Sähköoppi
Sähköoppi on fysiikan haara, joka tutkii sähköilmiöitä tai laajemmassa mielessä sähkömagneettiseen. vuorovaikutukseen liittyviä ilmiöitä. Sen osa-alueita ovat sähköstatiitta, sähködynamiikka ja sähkömagnetismi. Siihen liittyviä sovellusalueita ovat sähkövoimatekniikka ja elektroniikka.
Sähköopin tärkeimpiä peruskäsitteitä ja suureita ovat sähkövaraus, sähkövirta, sähkökenttä, ja jännite.
Sähköopissa käsitellään virtapiirejä ja niiden komponentteja kuten generaattoreita ja virtalähteitä, vastuksia, käämejä ja kondensaattoreita. Sähköopissa on 9 eri sääntöä ja lakia.
1. Magneettinen vuorovaikutus
Magneettien välillä on vuorovaikutus. Veto- ja hylkimisvoimat ovat seurausta magneettisesta vuorovaikutuksesta. Magneettinen vuorovaikutus välittyy, vaikka magneetit eivät kosketakkaan toisiaan. Kyseessä on siis etävuorovaikutus.
2.Sähköinen vuorovaikutus
Sähkövaraus johtuu elektronien vajauksesta tai ylimäärästä,
Varauksien välillä on veto- ja hylkimisvoimia, kun samanmerkkisesti varautuneet kappaleet viedään toistensa lähelle, ne hylkivät toisiaan.
Varautuneen kappaleen ympärillä on sähkökenttä, joka välittää sähköisen vuorovaikutuksen.
3.Jännite ja sähkövirta
Akkuja ja paristoja sanotaan virtalähteiksi. Niihin on varastoitunut kemiallista energiaa, joka voidaan muuttaa muiksi energiamuodoiksi. Lampun palaessa ja sähkövirran kulkiessa elektroneja siirtyy miinusnavasta ja johtimeen ja johdinta pitkin edelleen plusnapaan.
Paristot voidaan kytkeä sarjaan tai rinnan, sähkövirran yksikkö, ampeeri.
4.Virtapiiri
Virtapiiri on sähkön kulkureitti, Kytkentäkaavio on virtapiirin kartta.
Virtapiiri on keino siirtää virtalähteen, esimerkiksi akun tai pariston, energiaa sähkölaitteen tuottamaksi energiaksi. Johteissa elektronit liikkuvat helposti kappaleet laitetaan kiinni toisiinsa tai niiden väliin laitetaan ainetta, jossa elektronit pääsevät liikkumaan helposti. Tällaista ainetta sanotaan johteeksi. Sähkö siirtää energiaa virtapiirissä.
5.Resistanssi ja ohmin laki
Aineet vastustavat virran kulkua. Kaikki aineet vastustavat sähkövirran kulkua, johteissa sähkövirta pääsee kulkemaan helposti. Parhaita johteita ovat kulta, hopea ja kupari. Eristeissä sähkövirta kulkee huonosti tai ne estävät virran kulun kokonaan. Eristeet vastustavat sähkövirran kulkua paljon siksi, että niissä ei ole vapaita elektroneja. Resistanssi kuvaa johtimen virranvastustuskykyä, sähkölaitteet ovat vastuksia. Johdinlangan resistanssi riippuu siitä, mistä aineesta johdinlanka on valmistettu.
6.Sähkö-magneettinen induktio
Sähkövirta luo ympärilleen magneettikentän
Magneettikenttä on magneettisten voimien vaikutusalue, jota ei pysty näkemään. Sähkömagneetin voimakkuutta voi säädellä, kun rautatangon ympärille kierretään sähköjohtoa käämiksi ja sen päät kytketään tasavirtalähteeseen, saadaan sähkömagneetti. Muuttuva magneettikenttä synnyttää johtimeen sähkövirran, magneettikenttiä syntyy ja häviää jatkuvasti ja ne muuttuvat koko ajan. Sähkömagneettista induktiota voidaan tutkia kiertämällä ohut sähköjohto käämiksi ja kytkemällä johdonpäät virtamittariin.
7.Sähköntuotanto ja käyttö
Monet koneet ja laitteet toimivat sähköllä
Ensimmäisen sähköverkon rakensi englantilainen tehtailija W. G. Armstrong vuonna 1880 maaseutuasunnolleen. Sähkö siirtää energiaa. Voimalaitoksista energiaa siirretään sähkölinjoja pitkin kuluttajille. Vesivoimalaitoksen energia on veden virtauksen liike-energiaa. Muuntajalla nostetaan tai alennetaan jännitettä, voimalaitoksen generaattorin tuottama jännite muunnetaan siirtoa varten suuremmaksi muuntajan avulla. Muuntajassa on kaksi erillistä virtapiiriä, muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon. Sen muodostaa kaksi erillistä käämiä, joiden välissä on käämeille yhteinen rautasydän. Vaihtovirran taajuus on 50Hz, eli se muuttaa suuntaansa 100 kertaa sekunnissa.
8.Sähköteho ja energia
Sähköteho riippuu jännitteestä ja sähkövirrasta
Virtapiiriä voi verrata veden kiertoon luonnossa. Auringon energia saa vesistöissä olevan veden höyrystymään. Sähkötehon yksikkö on watti, jos joutuisit tuottamaan käyttösähkösi itse, niin tunnin reippaalla kävelemisellä voisit katsella televisiota 1.5 tuntia.
