Ampere
Dator
dBm
Decibel
Datapulser
Datorskärm
Effektivvärde
Elfält
Femledarsystem
Frekvens
Hertz
Likström
Lysrör/energisparlampor
Magnetfält
Mikrotesla

Ofta är man inte så noga med begrepp som ström och spänning. I detta sammanhang måste vi dock använda oss av de rätta innebörderna för att kunna se skillnad och samband.

Bilden visar ett vattenfall och man kan likna fallhöjden med spänning, volt (V) och vattenflödet med ström, ampere (A). Fallhöjden är alltid densamma men flödet kan variera. Vattenfallet kan vara torrlagt och då rinner inget vatten – vi har ingen ström (ampere), men höjden, spänningen (volt) finns kvar.

Strömmen alstrar ett magnetiskt fält och spänningen ett elektrisk fält. Vid höga frekvenser (t.ex. mikrovågor) skiljer man inte på el- och magnetfält.

Då en en apparat (lampa, radio, etc) är påslagen och förbrukar ström, sprids det elektriska och det magnetiska fältet samtidigt från den strömförsörjande ledaren. Stänger man av apparaten så bryts strömmen och det magnetiska fältet upphör. Dock finns det elektriska fältet kvar eftersom det finns spänning fram till strömbrytaren.

De elektriska och magnetiska fälten sprids på olika sätt.
Då en en apparat (lampa, radio etc) förbrukar ström, sprids det elektriska och det magnetiska fältet samtidigt, från den strömförsörjande ledaren.
Slår vi av apparaten finns fortfarande spänning fram till strömbrytaren, men det går ingen ström i ledaren.
Det elektriska fältet finns kvar men det magnetiska "försvunnit".

Tänk dig en punkt som roterar runt i en cirkel. Kunde du se denna rörelse från sidan skulle det då se ut som om punkten rör sig uppåt och nedåt. Lägger du till en tidsaspekt för denna upp och nedåtgående rörelse så får du fram en sinuskurva.

Rör sig punkten ett varv på en sekund, så är frekvensen 1 Hertz (Hz). Ju snabbare rörelsen är desto högre blir frekvensen. I vårt ledningsnät händer detta 50 ggr i sekunden - frekvensen är 50 Hz.

För mobilsändningar är frekvensen
ca 2 GHz (gigahertz) = 2000000000 gånger i sekunden.

Energin hos ett fält står i propotion till dess frekvens. Ökas frekvensen 1000 ggr. så är energiinnehållet 1000 ggr kraftigare.

Analoga frekvenser

Oftast motsvarar ett ljud inte formen av en ren sinus-kurva. Det är sammansatt av många olika frekvenser.

Här visas kurvan av ett musikstycke. Kurvan stiger och faller mjukt och den här typen av ljudvågor förekommer naturligt i vår miljö. I naturen förekommer endast analoga signaler (baserade på den cykliska sinuskurvan) till skillnad från de digitala signalerna som är skapade av människan.

De digitala signalerna har endast två lägen - till och från eller etta och nolla. De växlar mycket snabbt från sitt botten- resp. toppvärde och ligger kvar på en konstant nivå däremellan. Den snabba förändringen gör att de är mycket energirika.
Kurvorna visar olika exempel.

Det är mer komplicerat att mäta energin i digitala signaler. Detta på grund av att pulsens varaktighet varierar. Signalen kan ha en smal puls med stort mellanrum och tvärt om. Den är modulerad.

Sett ur hälsosynpunkt kan det vara så att en kortvarig puls har större inverkan än puls med längre varaktighet eftersom fältet förändras under kortare tid.

Ett sätt att mäta energiinnehållet, är att mäta den uppvärmning som sker, det s.k. SAR-värdet.
Det man då mäter är den energi som absorberas hos en bestämd kropp (en dummy) som utsätts för mikrovågor, under bestämda förutsättningar.
Man mäter inte de nivåer där mikrovågor kan ge upphov till skador, på grund av av den strålning som tränger in i människokroppen.
Man hur varm en docka blir av mikrovågorna!
Du kanläsa mer om detta längre ned på sidan

Topp- och effektivvärde hos en sinuskurva

Toppvärdet för en sinuskurva är skillnaden mellan dess maximala positiva och dess maximala negativa värden.
Effektivvärdet är vanligtvis det mätvärde vi får då man mäter t.ex. spänning. Effektivvärdet är cirka 70% lägre än toppvärdet.

Matematiskt gäller regeln:
Effektivvärde = toppvärde dividerat med

Omvänt:
toppvärdet är således ca. 40% ( = 1,414)
större än effektivvärdet

Vill du fördjupa dig i detta finns här en bra länk

Tesla är en otympligt stor sort och kan jämföras med att ange ett pappersarks tjocklek i meter. Det skulle bli ganska många nollor. Av den anledningen används olika prefix. Vanligast är milli, mikro och nano:

milli (m) = 0,001
mikro (µ) = 0,000 001
nano (n) = 0,000 000 001

Sammanfattat: 1mT=1 000µT=1 000 000nT.
Exempel: 3µT = 0,000 003 Tesla.

