakt.
• udtrykkene “åben” og “lukket” henviser til kontakter såvel som hele kredsløb. En åben kontakt er en uden kontinuitet: strøm kan ikke strømme gennem den. En lukket kontakt er en, der giver en direkte (lav modstand) sti for strøm at strømme igennem.

relaterede regneark:

• skifter
• modstand
• spænding, strøm og modstand

prøv vores Modstandsberegner i Vores Værktøjsafsnit.