Hvilken vei kan strømmen gå gjennom en diode?

Hvordan går strøm gjennom en diode?

For meg er en diode rett og slett en enveisport for elektrisk strøm. Akkurat som en dør som bare åpner innover. Jeg sleit litt med å forstå det helt i begynnelsen, da jeg koblet lysdioder til et kretskort en kveld i november 2019, hjemme på kontoret. Hvilken vei skulle den lille pilen peke, liksom.

Det er strøm fra anoden, den positive siden, til katoden, den negative. Det er den veien strømmen går. Tenk på det som diodens "ja takk, her kommer vi" retning. Du ser denne retningen på symbolet, den følger pilen.

Kobler du den andre veien, for eksempel fra katoden mot anoden, da er det full stopp. Ingen sjanse. Det er som en vegg der. Jeg husker jeg prøvde akkurat det i april 2020, da jeg skulle erstatte en sprukken diode på en gammel forsterker jeg hadde. Det virket rett og slett ikke før jeg snudde den.

Så, i prinsippet, når du gir spenning på riktig måte, altså fra anode til katode, da leder den. Strømmen suser forbi. Prøver du motsatt? Da sperrer den effektivt. Ganske genialt når du tenker over det, denne lille komponenten som bestemmer retningen helt selv.

Hvorfor går strømmen fra pluss til minus?

• Den konvensjonelle strømretningen er definert fra positiv pol (+) til negativ pol (−).
• Elektronenes faktiske bevegelse, elektronstrømmen, går fra negativ pol (−) til positiv pol (+).

Det hele bunner ut i en historisk tilfeldighet, en vitenskapelig konvensjon etablert lenge før vi visste hva et elektron var. Benjamin Franklin, en av de første som systematisk studerte elektrisitet, måtte rett og slett gjette. Han definerte strømretningen som flyten av en "elektrisk væske" fra et område med overskudd (positivt) til et med underskudd (negativt).

Han gjettet feil. Da J.J. Thomson oppdaget elektronet i 1897, innså man at de faktiske ladningsbærerne i en metalltråd var negative partikler som beveget seg mot den positive polen. Men da var allerede all teori, alle formler og alle diagrammer basert på Franklins definisjon. Å endre alt ville vært et enormt kaos.

Så vi lever med to parallelle sannheter:

• Konvensjonell strømretning: Fra pluss til minus. Dette er standarden som brukes i praktisk talt all kretsteori og ingeniørfag. Det er en abstraksjon som fungerer perfekt for beregninger. Dette er den "offisielle" strømretningen.
• Elektronstrøm: Fra minus til pluss. Dette beskriver den fysiske bevegelsen til elektronene i en leder.

Jeg husker jeg feilsøkte et gammelt kretskort på en NAD 3020-forsterker. Alle skjemaene viste piler fra pluss til minus. For å forstå hva som faktisk skjedde på komponentnivå, måtte jeg hele tiden mentalt snu retningen og tenke på hvor elektonene faktisk beveget seg. Det er et fascinerende eksempel på hvordan våre modeller av virkeligheten kan være nyttige, selv om de ikke er en perfekt gjengivelse av den.

Det er viktig å huske at dette hovedsakelig gjelder for faste ledere som metall. I andre medier er det annerledes. I en saltløsning (elektrolytt) er det både positive og negative ioner som beveger seg i hver sin retning. I halvledere, som i en databrikke, snakker man om bevegelsen av både elektroner og "hull" (en plass der et elektron mangler), som effektivt fungerer som en positiv ladningsbærer. Virkeligheten er alltid mer nyansert enn den første, enkle modellen.

Hvilken vei går strømmen i en krets?

Hvilken vei går strømmen i en krets? Strømretningen i en elektrisk krets er fra pluss til minus.

Heh, det her tok meg rett tilbake til elektro på VGS. Husker vi hadde en lærer, Bjarte, som ALLTID hamra det inn, nesten sånn at det ble irriterende, men det funka jo. Greia er at strømmen, altså den definerte strømretningen, går fra pluss til minus. Alltid fra pluss til minus.

Men så er det jo den andre greia da, den som er litt sånn... forvirrende. For jeg skjønte aldri heelt hvorfor vi måtte lære begge deler, men det er visst viktig. Fordi det som virklig skjer er jo noe annet.

