Kappale 1 Magneettinen vuorovaikutus

Magneettiset aineet voidaan jakaa kahteen ryhmään sen mukaan, miten hyvin ne säilyttävät magneettisuutensa. Kestomagneeteissa magneettisuus säilyy kauan aikaa sen jälkeen, kun ne ovat tulleet magneettisiksi.
Väliaikaiset magneetit tulevat magneettisiksi toisen magneetin avulla, mutta magneettisuus häviää heti, kun magneetti viedään kauemmaksi.
Kun tutkitaan kahta kestomagneettia, huomataan, että niiden samannimiset navat hylkivät toisiaan. Erinimiset navat taas vetävät toisiaan puoleensa. Veto- ja hylkimisvoimat ovat seurausta magneettisesta vuorovaikutuksesta. Kun magneettinen vuorovaikutus välittyy magneettien koskematta toisiina, kyseessä on etävuorovaikutus.
Magneetti ja rautakappale vetävät toisiaan puoleensa, ja vetovoima on sitä suurempi, mitä lähempänä ne ovat toisiaan. Syy ilmiöön on magneetin ympärilleen aiheuttama magneettisten voimien vaikutusalue, joka kutsutaan magneettikentäksi.
Maapallon ympärillä on magneettikenttä, joka saa kompassin neulan kääntymään pohjois-eteläsuuntaan. Maapallon magneettikenttä on samanmuotoinen kuin sauvakagneetin ympärillä oleva magneettikenttä.

Kappale 2 Sähköinen vuorovaikutus

Kun ilmapalloa hangataan tekokuidusta valmistettuun kankaaseen, pallon pinnalla olevista atomeista irtoaa elektroneja ja siirtyy kankaassa oleviin atomeihin. Tällöin palloon jää enemmän protoneja kuin siinä on elektroneja, ja pallolla on positiivinen sähkövaraus. Vastaavasti kankaassa on enemmän elektroneja, jolloin siinä on negatiivinen sähkövaraus.
Harjatessa hiuksia elektronja siirtyy hiuksista harjaan, jolloin hiukset sähköistyvät.
Se, kumpi hankaavista aineista varautuu positiivisesti ja kumpi negatiivisesti, riippuu aineista. Kun erimerkkisesti varautuneet kappaleet viedään toistensa lähelle, ne vetävät toisiaan puoleensa. Erimerkkisten varausten välillä on siis sähköinen vetovoima.
Aineet, joissa elektronit pääsevät liikkumaan huonosti, kutsutaan eristeiksi. Hyviä eristeitä ovat ilma, puu, kumi, muovi, posliini ja lasi.
Kun samanmerkkisesti varautuneet kappaleet viedään toistensa lähelle, ne hylkivät toisiaan. Silloin niiten välillä vallitsee sähköinen hylkimisvoima. Aineet, joissa elektronit pääsevät liikkumaan helposti. kutsutaan johteiksi.

Kappale 3 Jännite ja sähkövirta

Akkuja ja paristoja sanotaan virtalähteiksi. Niihin on varastoitunut kemiallista energiaa, joka voidaan muuttaa muiksi energiamuodoiksi. Eli akku ja paristo ovat siis eräänlaisia energiavarastoja.
Akun ja pariston energfialähteenä on kemiallinen pari. Siinä on kaksi napaa, joiden välillä on sähköä johtavaa nestettä, elektrolyyttiä.
Virtalähteen napojen välillä on varausero, jota kutsutaan jännitteeksi.
Sähkövirta on elektronien liikettä.
Jännitettä mitataan jännite- eli volttimittarilla. Jännitteen kirjaintunnus on U ja yksikkö on voltti (1V).
Virtalähteen napojen välillä on varausero, jota sanotaan jännitteeksi. Napojen välinen varausero ei kuitenkaan pääse tasoittumaan ilman tai minkään muunkaan eristävän aineen läpi. Kun navat yhdistetään johtimella lamppuun, varausero alkaa tasoittua. Johtimessa kulkee tällöin sähkövirta. Sähkövirran kirjaintunnus on I ja mittayksikkö ampeeri (1A). Sähkövirtaa mitataan virta- eli ampeerimittarilla.

Kappale 4 Virtapiiri

Oikosulussa pariston tai akun navat yhdistetään johtimella toisiinsa. Siinä syntyy voimakas sähkövirta, ja paristo tai akku tyhjenee nopeasti.
Virtapiiri on keino siirtää virtalähteen energia sähkölaitteen tuottamaksi energiaksi.
Sähkövirran suunta on plusnavasta (+) miinusnapaan (-).
Kytkentäkaavio on virtapiirin kartta.
Muuntajalla voidaan alentaa jännite niin alhaiseksi, että se ei aiheuta vaaraa laitteen käyttäjille.
Suojaeristetyn laitteen kuori on valmistettu sähköä eristävästä aineesta. Suojaeristettyjä laitteita esimerkiksi ovat hiustenkuivain, DVD-soitin ja radio.
Suojamaadoitettuja laitteita ovat metallirunkoiset kodinkoneet ja työkalut. Niihin tulevassa johdossa on kolme johdinta. Yksi niistä johtimista on maadoitusjohto, joka yhdistää sähkölaitteen kuoren pistorasiassa olevan metalliliuskan kautta maahan.
Osa johtimista kulkevasta energiasta muuttuu lämmöksi, mikä voi aiheittaa tulipalon. Esimerkiksi liian monta sähkölaitetta virtapiirissä samaan aikaan voi aiheuttaa oikosulun. Siksi virtapiiriin on rakennettu heikko kohta, sulake.

