Redigerer Elektrisk spenning (avsnitt)

===Vekselstrømsmotstand===
{{Hoved|Impedans|Induktans|Kapasitans}}

[[Fil:Inductor (vertical).svg|mini|75px|Symbolet for en spole.]]

Tidligere ble det nevnt at det oppstår en ems i forbindelse med for eksempel transformatorer, men og ved enklere situasjoner som mellom ledere og i lederen selv oppstår det ems. Når strømmen i en leder kontinuerlig endrer størrelse og retning som ved vekselspenning vil denne ems være tilstede hele tiden. En komponent som brukes i elektroteknikken er spoler som gir spesielt stor ems. I henhold til Faradays lov vil vekslende strøm føre til en indusert elektromotorisk spenning ''e'' i en spole:

:<math>e= \frac{d \Phi}{dt} = L\frac{di}{dt}</math>

Der ''L'' er [[induktans]]en som er en fysisk størrelse som har måleenheten [[Henry (enhet)|Henry]]. Induktansen er blant annet avhengig av spolens geometriske utforming. Også andre komponenter enn spoler har induktans.<ref>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 1034]]</ref> Når det settes på en sinusformet spenning over en spole vil det gå en sinusformet strøm i kretsen den er en del av, og spolen vil reagere med å sette opp en spenning som er motsatt rettet av strømretningen gjennom den. Matematisk kan formelen over uttrykkes slik for sinusformet spenning:<ref name=YL1065>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 1065-1066]]</ref>

:<math>u_L=\hat i \omega L cos ( \omega t+90^\circ)</math>

Der en benytter u for et spenningsfall over et kretselement. Vinkelen på 90° forteller at strømmen kommer etter spenningen. Det som nevnt over kalles for faseforskyvning. Brukes effektivverdier for strøm og spenning kan uttrykket skrives uten tilknytning til den [[Trigonometriske funksjoner|trigonometriske funksjonen]], slik at spenningsfallet over en spole skrives på den enkle formen:<ref name=YL1065/>

:<math>U_L=I \omega L</math>

Begrepet ''induktiv reaktans'' defineres som ''X<sub>L</sub> = ω L'' og da kan spenningsfallet skrives slik:<ref name=YL1065/>

:<math>U_L=I X_L</math>.

[[Fil:Capacitor symbol GOST.svg|mini|75px|Symbolet for en kondensator.]]

Kondensatorer er en annen type kretskomponenter som brukes i elektriske systemer. Forholdet mellom strøm ''i'' og ladning ''Q'' er gitt av selve definisjonen av kapasitans:<ref  name=YL1067>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 1067-1068]]</ref>

:<math>i = \frac{dQ}{dt} = C\ \frac{du}{dt}</math>

I en likestrømskrets vil en kondensator kunne lades opp og lades ut, men det kan ikke gå noen kontinuerlig strøm gjennom den. Derimot vil kondensator i en vekselstrømkrets føre strøm kontinuerlig, men samtidig virker den som en motstand. Uttrykket over kan bearbeides og dermed uttrykkes spenningen over en kondensator slik:<ref name=YL1067/>

:<math>u_C = \frac{I}{ \omega C}cos ( \omega t - 90^\circ)</math>

Vinkelen –90º sier at spenningen over en kondensator blir faseforskjøvet med en kvart periode. Strømmen er nå foran spenning. Reaktans for en kondensator defineres som forholdet:<ref name=YL1067/>

:<math>X_C = \frac{1}{ \omega C}</math>

og spenningsfallet over kondensatoren:

:<math>U_C = IX_C</math>

Dermed vil det være en type motstand i en vekselstrømskrets som ikke er tilstede om det var likestrøm. Denne motstanden kalles ''kapasitiv reaktans''.<ref name=YL1067/> Kondensatoren blokkerer for lave frekvenser og for likestrøm, men slipper høye frekvenser gjennom. Spoler derimot blokkerer for høye frekvenser, men slipper de lave gjennom. Dette er egenskaper som utnyttes i ''elektriske filtre'', for eksempel i et høyttalersystem der en ønsker å la de høye frekvensene gå inn på diskanthøytaleren, men stenges ute fra basshøytaleren. Omvendt ønsker en å la de lavere frekvensene stenges ute fra diskanthøytaleren, men slippes inn til basshøytaleren.<ref name=YL1070>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 1069-1070]]</ref>

[[Fil:Impedanstriangeln.png|mini|Triangel som viser forholdet mellom impedans, resistans og reaktans.]]

En elektrisk vekselstrømskrets kan bestå av både resistans og reaktans. Resistansen er den samme i en vekselstrømskrets som om det var likestrøm, mens altså kondensatorer og spoler oppfører seg helt annerledes. Disse to størrelsene til sammen i en krets kalles for impedans. Forholdet mellom disse tre parametrene uttrykkes slik:

:<math>Z = \sqrt{R^2+X^2}</math>

Denne sammenhengen er den samme som i [[Pythagoras’ læresetning]].