Fysiikan verkkokurssi
1.Info
-Sähköoppi on fysiikan haara, joka tutkii sähköilmiöitä tai laajemmassa mielessä sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen liittyviä ilmiöitä. Sen osa-alueita ovat sähköstatiikka, sähködynamiikka ja sähkömagnetismi. Siihen liittyviä sovellusalueita ovat sähkövoimatekniikka ja elektroniikka.
-Sähköopin tärkeimpiä peruskäsitteitä ja suureita ovat sähkövaraus, sähkövirta, sähkökenttä ja jännite. Myös magnetismin tutkimus liittyy läheisesti sähköoppiin. Sähköopissa käsitellään myös virtapiirejä ja niiden komponentteja kuten generaattoreja ja virtalähteitä, vastauksia, käämejä ja kondensaattoreita.
Sähköopin lakeja ja sääntöjä
-Coulobin laki
-Biot'n ja savartin laki
-Amperen laki
-Ohmin laki
-Faradayn induktiolaki
-Kirchhoffin lait
-Maxwellin yhtälöt
-Jännitteen- ja virranjakosääntö
-Oikean käden sääntö
1. Magneettinen vuorovaikutus
Magneettien välillä on vuorovaikutus, joka välittyy vaikka magneetit eivät koskisikaan toisia kyseessä on siis etävuorovaikutus. Magneetissa on S eli etelänapa ja N eli pohjoisnapa. Kestomagneettin kumpikin pää vetää samalla tavalla puoleensa. Vetovoiman saa aikaan magneetin ja rautaesineen välinen magneetin vuorovaikutus.
2. Sähköinen vuorovaikutus
Varautuneen kappaleen ympärillä on sähkökenttä esim. maapallon ympärillä on vetovoima- eli gravitaatiokenttä. Se ilmenee kappaleiden välisinä vetovoimina. Salama syntyy kun varaukset tasoittuvat. Protonit pysyvät tiukasti atomin ytimessä, mutta uloimmat ydintä kiertävät elektronit voivat irrota atomista.
3. Jännite ja sähkövirta
Akkuja ja paristoja sanottaan virtalähteiksi. Niihin on varastoitunut kemiallista energiaa, joka voidaan muuttaa muiksi energiamuodoiksi. Akun ja paristojen energia lähteenä on kemiallinen pari. Siinä on kaksi napaa joiden välillä on sähköä johtavaa nestettä elektrolyyttiä.
4. Virtapiiri
Virtapiiri on keino siirtää virtalähteen, esimerkiksi akun tai pariston, energiaa sähkölaitteen tuottamaksi energiaksi. Sähkövirta tunettiin ennen kuin tiedettiin, mitä se oikeastaan on. Aine jossa elektronit kulkevat huonosti tai ei ollenkaan, on eriste. Esimerkiksi kuiva ilma on hyvä eriste. Muita hyviä eristeitä ovat kumi, muovi, lasi, puu ja posliini. Sulake on virtapiirin heikoin kohta.
5. Resistanssi ja ohmin laki
Kaikki aineet vastustavat sähkövirran kulkua. Toiset enemmän toiset vähemmmän. Johteissa sähkövirta pääsee kulkemaan helposti. Suprajohtavuus tarkoittaa sitä, että virta kulkee aineessa ilman mitään vastusta. Resistanssi kuvaa johtimen virranvastustuskykä. Pitkällä vastaslangalla sanotaan lyhyttä johdinta suurempi virranvastustuskyky eli resistanssi. Resistanssin kirjaintunus on R ja mittayksikkö on ohmi.
6. Sähkömagneettinen induktio
Kun rautatangon ympärille kierretään sähköjohtoa käämiksi ja sen päät kytketään tasavirtalähteeseen, saadaan sähkömagneetti. Jo 1800-luvun alussa tanskalainen Hans Christian Orsted ja vähän myöhemmin englantilainen Michael Faraday huomasivat, että sähkövirta synnyttää (indusoi) ympärilleen magneettikentän.
7. Sähköntuotanto ja käyttö
Ensimmäisen sähjöverkon rakenti W.G Armstrong vuonna 1880 maaseutu asunolleen. Sähkön avulla energia siirtäminen ja muuttaminen tapahtuu erilaisiksi energia muodoiksi kätevästi. Yleisiä suomessa käytettäviä siirtojänniteitä ovat 400kV, 220kV, 110kV. Muuntajan toimintra perustuu sähkömagneettiseen induktioon. sen muodostaa kaksi erillistä käämiä, joiden välissä on käämeille yhteinen rautasydän.
8. Sähköteho ja energia
Sähkötehon yksikkö on watti. Virtaöähteessä jännite tekee työtä, kun se pumppaa johtimeen elektroneja, jotka saavat aikaan sähkövirran virtapiirissä. Energiayhtiöt tuottavat energiaa ja siirtävät sitä sähkön avulla käyttäjille. Käyttäjät joutuvat maksamaan energiasta sähkämarkkinoiden mukaisen hinnan.
