Kpl 31-36: Energia yhteiskunnassa
Energia yhteiskunnassa
31. Kompassin neula on kestomagneetti
TUTKI: Simulaatio kompassista magneettikentässä (kestomagneetti ja sähkömagneetti erikseen)
32. Sähkömagneetin tehokkuutta voidaan muuttaa
33. Generaattori muuntaa liike-energiaa sähköenergiaksi
- Magneetissa on kaksi kohtiota, etelä (S) ja pohjoinen (N).
- Samannimiset navat hylkivät toisiaan ja erinimiset vetävät toisiaan puoleensa.
- Kestomagneettien magneettisuus on pysyvää.
- Esim. rautaesineistä voidaan tehdä väliaikaisia magneetteja magnetoimalla ne kestomagneettien avulla.
- Maapallo on suuri magneetti, jonka eteläkohtio (S) on maantieteellisellä pohjoisnavalla ja pohjoiskohtio (N) maantieteellisellä etelänavalla. Siksi kompassin pohjoiskohtio osoittaa pohjoiseen.
TUTKI: Simulaatio kompassista magneettikentässä (kestomagneetti ja sähkömagneetti erikseen)
32. Sähkömagneetin tehokkuutta voidaan muuttaa
- Sähkövirta aiheuttaa sähköjohdon ympärille magneettikentän.
- Käämi saadaan, kun sähköjohtoa kierretään silmukoille.
- Sähkömagneetti saadaan, kun käämiin johdetaan sähkövirta ja käämin ympärille muodostuu magneettikenttä.
- Sähkömagneetin voimakkuutta lisää käämin kierrosluvun ja sähkövirran kasvattaminen sekä käämin sisään laitettava rautasydän.
- Sähkömagneetteja on mm. sähkömoottoreissa, sähkölukoissa, kaiuttimissa ja kytkimissä (rele).
33. Generaattori muuntaa liike-energiaa sähköenergiaksi
- Sähkömagneettinen induktio: Muuttuva magneettikenttä saa suljetussa virtapiirissä aikaan sähkövirran (esim. kun magneettia liikutellaan käämin sisällä).
- Magneetin pyörittäminen käämin sisällä saa aikaan jatkuvaa vaihtovirtaa (sama saadaan aikaiseksi, kun käämiä pyöritetään magneettikentässä)
- Generaattori hyödyntää sähkömagneettista induktiota ja muuttaa liike-energiaa sähköksi.
- Sähkömoottori toimii toisin päin: Sähkön avulla saadaan aikaan pyörimisliike.
- Generaattori ja sähkömoottori ovat rakenteeltaan siis samanlaiset, mutta toimivat päinvastaisesti.
- Sähkömottoreita on useissa koneissa, joissa tarvitaan pyörimisliikeettä, esim. pora, pesukoneet, kuivurit, tuulettimet, sähkövatkaimet, potkurit, hissit, jne...
TUTKI: Simuaalaatio generaattorista (voit valita yläreunasta myös käämin, sähkömagneetin ja muuntajan toimintaa kuvaavat simulaatiot)
KATSO: Animaatio generaattiorin ja sähkömoottorin rekenteesta.
34. Kodin virtapiirit ovat osa Suomen sähköverkkoa
- Sähköverkon avulla siirretään sähköä voimalaitoksista ihmisten käyttöön.
- Sähkö siirretään voimalaitoksista koteihin suurella jännitteellä, joka voi olla jopa 400 kV.
- Jännitteen on oltava suuri, jotta virta saadaan pieneksi (näin lämpöhäviö sähkönsiirrossa pienenee) ja teho pysyy kuitenkin suurena (P=UI).
- Muuntajia käytetään suurentamaan tai pienentämään jännitettä sopivaksi. Voimalaitoksista lähtevä jännite suurennetaan korkeajännitteeksi ja koteihin tuleva jännite pienennetään taas 230 volttiin kotien ulkopuolella olevissa jakelumuuntajissa. Kodinkoneissa on myös muuntajia, jotta 230 V:n jännite saadaan pienennettyä laitteille sopivaksi (tutki esim. puhelimen tai tietokoneen laturia).
- Muuntajan rakenne (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Muuntaja3d.svg)
- Muuntaja muuntaa jännitettä käämien kierroslukujen suhteessa.
[[$$ \frac{U1}{U2}= \frac{N1}{N2} $$]]
35. Sähköenergiaa tuotetaan voimalaitoksissa
Mistä sähkö tulee?
Toppilan turvevoimalan esittelyvideo
https://www.youtube.com/watch?v=OpCcmkh2du8
Tammervoima - Lähienergiaa roskapusseista (4min)
https://www.youtube.com/watch?v=WBR5dLcvbvk
36. Sähköenergian säästäminen kannattaa
Videolinkit
Revontulista Santatelevisio. Lapin matkailumainoksessa hyvin selitetty. 7 min
https://www.youtube.com/watch?v=E-p0RvlU3X8ähkö ja magnetismi Ylen Tiedepankissa. Oppiminen.yle.fi
https://www.youtube.com/watch?v=E-p0RvlU3X8ähkö ja magnetismi Ylen Tiedepankissa. Oppiminen.yle.fi
Tehtävälinkit
Essee-harjoitus
AIHE: Sähkön tuottaminen vesivoimalla, tuulivoimalla, ydinvoimalla TAI lämpövoimalaitoksessa (valitse esimerkiksi yksi energianlähde).
Älä kirjoita mitään mitä et ymmärrä!
Voit kirjoittaa esseen vihkoosi (maksimissaan yksi sivu), erilliselle paperille tai tietokoneella ja lähettää opettajalle.
AIHE: Sähkön tuottaminen vesivoimalla, tuulivoimalla, ydinvoimalla TAI lämpövoimalaitoksessa (valitse esimerkiksi yksi energianlähde).
- Kerro sähköntuottaminsesta yleensä (generaattori)
- Kerro valitsemastasi energiantuottotavasta
- Kerro sen ympäristövaikutuksista
- Kerro hyviä ja huonoja puolia
Älä kirjoita mitään mitä et ymmärrä!
Voit kirjoittaa esseen vihkoosi (maksimissaan yksi sivu), erilliselle paperille tai tietokoneella ja lähettää opettajalle.