Soveltavat tehtävät (151–154)

151. Lämmitysvastuksen teho ja hyötysuhde

Lämmitysvastus kytketään jännitelähteeseen, jonka suuruus on 24 V. Vastuksessa mitataan kulkevan 2,7 A:n sähkövirta. Vastuksella lämmitetään vettä, jonka alkulämpötila on 21 °C ja massa 0,45 kg. Kun vettä oli lämmitetty 15 minuuttia, sen lämpötila oli 44 °C.

  1. Kuinka suuri on vastuksen teho?
  2. Kuinka suuri on lämmitysvastuksen hyötysuhde lämmitystilanteessa?

152. Lamppujen ominaisuuksia

  1. Lue oheinen aineisto erilaisista lampuista.
  2. Miten valoa voidaan tuottaa?
  3. Vertaile erilaisia lamppuja täyttämällä oheinen taulukko.
Vanhanmallisessa hehkulampussa on hehkulanka, joka kuumenee sähkövirran kulkiessa hehkulangassa. Lanka kuumenee niin paljon, että se alkaa hehkua tuottaen valoa. Halogeenilampussa on hehkulampun tapaan hehkulanka, joka kuumenee sähkövirran seurauksena. Halogeenilampussa on kaasua, joka mahdollistaa hehkulangan korkeamman lämpötilan. Korkeammassa lämpötilassa aine tuottaa enemmän valoa lämpöön verrattuna. Energiansäästölampussa ja loisteputkessa valontuotto perustuu myös sähkövirran lämpövaikutukseen, mutta sähkövirta ei suoraan kuumenna ainetta hehkuvaksi. Sähkövirta saa aikaan elohopean kaasuuntumisen. Kaasun viritystilat purkautuvat ja syntyy valoa. Energiansäästölamppu tuottaa valoa viisi kertaa paremmalla hyötysuhteella ja on käyttöiältään moninkertainen hehkulamppuun verrattuna. LED-lamppu on puolijohteesta rakennettu komponentti. Ledissä syntyy valoa ja lämpöä, kun sähkövirta pääsee kulkemaan komponentin läpi. LED-lamppujen hyötysuhde on korkea etenkin pienitehoisilla lampuilla. LED tulee englannin kielen sanoista Light-Emitting Diode eli valoa lähettävä diodi. 
Vertailu lamppujen ominaisuuksista
Lamppu Plussat Miinukset
halogeeni
  • edullinen
  • ei ongelmajätettä
  
pienoisloisteputki  
  • toimii heikosti kylmässä ja kuumassa
  • sisältää elohopeaa
loisteputki
  • hyvä hyötysuhde
  • pystyy tuottamaan paljon valoa
  
LED  
  • kalliita
  • eivät sovellu hyvin kuumiin paikkoihin

Tarkempi luettelo Sähköturvallisuuden edistämiskeskuksen sivuilla lamppujen vertailu (STEK)

153. Maadoitus ja suojaeristys

  1. Pyykinpesukoneen virtajohdon eriste on hiertynyt puhki, ja johto on yhteydessä koneen metallirunkoon. Koneen omistaja kytkee virtajohdon pistorasiaan ja käynnistää koneen koskien metallirunkoon. Pistorasia on maadoitettu. Millä tavoin maadoitus vähentää tilanteen vaarallisuutta?

  2. Maadoitetun laitteen pistokkeen voi kytkeä maadoittamattomaan pistorasiaan, mutta ei päinvastoin. Tähän törmätään uusissa rakennuksissa, joissa määräysten mukaan kaikki pistorasiat ovat maadoitettuja. Esimerkiksi vanhoja jalkalamppuja ei saa kytkettyä näihin. Pistokkeen muokkaaminen sopivaksi jalkalampun runkoa maadoittamatta on määräysten vastaista. Miksi maadoittamaton laite maadoitettujen joukossa on käyttäjälle vikatilanteessa vaarallisempi kuin maadoittamaton laite muiden maadoittamattomien joukossa?

  3. Selvitä, mitä tarkoittaa suojaeristetty laite. Näiden pistokkeet ovat usein litteitä ja sopivat niin maadoitettuihin kuin maadoittamattomiinkin pistorasioihin. Miksi suojaeristettyjä laitteita on turvallista käyttää sekä maadoitetussa että maadoittamattomassa ympäristössä?

154. Sähkölaitteen arvokilpi

Ohessa on tietokoneen laturi ja sen arvokilpi.

  1. Määritä arvokilvestä tietokoneen akun latausjännite ja latausvirta.
  2. Laske arvokilven avulla laturin tehohäviö, kun input tarkoittaa tietokoneen laturin muuntajalle tulevaa jännitettä ja output laturin muuntajasta tietokoneeseen tulevaa jännitettä.
  3. Miten tehohäviö käytännössä havaitaan?
  4. Päättele kuvan pistokkeen perusteella laitteen suojausluokka.