1. tunti: Jännite, sähkövirta ja resistanssi
Jännite, sähkövirta ja resistanssi
Viime viikolla puhuimme jännitteestä [[$U$]], jonka yksikkö on voltti ([[$V$]]).
Tällä viikolla puhumme lisäksi sähkövirrasta [[$I$]], jonka yksikkö on ampeeri ([[$A$]]), sekä resistanssista [[$R$]], jonka yksikkö on ohmi ([[$\Omega$]]).
Alla olevalla sovelluksella voit kokeilla, miten yllä mainitut kolme suuretta vaikuttavat toisiinsa.
1. Mitä virralle tapahtuu, kun jännite
a) kasvaa
b) pienenee?
2. Mitä virralle tapahtuu, kun resistanssi
a) kasvaa
b) pienenee?
Tällä viikolla puhumme lisäksi sähkövirrasta [[$I$]], jonka yksikkö on ampeeri ([[$A$]]), sekä resistanssista [[$R$]], jonka yksikkö on ohmi ([[$\Omega$]]).
Alla olevalla sovelluksella voit kokeilla, miten yllä mainitut kolme suuretta vaikuttavat toisiinsa.
1. Mitä virralle tapahtuu, kun jännite
a) kasvaa
b) pienenee?
2. Mitä virralle tapahtuu, kun resistanssi
a) kasvaa
b) pienenee?
Ohmin laki
Kun sähkölaitteen jännitteestä, sähkövirrasta tai resistanssista tunnetaan kaksi suuretta, niin kolmas voidaan laskea Ohmin lain avulla.
Ohmin laki kertoo, että sähkölaitteen jännite(häviö) ja virta ovat suoraan verrannollisia suureita. Jännite(häviö) [[$U$]] voidaan laskea virran [[$I$]] ja resistanssin [[$R$]] avulla kaavalla [[$$jännite \ = \ resistanssi \ \cdot \ virta$$]] eli [[$$U \ = \ R \cdot I.$$]]
Vastaavasti virta [[$I$]] lasketaan kaavalla [[$$virta \ = \ \frac{jännite}{resistanssi}$$]] eli [[$$ I \ = \ \frac{U}{R}.$$]]
Edelleen resistanssi [[$R$]] lasketaan kaavalla [[$$resistanssi \ = \ \frac{jännite}{virta}$$]] eli [[$$R \ = \ \frac{U}{I}.$$]]
Ohmin laki kertoo, että sähkölaitteen jännite(häviö) ja virta ovat suoraan verrannollisia suureita. Jännite(häviö) [[$U$]] voidaan laskea virran [[$I$]] ja resistanssin [[$R$]] avulla kaavalla [[$$jännite \ = \ resistanssi \ \cdot \ virta$$]] eli [[$$U \ = \ R \cdot I.$$]]
| Esimerkki Hehkulampun langan resistanssi on [[$6 \ \Omega$]] ja langassa kulkee [[$0,4 \ A$]] virta. Tällöin lampun aiheuttama jännitehäviö [[$U$]] on [[$$U \ = \ R \cdot I \ = \ 6 \ \Omega \cdot 0,4 \ A \ = \ 2,4 \ V.$$]] |
Vastaavasti virta [[$I$]] lasketaan kaavalla [[$$virta \ = \ \frac{jännite}{resistanssi}$$]] eli [[$$ I \ = \ \frac{U}{R}.$$]]
| Esimerkki Kiuas on kytketty [[$230 \ V$]] verkkojännitteeseen ja kiukaan vastuksen resistanssi on [[$20 \ \Omega$]]. Tällöin kiukaan läpi kulkeva virta on [[$$I \ = \ \frac{U}{R} \ = \ \frac{230 \ V}{20 \ \Omega} \ = \ 11,5 \ A.$$]] |
Edelleen resistanssi [[$R$]] lasketaan kaavalla [[$$resistanssi \ = \ \frac{jännite}{virta}$$]] eli [[$$R \ = \ \frac{U}{I}.$$]]
| Esimerkki Langassa kulkee [[$0,5 \ A$]] virta ja sen aiheuttama jännitehäviö on [[$6 \ V$]]. Tällöin langan resistanssi on [[$$R \ = \ \frac{U}{I} \ = \ \frac{6 \ V}{0,5 \ A} \ = \ 12 \ \Omega.$$]] |
Tehtävät
1. Laske jännitehäviö, kun vastuksen resistanssi on [[$220 \ \Omega$]] ja vastuksen läpi kulkeva virta on [[$0,8 \ A$]].
2. Laske jännitehäviö, kun lämmittimen resistanssi [[$400 \ \Omega$]] ja lämmittimen vastuksen läpi kulkeva virta on [[$2 \ A$]].
3. Laske resistanssi, kun sähkölaitteen aiheuttama jännitehäviö on [[$5 \ V$]] ja sähkölaitteen läpi kulkeva virta on [[$0,2 \ A$]].
4. Laske resistanssi, kun auton akun jännite on [[$12 \ V$]] ja auton valon läpi kulkeva virta on [[$4,5 \ A$]].
5. Laske virta, kun sähkölaitteen napojen välinen jännite on [[$4,5 \ V$]] ja laitteen resistanssi on [[$10 \ \Omega$]].
6. Täytä Forms-kysely:
9A https://bit.ly/35zsKHh
9B https://bit.ly/2z32UiT
9C https://bit.ly/2W0zHhq
2. Laske jännitehäviö, kun lämmittimen resistanssi [[$400 \ \Omega$]] ja lämmittimen vastuksen läpi kulkeva virta on [[$2 \ A$]].
3. Laske resistanssi, kun sähkölaitteen aiheuttama jännitehäviö on [[$5 \ V$]] ja sähkölaitteen läpi kulkeva virta on [[$0,2 \ A$]].
4. Laske resistanssi, kun auton akun jännite on [[$12 \ V$]] ja auton valon läpi kulkeva virta on [[$4,5 \ A$]].
5. Laske virta, kun sähkölaitteen napojen välinen jännite on [[$4,5 \ V$]] ja laitteen resistanssi on [[$10 \ \Omega$]].
6. Täytä Forms-kysely:
9A https://bit.ly/35zsKHh
9B https://bit.ly/2z32UiT
9C https://bit.ly/2W0zHhq