Dessa värden kan verka låga, men så är inte fallet. Det är helt normala nivåer i vår omgivning.

Du kan läsa mer om storheter lägre ner på sidan.

Man kan ange styrkan på ett magnetiskt fält på olika sätt. Ett sätt är att mäta effektivvärdet och sorten är då Tesla. Ett annat sätt är att ange hur fältets styrka förändras under en sekund, dvs. Tesla per sekund (T/s).

Nedan visas två kurvor som har samma amplitud och effektivvärde, men olika frekvens.
Kurva A varierar långsamt, den har en låg frekvens. Kurva B växlar snabbare och har en högre frekvens.
Figurernas hjälplinjer är dragna där kurvorna stiger som snabbast. För en sinuskurva sker detta då kurvan skär nollstrecket. Överförs dessa hjälplinjer till ett diagram (fig. till höger) visar kurva B ett högre värde än A eftersom den hjälplinjen lutar mer. Läses nivån av efter en sekund erhålls sorten Tesla per sekund (T/s).

Mäts enbart effektivvärdet visar kurvorna samma värde och mätningarna kan bli missvisande.

Det är både effektivvärde och frekvens tillsammans som är av betydelse för att ange hur stort energiinnehållet är hos ett fält.

Mätning med sorten Tesla per sekund (T/s) är ett mått på ett fälts energiinnehåll.

Energiinnehåll
Energiinnehållet (inte att förväxla med effekt - Watt) står i proportion till hur snabbt ett fält förändras, frekvensen.
Ju högre frekvens desto större är energiinnehåll.
Kurva B har därför ett större energiinnehåll än kurva A.

En (dålig) liknelse med vatten.
Det kan ha en viss mängd t.ex. m³ (effektivvärde), men om det rinner anges flödet med sorten t.ex. m³/s. Rörelseenergin är då större än om vattnet är stillastående.

Energin hos ett fält står i proportion till dess frekvens.
Ökas frekvensen 1000 gånger så blir energiinnehållet 1000 ggr större.
Vid höga frekvenser ("joniserande strålning") är energin så stor att elektroner kan stötas bort från en atom och kvar blir en laddad atomkärna – en jon (även benämd fri radikal som ofta är mycket reaktiv och gärna bildar nya kemiska föreningar).

Då man slår på någon apparat händer det att lampor blinkar till. Varför? Låt oss studera vad som händer med t.ex. en glödlampa i själva tändningsögonblicket. Glödtråden är i början kall, men värms snabbt upp till en avpassad temperatur och lampan börjar lysa. Då tråden är kall drar den mycket ström och det sker en plötslig strömrusning. Det alstras en “spik”, en transient på elnätet. Ibland märker vi detta då lampor blinkar till. Stänger vi av lampan sker motsatsen, det levereras plötsligt för mycket ström. Tänk dig en tät och snabb bilkö där någon tvärbromsar. Det blir en seriekrock. Det är vad som sker med strömmen då något stängs av. Det alstras åter en “spik”, en transient, på elnätet.
Pulserna/transienterna är mycket snabba och kan jämföras med höga frekvenser (mikrovågor) och de har ett stort energiinnehål

Transienter kräver ett insvängningsförlopp innan strömmen åter stabiliseras. Man kan jämföra detta med fysiska vågrörelser och karaktären för olika musikinstrument.
Ett piano låter inte som en klarinett även om man spelar samma ton, t.ex ettstrukna A (440 Hz). Det är övertonerna som ger instrumentet dess karaktär och det beror på instrumentets material, utformning, etc.
När det gäller ström så är det elnätet, apparatens och andra inkopplade apparaters elektriska egenskaper som ger övertonernas egenskaper.
Så kallade ”lågenergilampor” kan skapa frekvenser/störningar ända upp i mikrovågsområdet och de sprids på elnätet men även akustiskt..

Det är allmänt känt att TV-n störs om någon borrar i huset. En trasig gatlykta som står och blinkar orsakar även den störningar, transienter, som ger verkningar långt bort i elnätet beroende bl.a. på hur långt det är till ställverket och hur kablarna är dragna.

Stänga av - räcker inte
Kablarna, som är under spänning (spänningssatta), finns i tak, väggar och golv, och kontakter kanske sitter kvar i uttagen. Dessa kablar avger elektriska fält även om det inte går ström i dem. Det är en förklaring till varför många elöverkänsliga gärna skruvar ur propparna.

Ofta bryts strömmen bara på ena ledaren.
En avstängd lampa/apparat kan vara spänningssatt, beroende på hur kontakten sitter i vägguttaget. Är det inte den strömförande ledaren (fasen) som kopplas bort, bryts spänningen först efter apparaten. En mätning med s.k. Elfix kan visa om kontakten sitter rätt eller fel. Säkrast är att dra ur väggkontakten helt eller använda strömbrytare som bryter båda ledarna.

