Virtapiirin selitys
Virtapiirin kytkentäkaavio
Aloitetaan virtapiirin selitys kytkentäkaaviosta.
Kytkentäkaavio kuvaa, mitä komponentteja kytkennässä on käytetty ja miten ne on liitetty toisiinsa.
Sen perusteella voidaan rakentaa todellinen kytkentä.
Jokaisella komponentilla on oma piirrosmerkki. Taulukossa on esitetty LED-virtapiirissä
käytettyjen komponettien oikea ulkonäkö ja komponentin piirrosmerkki.
Nyt kun tunnemme komponettien piirrosmerkit voimme esittää LED-virtapiirin kytkentäkaavion.
Se kuvaa, miten paristo, vastus, LED ja painokytkin on liitetty toisiinsa.
Voisimme tulkita kytkentäkaavion sanallisesti näin:
Kytkentäkaavio kuvaa, mitä komponentteja kytkennässä on käytetty ja miten ne on liitetty toisiinsa.
Sen perusteella voidaan rakentaa todellinen kytkentä.
Jokaisella komponentilla on oma piirrosmerkki. Taulukossa on esitetty LED-virtapiirissä
käytettyjen komponettien oikea ulkonäkö ja komponentin piirrosmerkki.
| Komponentin nimi | Komponentin kuva | Komponentin piirrosmerkki |
| Paristo |  |
 |
| Vastus |  |
 |
| LED |  |
 |
| Painokytkin |  |
 |
| Johdin |  |
 |
Nyt kun tunnemme komponettien piirrosmerkit voimme esittää LED-virtapiirin kytkentäkaavion.
Se kuvaa, miten paristo, vastus, LED ja painokytkin on liitetty toisiinsa.
Voisimme tulkita kytkentäkaavion sanallisesti näin:
- Pariston plus-navasta lähtee johto vastuksen ensimmäiseen jalkaan.
- Vastuksen toisesta jalasta lähtee johto LEDin ensimmäiseen jalkaan.
- LEDin toisesta jalasta lähtee johto painokytkimen ensimmäiseen jalkaan.
- Painokytkimen toisesta jalasta lähtee johto pariston miinus-napaan.
Suljettu ja avoin virtapiiri
Mikä saa LEDin loistamaan kun painamme kytkimenä toimivaa peltiliuskaa?
LEDin loisteen saa aikaan virtapiirissä kulkeva sähkövirta. Paristo toimii virran lähteenä
ja virta kulkee piirissä olevien johtimien kautta komponenttien läpi. LEDi tuottaa valoa
aina kun sen läpi kulkee tietyn suuruinen virta. Vastuksen tehtävä virtapiirissä on
pitää LEDin läpi kulkeva virta riittävän pienenä, jotta LED ei rikkoudu. Liian suuri
virta rikkoo komponentteja. LEDin kanssa onkin aina käytettävä vastusta.
Kytkintä painettaessa muodostuu suljettu virtapiiri, jossa sähkövirta pääsee virtaamaan.
Voit verrata sähkövirtaa vaikkapa letkussa virtaavaksi vedeksi. Kun letku on ehjä, vesi virtaa
letkun alusta letkun loppuun. Kuvassa on esitetty painokytkimellä suljettu virtapiiri
ja sähkövirran virtaus piirissä.
Miksi LEDi sammuu kun nostamme sormen pois kytkimen päältä?
Kun kytkin avataan piiristä tulee avoin virtapiiri ja virta ei voi enää kulkea siinä.
Virralla ei ole enää johtavaa reittiä pariston plus-navasta johtimien ja komponenttien
kautta pariston miinus-navalle. Virta voi kulkea vain suljetussa virtapiirissä, jossa on
koko matkalla virtaa johtavia osia.
Meidän kytkimessä ruuvi ja peltiliuska johtavat virtaa, mutta kun kytkintä ei paineta,
niiden väliin jää ilmaa, joka ei johda virtaa. Eli ilma on eriste.
Alla olevassa kuvassa on esitetty LED-virtapiiri avoimena.
