Vi använder elektricitet varje dag. Den ger oss ljus, värme och får allt från mobiltelefoner till kylskåp att fungera. Men elektricitet kan vara farlig om man gör fel. Om en alltför stor ström går genom en ledning kan ledningen bli så varm att det börjar brinna. Och om elektrisk ström går genom kroppen kan vi skadas. Därför finns olika säkerhetssystem i våra hem. Säkringar, skyddsjordning och jordfelsbrytare skyddar på olika sätt. För att förstå hur de fungerar ska vi nu använda det vi lärt oss om ström, spänning och resistans tidigare i det här kapitlet.

När elektrisk ström går genom en ledning möter elektronerna motstånd. Ledningen har en viss resistans. Motståndet gör att en del av den elektriska energin omvandlas till värme. Det här utnyttjar vi medvetet i till exempel brödrostar och vattenkokare. Där vill vi att elektrisk energi ska omvandlas till värme. Men i sladdarna som leder fram strömmen vill vi inte att det ska bli varmt.

Ju större strömmen i en ledning är, desto mer värme utvecklas. Om strömmen blir för stor kan ledningen bli så varm att isoleringen skadas eller i värsta fall börjar brinna. En stor ström får vi om vi kopplar in många energikrävande apparater till samma ledning. En stor ström kan också uppstå vid en kortslutning. Då får strömmen plötsligt en väg med mycket liten resistans. Enligt Ohms lag innebär en liten resistans att strömmen kan bli mycket stor.

För att ledningarna i ett hus inte ska överhettas finns säkringar. Säkringens uppgift är att bryta kretsen innan strömmen blir för stor. På äldre elcentraler finns ofta porslinssäkringar, som också kallas "proppar". Proppen är en liten cylinder av porslin, med en ände med metall på som kopplas in i elsystemet. Inuti proppen finns en tunn metalltråd. Om strömmen blir för stor blir tråden varm och smälter. Kretsen bryts och strömmen slutar gå. Man säger att proppen har "gått", eller "löst ut". Tråden håller en liten färgad pärla på plats med en liten fjäder. När tråden går av släpper fjädern och pärlan lossnar så att man kan se vilken säkring som gått. Eftersom tråden inuti proppsäkringen smälter måste man sätta in en ny säkring om en propp har gått.

I nyare elcentraler används oftast automatsäkringar. De har samma uppgift som propparna, men behöver inte bytas ut när de har löst ut. Här ser man att säkringen har gått eftersom en liten vippkontakt fälls ner. När problemet är åtgärdat kan man slå om kontakten, och så fungerar säkringen igen.

[Bild på nyare säkringar]

På en säkring står det hur stor ström den är gjord för, till exempel 10 A eller 16 A. Det betyder inte att säkringen alltid löser ut så fort strömmen passerar exakt detta värde. Hur snabbt den bryter beror bland annat på hur stor överströmmen är, det vill säga hur mycket för stor strömmen är.

Vi kan använda sambandet mellan effekt (P ), spänning (U ) och ström (I ), P = U · I, för att räkna ut när säkringen löser ut. Om en krets har en säkring på 10 A och spänningen är 230 V motsvarar det en effekt på

P = 230 · 10 = 2 300 W

En vattenkokare med effekten 2 000 W använder alltså nästan hela denna effekt själv. Om en vattenkokare, brödrost och kaffebryggare är anslutna till samma krets samtidigt kan strömmen därför bli så stor att säkringen löser ut.

Säkringen finns framför allt för att skydda husets ledningar från alltför stora strömmar och överhettning.

Metall leder elektrisk ström bra. Därför kan ett fel bli extra farligt i apparater som har ett hölje av metall. Tänk dig till exempel en tvättmaskin där isoleringen runt en ledning har skadats. Om den strömförande ledningen kommer i kontakt med maskinens metallhölje kan höljet få en farlig spänning. Om en person då rör vid maskinen kan strömmen få en väg genom kroppen och vidare mot jord, till exempel via ett blött golv. Kroppen blir en del av den elektriska kretsen. Det är här jordning (eller skyddsjordning) och jordfelsbrytare blir viktiga.

I en jordad apparat är delar av metall som man kan röra vid anslutna till en särskild ledare, en gröngul ledare som kallas för jord. Om ett elektriskt fel gör att något med ström i kommer i kontakt med metallhöljet får strömmen en väg genom jord-ledaren som den gärna tar. Då uppstår en ovanligt stor ström i systemet, en felström, vilket får säkringen att bryta strömmen.

Skyddsjorden är alltså inte till för att apparaten ska fungera normalt. Den finns där som en säkerhetsåtgärd om något går fel. Jordkabeln är en extra tråd i apparatens kabel. På en vanlig 230 V-kontakt ser du jorden som två stift vid sidorna av kontakten. Apparater som är jordade är märkta med en särskild symbol.

[Symbol för jord]

Alla apparater behöver inte vara skyddsjordade. Många apparater har i stället dubbel isolering. Det innebär att de har extra isolering så att man inte ska kunna komma i kontakt med strömförande delar, även om ett fel uppstår. Den extra isoleringen är ofta tillverkad i plast.