Kappale 5 Resistanssi ja Ohmin laki

Kaikki aineet vastustavat sähkövirran kulkua, toiset vähemmän ja toiset enemmän. Eristeissä sähkövirta kulkee huonosti, kun taas johteissa helposti.
Aineet, jotka eivät ole johteita, mutta eivät eristeitäkään, kutsutaan puolijohteiksi. Puolijohteiden elektronien määrää voidaan säädellä helposti ja siten muuttaa niiden sähkönjohtavuutta. Esimerkiksi puhelimet ja tietokoneet perustuvat puolijohteista valmistettujen osien eli komponenttien käyttöön.
Johdin vastustaa aina virran kulkua ja sen vuoksi lämpenee jonkin verran. Suprajohtavuus tarkoittaa sitä, että virta kulkee aineessa ilman mitään vastusta.
Resistanssi kuvaa johtimen virranvastustuskykyä. Resistanssin kirjaintunnus on R ja mittayksikkö on ohmi (Ω).
Sähkölaitteet ovat virtapiirin vastuksia.
Kodin sähkölaitteet ovat yleensä kytketty rinnakkain eli rinnan.
Vastukset voidaan myös kytkeä peräkkäin eli sarjaan. Esimerkiksi sähkökynttilät on kytketty sarjaan, jossa kaikki kynttilät palavat yhtä aikaa.

Kappale 6 Sähkömagneettinen induktio

Sähköjohdoissa kulkeva sähkövirta synnyttää johtimen ympärille magneettikentän. Magneettikenttä on magneettisten voimien vaikutusalue, jota ei pysty näkemään.
Kun rautatangon ympärille kierretään sähköjohtoa käämiksi ja sen päät kytketään tasavirtalähteeseen, saadaan sähkömagneetti.
Sähkömagneettisessa induktiossa sähkövirta synnyttää eli indusoi ympärilleen magneettikentän ja muuttuva magneettikenttä indusoi johtimeen sähkövirran.
Syntyvää sähkövirtaa sanotaan induktiovirraksi.
Kun magneettia liikutetaan edestakaisin tai pyöritetään käämin sisälläm virtapiiriin syntyy sähkövirtaa, jonka suunta muuttuu samassa tahdissa. Tällä periaatteella toimivaa laitetta sanotaan generaattoriksi.
Paristoista saatava sähkövirta on tasavirtaa. Siinä elektronit liikkuvat samaan suuntaan. Pistorasiasta saatava verkkovirta taas on on puolestaan vaihtovirtaa.
Virtapiirejä ohjataan kytkimillä. Kaikki asunnon sähkölaitteet käsittävää virtapiiriä ohjataan pääkytkimellä. Jokaisella laitteella on lisäksi omat kytkimensä.

Kappale 7 Sähkön tuotanto ja käyttö

Parisataa vuotta sitten alkanut teollinen vallankumous toi mukanaan työtä helpottavat koneet. Kun tavaroiden massatuotanto tehtaissa alkoi, koneita ja energiaa tarvittiin lisää. Sähkögeneraattorin ja sähkömoottorin keksimisestä alkoi sähkötekniikan aikakausi, joka jatkuu yhä edelleen.
Vesivoimalan energia on veden virtauksen liike-energiaa, tuulivoimaloissa taas ilman virtauksen eli tuulen liike-energiaa. Lämpövoimalaitoksissa polttoaine poltetaan, jotta saataisiin vesihöyry virtaamaan ja pyörittämään sähköä tuottavia generaattoreita.
Muuntajan avulla voidaan säätää jännitettä. Kotitalouksien käyttämä verkkojännite on 230 V.
Muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon. Se muodostaa kaksi erillistä käämiä, joiden välissä on käämeille yhteinen rautasydän. Kun ensiökäämiin syötetään vaihtovirtaa, muuttuva magneettikenttä indusoi toisiokäämin napojen välille jännitteen, joka puolestaan synnyttää toisiokäämiin sähkövirran.

Kappale 8 Sähköteho ja energia

Sähkötehon yksikkö on watti (1 W). Yksi hevosvoima vastaa 736 wattia.
Energian kulutusta mitataan kilowattitunteina. Energian yksikkö on joule, tehon yksikkö on watti ja ajan yksikkö sekunti ovat pieniä yksiköitä. Energian hinnoittelussa käytetään sen vuoksi tehon yksikköä kilowatti (1kW) ja ajan yksikköä (1 h), jolloin energian yksiköksi tulee kilowattitunti (1 kWh).
Termostaatti säätelee laitteiden lämpötilaa ja katkaisee vastuksissa kulkevan sähkövirran heti, kun laite on tarpeeksi kuuma.
Energiayhtiöt tuottavat energiaa ja siirtävät sitä sähkön avulla käyttäjille. Käyttäjät joutuvat maksamaan energiasta sähkömarkkinoiden mukaisen hinnan. Hinta riippuu laitteen tehosta ja käyttöajasta kaavan E = Pt mukaisesti.