Fysiikan verkkokurssi
tervetuloa fysiikan sähköopin verkkokurssille
Tervetuloa fysiikan verkkokurssille
sisällysluettelo
1.Magneettinen vuorovaikutus
2.sähköinen vuorovaikutus
3.jännite ja sähkövirta
4.virtapiiri
5.resistanssi ja ohmin laki
6.sähkömagneettinen induktio
7.sähkön tuotanto ja käyttö
8.sähköteho ja energia
sisällysluettelo
1.Magneettinen vuorovaikutus
2.sähköinen vuorovaikutus
3.jännite ja sähkövirta
4.virtapiiri
5.resistanssi ja ohmin laki
6.sähkömagneettinen induktio
7.sähkön tuotanto ja käyttö
8.sähköteho ja energia
Kappale 1 Mangeettinen vuorovaikutus
Magneettisesta kivestä tehtyä alkeellista kompassia opittiin hyödyntämään monin tavoin, koska sen tiedettiin asettuvan aina samaan suuntaan.
nykyisin tiedetään, että kompassineula, joka on pieni magneetti, asettuu maapallon magneetti kentän mukaisesti pohjois- eteläsuuntaan. Neulan pohjoiseen osoittavaa päätä sanotaan kompassin pohjoiskohtioksi eli N- kohtioksi. etelä pää on puolestaan eteläkohtio eli S- kohtio.
Pohjoiskohtiota sanotaan usein myös magneettiseksi pohjoisnavaksi eli N-navaksi ja eteläkohtiota magneettiseksi etelänavaksi eli S-navaksi
Magneettiset aineet voidaan jakaa kahteen ryhmään sen mukaan, miten hyvin ne säilyttävät magneettisuutensa. Kestomagneeteissa magneettisuus säilyy kauan aikaa sen jälkeen, kun se ne ovat tulleet magneetiksi.
Väliaikaiset magneetit tulevat magneettisiksi toisen magneetin avula
nykyisin tiedetään, että kompassineula, joka on pieni magneetti, asettuu maapallon magneetti kentän mukaisesti pohjois- eteläsuuntaan. Neulan pohjoiseen osoittavaa päätä sanotaan kompassin pohjoiskohtioksi eli N- kohtioksi. etelä pää on puolestaan eteläkohtio eli S- kohtio.
Pohjoiskohtiota sanotaan usein myös magneettiseksi pohjoisnavaksi eli N-navaksi ja eteläkohtiota magneettiseksi etelänavaksi eli S-navaksi
Magneettiset aineet voidaan jakaa kahteen ryhmään sen mukaan, miten hyvin ne säilyttävät magneettisuutensa. Kestomagneeteissa magneettisuus säilyy kauan aikaa sen jälkeen, kun se ne ovat tulleet magneetiksi.
Väliaikaiset magneetit tulevat magneettisiksi toisen magneetin avula
Kappale 2 Sähköinen vuorovaikutus
- Positiiviset ja negatiiviset sähkövaraukset kumoavat toisensa, atomi on ulospäin varaukseton
- Hiuksia kammattaessa hiuksissa olevista atomeista siirtyy yleensä elektroneja kampaan, jolloin hiukset ja kampa saavat erimerkkiset varaukset.
- Jos atomista irtoaa elektroneja, syntyy elektronivajaus eli positiivinen sähkövaraus.
- Jos atomeilla on ylimääräisiä eletroneja, jolloin se onnegatiivinen sähkövaraus.
- polarisaatio on ilmiö, joka saa varauksettomassa kappaleessa aikaan varausten jakautumisen.
- Helposti sähköistyviä aineita ovat esim. lasi, muovi ja tekokuidut.
- Erimerkkisten varausten välillä on siis sähköinen vetovoima.
- Hyviä eristeitä ovat puut, kumi, muovi, posliini ja lasi.
- Samamerkkisesti varautuneet kappaleet hylkivät toisiaan eli niiden välillä vallitsee Sähköinen hylkimisvoima.
- Hyviä johteita ovat kaikki metallit, hiili ja ioneja sisältävät liuokset.
- kappaleen esim. maapallon, ympärillä on vetovoima- eli gravitaatiokenttä.
- Sähköisesti varutuneen kappaleen ympärillä on sähkökenttä, joka välittää sähköisen vuorovaikutuksen
- Helteinen, lämmin ilma kohoaa ylöspäin ja kuljettaa mukanaan vesihöyryä. Ylempänä, jossa ilma on kylmempää, vesihöyry tiivistyy ja vesi jäätyy jääkiteiksi. Eri suuntiin liikkuvat jääkiteet hankaavat toisiaan synnytttäen pilven ala- ja yläosien välille suuren varauseron. Pilven alaosa varautuu negatiivisesti ja yläosa positiivisesti. Ne purkautuvat salamoina.
Kappale 2 tehtäviä
Kappale 3 jännite ja sähkövirta
- Akkuja ja paristoja sanotaan virtalähteiksi.
