Luku 27

241.
a) Oikein.
b) Väärin. Kun magneetti on paikoillaan, magneettikenttä ei muutu johtimen sisällä, eivätkä elektronit lähde liikkumaan.
c) Oikein.

242. b) ja c)

243.
Sähkömagneettinen induktio tarkoittaa, että muuttuva magneettikenttä aiheuttaa johtimessa sähkövirran. Magneettikentän muutos voi tarkoittaa, että magneetti liikkuu, johdin liikkuu tai magneettikentän voimakkuus muuttuu.

Ilmiön voi havaita liikuttamalla magneettia käämin sisällä ja mittaamalla joko käämin napojen välistä jännitettä tai käämin läpi kulkevaa sähkövirtaa.

Johdin on metallia. Metalliatomit pitävät ulkoelektroneista löyhästi kiinni. Siksi metalli-ionien välissä vaeltaa vapaita elektroneja, jotka ovat liikkeessä. Jos johtimessa ei ole jännitettä, elektronit poukkoilevat satunnaisiin suuntiin ja kokonaisvirta on nolla. Magneettikentässä liikkuvaan varattuun hiukkaseen kohdistuu voima, joka riippuu magneettikentän voimakkuudesta ja hiukkasen varauksesta. Kun magneettikenttä muuttuu, elektroneihin kohdistuu voima, joka saa ne liikkumaan samaan suuntaan johtimen sisällä. Johtimeen siis indusoituu jännite, joka aiheuttaa sähkövirran. (Jännite = potentiaalienergiaero, virta = elektronien liiikettä.) Liikkuvan elektronin magneettikentä ja ulkoinen magneettikenttä ovat vuorovaikutuksessa.

Katso video.

244.
Kestomagneettia liikuttelemalla johtimeen indusoituvan sähkövirran suuruus riippuu

  1. kestomagneetin voimakkuudesta: kun kenttä on voimakas, myös kentän muutos on suuri, kun magneeettia liikutellaan;
  2. nopeudesta, jolla magneettia liikutellaan: suurempi nopeus tarkoittaa suurempaa muutosta magneettikentän voimakkuudessa johtimen sisällä;
  3. käämin kierrosten lukumäärästä: mitä enemmän silmukoita, sitä suurempi virta. Kun magnettikentälle altistuva johdin on pitempi, liikkeelle saadaan enemmän elektroneja.

245.
a) Käämi, kestomagneetti, akseli, johtimia.
b) Kun käämi pyörii magneettikentässä, sen sisällä magneettikenttä muuttuu ja johtimeen syntyy sähkövirta.
c) Generaattori muuttaa liike-energiaa sähköenergiaksi. Generaattoria pyörittävä liike-energia voidaan tuottaa liikkuvan veden, tuulen tai polttoaineen avulla.

248.
a) Kokeessa tutkitaan sähkömagneetin toiseen johtimeen indusoimaa sähkövirtaa. (Tutkitaan muuntajan toimintaa.)
b) Kokessa 1 paristo tuottaa tasajännitteen, joten käämiin B syntyy tasainen magneettikenttä. Käämiin A ei synny sähkövirtaa.
Kokeessa 2 käämiin A syntyy sähkövirta, koska muuttuva sähkövirta tuottaa käämiin B muuttuvan magneettikentän.