Yhteenveto ja itsearviointi

Yhteenveto

Virtapiirin potentiaali ja jännite

  • Virtapiirin jokaisessa pisteessä sähköisellä potentiaalilla [[$V$]] on jokin arvo. Kahden pisteen välinen potentiaaliero on jännite, [[$\Delta V=U$]].

Kirchhoffin II laki ja potentiaalikuvaaja

  • Jos kuljetaan suljettua virtapiiriä pitkin lähtien mistä tahansa pisteestä siten, että palataan takaisin samaan pisteeseen, matkan varrella olevien potentiaalimuutosten täytyy olla yhteensä nolla​. [[$ \Sigma \Delta V=0 $]].
  • Kuvan mukaisessa piirissä Kirchhoffin II lain mukainen yhtälö on [[$ U-R_1 I - R_2 I -R_3 I =0 $]]​.
  • Piirin potentiaalissa tapahtuvat muutokset voidaan esittää kuvaajana, jossa paristot nostavat ja vastukset laskevat potentiaalia.


Maadoitus


  • Maadoituksessa tietty virtapiirin kohta yhdistetään johteella maahan, jolloin tämän osan potentiaali asettuu nollaan volttiin. Ihmisen ollessa kosketuksissa maahan jaloistaan potentiaalieroa maadoitetun kohdan ja ihmisen välillä ei ole, ja sähköiskua ei voi tapahtua.

Pariston sisäinen resistanssi


  • Jännitelähteellä on sisäinen resistanssi [[$ R_{\text {s}} $]], jonka vuoksi se vastustaa sähkövirran kulkua.
  • Lähdejännite [[$ E $]] on kuormittamattoman ja napajännite [[$ U $]] kuormitetun jännitelähteen napajännite.
  • Napajännite muodostuu Kirchhoffin II lain mukaisesti, kun lähdejännitteestä vähenee sisäisen resistanssin aiheuttama potentiaalin alenema: [[$ U=E-R_{\text{s}}I $]]​.


Sähköteho


  • Virtapiireissä tapahtuu energianmuutoksia. Jännitelähde tuo piiriin energiaa, joka muuntuu komponenteissa useimmiten lämmöksi, valoksi tai liikkeeksi. 
  • Kulutukseen tai energian tuomiseen liittyvä sähköteho noudattaa lakia [[$P=UI$]]. Vastuksen teholle voidaan johtaa Joulen laki [[$P=RI^2$]].
  • Paristossa kemiallista energiaa vapautuu virtapiiriin teholla [[$P=EI$]]. Pariston sisäinen resistanssi aiheuttaa pariston lämpenemistä teholla [[$P=R_{\text{s}} I^2$]]. 

4. Testaa osaamisesi! (Maks. 15 p.)

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

1. Valitse oikein.

1.1. Mikä on oikea potentiaalin kuvaaja kaavion mukaiseen virtapiiriin? (2 p.)







1.2. Järjestä jännitemittarien A–D lukemat suuruusjärjestykseen, suurimmasta pienimpään. Kaikki paristot ja vastukset ovat keskenään identtisiä. (4 p.)

Suurin: ,,,:pienin

1.3. 10 voltin jännitelähteeseen kytketään 25 ohmin vastus. Kuinka suurella teholla akusta siirtyy energiaa vastukselle? (2 p.)





1.4. Paristoon on kytketty vastus. Vastus lämpenee teholla 100 W. Vastuksen kanssa kytketään sarjaan toinen samanlainen vastus. Mikä on tällöin vastusten kokonaisteho? (2 p.)






2. Laske tehtävä vaiheittain ja perustellen. Tämän jälkeen pisteytä ratkaisusi malliratkaisun perusteella. (5 p.)

Pariston lähdejännite on 4,5 V ja sisäinen resistanssi 0,75 Ω.

  1. Pariston napoihin kytketään 4,0 Ω:n vastus. Kuinka suuri sähkövirta piiriin syntyy? (3 p.)
  2. Kuinka suuri on pariston napajännite? (2 p.)


Näytä ratkaisu

Ratkaisuni pistemäärä:


Tallenna vastauksesi. Testin maksimipistemäärä on 15 p.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen