IV. Sähkö

I. Hankaussähkö

1. Muovikalvo

a. Laita piirtoheitinkalvo pöydälle ja hankaa sitä villakankaalla tai turkiksella. Nosta kalvoa irti pöydästä. Mitä huomaat?
b. Hankaa kahta kalvoa villalla ja tutki, miten kalvot vaikuttavat toisiinsa.
c. Hankaa eboniittisauvaa villakankaalla. Kosketa sauvaa hohtolampulla. Mitä huomaat?
d. Kosketa hangatulla sauvalla elektroskoopin levyä. Mitä huomaat?
e. Kosketa hangattua kalvoa hohtolampulla.
f. Miten villakankaasta irrotettu nöyhtä käyttäytyy eboniittisauvan vieressä?

2. Muovinauha

a. Hankaa muovinauhaa villalla tai turkiksella. Riiputa nauhaa ja tuo toinen samanlainen nauha lähelle. Tutki vuorovaikutusta.

b. Hankaa molempia muovinauhoja. Tuo nauhat lähekkäin ja tutki vuorovaikutusta.

3. Lisää hankaussähköä

Välineet: eristepylväs, pyörivä alusta, lasisauvoja, eboniittisauvoja, tekstiilejä
Työn suoritus: tutkitaan vuorovaikutusta lasi- ja eboniittisauvojen välillä.
Hankaa sauvoja, laita toinen sauva pyörijään ja tutki, millainen vuorovaikutus sauvojen välillä on.
  • lasi-lasi
  • lasi-eboniitti
  • eboniitti-eboniitti

4. Sähköä vedessä

Avaa vesihanasta valumaan hyvin ohut noro. Vie hangattu eboniittisauva tai muovinen mittalasi vesinoron viereen mutta älä kosketa vettä. Mitä tapahtuu?

Jatka työ- ja tehtäväkirjasta ss. 96-99

S1

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

2. Virtapiiri

I. Muodosta luokan kanssa suljettu piiri.
Laitetaan virta kulkemaan piirissä: jos oikea kätesi kohoaa ja laskeutuu, kohota ja laske hetken päästä vasenta kättäsi.
Mitä virralle tapahtuu, jos piiri avataan?
Mitä tarkoittaa suljettu piiri? Mitä tarkoittaa avoin piiri?

II. Siirrä piirissä hiukkasia (palloja) jatkuvana virtana. Miten virran voimakkuuteen vaikuttaa a) nopeus, b) liikkuvien hiukkasten määrä?

III. Rakenna virtapiiri, jossa on lamppu ja paristo. Milloin virtapiiri on a) avoin, b) suljettu?
Piirrä virtapiirien kytkentäkaavio vihkoosi.

IV. Lisää virtapiiriin kytkin. Kun kytkin on painettuna alas, lamppu valaisee. Piirrä kytkentäkaavio.

V. Suunnittele ja rakenna Phet-sovelmalla seuraavat virtapiirit ja testaa niiden toimintaa. Piirrä virtapiirien kytkentäkaaviot vihkoosi.

  1. Paristo ja lamppu. Kytkennässä lamppu valaisee.
  2. Paristo, lamppu ja kytkin. Lamppu valaisee, kun kytkintä painetaan. Lamppu on sammuksissa, kun kytkintä ei paineta.
  3. Paristo, kaksi lamppua ja kytkin. Kun kytkintä painetaan, molemmat lamput valaisevat.
  4. Paristo, kaksi lamppua ja kytkin. Kun kytkintä painetaan, molemmat lamput valaisevat. Kun kytkintä ei paineta, toinen lamppu valaisee ja toinen on sammuksissa.
    Tarkkaile jatkuvasti palavan lampun kirkkautta. Muuttuuko se, kun painat kytkintä?
  5. Paristo, kaksi kytkintä ja lamppu. Lamppu valaisee vain, kun molempia kytkimiä painetaan.
  6. Paristo, kaksi kytkintä ja lamppu. Lamppu valaisee, jos vain kytkintä 1 painetaan. Jos kytkintä 2 tai molempia kytkimiä painetaan, lamppu on sammuksissa.

S2

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

3. Jännitteen ja virran mittaaminen

Välineet: kytkentäalusta, lamppu, paristoja, analoginen virtamittari ja jännitemittari, digitaalinen yleismittari

Sähkövirta I tarkoittaa varausten liikettä. Virran yksikkö [I] = 1 A = 1 ampeeri.
Jännite U tarkoittaa sähköistä potentiaalieroa kahden pisteen välillä. Jännitteen yksikkö on [U]=1 V = 1 voltti.

  1. Tee toimiva virtapiiri lampusta ja paristosta.
  2. Mittaa jännitemittarilla eli volttimittarilla pariston jännite. Jännite mitataan aina kahden pisteen väliltä.
  3. Mittaa virtamittarilla eli ampeerimittarilla lampun läpi kulkeva virta. Virtamittari kytketään sarjaan lampun kanssa. Muista: virtamittaria ei saa kytkeä suoraan virtalähteeseen!

S3

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

4. Sarjassa ja rinnan

I Paristojen sarjaan- ja rinnankytkentä

  1. Kytke kaksi paristoa sarjaan. Mittaa paristojen tuottama jännite.
  2. Kytke kaksi paristoa rinnan. Mittaa paristojen tuottama jännite.
  3. Lisää paristojen sarjaankytkentään kaksi lamppua a) sarjaan, b) rinnan. Mitä huomaat?

II Rakentele

Rakentele komponenteista sekä PhET-sovelmalla virtapiirejä lampuista, vastuksista ja paristoista. Mittaa piiristä jännitettä ja virtaa eri kohdista.

S4

  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä
  • Palauta linkki

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

5. Resistanssi

Välineet: jännitelähde, johtimia, lamppuja, jännite- ja virtamittari
  1. Tee lampusta ja jännitelähteestä kytkentä.
  2. Mittaa volttimittarilla jännitelähteen antamaa jännitettä ja virtamittarilla lampun läpi kulkevaa virtaa. Älä ylitä 4,5 V:n jännitettä.
  3. Kirjaa jännite U (V), virta I (A) ja jännitteen ja virran suhde [[$ R=\frac{U}{I} $]] (V/A).​ Toista mittaus ainakin kolmella eri jännitteen arvolla.
  4. Piirrä mittauksesta kuvaaja UI-koordinaatistoon (U vaaka-akselille). Millainen riippuvuus jännitteen ja virran välillä on?
  5. Muuta kytkentää niin, että yhden lampun sijasta on kaksi lamppua kytkettynä sarjaan. Toista mittaukset. Älä ylitä 6 voltin jännitettä.
  6. Kytke kolme lamppua sarjaan ja toista mittaukset.


Jännitteen ja virran suhde [[$$ R=\frac{U}{I} $$]]​ on resistanssi.
Resistanssi kuvaa sitä, kuinka paljon komponentti vastustaa virran kulkua. Resistanssin yksikkö on [[$$ [R]=\frac{[U]}{[I]}=\frac{1 \rm{V}}{1 \rm{A}}=1 ~\rm{ohmi} =1 ~\rm{\Omega} $$]]​