Luku 35. Generaattori

Taustatiedot

Aloitus
Aiemmin on opittu, miten sähkövirta synnyttää johtimen ympärille magneettikentän. Nyt kokeillaan voisiko päinvastainen ilmiö toimia eli magneettikenttä(muuttuva) synnyttää sähkövirtaa.

Kuten muissakin luvuissa, kaikki mitä löytyy videolta on hyvä tehdä oikeilla välineillä oppilastyönä tai opettajan demonstraationa. Video on oppilaalle hyvä kertaus, siitä mitä on tunnilla kokeellisesti tehty. Parasta olisi, jos oppilaat voisivat itse kestomagneetin ja käämin avulla kokeilla, miten vaihtovirtaa syntyy. Mikäli on käytössä esimerkiksi Logger Pro mittausjärjestelmä, saisi sinikäyrää graafisesti näkyviin suuren U-magneetin avulla. Tehokas U-magneetti pitää pistää pyörimään narun varassa käämin lähellä.

Luvun tavoitteena on:

- oppia sähkömagneettinen induktio
- generaattorin toimintaperiaate ja sähkön tuottamiesen perusteet
- oppia, miksi vaihtovirta voitti tasavirran

Arvio luvun käsittelyyn kuluvasta ajasta: 1-2 oppituntia

Kokeellisuus

Kokeellisuuden voi toteuttaa tekemällä samoja töitä, mitä löytyy oppikirjan videoistakin. Kestomagneetia voi liikuttaa suhteessa käämiin, mutta on hyvä muistuttaa siitä, että muuttuva magneettikenttä saadaan myös liikuttelemalla käämiä kestomagneetin lähellä, kuten oikeassa generaattorissa tapahtuu. Videot ovat oppilaalle hyvä tapa muistella omalla ajalla siitä, mitä tunnilla tehtiin.

Käytännön mittauksissa voi esim. Logger Pro-kuvaajat olla vähemmän ihanteellisia sinikäyriä, mutta oppikirjan simulaatio generaattorin toiminnasta ja jännitteen kuvaajasta täsmentää asiaa.

Tehtävien ratkaisut

35A. Oikein vai väärin

1. Kestomagneetti aiheuttaa käämiin sähkövirran, kun

a) kestomagneetti työnnetään käämin sisään KYLLÄ,

b) kestomagneetti on paikallaan käämin sisällä EI,

c) kestomagneetti vedetään ulos käämistä KYLLÄ.

2. Käämin virtapiiriin syntyvän sähkövirran suuruuteen vaikuttavat

a) kierrosten lukumäärä KYLLÄ,

b) rautasydän EI,

c) magneetin liikuttelunopeus KYLLÄ,

d) magneetin voimakkuus KYLLÄ,

e) magneetin kääntäminen toisinpäin EI.

35B. Verkkojännitteen suuruus

Kotien verkkojännitteen suuruus Suomessa on a) 12 V b) 230 V OIKEIN c) 400 V.

35C. Käämi ja U-magneetti

Mitä tapahtuu, jos pöydällä paikallaan olevan käämin päällä pyöritetään voimakasta U-magneettia?

Ratkaisu

Käämiin syntyy sähkövirta, jonka suuruus muuttuu koko ajan. Yksi U-magneetin pyörähdys synnyttää yhden siniaallon. Tämän voisi opettaja demonstroida helposti(tai oppilas tehdä oppilastyönä). Jännitteen kuvaajan saisi helposti kuvattua jänniteanturilla.

35D. Pohdiskelutehtävä

Tutki seuraavaa videota. Miksi alumiinirengas hyppää?

Ratkaisu

Kun käämissä kulkee vaihtovirta, käämin magneettikenttä muuttuu, muuttuva magneettikenttä indusoi alumiinirenkaaseen sähkövirran, jonka aiheuttama kenttä vastustaa käämin kentän muutosta.