Sähköoppia Elektronin ja protonin varauksen itseisarvoa kutsutaan alkeisvaraukseksi e (protonin varaus on +e ja elektronin –e) Koska atomissa on yhtä monta protonia ja elektronia, on atomin kokonaisvaraus nolla Kappaleen varaus eli sähkövaraus on sähkömäärä Q, joka on alkeisvarauksen e moninkerta Jännitteen U yksikkö on 1 V = 1 voltti Virran I yksikkö on 1 A = 1 ampeeri Resistanssin R yksikkö on 1 Ω = 1 ohmi

Virta, jännite, resistanssi PUIMURI (”jos ei leikkaa, niin puimuri leikkaa”) U = jännite I = virta R = resistansi P = U·I M U = R·I Vastuksien yhdistäminen:

V: a) 3,1 A b) 78 kW c) Ohmin laki Henkilön käsien välinen resistanssi on 8,0 kΩ (riippuu käsien kosteudesta yms). Henkilö tarttuu vahingossa toisella kädellään 25 kV johtoon ja toinen käsi koskettaa maadoitusta. a) Kuinka suuri virta kulkee hänen läpi? b) Kuinka suuri on sähkövirran teho? c) Mitä kyseinen teho aiheuttaa? V: a) 3,1 A b) 78 kW c)

2. Hermoimpulssin etenemisnopeutta mitattiin kaksikanavaisella oskilloskoopilla. Mittapäät laitettiin kahteen mittauspisteeseen, joiden välimatka oli 30 cm. Oskilloskoopin vaaka-akselin aikajako oli 2 ms/cm ja pystyakselin herkkyys 20 mV/cm. Alla on mittaustulos. Yksi ruutu on 1 cm. Kuinka suuri oli solun lepopotentiaali? b) Kuinka suuri oli aktio- potentiaalin huippu? (1p) c) Mikä oli aktiopulssin etenemisnopeus? d) Aksonikalvon kapasitanssi oli 31 nC pulssin leveyden matkalla. Mikä oli varausten siirtymä pulssin aikana?

Ratkaisu 2. a) Lepopotentiaali oli -80 mV b) Aktiopotentiaalin huippu oli +50 mV Mittauspisteiden väli on 30 cm = 0,30 m Pulssien välimatka 4,4 ruutua, 1 ruutu = 2 ms  aikaväli =2·4,4 ms = 8,8 ms c) Jännitteen muutos ΔU = 130 mV = 0,130 V Q = CU, joten: d)

Defibrillaattorilla ensihoitohenkilöstö voi elvyttää potilaan, jolla on sydän pysähtynyt tai sydän on pahassa kammiovärinässä. Kannettavissa Defibrillaattoreissa sähköiskuun tarvittava energia saadaan kondensaattorista. Kondensaattorin kapasitanssi on 70 mikrofaradia ja kondensaattori on varattu 5,0 kV jännitteeseen. a) Kuinka suuri varaus on kondensaattorissa? b) Kuinka suuri energia on kondensaattorissa? V: a) 0,35 F b) 875 J

Kondensaattori jännite varaus kapasitanssi C Energia kondensaattoria käytetään sähkövarauksen varastoimiseen ja purkamiseen  Jännite & virtapulssi kondensaattori koostuu kahdesta levystä, joiden välillä vaikuttaa kapasitanssi (varauskyky) Kapasitanssin yksikkö on 1 F = 1 faradi (valtavan suuri) Käytännössä milli-, mikro-, nano ja pikofaradeja

Sähkökenttä + + + + + + d U - - - - - - Kahden levyn väliin syntyy homogeeninen sähkökenttä E d U - - - - - -

Sähkökenttä + + + + + + d U - - - - - - Levyjen välillä oleva Kahden levyn väliin syntyy homogeeninen sähkökenttä E d U - - - - - - Levyjen välillä oleva Jännite U aikaansaa sähkökentän E. Yksikkö volttia/m Kentän suunta on plussasta miinukseen Esim. 100 V jännite, levyjen väli on 50 cm. Kenttä E=?

Varaukseen Q kohdistuva Voima F + + + + + + - - - - - - d F = EQ Q Kentän kahden pisteen välillä oleva potentiaaliero (jännite) : Sähkökentän tekemä työ : Yksikkö: [V] jossa Δx=pisteiden välimatka Yksikkö: [J]

Magneettikentästä Kelan (käämin) kenttä Sauvamagneetin kenttä B Varaus Q liikkuu kohtisuoraan magneettikentässä B nopeudella v. Varaukseen kohdistuu voima F F v B

Sähkökentän ja magneettikentän käyttöä Sähkökentän avulla kiihdytetään varauksia Q. Esimerkiksi hiukkaskiihdyttimissä, television kuvaputkessa, röntgenputkessa elektronimikroskoopissa Magneettikentällä muutetaan varausten liikesuuntaa