Opintojaksossa perehdytään keskeisimpiin sähköistä vuorovaikutusta kuvaaviin malleihin sekä sähköenergian ja sähkötekniikan käsitteisiin. Opiskelija saa perustiedot yksinkertaisten virtapiirien suunnittelusta ja tutkimisesta. Opintojaksossa käsitellään myös sähköturvallisuutta ja tutustutaan sähkötekniikan sovelluksiin.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

• osaa tutkia kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdä sähköopin perusmittauksia
• osaa käyttää kentän ja potentiaalin käsitteitä sähkökentän kuvaamisessa
• tuntee sähkölaitteisiin ja sähköenergian siirtoon liittyviä turvallisuusnäkökohtia.

Keskeiset sisällöt

• jännite ja sähkövirta tasavirtapiireissä
• resistanssi ja Ohmin laki
• sähköteho ja Joulen laki
• vastusten kytkennät ja Kirchhoffin lait
• akut ja akun latauspiiri
• Coulombin laki ja homogeeninen sähkökenttä
• potentiaalienergia ja potentiaali homogeenisessa sähkökentässä
• kondensaattori ja kondensaattorin energia
• puolijohteet, diodi ja LED komponentteina virtapiirissä
• sähköturvallisuus: sulake, suojausluokitus ja läpilyöntilujuus

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: yksinkertaiset sähkölaitteet, aurinkokenno tasajännitelähteenä ja sähköenergian varastoiminen.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: mittauksia komponenttien toiminnasta virtapiirissä ja pariston sisäisen resistanssin kokeellinen määrittäminen.

Laaja-alainen osaaminen

Vuorovaikutusosaaminen: Tasavirtapiirien menestyksekäs opiskeleminen edellyttää kokeellisten töiden tekemistä usean oppitunnin aikana. Nämä työt tehdään tyypillisesti ryhmissä. Fysiikalle ominaisten merkintöjen ja esittämistapojen harjoittelu kehittää monilukutaitoa ja kielitietoisuutta. Opintojakson aihepiiri on siten luonteva kohta yhteistyö- ja vuorovaikutustaitojen harjaannuttamiseen.

Hyvinvointiosaaminen: Tutkiessaan kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdessään sähköopin perusmittauksia opiskelija oppii huomioimaan sähköturvallisuutta. Sisäistäessään sähköturvallisuuden merkityksen opiskelija ymmärtää, mitkä sähkötyöt voi tehdä itse ja mihin tarvitaan ammattilaisen osaamista. Tällä turvataan sekä opiskelijan omaa että toisten hyvinvointia.

Esitietovaatimukset

Voima ja liike (FY04)

Itsenäinen suoritus on mahdollinen.

Arviointi

Numeroarviointi.