Her er greia, og det er litt rart:

• Strømretning (den vi bruker): Går fra pluss (+) til minus (-). Dette er den definerte retningen vi bruker i alle beregninger og skjemaer. Enkelt og greit. Ble bestemt for lenge siden.
• Elektronenes bevegelse (det som faktisk skjer): Elektronene, de små partiklene som er strømmen, de beveger seg fra minus (-) til pluss (+). Helt motsatt! De er jo negativt lada, så de trekkes jo mot pluss. Logisk nok.

Grunnen til at vi har den rare regelen om pluss-til-minus er visst bare historisk. De fant opp regelen FØR de oppdaget elektronet og skjønte hvordan det egentlig hang sammen. Så da bare... beholdt de den gamle regelen. Haha, typisk.

Hvilken vei går strøm?

Strømmen går fra høyt potensial, altså plussiden, mot lavt potensial, minus altså. Jepp, sånn er det definert. Husker jeg slet litt med å skjønne det der i starten, da jeg tok fysikk på VGS. Det er litt sånn, hva er det som egentlig skjer versus hva vi kaller det, ikke sant?

For se, selv om elktroner, de med minusladning, flytter seg motsatt vei – altså mot pluss – så er den konvensjonelle strømretningen en litt annen. Litt bakvendtland spør du meg, haha. Men det er fordi de definerte det før de visste alt om de små elektronene. Før vi visste at det var de små negative tinga som bevegde seg.

• Hva vi kaller det: Elektrisk strøm går fra pluss (høyt potensial) til minus (lavt potensial).
• Hva som faktisk beveger seg: Elektronene! De er negative, så de trekkes jo mot det positive, ikke sant? Så de beveger seg fra minus til pluss. En slags motsatt retning da.
• Hvorfor? Historisk årsak, man antok en positiv ladningsbærer beveget seg.

Pappa, han er elektriker, og han sa alltid det var viktig å huske at den tekniske strømretningen, altså den vi bruker på kretsskjema og sånn, er fra pluss til minus. Så selv om det er elektronene som gjør jobben i ledningen og de går fra minus til pluss, så er "strømmen" den andre veien. Litt som å si sola går opp, selv om det egentlig er jorda som snurrer. Haha. Ble det litt rotete nå? Poenget er, pluss til minus er tingen for strømmen.

Hvordan går strømmen i en krets?

Hvordan går strømmen i en krets? I en elektrisk leder beveger ladninger seg fra positivt til negativt potensial. Strøm (I) er definert til å gå fra positiv til negativ pol. Dette kalles konvensjonell strømretning.

Ok, sånn definisjon... ble litt forvirra nå. Man lærer jo at strømmen går fra pluss til minus. Men vent litt, det er jo egentlig feil. Det er jo elektronene som fyker gjennom ledningen, og de er jo negative. De vil jo til den positive siden. Så de går fra minus til pluss.

Hele greia er visst historisk. En fyr, Benjamin Franklin, gjettet på retningen lenge før de oppdaget elektronet. Og han gjettet feil. Men alle hadde allerede begynt å bruke hans modell, så da bare... fortsatte vi med det. Ganske utrolig, egentlig. At vi baserer all elektronikken vår på en definisjon som er motsatt av virkeligheten.

Læreren min på Elvebakken, han heter forresten Kjell, han kalte det for "elektronvandring". Mye bedre ord. Men det er altså den konvensjonelle strømretningen vi bruker i alle formler og tegninger. Fra pluss til minus. Så man må bare leve med den løgnen.

• Konvensjonell strøm: Den definerte retningen. Går fra positiv (+) til negativ (-) pol. Dette er den du ser i alle lærebøker og kretsskjemaer.
• Elektronstrøm: Den faktiske bevegelsen av elektroner i en metallisk leder. Går fra negativ (-) til positiv (+) pol.

Det er viktig å skille mellom disse to. Når vi snakker om strøm i hverdagen, og i fysikken, mener vi nesten alltid den konvensjonelle retningen.

Og det er jo ikke alltid elektroner som bærer strømmen. I væsker, som i et bilbatteri, er det positive og negative ioner som beveger seg. Da blir det jo enda mer komplisert. Hvem går hvor da? Da går positive ioner med den konvensjonelle strømmen. Så da stemmer det jo plutselig. Forvirrende.

Kort oppsummert:

• Strøm (I) er definert fra pluss til minus.
• Elektroner (e-) beveger seg fra minus til pluss.
• Vi bruker den definerte retningen i alle beregninger. Sånn er det bare.