MAGNEETTINEN VUOROVAIKUTUS Magneetissa on kaksi napaa: S-napa eli etelänapa ja N-napa eli pohjoisnapa. Magneettien välillä on vuorovaikutus, joka ilmenee napojen välisinä voimina. Erinimiset navat vetävät ja samannimiset navat hylkivät toisiaan. Magneetteja on kahdenlaisia: kestomagneetteja ja väliaikaisia magneetteja.

Magneetti vetää puoleensa myös rauta- tai nikkeliesinettä, vaikka esine itse ei ole magneetti.

Rautakappaleen magnetoitumien Rauta on magnetoituva aine, jossa on pieniä alkeismagneetteja. Rautakappaleen ja magneetin kummankin navan välillä on vetovoima. Siveltäessä rautakappaletta alkeismagneetit järjestäytyvät samansuuntaisesti. Hiilipitoisessa raudassa magneettisuus säilyy.

Rautakappaleen magnetoitumien

Magneettikenttä Magneetin ympärillä on magneettisten voimien vaikutusalue, jota sanotaan magneettikentäksi. Magneettikenttää kuvataan kenttäviivoilla. Maapallo on kuin suuri magneetti, jonka etelänapa on pohjoisessa ja pohjoisnapa etelässä. Kompassineula asettuu maapallon magneettikentässä pohjois-eteläsuuntaan.

Maan magneettikenttä

SÄHKÖINEN VUOROVAIKUTUS Miksi hiukset sähköistyvät kammattaessa? Miksi vaatteeseen hangattu ilmapallo tarttuu seinään? Miten sähkövaraus syntyy? Mikä on sähkökipinä?

Atomin malli

SÄHKÖVARAUS Normaalisti atomi on ulospäin varaukseton: positiivisia protoneja ja negatiivisia elektroneja on yhtä paljon. Jos kappaleessa olevista atomeista irtoaa elektroneja, syntyy elektronivajaus eli atomi saa positiivisen sähkövarauksen. Negatiivinen sähkövaraus merkitsee elektronien ylimäärää. Helposti sähköistyviä aineita ovat muovit ja tekokuidut, kun taas metallit sähköistyvät huonosti.

POLARISAATIO Sähköinen vuorovaikutus saa aikaan veto- tai poistovoiman kappaleiden välille. Samanmerkkiset varaukset hylkivät toisiaan ja erimerkkiset vetävät toisiaan puoleensa. Polarisaatio on ilmiö, joka saa varauksettomassa kappaleessa aikaan varausten jakautumisen. Negatiivisesti varautunut viivoitin karkottaa elektroneja, jolloin paperissa varaukset jakautuvat (eli erimerkkiset varaukset asettuvat eri reunoille).

SÄHKÖKENTTÄ Varautuneen kappaleen ympärillä on sähkökenttä. Sähkökenttä välittää sähköisen vuorovaikutuksen: veto- tai poistovoiman kappaleiden välillä. Sähkökenttä saa aikaan myös varausten jakautumisen eli polarisaation varauksettomassa kappaleessa. Varausero kappaleiden (esim. ilmapallojen) välillä tasoittuu vähitellen, jolloin kenttä häviää ja voimavaikutus lakkaa.

UKKONEN JA SALAMA Ylöspäin kohoava ilmavirta saa aikaan varauseron pilven ala- ja yläosan välillä. Negatiivisesti varautunut pilven alaosa saa aikaan maassa varausten jakautumisen (polarisaatio). Kun varausero maan ja pilven välillä tulee tarpeeksi suureksi, varausero tasoittuu sähköpurkauksena eli salamana. Salama on varauksen helpoin purkautumisreitti. http://opettajatv.yle.fi/teemat/aine/615/616/m670/Energia+ja+s%C3%A4hk%C3%B6

JÄNNITE Virtalähteen napojen välillä on varausero, jota sanotaan jännitteeksi. Jännitteen kirjaintunnus on U ja yksikkö voltti (1 V). Kun erimerkkiset navat yhdistetään, johtimeen syntyy sähkövirta.

SÄHKÖVIRTA Sähkövirta on elektronien liikettä johtimessa. Sähkövirran kirjaintunnus on I ja yksikkö ampeeri (1 A). Jännitettä mitataan jännite- eli volttimittarilla ja sähkövirtaa virta- eli ampeerimittarilla.