En säkring är bra på att upptäcka stora strömmar, men den kan inte skydda mot alla farliga situationer. Därför finns jordfelsbrytaren.

För att förstå hur den fungerar tänker vi på strömmen som går till och från en apparat. Vid normal användning ska den ström som går ut till apparaten vara lika stor som den ström som kommer tillbaka. Om 2,0 A går ut ska alltså 2,0 A komma tillbaka.

Jordfelsbrytaren jämför hela tiden dessa strömmar. Om de inte är lika stora betyder det att en del av strömmen har tagit en annan väg. Den kan till exempel gå genom en trasig apparat till jord – eller i värsta fall genom en människas kropp. Jordfelsbrytaren kan upptäcka små skillnader och bryter strömmen mycket snabbt. I bostäder används ofta jordfelsbrytare som löser ut när skillnaden är omkring 30 mA, alltså 0,030 A. Det är mycket mindre än de strömmar som normalt får en säkring att lösa ut.

Säkringen och jordfelsbrytaren gör olika saker

Det är lätt att blanda ihop säkringen och jordfelsbrytaren, men de skyddar på olika sätt. Säkringen löser ut när strömmen i en krets blir för stor. Den skyddar framför allt ledningar och elektriska installationer mot överhettning och brand.

Jordfelsbrytaren slår även till när en del av strömmen tar en annan väg än den ska. Den är därför ett viktigt extra skydd mot elchocker. De två systemen kompletterar alltså varandra.

Människokroppen innehåller mycket vatten och lösta salter och kan därför leda elektrisk ström. Hur stor ström som går genom kroppen beror bland annat på spänningen, hudens resistans och vilken väg strömmen tar.

Torr hud har ganska hög resistans och leder ström dåligt, medan våt hud leder ström betydligt bättre. Dessutom ger vatten på golvet en väg för strömmen till jord. Därför är elektricitet särskilt farligt i fuktiga miljöer. Ström genom kroppen kan påverka musklerna, nerverna och hjärtat.

Redan små strömmar genom kroppen kan vara farliga. Vid några milliampere (mA) känns strömmen tydligt och musklerna kan börja reagera. När strömmen närmar sig 10 mA kan muskelkramper göra det svårt att släppa det man håller i. Vid strömmar på några tiotals mA ökar risken för allvarliga skador, särskilt om strömmen går genom bröstkorgen. Strömmen kan då störa de elektriska signaler som styr hjärtat. Vid ännu högre strömmar ökar risken för bland annat rubbningar i hjärtrytmen, hjärtstopp och brännskador. Hur farlig en ström är beror också på hur länge den går genom kroppen och vilken väg den tar. Jordfelsbrytare för personskydd är gjorda för att snabbt bryta strömmen vid en felström på högst 30 mA och minskar på så sätt risken för allvarliga elskador.

Det är därför man aldrig ska experimentera med elektriciteten från ett vägguttag. De elektriska experiment som görs i skolan använder utrustning som är gjord speciellt för undervisning.

El och vatten är också en farlig kombination. Det vatten som vi möter i vår vardag innehåller nästan alltid lösta salter och andra ämnen som gör att det leder elektrisk ström bra. Dessutom blir alltså hudens resistans lägre när den är våt. Därför finns särskilda regler för hur man drar el i badrum och andra våta miljöer. Elektrisk utrustning måste vara anpassad efter var den används. Samma sak gäller utomhus: en förlängningssladd eller elektrisk apparat som används ute måste vara gjord för det.

Elsäkerhet handlar om att skydda både människor och byggnader när något går fel i en elektrisk krets. När ström går genom en ledning utvecklas värme. Om strömmen blir för stor kan ledningen bli så varm att det finns risk för brand. Därför finns säkringar som bryter kretsen om strömmen blir för stor. En orsak till stor ström är kortslutning. Vid en kortslutning får strömmen en väg med mycket liten resistans. Då kan strömmen snabbt bli mycket stor och säkringen bryter kretsen.

Det finns också skydd mot att strömmen tar en väg som den inte ska. Skyddsjordning, som ofta bara kallas jordning, kan leda bort en felström om exempelvis ett metallhölje på en apparat blir strömförande. En jordfelsbrytare känner av om lika mycket ström kommer tillbaka som går ut i kretsen. Om en del av strömmen tar en annan väg bryter jordfelsbrytaren snabbt strömmen.

Säkring, skyddsjord och jordfelsbrytare har alltså olika uppgifter men arbetar tillsammans för att minska risken för bränder och elolyckor. Risken för elolyckor är större i fuktiga miljöer eftersom våt hud har lägre resistans än torr hud och strömmen kan ta vägen via vatten på golvet till jord. Därför ska man vara extra försiktig med elektricitet i närheten av vatten.

Det viktigaste att komma ihåg är:

• Säkringen bryter om strömmen blir för stor.

• Skyddsjorden ger en felström en säker väg.

• Jordfelsbrytaren känner av om ström tar en annan väg och bryter snabbt.

• Vatten och elektricitet är en farlig kombination.

Man ska aldrig experimentera med elektriciteten från ett vägguttag.