Spänning är det 'elektriska trycket' som pressar ström genom en krets. Tänk på det som vattentryck i rör. Högre spänning = starkare tryck. Mäts i volt (V). Inte samma sak som ström eller effekt!

• 1 volt = 1 joule per coulomb (energi per laddning)
• Spänning får ström att flyta (som tryck får vatten att flyta)
• Mäts mellan två punkter (potentialskillnad)
• Högre spänning = mer energi per laddning

Spänning (V) = tryck, Ström (I) = flödeshastighet, Effekt (P) = energihastighet. P = V × I. 12V vid 1A = 12W. Samma effekt, olika kombinationer av spänning/ström är möjliga.

• Spänning = elektriskt tryck (V)
• Ström = laddningsflöde (A)
• Effekt = spänning × ström (W)
• Resistans = spänning ÷ ström (Ω, Ohms lag)

Likspänning (DC) har konstant riktning: batterier (1.5V, 12V). Växelspänning (AC) ändrar riktning: eluttag (120V, 230V). RMS-spänning = effektiv DC-motsvarighet.

• DC: konstant spänning (batterier, USB, kretsar)
• AC: växelspänning (eluttag, elnät)
• RMS = effektiv spänning (120V AC RMS ≈ 170V topp)
• De flesta enheter använder DC internt (AC-adaptrar konverterar)

Volt (V) är SI-enheten för elektrisk potential. Definieras från watt och ampere: 1 V = 1 W/A. Också: 1 V = 1 J/C (energi per laddning). Prefix från atto till giga täcker alla områden.

• 1 V = 1 W/A = 1 J/C (exakta definitioner)
• kV för kraftledningar (110 kV, 500 kV)
• mV, µV för sensorer, signaler
• fV, aV för kvantmätningar

W/A och J/C är per definition ekvivalenta med volt. Visar förhållanden: V = W/A (effekt per ström), V = J/C (energi per laddning). Användbart för att förstå fysik.

• 1 V = 1 W/A (från P = VI)
• 1 V = 1 J/C (definition)
• Alla tre är identiska
• Olika perspektiv på samma kvantitet

Abvolt (EMU) och statvolt (ESU) från det gamla CGS-systemet. Sällsynta i modern användning men förekommer i historiska fysiktexter. 1 statV ≈ 300 V; 1 abV = 10 nV.

• 1 abvolt = 10⁻⁸ V (EMU)
• 1 statvolt ≈ 300 V (ESU)
• Föråldrade; SI-volt är standard
• Förekommer endast i gamla läroböcker

Grundläggande förhållande: V = I × R. Spänning är lika med ström gånger resistans. Känn till två, beräkna den tredje. Grunden för all kretsanalys.

• V = I × R (spänning = ström × resistans)
• I = V / R (ström från spänning)
• R = V / I (resistans från mätningar)
• Linjär för resistorer; icke-linjär för dioder, etc.

I varje sluten slinga är summan av spänningarna noll. Som att gå i en cirkel: höjdskillnaderna summerar till noll. Energin bevaras. Väsentligt för kretsanalys.

• ΣV = 0 runt varje slinga
• Spänningsökningar = spänningsfall
• Energibevarande i kretsar
• Används för att lösa komplexa kretsar

Elektriskt fält E = V/d (spänning per avstånd). Högre spänning över kort avstånd = starkare fält. Blixt: miljontals volt över meter = ett fält på MV/m.

• E = V / d (fält från spänning)
• Hög spänning + kort avstånd = starkt fält
• Genomslag: luften joniseras vid ~3 MV/m
• Statiska stötar: kV över mm

USB: 5V (USB-A), 9V, 20V (USB-C PD). Batterier: 1.5V (AA/AAA), 3.7V (Li-ion), 12V (bil). Logik: 3.3V, 5V. Laptopladdare: vanligtvis 19V.

• USB: 5V (2.5W) till 20V (100W PD)
• Telefonbatteri: 3.7-4.2V Li-ion
• Laptop: vanligtvis 19V DC
• Logiknivåer: 0V (låg), 3.3V/5V (hög)

Hemma: 120V (USA), 230V (EU) AC. Överföring: 110-765 kV (hög spänning = låg förlust). Understationer transformerar ner till distributionsspänning. Lägre spänning nära hem för säkerhet.

• Överföring: 110-765 kV (långa avstånd)
• Distribution: 11-33 kV (grannskap)
• Hemma: 120V/230V AC (uttag)
• Hög spänning = effektiv överföring

Partikelacceleratorer: MV till GV (LHC: 6.5 TeV). Röntgen: 50-150 kV. Elektronmikroskop: 100-300 kV. Blixt: vanligtvis 100 MV. Van de Graaff-generator: ~1 MV.

• Blixt: ~100 MV (100 miljoner volt)
• Partikelacceleratorer: GV-området
• Röntgenrör: 50-150 kV
• Elektronmikroskop: 100-300 kV

Varje prefixsteg = ×1000 eller ÷1000. kV → V: ×1000. V → mV: ×1000. mV → µV: ×1000.

• kV → V: multiplicera med 1 000
• V → mV: multiplicera med 1 000
• mV → µV: multiplicera med 1 000
• Omvänt: dividera med 1 000

P = V × I (effekt = spänning × ström). 12V vid 2A = 24W. 120V vid 10A = 1200W.