VIRTAPIIRI Virtapiiri on sähkön kulkureitti. Sähkövirran suunta virtapiirissä on plusnavasta miinusnapaan. Jos virtalähteen navat yhdistetään suoraan johtimella toisiinsa, syntyy oikosulku. Jos virtapiiri on suljettu, sähkövirta kulkee ja jos virtapiiri on avoin, sähkövirta ei kulje. http://opettajatv.yle.fi/teemat/aine/615/616/m1114/Energia+ja+s%C3%A4hk%C3%B6

OPPILASTÖIDEN TEKEMINEN Jännitelähteen saa kytkeä päälle vasta sen jälkeen, kun opettaja on tarkistanut kytkennän. Mittari saattaa rikkoutua, jos mitattava jännite tai sähkövirta on paljon suurempi kuin valittu mittausalue. Kytkennät tehdään kytkentäkaavioiden mukaisesti. Välineet palautetaan samoille paikoille kuin mistä ne haettiin.

JÄNNITTEEN MITTAAMINEN

SÄHKÖVIRRAN MITTAAMINEN

PIIRROSMERKIT Kytkentäkaaviossa virtapiirin osista käytetään piirrosmerkkejä.

KYTKENTÄKAAVION PIIRTÄMINEN Piirrä kytkentöjen kytkentäkaaviot. Ratk.

KYTKENTÄKAAVION PIIRTÄMINEN 2. Piirrä kytkentöjen kytkentäkaaviot. Merkitse kuvaan sähkövirran suunta. ratk.

KYTKENTÄKAAVION PIIRTÄMINEN 3. Piirrä kytkentäkaavio, jossa on katkaisija, paristo ja kaksi lamppua kytkettynä niin, että toinen lamppu hehkuu jatkuvasti ja toisen voi sytyttää katkaisijalla. Ratk.

HEHKULAMPPU Hehkulampussa on suojalasi, jonka sisällä on ohut, kierteinen hehkulanka. Lasin sisällä on suojakaasua, joka suojaa hehkulankaa. Kun sähkövirta kulkee hehkulampun läpi, se saa hehkulangan kuumenemaan ja lähettämään valoa. Nykyään hehkulamput on usein korvattu hehkulangattomilla kaasupurkauslampuilla.

SÄHKÖLÄHTEET Paristo ja akku ovat energiavarastoja. Pariston ja akun kemiallinen energia voidaan muuttaa sähkön avulla muiksi energiamuodoiksi, esim. valoksi, liikkeeksi ja lämmöksi. Kun pariston sisältämä energia on kulutettu loppuun, paristo on käyttökelvoton. Akku on sähkölähde, jota voidaan ladata aina uudelleen.

PARISTOJEN KYTKENNÄT SARJAANKYTKENTÄ Sarjaankytkennässä sähköparien erimerkkiset navat yhdistetään. Sarjaankytkettyjen sähköparien kokonaisjännite on sähköparien jännitteiden summa. Taskulampussa paristot on kytketty sarjaan.

PARISTOJEN KYTKENNÄT RINNANKYTKENTÄ Rinnankytkennässä sähköparien samanmerkkiset navat yhdistetään. Rinnankytkennässä paristojen jännite ei muutu, mutta niiden käyttöikä kasvaa.

PARISTOJEN KYTKENNÄT

LAMPPUJEN KYTKENNÄT SARJAAN KYTKEMINEN Lamput palavat himmeämmin kuin yksi lamppu Kun yksi lamppu kierretään irti, kaikki lamput sammuvat. RINNANKYTKEMINEN Lamput palavat yhtä kirkkaasti kuin yksi lamppu. Kun yksi kierretään irti, muut lamput palavat.

JOHTEET JA ERISTEET

SÄHKÖVIRRAN VOIMAKKUUS RIIPPUU KAHDESTA ASIASTA: Virtalähteen jännitteestä Virtapiiriin kytketyistä laitteista Sähkövirta on yhtä suuri kaikkialla virtapiirissä.

Miksi eteisen valaisimen hehkulamppu palaa himmeämmin kuin lukulampun hehkulamppu, vaikka molemmat on kytketty 230 V:n jännitteeseen? Miksi samanlaisten sarjaan kytkettyjen lamppujen sähkövirta on pienempi kuin rinnan kytkettyjen lamppujen, vaikka jännite molemmissa kytkennöissä olisi sama?

RESISTANSSI http://opettajatv.yle.fi/teemat/aine/666/669/m1173/Sähkö Resistanssi eri metalleissa

OHMIN LAKI http://opettajatv.yle.fi/teemat/aine/666/669/m621/Sähkö http://opettajatv.yle.fi/teemat/aine/666/669/m1366/Sähkö