-Sähköopin tärkeimpiä peruskäsitteitä ja suureita ovat sähkövaraus, sähkövirta, sähkökenttä ja jännite. Myös magnetismin tutkimus liittyy läheisesti sähköoppiin. Sähköopissa käsitellään myös virtapiirejä ja niiden komponentteja kuten generaattoreja ja virtalähteitä, vastauksia, käämejä ja kondensaattoreita.
Sähköopin lakeja ja sääntöjä
-Coulobin laki
-Biot'n ja savartin laki
-Amperen laki
-Ohmin laki
-Faradayn induktiolaki
-Kirchhoffin lait
-Maxwellin yhtälöt
-Jännitteen- ja virranjakosääntö
-Oikean käden sääntö
1. Magneettinen vuorovaikutus
Magneettien välillä on vuorovaikutus, joka välittyy vaikka magneetit eivät koskisikaan toisia kyseessä on siis etävuorovaikutus. Magneetissa on S eli etelänapa ja N eli pohjoisnapa. Kestomagneettin kumpikin pää vetää samalla tavalla puoleensa. Vetovoiman saa aikaan magneetin ja rautaesineen välinen magneetin vuorovaikutus.
2. Sähköinen vuorovaikutus
Varautuneen kappaleen ympärillä on sähkökenttä esim. maapallon ympärillä on vetovoima- eli gravitaatiokenttä. Se ilmenee kappaleiden välisinä vetovoimina. Salama syntyy kun varaukset tasoittuvat. Protonit pysyvät tiukasti atomin ytimessä, mutta uloimmat ydintä kiertävät elektronit voivat irrota atomista.
3. Jännite ja sähkövirta
Akkuja ja paristoja sanottaan virtalähteiksi. Niihin on varastoitunut kemiallista energiaa, joka voidaan muuttaa muiksi energiamuodoiksi. Akun ja paristojen energia lähteenä on kemiallinen pari. Siinä on kaksi napaa joiden välillä on sähköä johtavaa nestettä elektrolyyttiä.
4. Virtapiiri
Virtapiiri on keino siirtää virtalähteen, esimerkiksi akun tai pariston, energiaa sähkölaitteen tuottamaksi energiaksi. Sähkövirta tunettiin ennen kuin tiedettiin, mitä se oikeastaan on. Aine jossa elektronit kulkevat huonosti tai ei ollenkaan, on eriste. Esimerkiksi kuiva ilma on hyvä eriste. Muita hyviä eristeitä ovat kumi, muovi, lasi, puu ja posliini. Sulake on virtapiirin heikoin kohta.
5. Resistanssi ja ohmin laki
Kaikki aineet vastustavat sähkövirran kulkua. Toiset enemmän toiset vähemmmän. Johteissa sähkövirta pääsee kulkemaan helposti. Suprajohtavuus tarkoittaa sitä, että virta kulkee aineessa ilman mitään vastusta. Resistanssi kuvaa johtimen virranvastustuskykä. Pitkällä vastaslangalla sanotaan lyhyttä johdinta suurempi virranvastustuskyky eli resistanssi. Resistanssin kirjaintunus on R ja mittayksikkö on ohmi.
6. Sähkömagneettinen induktio
Kun rautatangon ympärille kierretään sähköjohtoa käämiksi ja sen päät kytketään tasavirtalähteeseen, saadaan sähkömagneetti. Jo 1800-luvun alussa tanskalainen Hans Christian Orsted ja vähän myöhemmin englantilainen Michael Faraday huomasivat, että sähkövirta synnyttää (indusoi) ympärilleen magneettikentän.
7. Sähköntuotanto ja käyttö
Ensimmäisen sähjöverkon rakenti W.G Armstrong vuonna 1880 maaseutu asunolleen. Sähkön avulla energia siirtäminen ja muuttaminen tapahtuu erilaisiksi energia muodoiksi kätevästi. Yleisiä suomessa käytettäviä siirtojänniteitä ovat 400kV, 220kV, 110kV. Muuntajan toimintra perustuu sähkömagneettiseen induktioon. sen muodostaa kaksi erillistä käämiä, joiden välissä on käämeille yhteinen rautasydän.
8. Sähköteho ja energia
Sähkötehon yksikkö on watti. Virtaöähteessä jännite tekee työtä, kun se pumppaa johtimeen elektroneja, jotka saavat aikaan sähkövirran virtapiirissä. Energiayhtiöt tuottavat energiaa ja siirtävät sitä sähkön avulla käyttäjille. Käyttäjät joutuvat maksamaan energiasta sähkämarkkinoiden mukaisen hinnan.