- Lamppu kuluttaa virtalähteen kemiallista energiian muuttaen sen valoksi ja lämmöksi. Akku ja paristo ovat siis eräänlaisia energiavarastoja.
- Akun ja pariston energialähteenä on kemiallinen pari. Siinä on kaksi napaa, joiden välillä on sähköä johtaa nestettä, elektrolyyttiä
- Elektronit liikkuvat negatiiviselta navalta positiiviselle.
- Sähkövirran suunta on vastakkainen elektronien suunnallle.
- Paristo ja akku ovat energiavarastoja.
- Sarjaankytkennässä paristojen eerimerkkiset navat yhdistetään.
- Sarjaankytkennässä paristojen jännitteet lasketaan yhteen.
- Rinnankytkennässä paristojen samanmerkkiset navat yhdistetään.
- Rinnankytkennässä paristojen jännite ei muutu, mutta niiden käyttöikä kasvaa.
kappale 3 tehtäviä
kappale 3 tehtäviä
Kappale 4 Virtapiiri
Sulakkeet
1. Suojamaadoitettu'
- Kodinsähkölaitteet on kytketty virtapiireiksi, joissa on sulake
- sulkakkeen sisällä on ohut metallilanka, joka sulaa poikki, kun sen läpi kulkeva virta ylittää sulakkeelle asetetun ylärajan ja virtapiiri katkeaa.
- sähkölaitteessa tai sähköjohdossa on oikosulku.
- käytössä on samanaikaisesti liian monta sähkölaitetta tai yksittäinen laite on liian suuritehoinen.
1. Suojamaadoitettu'
- kahvinkeitin, leivänpaahdin, pesukone.
- suojamaadoitetussa laitteessa on kolme johtoaa, joista yksi on rungon maahan yhdistävä maajohto.
- jos suojamaadoitetussa laitteessa virtajohto koskettaa kuoreen, syntyy oikosulku ja sulake palaa.
- hiustenkuivaaja, sähkövatkain, pölynimuri.
- suojaeristetyn laitteen kuori osa on tehty sähköä eristävästä materiaalista.
- Lastenleikkukalut
- Niissä on muuntaja.
kappale 5 Resistanssi ja Ohmin laki
- Johteissa sähkövirta pääsee kulkemaan helposti.
- parhaita johteita ovat metallit.
- Eristeissä sähkövirta kulkevat huonosti tai eivät kulje ollenkaan.
- Puolijohteet ovat aineita, jotka eivät ole johteita, mutta eivät eristeitäkään.
- Puhelimet ja tietokoneet perustuvat puolijohteista valmistettujen osien eli komponentien käyttöön.
- Suprajohtavuus tarkoittaa sitä, että virtakulkee aineessa ilman mitään vastusta.
- Pitkällä vastuslangalla sanotaan olenvan lyhyttä johdinta suurempi virranvastustuskyky eli resistanssi
- resisitanssin kirjain tunnus on R ja mitta yksikkö on ohmi
- Jännitteen ja sähkövirran suhde pysyy saman, sanotaan Ohmin laiksi.
Kappale 6 Sähkövirta - mangeettinen induktio
- Sähköjohdoissa kulkeva sähkövirta synnyttää johtimien ympärille mangeettikentän.
- Kun rautatangon ympärille kierretään sähköjohtoa käämiksi ja sen päät kutketään tasavirtalähteeseen, saadaan sähkömangeetti.
- Sähkömoottori perustuu oivallukseen, että sähkövirran suuntaa vaihtamalla magneetin navat vaihtavat paikkaansa.
- paristoista saatava sähkövirta on tasavirtaa.
- virtapiirejö ohjataan kytkimillä.
kappale 7 sähkön tuotantoja käyttö
- Ensinmäisen sähköverkon rakensi englantilainen W.G. Armstrong.
- Voimalaitoksen generaattorin tuottama jännite muunnetaan siirtoa varten suuremmaksi muuntajan avulla.
- Kotitalouksissa käytettävä verkkojännite on 230V.
- Ensiökäämiin syötetään vaihtovirtaa, muuttuvat magneettikenttä indusoi toisiokäämin napojen välille jännitteen, joka puolestaan synnyttään toisiokäämiin sähkövirran.
- Muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon. sen muodostaa kaksi erillistä käämiä,joiden välissä on käämeille yhteinen rautasydän.
kappale 8 Sähköteho ja energia
- virtapiiriä voi verrata veden kiertoon luonnossa. Auringon energia saa vesistöissä olevan veden höyrystymään, kohoamaan pilviksi ja satamaan.
- virtapiirissä olevan laitteen teho riippuu käytettävästä jännitteestä ja laitteen läpi kulkevan sähkövirran suuruudesta.
- virtalähteessä jännite tekee työtä, kun se pumppaa johtimeen elektroneja, jotka saavat aikaan sähkövirran virtapiirissä
- teho on P ja sen yksikkö on watti
- energian suuruus riippuu tehosta ja ajasta
- termostaatti sääteleen laitteen lämpötilaa