V. Magnetismi

Kurssipäiväkirja

27.4.2020 M6. Energian tuotanto

17.4.2020 M4. Muuntaja
Tarkista edelliset tehtävät!
Kotitehtävistä luku 27 / tehtävä 248.

15.4.2020 M4. Muuntaja

8.4.2020 M3. Sähkömagneettinen induktio
TK s. 137, 27/241-244

3.4.2020 Tarkista luvun 26 tehtävät. Ratkaisuja
https://peda.net/p/petri.nousiainen/2019-2020/fy9/vi-magnetismi/ratkaisuja/26
Lue luku 27.

30.3.2020 Työ M2. M2. Sähkömagneetti
Lue tiivistelmästä luku 4.3. Lue kirjasta luku 26. Täytä työ- ja tehtäväkirjasta sivut 121-123 ja oppikirjasta tehtävät 235-238.

23.3.2020 Tällä viikolla: Katso videot ja kokeile sovelmat työstä M1. M1. Kestomagneetit
Lue tiivistelmästä luvut 4.1 ja 4.2. Lue kirjasta luku 26. Täytä työ- ja tehtäväkirjasta sivu 120 ja oppikirjasta tehtävät 233, 234, 239.
Lisäsin kurssille keskustelualueen. Kysy siellä tehtävistä tai keskustele kurssin aiheista: Kysymyksiä ja vastauksia

 

M1. Kestomagneetit

Katso videot ja kokeile sovelmia. Tee muistiinpanot vihkoon.

Materiaalit

Tutkitaan kestomagneetin vaikutusta esineisiin.
  1. Katso video: Materiaalit.
  2. Millaiseen materiaaliin magneetti vaikuttaa? Millaiseen se ei vaikuta?
  3. Mitkä tutkituista esineistä ovat magneettisia?
  4. Ota selvää, mitkä metallit ovat magneettisia.
  5. Miten voisit tutkia, kumpi kahdesta magneetista on voimakkaampi?
  6. Miksi jääkaappimagneetti pysyy jääkaapin ovessa mutta ei ikkunassa tai seinällä?

Kestomagneettien vuorovaikutus

  1. Katso video: Vuorovaikutus
  2. Mitä eroa magneetin kohtioilla eli navoilla (tangon päillä) on?
  3. Miten etäisyys vaikuttaa vuorovaikutuksen voimakkuuteen?

Magneettikenttä

  1. Katso video: Magneettikenttä.
  2. Magneettikenttä kuvaa magneetin vuorovaikutusta. Miten magneettikentän saa näkyviin?
  3. Piirrä vihkoosi kuva tankomagneetin magneettikentästä.
  4. Kokeile itse: Tankomagneetin magneettikenttä
    Siirrä punavihreää kompassia ja odota, kun sovelma piirtää kenttäviivan. Siirrä sitten kompassi uuteen paikkaan.
  5. Kokeile itse: Tankomagneettien vuorovaikutus
    Magneettikenttä kuvaa magneettisen vuorovaikutuksen suuntaa ja voimakkuutta.
    Kääntele magneetteja ja tutki, miten magneettikenttä niiden ympärillä muuttuu. Minkä muotoinen kenttä on silloin, kun magneetit hylkivät toisiaan? Entä silloin, kun ne vetävät toisiaan?

Magnetoituminen

  1. Katso video: Magnetoituminen.
  2. Mitä rautanaulalle tapahtuu, kun siitä tartutaan magneetilla?
  3. Miksi pienet naulat putoavat, kun magneetti irrotetaan isosta naulasta?
  4. Miten sukkapuikon magnetoiminen tapahtuu?
  5. Kokeile itse: Magnetoituminen
    Raudan atomit ovat pieniä alkeismagneetteja. Aluksi alkeismagneetit ovat satunnaisessa järjestyksessä. Lisää ulkoisen magneettikentän voimakkuutta (B) liukusäätimestä. Mitä tapahtuu?

Kompassi

  1. Katso video: Kompassi. Videossa käytetään edellisessä demossa magnetoitua sukkapuikkoa.
  2. Kokeile itse: Maan magneettikenttä. Ota näkyviin maapallo (earth show) ja kompassi (compass show). Liikuta kompassia, tutki magneettikentän suuntaa ja kääntele maapalloa (magnet points up/down/left/right).
  3. Mitä tarkoittavat magneetissa tai kompassissa merkinnät N ja S? Entä punainen ja valkoinen väri?

Magneettinen dipoli

  1. Katso video: Kaksinapaisuus.
  2. Kun magneetin jakaa, kuinka monta napaa puolikkailla on? Voiko magneetin kohtiot saada erilleen toisistaan?
  3. Kun kaksi magneettia yhdistää, kuinka monta napaa yhdistetyllä magneetilla on?