Vårt eldistributionsnät är i dag uppbyggt kring ett system som har tre faser samt PEN-ledaren (nolla och skyddsjord) det kallas för TN-C-S. Skyddsjorden är sammankopplad med nollan i husets proppskåp (gruppcentral). Normalt ska strömmen som kommer från någon av faserna gå tillbaka via PEN-ledaren. Då något blir fel, ska höljet på en apparat fungera som ett skyddande skikt och vara anslutet till skyddsjorden. Strömmen ska då gå via höljet och återföra strömmen till proppskåpet.

Ibland blir det inte som det var tänkt.
Strömmen söker den väg där den möter minst motstånd. Den kan hitta andra vägar att gå tillbaka än via PEN-ledaren. Är installationen bristfällig kan det ge upphov till s.k. vagabonderande ström – felström som kan ta vägen via t.ex. via vattenledningsrör eller mark. Eftersom det är ström som flyter avges ett magnetfält som kan vara kraftigt. Innehåller strömmen dessutom pulser (transienter) kan det ställa till med stora problem både för hälsan och tekniken.

Vi kopplar i dag samman datorer, bildskärmar, skrivare, faxar, m.m. med skärmade (jordade) kablar för signalöverföring. Samtidigt stoppar vi in kontakten för respektive apparat i ett jordat uttag. Vi har skapat “konkurrerande” vägar för strömmen. En via signalkablarna och en annan via elnätet. Detta gäller i hög grad hos företag där datorer är sammankopplade i nätverk. Är apparaterna anslutna till olika faser eller om det finns spänningsskillnader på jordanslutningen, kan man få vagabonderande ström i signalkabelns skärm eller i jordledaren. Strömmen väljer den enklaste vägen och bryr sig inte om vad vi tycker.

Ett exempel till - en tvättmaskin

På bilden kommer strömmen från transformatorn/ställverket i faserna och går tillbaka via nollan. Lägg märke till att nollan är förbunden med skyddsjorden i proppskåpet. Nollan har i exemplet ett högt motstånd. Strömmen väljer den väg där motståndet är lägst och den kan då välja vägen via apparthöljet, vattenledningen eller marken, tillbaka till ställverket. Vi har en vagabonderande ström. Spänningen kan ligga på endast någon volt, men strömstyrkan kan vara stor och då kan det skapas ett starkt magnetfält

Som beskrivits tidigare har vi i dag tre faser samt nolla (skyddsjord), dvs. fyra ledare fram till proppskåpet. Ett bättre system är det där nollan och skyddsjorden är åtskilda från varandra hela vägen från en apparat till ställverket/transformatorn. Det är då tre faser, nolla och en helt separat skyddsjord, totalt 5 ledare.

Datorskärmen avger starka elektriska- och magnetiska fält. De fält som  datorn, tangentbord och mus avger, är i allmänhet svagare.

Lågstrålande skärmar
Kan betraktas som en falsk varudeklaration. Det finns inga datorskärmar som inte avger magnetiska eller elektriska fält, bara mer eller mindre.
Det finns dock elsanerade specialskärmar t.ex. från BEMI.

Katodstråleskärm
För att inte krångla till det mer än nödvändigt beskriver jag en gammaldags svart/vit TV-skärm.
Längst bak sitter en “kanon” som avger en elektronstråle mot skärmens insida, som är belagd med ett ämne som lyser upp som en punkt då den träffas av elektroner. Skall punkten lysa konstant, “skjuts” elektronerna ut i ett jämnt flöde, ett avbrott i flödet gör punkten svart. Vi har här att göra med spänningar på 30 000 Volt.
Det finns fyra magnetspolar för att flytta punkten över skärmen, horisontellt och vertikalt. Med det ena paret flyttas punkten horisontellt. Detta görs så snabbt att  vi upptattar punkten som en linje. Detta kallas för “linjefrekvent magnetiskt växelfält”, och arbetar med frekvenser upp till 100 000 Hz. De andra paret flyttar linjen upp och ned, och vi uppfattar bilden som helt vit. Detta kallas för “bildfrekvent magnetiskt växelfält” och detta görs ca. 100 ggr per sekund.
Bilden består av 625 linjer som börjar ritas vid skärmens vänstra övre hörn. Strålen dras horisontellt över till högra sidan, samtidigt som den “moduleras” dvs.den varierar i styrka beroende på vad som skall visas. Därefter återgår strålen, som nu är släckt (röda pilarna), till vänster sida och under den första linjen och förloppet upprepas. När strålen kommit längst ner till högra hörnet återgår den till övre vänstra hörnet igen. Så här håller det på. På en gammal TV skapas en ny bild 25 ggr/sek.
Utvecklingen går mot allt högre upplösning, fler linjer och mindre punkter och större bildformat, (gäller även TV). Detta medför högre frekvenser och kraftigare magneter eftersom strålen måste böjas (länkas av) kraftigare. Samtidigt som elektronstrålen blir kraftigare.

Decibel, dBm

Inom elektroniken används decibel, dB för att beskriva förhållandet mellan två storheter.

Decibel dB kan sägas vara en logaritmisk procentsats i förhållande till ett referensvärde.
(I tabellen ovan är referensvärdet 1)