Fysiikan ja kemian sanaston luomiseen ja käsitteiden selventämiseen tähtäävä harjoitus. VUOSILUOKILLE 7-9 OTSO JARVA, SAARNILAAKSON KOULU AVAINSANAT ”Virtapiiri.

Esitys aiheesta: "Fysiikan ja kemian sanaston luomiseen ja käsitteiden selventämiseen tähtäävä harjoitus. VUOSILUOKILLE 7-9 OTSO JARVA, SAARNILAAKSON KOULU AVAINSANAT ”Virtapiiri."— Esityksen transkriptio:

1 Fysiikan ja kemian sanaston luomiseen ja käsitteiden selventämiseen tähtäävä harjoitus. VUOSILUOKILLE 7-9 OTSO JARVA, SAARNILAAKSON KOULU AVAINSANAT ”Virtapiiri = Sähköinen polku missä sähkö käy lenkillä.” Euroopan Unionin Kotouttamisrahasto osallistuu hankkeen rahoittamiseen.

2 Oppilaille annettiin seuraavanlainen tehtävä: Selvitä kappaleiden lopussa olevat avainsanat Aloita miettimällä sanan merkitys itse, älä katso kirjaa. Selitys tulee olla laadittu omin sanoin ja ajatuksin. Älä kopioi kirjan tekstiä. Tehtävä oli arvosteltava ja arvostelussa erikseen kiellettiin kirjan tai nettiartikkeleiden tekstin kopioiminen. Harjoituksen perusteella voi tehdä havaintoja mitkä käsitteistä ovat oppilaille erityisen vaikeita selittää. Vaikka alun perin idea oli nimenomaan luoda ”oppilaskielistä” sanastoa oppilaiden käyttöön, lienee itse käsitteiden selittäminen opettavaisin, joskin haastavin osuus. Alla on fysiikan Avain sarjan 9. luokan kirjan kappaleista poimittujen avainsanojen selvityksiä.

3 Kpl 1 Kompassi asettuu magneettikentälle pohjois-etelä suuntaan Kompassi osoittaa maapallon magneettisiin napoihin Magneettinen napa: niitä on kaksi erilaista napaa, eteläkohtio (S) ja pohjoiskohtio (N) ja niitä ei voi erottaa toisistaan. Samanmerkkiset navat hylkivät toisiaan ja erimerkkiset vetävät toisiaan puoleensa. Magneetti on kappale, joka luo magneettisen vaikutusalueen, magneettikentän ympärilleen. Kestomagneetti: Magneetti, joka pitää magneettisuuden pysyvästi tai kauan. Väliaikainen magneetti: Muuttuvat magneeteiksi kun toinen magneetti tulee lähelle tai kun magneettia sivelee rautaiseen esineeseen, jolloin se muuttuu vähäksi aikaa magneetiksi. Magneettinen vuorovaikutus: Samanmerkkiset navat hylkivät toisiaan ja erimerkkiset vetävät toisiaan puoleensa = etävuorovaikutus. Alkeismagneetti: Näitä on rautaesineiden sisällä epäjärjestyksessä ja aiheuttavat magneettisuuden, mutta tällöin kappale ei ole ulospäin magneettinen. Kun rautaesineen lähelle vie magneetin, alkeismagneetit järjestäytyvät jolloin kappaleesta tulee magneettinen. Magneettikenttä = Magneetin ympärillä on magneettikenttä joka välittää magneettisen vaikutuksen.

4 Kpl 2 Sähkövaraus: Jos atomi luovuttaa elektroneja tai ottaa niitä vastaan siitä tulee sähköisesti varautunut. Sähkövaraus: Johtuu elektronien ylijämästä tai vajauksesta, ylijäämä = -, vajaus = + Sähköisessä vuorovaikutuksessa erimerkkiset kappaleet vetävät toisiaan puoleensa kun taas samanmerkkiset hylkivät toisiaan. Sähkökenttä = Sähköisesti varautuneen esineen ympärillä on sähkökenttä. Polarisaatio on varausten jakautumista esim. jos viivoitin on negatiivisesti varautunut ja pöydällä oleva paperisilppu on neutraalisti varautunutta. Kun viivoittimen vie paperisilpun lähelle, positiivinen varaus siirtyy viivoitinta kohti, yrittäen tasata varaukset. Eriste estää elektronien kulkemisen lävitseen esim. tislattu vesi, muovi, kuiva ilma, lasi. Eriste ei siis anna sähkövirran kulkea sen läpi kunnolla tai ollenkaan. Johteen läpi elektronit pääsevät liikkumaan vaivattomasti esim. kupari, hopea, kulta. Salama: Tapahtuu varausten nopea tasaantuminen maan ja pilvien välillä, jolloin syntyy salama.