Kotitehtävät

Lue tiivistelmästä luvut 4.1 ja 4.2. Lue kirjasta luku 26. Täytä työ- ja tehtäväkirjasta sivu 120 ja oppikirjasta tehtävät 233, 234, 239.

Ensi viikolla tehdään kokeita sähkömagneeteilla.

M1

Kirjoita vastaukset tänne tai ota kuva vihkostasi. Palauta tänne myös oppikirjan ja työkirjan (TT) tehtävät s. 120 ja oppikirjan (TK) tehtävät 233, 234 ja 239.
Vaihda tiedoston otsikko ennen tallennusta: esimerkiksi "videot" eikä "IMG94238734798427982374.JPG".
  • Palauta kuva tai muu tiedosto
  • Palauta merkintä

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

M2. Sähkömagneetti

Välineet: säädettävä jännitelähde, johtoja, käämejä, rautasydän, nauloja, pyörijä, kestomagneetti

  1. Kytke käämi virtalähteeseen. Jännite DC 0 V – 3 V.
  2. Kokeile käämin vuorovaikutusta rautapuikon tai -naulan kanssa. Vie puikko käämin sisään. Mitä tapahtuu?
  3. Missä kohdassa käämiä magneettikenttä on voimakkain?
  4. Miten käämin sisään pujotettu rautasydän vaikuttaa magneettikenttään?
  5. Mikä on rautasydämen tehtävä? Mitä rautasydämen sisällä tapahtuu, kun käämin läpi kulkee sähkövirta?
  6. Miten jännitteen lisääminen (max 3 V!) vaikuttaa magneettikenttään?
  7. Mitä tapahtuu, kun sammutat virtalähteen?
  8. Vaihda jännitelähteen valitsin vaihtojännitteeseen (AC). Työnnä puikko rautasydämen viereen ja pitele kevyesti kiinni. Mitä tapahtuu?
  9. Vaihda takaisin tasajännitteeseen (DC). Työnnä tankomagneetin pää käämin sisään. Päästä irti. Mitä tapahtuu?
  10. Käännä magneetti toisin päin ja toista.
  11. Liikuta kompassia käämin ympärillä. Minkä muotoinen magneettikenttä on?
  12. Vaihda käämissä johdot keskenään. Miten se vaikuttaa magneettikenttään?
  13. Kuinka monta napaa käämin magneettikentällä on? Eroavatko ne kestomagneetin navoista?
  14. Mitä etuja sähkömgneetilla on kestomagneettiin verrattuna?
  15. Miten käämin kierrosten määrä vaikuttaa magneettikenttään? Miksi?

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0d/VFPt_Solenoid_correct2.svg

Kotitehtävät

Lue tiivistelmästä luku 4.3. Lue kirjasta luku 26. Täytä työ- ja tehtäväkirjasta sivut 121-123 ja oppikirjasta tehtävät 235-238.

Katso videot: Sähkömagneetti, Sähkömagneetin kenttä, Sähkömagneetin navat, How does an Electromagnet Work?

M2

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

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

M3. Sähkömagneettinen induktio

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Rakennetaan virtapiiri käämistä (400r) ja virtamittarista. Virtalähdettä ei tarvita.
Työnnetään kestomagneetti käämin sisään.
Katso video:

Mitä tapahtuu, kun magneetti työnnetään käämin sisään?

Mitä tapahtuu kun magneetti vedetään ulos?

Mitä tapahtuu kun magneetti on paikallaan?

Millainen magneettikentän pitää olla, että virtapiiriin syntyy sähkövirtaa?


Miten magneetin kääntäminen vaikuttaa sähkövirran suuntaan?

Miten johtimien vaihtaminen vaikuttaa sähkövirran suuntaan?

Magneetin liikuttaminen muuttaa magneettikentän voimakkuutta käämin sisällä.
Miten magneettikentän muutosnopeus vaikuttaa hetkelliseen virran määrään?

Miten käämin ja magneetin avulla voisi tuottaa sähkönergiaa?

Selvitä ja selitä lyhyesti, mikä on sähkögeneraattori ja miten se toimii. Merkitse lähteet tekstiin.


Lue tiivistelmästä luku 4.4. Induktio.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

M4. Muuntaja

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

1. Miten sähköenergiaa voi siirtää ilman johdinta?

Ensiokäämi on se käämi, joka on kytketty virtalähteeseen. Toisiokäämillä ja ensiokäämillä on yhteinen rautasydän. Kun ensiokäämiin johdetaan vaihtovirtaa, käämiin syntyy muuttuva magneettikenttä. Edellisessä tehtävässä opit, että muuttuva magneettikenttä indusoi toisiokäämin johtimeen sähkövirtaa.

Miksi lamppu sammuu, kun virtalähteen vaihtovirta (AC) muutetaan tasavirraksi (DC)?