• P = V × I (Watt = Volt × Ampere)
• 12V × 5A = 60W
• P = V² / R (om resistans är känd)
• I = P / V (ström från effekt)

V = I × R. Känn till två, hitta den tredje. 12V över 4Ω = 3A. 5V ÷ 100mA = 50Ω.

• V = I × R (Volt = Ampere × Ohm)
• I = V / R (ström från spänning)
• R = V / I (resistans)
• Kom ihåg: dividera för I eller R

USB-C levererar 20V vid 5A. Vad är effekten?

P = V × I = 20V × 5A = 100W (USB Power Delivery max.)

5V-matning, LED behöver 2V vid 20mA. Vilket motstånd?

Spänningsfall = 5V - 2V = 3V. R = V/I = 3V ÷ 0.02A = 150Ω. Använd en standard 150Ω eller 180Ω motstånd.

Varför överföra vid 500 kV istället för 10 kV?

Förlust = I²R. Samma effekt P = VI, så I = P/V. 500 kV har 50× mindre ström → 2500× mindre förlust (I²-faktor)!

Nervceller upprätthåller ett -70 mV vilopotential. Aktionspotentialen hoppar till +40 mV (en svängning på 110 mV) för att skicka signaler med ~100 m/s. Din hjärna är en 20W elektrokemisk dator!

En typisk blixt: ~100 MV över ~5 km = ett fält på 20 kV/m. Men det är strömmen (30 kA) och varaktigheten (<1 ms) som orsakar skadan. Energi: ~1 GJ, skulle kunna driva ett hus i en månad—om vi kunde fånga den!

Elektrisk ål kan ladda ur 600V vid 1A för försvar/jakt. Har 6000+ elektrocyter (biologiska batterier) i serie. Toppeffekt: 600W. Bedövar bytet omedelbart. Naturens elpistol!

USB-C PD 3.1: upp till 48V × 5A = 240W. Kan ladda gaming-laptops, skärmar, till och med vissa elverktyg. Samma kontakt som din telefon. En kabel för att styra dem alla!

Effektförlust ∝ I². Högre spänning = lägre ström för samma effekt. 765 kV-linjer förlorar <1% per 100 miles. Vid 120V skulle du förlora allt på 1 mile! Därför använder elnätet kV.

Van de Graaff-generatorer når 1 MV men är säkra—minimal ström. Statisk stöt: 10-30 kV. Elpistoler: 50 kV. Det är strömmen genom hjärtat (>100 mA) som är farlig, inte spänningen. Spänning ensam dödar inte.

Volta uppfinner batteriet (voltas stapel). Den första kontinuerliga spänningskällan. Enheten namnges senare 'volt' till hans ära.

Ohm upptäcker V = I × R. Ohms lag blir grunden för kretsteori. Först avvisad, nu fundamental.

Faraday upptäcker elektromagnetisk induktion. Visar att spänning kan induceras genom att ändra magnetfält. Möjliggör generatorer.

Den första internationella elektriska kongressen definierar volt: EMK som producerar 1 ampere genom 1 ohm.

Westinghouse vinner kontraktet för Niagarafallens kraftverk. AC vinner 'Strömmarnas krig'. AC-spänning kan transformeras effektivt.

CGPM omdefinierar volt i absoluta termer. Baserat på watt och ampere. Modern SI-definition etablerad.

Josephson-spänningsstandard. Kvantmekanisk effekt definierar volt med 10⁻⁹ noggrannhet. Baserat på Plancks konstant och frekvens.

SI-omdefiniering: volt härleds nu från en fast Planck-konstant. Exakt definition, ingen fysisk artefakt behövs.

Spänning är elektriskt tryck (som vattentryck). Ström är flödeshastighet (som vattenflöde). Hög spänning betyder inte hög ström. Du kan ha hög spänning med noll ström (öppen krets) eller hög ström med låg spänning (kortslutning genom en ledning).

Effektförlust i ledningar är ∝ I² (ström i kvadrat). För samma effekt P = VI betyder högre spänning lägre ström. 765 kV har 6 375 gånger lägre ström än 120V för samma effekt → ~40 miljoner gånger mindre förlust! Därför använder kraftledningar kV.

Nej, det är strömmen genom din kropp som dödar, inte spänningen. Statiska stötar är 10-30 kV men säkra (<1 mA). Elpistoler: 50 kV men säkra. Dock kan hög spänning tvinga ström genom resistans (V = IR), så hög spänning betyder ofta hög ström. Det är ström >50 mA genom hjärtat som är dödlig.

Likspänning (DC) har konstant riktning: batterier, USB, solpaneler. Växelspänning (AC) ändrar riktning: eluttag (50/60 Hz). RMS-spänningen (120V, 230V) är den effektiva DC-ekvivalenten. De flesta enheter använder DC internt (AC-adaptrar konverterar).

Historiska skäl. USA valde 110V på 1880-talet (säkrare, krävde mindre isolering). Europa standardiserade senare på 220-240V (mer effektivt, mindre koppar). Båda fungerar bra. Högre spänning = lägre ström för samma effekt = tunnare ledningar. En avvägning mellan säkerhet och effektivitet.

Ja, i serie: batterier i serie adderar sina spänningar (1.5V + 1.5V = 3V). I parallell: spänningen förblir densamma (1.5V + 1.5V = 1.5V, men dubbel kapacitet). Kirchhoffs spänningslag: spänningarna i varje slinga summerar till noll (ökningar är lika med fall).