5 Kpl 3 Virtalähteet ovat energiavarastoja, josta laitteet saavat virtaa käydäkseen esim. pistorasia, akku, paristo. Kemiallinen pari: missä hapettumis-pelkistymisreaktio tuottaa sähköä. Jännite: Virtalähteen napojen välinen varausero. Tunnus U ja yksikkö voltti (1V). Sähkövirta: Kun elektronit lähtevät liikkeelle, syntyy sähkövirta. Tunnus I, yksikkö ampeeri (1A). Sarjaankytkentä: Siinä kytketään 2 patteria peräkkäin, jolloin jännite on korkeampi. Rinnankytkentä: Kytketään patterit rinnakkain, jolloin virta kestää pidempään yhden patterin jännitteellä. Suojaeristys: Suojaeristetyn laitteen kuori on valmistettu sähköä eristävästä aineesta (esim. muovi), eli se ei johda sähköä.

6 Kpl 4 Virtapiiri = Sähköinen polku missä sähkö käy lenkillä. Virtapiiri on sähkön kulkureitti, joka koostuu sähkölaitteista (esim. jännitemittari/virtamittari, virtalähde, johtimista ja lampuista). Avoimessa virtapiirissä sähkö ei kulje, koska virta ei pääse kulkemaan alusta loppuun asti, jos se on avoin. Kytkentäkaavio: Virtapiiriä voidaan yksinkertaistaa piirtämällä kytkentäkaavio. Se on kuin virtapiirin kartta. Kytkentäkaavio: ’’kartta’’, jota pitää osata kattoa, jos haluu kytkee virtapiirejä. Siinä näytetään: laitteita mitä pitää käyttää ja niiden järjestys. Kytkentäkaavio- on virtapiirin kartta, sen avulla voi rakentaa virtapiirin tai etsiä ilmenneiden vikojen syitä. Verkkojännite on pistorasian napojen välillä oleva jännite (230 V). Suojamaadoituksessa on laitteesta on kytketty kolmas johto johtamaan ylimääräinen virta pois. Sulake: heikoin lenkki virtapiirissä. Esim. jos kotona on paljon sähkölaitteita päällä ja se sulake ylikuormittuu niin sulake poksahtaa ja katkaisee sähkön/virran. Ehkäisee tulipalolta.

7 Kpl 5 Puolijohde on aine joka ei ole eriste tai johde, mutta niiden tarkoitus on säädellä sähkövirran kulkua hallitusti. Puolijohteissa sähkönjohtavuutta voidaan säädellä helposti. Esim. pii ja germanium. Suprajohteessa sähkövirta kulkee täysin ilman vastusta, koska aineen rakennehiukkaset eivät vastusta elektronien liikettä ollenkaan. Yleensä aineista tulevat suprajohteita absoluuttisessa nollapisteessä. Resistanssi: Resistanssi kertoo, kuinka paljon laite tai johdin vastustaa sähkövirtaa. Voidaan laskea kaavalla R = U : I. Yksikkö on ohmi ja tunnus R. Resistanssi on tapa kuvata johtimen virranvastustuskykyä. Tunnus R ja yksikkö 1Ω. Vastus: Sähkölaitteet ovat vastuksia. Virtapiirissä olevat sähkölaitteet vastustavat virran kulkua. Kaikki sähkölaitteet vastustavat virran kulkua jollain tasolla Ohmin laki: Jännitteen ja sähkövirran suhde pysyy samana. Resistanssi R = jännite U : sähkövirta I. Rinnankytkentä: Yhden laitteen voi laittaa pois päältä ja päälle ilman, että muut laitteet reagoivat. Laitteita voi siis käyttää eri aikaan, koska ne kaikki ovat omassa virtapiirissään. Kodinkoneet kytketään rinnan. Sarjaankytkentä: Sähkölaitteet ovat kytketty peräkkäin. (esim. sähkökynttilät ovat kytketty sarjaan ja ne palavat yhtä aikaa, jos kynttiläsarjan yksi kynttilä kierretään irti, virtapiiri katkeaa ja kaikki kynttilät sammuvat.