Jos vertaat avointa virtapiiriä letkuun, niin voit ajatella että letku on katkaistu ja tukittu tulpalla.
Vesi ei voi silloin virrata letkussa.
LEDin loisteen saa aikaan virtapiirissä kulkeva sähkövirta. Paristo toimii virran lähteenä
ja virta kulkee piirissä olevien johtimien kautta komponenttien läpi. LEDi tuottaa valoa
aina kun sen läpi kulkee tietyn suuruinen virta. Vastuksen tehtävä virtapiirissä on
pitää LEDin läpi kulkeva virta riittävän pienenä, jotta LED ei rikkoudu. Liian suuri
virta rikkoo komponentteja. LEDin kanssa onkin aina käytettävä vastusta.
Kytkintä painettaessa muodostuu suljettu virtapiiri, jossa sähkövirta pääsee virtaamaan.
Voit verrata sähkövirtaa vaikkapa letkussa virtaavaksi vedeksi. Kun letku on ehjä, vesi virtaa
letkun alusta letkun loppuun. Kuvassa on esitetty painokytkimellä suljettu virtapiiri
ja sähkövirran virtaus piirissä.
Miksi LEDi sammuu kun nostamme sormen pois kytkimen päältä?
Kun kytkin avataan piiristä tulee avoin virtapiiri ja virta ei voi enää kulkea siinä.
Virralla ei ole enää johtavaa reittiä pariston plus-navasta johtimien ja komponenttien
kautta pariston miinus-navalle. Virta voi kulkea vain suljetussa virtapiirissä, jossa on
koko matkalla virtaa johtavia osia.
Meidän kytkimessä ruuvi ja peltiliuska johtavat virtaa, mutta kun kytkintä ei paineta,
niiden väliin jää ilmaa, joka ei johda virtaa. Eli ilma on eriste.
 |
 |
| Kuvassa peltiliuska koskettaa ruuvia ja virralla on johtava reitti pariston plus-navalta johtimien ja komponenttien kautta pariston miinus-navalle. Piirissä kulkeva sähkövirta saa LEDin tuottamaan valoa. |
Tässä kuvassa peltiliuska ei kosketa ruuvia, vaan niiden väliin jää ilmaa. Ilma ei johda sähköä, joten virralla ei ole enää johtavaa reittiä pariston navalta toiselle. Tämän vuoksi piirissä ei kulje virtaa ja LED ei tuota valoa. |
Alla olevassa kuvassa on esitetty LED-virtapiiri avoimena.
Jos vertaat avointa virtapiiriä letkuun, niin voit ajatella että letku on katkaistu ja tukittu tulpalla.
Vesi ei voi silloin virrata letkussa.
Virtapiirin simulaatio
Alla olevassa videossa simuloidaan avoimen ja suljetun virtapiirin toimintaa
ja sähkövirran virtausta piirissä.
Videosta opimme, että sähkövirta on elektronien liikettä johtavassa kappaleessa.
Johtava kappale voi olla kytkennässä oleva komponentti tai johdin. Kulkiessaan
lampun tai moottorin läpi sähkövirta tekee työtä. Lamppu tuottaa valoa ja
sähkömoottori pyörii. Moottori voi puolestaan pyörittää monia eri koneita, esimerkiksi
pyykinpesukonetta, porakonetta tai ilmapuhallinta.
Seuraavaksi voit käyttää virtapiiriä eri aineiden sähkönjohtavuuden tutkimiseen.
ja sähkövirran virtausta piirissä.
Videosta opimme, että sähkövirta on elektronien liikettä johtavassa kappaleessa.
Johtava kappale voi olla kytkennässä oleva komponentti tai johdin. Kulkiessaan
lampun tai moottorin läpi sähkövirta tekee työtä. Lamppu tuottaa valoa ja
sähkömoottori pyörii. Moottori voi puolestaan pyörittää monia eri koneita, esimerkiksi
pyykinpesukonetta, porakonetta tai ilmapuhallinta.
Seuraavaksi voit käyttää virtapiiriä eri aineiden sähkönjohtavuuden tutkimiseen.