Sähköopin tärkeimpiä peruskäsitteitä ja suureita ovat sähkövaraus, sähkövirta, sähkökenttä, ja jännite.
Sähköopissa käsitellään virtapiirejä ja niiden komponentteja kuten generaattoreita ja virtalähteitä, vastuksia, käämejä ja kondensaattoreita. Sähköopissa on 9 eri sääntöä ja lakia.
1. Magneettinen vuorovaikutus
Magneettien välillä on vuorovaikutus. Veto- ja hylkimisvoimat ovat seurausta magneettisesta vuorovaikutuksesta. Magneettinen vuorovaikutus välittyy, vaikka magneetit eivät kosketakkaan toisiaan. Kyseessä on siis etävuorovaikutus.
2.Sähköinen vuorovaikutus
Sähkövaraus johtuu elektronien vajauksesta tai ylimäärästä,
Varauksien välillä on veto- ja hylkimisvoimia, kun samanmerkkisesti varautuneet kappaleet viedään toistensa lähelle, ne hylkivät toisiaan.
Varautuneen kappaleen ympärillä on sähkökenttä, joka välittää sähköisen vuorovaikutuksen.
3.Jännite ja sähkövirta
Akkuja ja paristoja sanotaan virtalähteiksi. Niihin on varastoitunut kemiallista energiaa, joka voidaan muuttaa muiksi energiamuodoiksi. Lampun palaessa ja sähkövirran kulkiessa elektroneja siirtyy miinusnavasta ja johtimeen ja johdinta pitkin edelleen plusnapaan.
Paristot voidaan kytkeä sarjaan tai rinnan, sähkövirran yksikkö, ampeeri.
4.Virtapiiri
Virtapiiri on sähkön kulkureitti, Kytkentäkaavio on virtapiirin kartta.
Virtapiiri on keino siirtää virtalähteen, esimerkiksi akun tai pariston, energiaa sähkölaitteen tuottamaksi energiaksi. Johteissa elektronit liikkuvat helposti kappaleet laitetaan kiinni toisiinsa tai niiden väliin laitetaan ainetta, jossa elektronit pääsevät liikkumaan helposti. Tällaista ainetta sanotaan johteeksi. Sähkö siirtää energiaa virtapiirissä.
5.Resistanssi ja ohmin laki
Aineet vastustavat virran kulkua. Kaikki aineet vastustavat sähkövirran kulkua, johteissa sähkövirta pääsee kulkemaan helposti. Parhaita johteita ovat kulta, hopea ja kupari. Eristeissä sähkövirta kulkee huonosti tai ne estävät virran kulun kokonaan. Eristeet vastustavat sähkövirran kulkua paljon siksi, että niissä ei ole vapaita elektroneja. Resistanssi kuvaa johtimen virranvastustuskykyä, sähkölaitteet ovat vastuksia. Johdinlangan resistanssi riippuu siitä, mistä aineesta johdinlanka on valmistettu.
6.Sähkö-magneettinen induktio
Sähkövirta luo ympärilleen magneettikentän
Magneettikenttä on magneettisten voimien vaikutusalue, jota ei pysty näkemään. Sähkömagneetin voimakkuutta voi säädellä, kun rautatangon ympärille kierretään sähköjohtoa käämiksi ja sen päät kytketään tasavirtalähteeseen, saadaan sähkömagneetti. Muuttuva magneettikenttä synnyttää johtimeen sähkövirran, magneettikenttiä syntyy ja häviää jatkuvasti ja ne muuttuvat koko ajan. Sähkömagneettista induktiota voidaan tutkia kiertämällä ohut sähköjohto käämiksi ja kytkemällä johdonpäät virtamittariin.
7.Sähköntuotanto ja käyttö
Monet koneet ja laitteet toimivat sähköllä
Ensimmäisen sähköverkon rakensi englantilainen tehtailija W. G. Armstrong vuonna 1880 maaseutuasunnolleen. Sähkö siirtää energiaa. Voimalaitoksista energiaa siirretään sähkölinjoja pitkin kuluttajille. Vesivoimalaitoksen energia on veden virtauksen liike-energiaa. Muuntajalla nostetaan tai alennetaan jännitettä, voimalaitoksen generaattorin tuottama jännite muunnetaan siirtoa varten suuremmaksi muuntajan avulla. Muuntajassa on kaksi erillistä virtapiiriä, muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon. Sen muodostaa kaksi erillistä käämiä, joiden välissä on käämeille yhteinen rautasydän. Vaihtovirran taajuus on 50Hz, eli se muuttaa suuntaansa 100 kertaa sekunnissa.
8.Sähköteho ja energia
Sähköteho riippuu jännitteestä ja sähkövirrasta
Virtapiiriä voi verrata veden kiertoon luonnossa. Auringon energia saa vesistöissä olevan veden höyrystymään. Sähkötehon yksikkö on watti, jos joutuisit tuottamaan käyttösähkösi itse, niin tunnin reippaalla kävelemisellä voisit katsella televisiota 1.5 tuntia.