8 Kpl 6 Käämi on esim. kuparista tai muusta johteesta tehty johto, joka on kieputettu rautasydämen ympärille. Kun sen läpi johdetaan sähköä, syntyy samankaltainen magneettikenttä kuin kestomagneetille, paitsi voimakkaampi Sähkömagneetti= kun käämin sisäällä on rautasydän ja siihen johdetaan sähköä syntyy sähkömagneetti. Sähkömoottori= kun käämi jonka sisällä on rautasydän niin siihen kun johdetaan sähköä niin sen magneettinen napa vaihtuu ja ympärillä olevan magneetin avulla se rupeaa pyörimään (käytettäessä vaihtovirtaa). Generaattori= käämi jonka sisällä on rautasydän kun se liikkuu magneetin sisällä niin syntyy sähkövirtaa. Vaihtovirta: Elektronit vaihtavat jatkuvasti suuntaansa johtimessa. Synnyttää magneettikentän ympärilleen. Sähkömagneettisessa induktiossa sähkövirta synnyttää ympärilleen magneettikentän ja luo johtimeen sähkövirran. Sähkömagneettinen induktio tekee magneettikentän sähkövirralla ja toisinpäin

9 Kpl 7 Sähköverkko: sähköverkko yhdistää voimalaitokset eli jos yksi voimala ei enää toimi, muut lähettävät sille sähköverkon kautta sähköä. Sähkön siirto: sähköä siirretään sähköverkon kautta. Siinä käytetään suurta jännitettä, koska silloin lämpöenergiaa ei mene niin paljon hukkaan. Sähkönsiirto: Sähkö siirretään voimalaitoksesta muuntajaan, jossa sen jännitys nostetaan korkeammaksi. Ensimmäisestä muuntajasta sähkö kulkee voimalinjoja pitkin toiseen muuntajaan ja sen jännite muunnetaan takaisin pienemmäksi. Sen jälkeen se siirretään kotitalouksiin ja tehtaisiin Sähkö on keino siirtää energiaa paikasta toiseen. Muuntaja: Laite, jolla muunnetaan jännite suuremmaksi tai pienemmäksi. Muuntajassa on kaksi käämiä, joilla on yhteinen rautasydän. Ensiökäämi ja toisiokäämi ovat osana muuntajan perustoimintaa ja se perustuu sähkömagneettiseen induktioon. Kun ensiökäämiin johdetaan virtaa, se luo rautasydämeen muuttuvan magneettikentän, joka siirtää sähkövirtaa toisiokäämiin. Jännite muuttuu käänteiseksi kierroslukuihin verrattuna Ensiökäämi on käämi joka saa ensimmäisenä sähkövirran ja sillä muunnetaan sähkövirtaa. Toisiokäämi on käämi joka saa sen sähkövirran magneettikenttänä.

10 Kpl 8 Teho: ihminen tai kone on tehokas, kun se saa tehtyä paljon asioita lyhyessä ajassa. Sähkötehon yksikkö on watti ja riippuu jännitteestä ja sähkövirrasta. Laitteen teho voidaan laskea kaavalla P = UI. Energia: sähkö on energiaa ja sen kulutus riippuu laitteen tehosta ja siitä, miten kauan sitä käytetään. Energian tunnus on E ja yksikkö on J eli joule tai kWh eli kilowattitunti. Sähkölaitteen käyttämä energia voidaan laskea kaavalla E = Pt. Joule on energian yksikkö. Se on pieni yksikkö, joten yleensä energian hinnoittelussa käytetään kilowattitunteja. Termostaatti: Säätelee laitteen lämpötilaa ja katkaisee kulkevan sähkövirran jos lämpötila nousee liian suureksi.

11 Havaintoja: Kirjan tai muiden lähteiden tekstistä irti pääseminen on erittäin vaikeaa. Oppilaat pyrkivät muistuttelusta huolimatta jäljittelemään lähteen tekstiä. Käsite selvennetään mieluummin täsmällisesti, oppikirjamaisella tyylillä (vaikka ei selvennystä täysin ymmärrettäisikään) kuin omin ehdoin. Kehitysidea: Harjoituksen voisi toteuttaa fronterin keskustelu- työkalulla. Tällöin oppilaat voisivat kommentoida, selventää, täydentää tai pyytää selvennystä samalla kun käsitteitä avataan.