5. Sähkön tuotantotapoja

Mikä on paristo?

Sinulle tutuin jännitelähde on varmaan sähköparisto. Pariston idea on aika yksinkertainen. Kun kaksi erilaista metallia suljetaan virtapiiriin, saadaan aikaan sähköä. Koulussa käytetään tavallisimmin kuparia ja sinkkiä, koska ne ovat varsin turvallisia metalleja. Metallit täytyy kuitenkin yhdistää toisiinsa sopivalla nesteellä, jotta sähköä saadaan. Siihen tehtävään käy hyvin vaikkapa tuore ja mehukas peruna, omena tai sitruuna. Väliaineeksi käy myös vaikkapa suolavesi tai sitruunahappo. Paristolla saadaan sähköä aikaan kemiallisesti. Paristo on jännitelähde ja metallit ovat luonnonvaroja. Tämän sivun alaosassa on video oppilaiden tekemästä paristokokeilusta.

Nykyaikaiset tehokkaat alkaliparistot ovat tietenkin hieman erilaisia kuin tuollainen yksinkertainen paristo. Niiden kaksi erilaista metallia ovat sinkki ja mangaani. Nesteenä niissä on emäksistä kaliumhydroksidia, joka voi ärsyttää ihoa, silmiä ja hengitystä. Kun paristot toimitetaan keräykseen, niiden navat tulee teipata, jotta ne eivät ala vuotaa. Samasta syystä tyhjiä paristoja ei saa unohtaa laitteeseen ja ne tulee vaihtaa kaikki kerralla uusiin.

Erilaisia paristoja

Mikä on akku?

Jos paristo on tarkoitettu ladattavaksi uudelleen, kun se on tyhjentynyt, sitä kutsutaan akuksi. Akku on pariston tavoin jännitelähde. Esimerkiksi kameroissa on usein irrotettava akku ja siihen sopiva akkulaturi.

Latauksessa akku palautetaan sähkön avulla lähtötilaan. Se voidaan tehdä monta kertaa, ennen kuin akku muuttuu käyttökelvottomaksi.

Akkuja käytetään yhä useammassa ja useammassa laitteessa. Varsinkin kännykän lataaminen on nykyisin lapsillekin tuttua.

Ennen käyttöä akun käyttöohjeet tulee kuitenkin opiskella hyvin. Väärin käytettynä akku voi aiheuttaa vahinkoja. Lisäksi käytetty akku on vaarallinen jäte, joka pitää toimittaa keräykseen.

Kuinka sähköä saadaan valosta?

Valokennon idea muistuttaa pariston ideaa. Kun kahta erilaista piitä suljetaan virtapiiriin, saadaan aikaan sähköä. Kahdesta erilaisesta piistä muodostuukin valokenno. Auringon valo muuntuu valokennossa sähköksi. Valokenno on siten jännitelähde. Valokennoa kutsutaan myös aurinkokennoksi. Pii ja auringon valo ovat luonnonvaroja. Pii on alkuaine ja sen kemiallinen merkki on Si. Englanniksi pii on silicon.

Valokennoja käytetään nykyisin jännitelähteinä esimerkiksi purjeveneissä ja kesämökeillä silloin, kun tavallista kiinteää sähköverkkoa ei ole saatavilla. Kuvan sähköisen liikennemerkin yläpuolella on valokennosto. Sähkön avulla liikennemerkin numeroita voidaan vaihtaa.

Kuinka sähköä saadaan liikkeestä?

Sähköä on varsin helppo saada aikaan liikkeen avulla. Tarvitaan vain johdin ja magneetti. Kun magneettia liikutetaan johtimen lähellä, saadaan johtimeen sähköjännite. Tämä on generaattorin idea. Generaattori onkin kaikkein tavallisin jännitelähde. Generaattorin avulla voidaan liikettä helposti muuntaa sähköksi. Oikeastaan generaattori onkin sähkömoottori väärin päin. Sillä kun sähkömoottorin akselia pyöritetään, saadaan aikaan sähköä. Kun taas sähkömoottoriin johdetaan sähköä, saadaan aikaan pyörivää liikettä.

Yleensä generaattorin akselia liikutetaan siipipyörän avulla. Siipipyörää voi liikuttaa tuuli, virtaava vesi tai kuuman höyryn paine. Kuumaa höyryä saadaan, kun vettä kuumennetaan erilaisissa höyryvoimaloissa. Hiilivoimalassa vesi kuumennetaan hiiltä polttamalla. Turvevoimalassa poltetaan tietenkin turvetta. Ydinvoimalassa ei polteta mitään, vaan vesi kuumennetaan uraanin ytimiä rikkomalla. Alla olevasta kuvagalleriasta löydät erilaisia keinoja pyörittää generaattorin akselia.

Tässä kuvassa on heilutusgeneraattori. Kun lampun sisällä olevaa kiiltävää kestomagneettia heilutetaan, se liikkuu edestakaisin johdinkerien sisällä. Magneetin liike muuttuu johtimissa sähköksi. Sähkö taas muuttuu lampussa valoksi. Jotta lamppua ei tarvitsisi jatkuvasti heiluttaa, on lampun virtapiiriin kytketty pieni jännitevarasto.

Generaattorin akselin pyöritystapoja

Tutki ja kokeile

Tutustu erilaisiin sähkötuotantotapoihin myös kokeellisuusvideoiden avulla:

Video 1 - Sähköä kemiallisesti: Oppilaat kokeilivat, saavatko he kahdesta eri metallista sähkövirtaa. Metallit yhdistettiin toisiinsa perunalla.
Video 2 - Sähköä valosta: Oppilaat kokeilivat, kuinka suuren jännitteen he saavat valokennon avulla. Valoa saatiin aikaan piirtoheittimellä.
Video 3 - Sähköä magneetista: Oppilaat kokeilivat,kuinka suuren jännitteen he saavat aikaan magneetilla ja kuparilankakerällä.
Video 4 - Heiluttamalla valoa: Oppilaat kokeilivat, saavatko he taskulampun valaisemaan ilman paristoja.
Video 5 - Sähköä siipipyörästä: Oppilaat kokeilivat saavatko he leluauton liikkeelle veden ja siipipyörän avulla.
Video 6 - Sähköä tuulivoimasta: Oppilaat kokeilivat saavatko he puhaltamalla aikaan sähkövirtaa
Video 7 - Sähköä generaattorista: Oppilaat kokeilivat kuinka virtapiirin sulkeminen vaikuttaa generaattorin veivaamisen.