Kokeessa lamppu hehkuu hyvin himmeästi myös tasavirralla. Tämä johtuu käämien liikuttelusta sekä käämien ja rautasydämen vuorovaikutuksen aiheuttamasta värinästä. Pienetkin liikkeet aiheuttavat magneettikentän muutoksia ja indusoivat toisiokäämiin pienen sähkövirran.

Muuntaja on laite, jossa kaksi erilaista käämiä on kytketty induktiivisesti yhteen. Muuntaja muuttaa jännitteen ja virran arvoa.

muuntaja.png

2. Aloitetaan muuntajalla, jossa ensiö- ja toisiokäämissä on yhtä monta kierrosta (90r/90r).
Ensiokäämi on kytketty virtalähteeseen, toisiokäämin antamaa jännitettä mitataan.

Täydennä mittaustulokset.
ensiokäämi: N1=90, V1= V
toisiokäämi: N2=90, V2 = V

3. Seuraavassa muuntajassa käämeissä on 60 ja 90 kierrosta. Nyt muuntajaa pitää kokeilla tietenkin molemmin päin.

Täydennä mittaustulokset.
a) Aluksi 60 kierrosta ensiokäämissä:
N1=60, V1= V
N2=90, V2 = V
Laske toisio- ja ensiokäämin kerroslukujen suhde N2 : N1 = sekä
toisio- ja ensiojännitteiden suhde V2 : V1 =

b) Sitten käämit toisin päin:
N1=90, V1= V
N2=60, V2 = V

Laske N2 : N1 = sekä
V2 : V1 =
Mitä huomaat?


Kun toisiokäämissä on enemmän kierroksia kuin ensiokäämissä, jännite



Kun toisiokäämissä on vähemmän kierroksia kuin ensiokäämissä, jännite



4. Seuraavaksi muuntajassa on 60 ja 180 kierroksen käämit.

Täydennä mittaustulokset.
N1=60, V1= V
N2=180, V2 = V

N2 : N1 =
V2 : V1 = .

N1=180, V1= V
N2=60, V2 = V

N2 : N1 =
V2 : V1 = .

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

M5. Muuntaja: tehtäviä

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Mitä komponentteja tarvitset muuntajan rakentamiseen?
Jos toisiokäämissä on enemmän kierroksia kuin ensiokäämissä, jännite


muuntajassa.

Jos ensiökäämissä on enemmän kierroksia kuin toisiokäämissä, virta


muuntajassa.

Ensiokäämissä on 600 kierrosta. Kuinka monta kierrosta toisiokäämissä on oltava, jotta jännite kasvaisi muuntajassa nelinkertaiseksi?


Miksi voimansiirtolinjoissa käytetään suurta jännitettä?


Miksi voimansiirtolinjasta sähkö kulkee kuluttajaverkkoihin muuntajan kautta?


Jos muuntaja suurentaa jännitettä, sähkövirta



Miksi?

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

M6. Energian tuotanto

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Tutki sivustoa https://ydinasiaa.fi/ ja avaa sieltä osa Energian tuotanto . Vertaa ydinvoimalan periaatekaaviota alla olevaan kuvaan.
ydinvoimala.png

1. Kirjoita osan nimi, sen tehtävä ja miten se toimii.
yR.png
Nimi Toiminta
yP.png
Nimi Toiminta
yS.png
Nimi Toiminta
yL.png
Nimi Toiminta
yT.png
Nimi Toiminta
yG.png
Nimi Toiminta
yM.png
Nimi Toiminta

Vertaa ydinvoimalaa muihin voimalatyyppeihin.
2. Mitkä osat ovat yhteisiä ydinvoimalassa ja lauhdevoimalassa?


3. Mitkä osat ovat yhteisiä ydinvoimalassa ja tuulivoimalassa?


4. Mitkä osat ovat yhteisiä lauhdevoimalassa ja vesivoimalaitoksessa?


5. Miksi yhteistuotannossa saavutetaan hyvä hyötysuhde?
(Hyötysuhde tarkoittaa hyödyllisen energian osuutta kulusta energiasta.)


6. Mitä uusiutuva energia tarkoittaa?


7. Miksi uusiutumattomia energiantuotantotapoja kannattaa korvata uusiutuvilla?


8. Mitkä energialähteet ovat uusiutuvia?









9. Mitkä energialähteet ovat päästöttömiä?









10. Mikä tehtävän 8. uusiutuva energialähde aiheuttaa kasvihuonekaasupäästöjä, mutta auttaa samalla vähentämään niitä? Perustele.


11. Mikä tehtävän 9. uusiutumaton energialähde ei aiheuta kasvihuonekaasupäästöjä? Perustele.


12. Tutki, minkä verran sähköä on tuotettu eri tavoilla Suomessa tällä viikolla.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysy tehtävistä tai keskustele kurssin aiheista. Kerro omia havaintoja ja jaa löytöjäsi. Kaikki asialliset sähkömagneettiset aiheet ovat täällä sallittuja ja uteliaisuus on hyve.