Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

Sähköoppi Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona.

Samankaltaiset esitykset


Esitys aiheesta: "Sähköoppi Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona."— Esityksen transkriptio:

1 Sähköoppi Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona.

2 Sähkövaraus Pienintä sähkövarausta kutsutaan alkeisvaraukseksi.
Elektronin varaus negatiivinen ja yhden alkeisvarauksen suuruinen. Protonin varaus positiivinen ja samansuuruinen Elektronit eivät ole niin sidottuja kappaleeseen kuin protonit, joten ne voivat siirtyä kappaleesta toiseen ja saada aikaan kappaleiden varautumisen. Sähköoppia ©HO

3 Hankaussähkö Kappale varautuu hankauksessa. Elektroneja saanut kappale saa negatiivisen varauksen ja luovuttanut kappale positiivisen varauksen. Kahden kappaleen sähköisten tilojen ero pyrkii tasoittumaan, jolloin niiden välille saattaa syntyä kipinäpurkaus. Tällöin elektronit siirtyvät kappaleesta toiseen ja sähköisten tilojen ero häviää. Sähköoppia ©HO

4 Sähköinen vuorovaikutus
Sähköinen vuorovaikutus voi gravitaatiovuorovaikutuksesta poiketen ilmetä sekä veto- että poistovoimana. Samanmerkkiset varaukset hylkivät toisiaan ja erimerkkiset vetävät toisia puoleensa. Varattu kappale voi olla vuorovaikutuksessa myös alun perin neutraalin kappaleen kanssa polarisaation vuoksi. Sähköoppia ©HO

5 Polarisaatio Negatiivisesti varautunut kalvo hylkii paperinpalassa olevia elektroneja, jolloin kalvonpuoleinen pää paperista jää positiivisesti varatuksi  vetovoima. Sähköoppia ©HO

6 Jännite ja sähkövirta Sähköisen tilan eroa kutsutaan jännitteeksi.
esim. hangatun ja neutraalin kalvon välillä Jännitteen yksikkö on voltti (1V) Sähköisten tilojen ero tasoittuu elektronien siirtyessä. Tästä virtauksesta käytetään nimitystä sähkövirta. Sähkövirran yksikkö on ampeeri (1A) Sähköoppia ©HO

7 Virtalähde Virtalähde on laite, joka ylläpitää sähkövirtaa virtapiirissä synnyttämällä virtalähteen napojen välille jännitteen. esim. paristo + - Sähköoppia ©HO

8 Suljettu virtapiiri Suljettu virtapiiri on sähkövirran kulkureitti, jonka muodostavat johtimet, paristot ja lamput tai muut sähkölaitteet. Pariston napojen välinen jännite pyrkii tasaan-tumaan sähkövirran avulla. Tällöin sähkövirta saa napojen väliin kytketyn lampun hehkumaan. Sähköoppia ©HO

9 Johteet ja eristeet Johde on aine, jossa sähkövirta pääsee liikkumaan vapaasti. metallit Eristeissä sähkövirta ei kulje. muovi, kumi, posliini,... Sähköä johtavia nesteitä sanotaan elektrolyyteiksi Sähköoppia ©HO

10 Piirrosmerkeistä Piirrosmerkit helpottavat virtapiirien piirtämistä ja tulkitsemista. Piirrosmerkkien avulla esitetystä kytkennästä eli virtapiiristä käytetään nimitystä kytkentäkaavio. Sähköoppia ©HO

11 Yleismittarin käyttö Mitattaessa käytetään ensin suurinta mittausaluetta. Tarvittaessa voidaan valita herkempi mittausalue. Sähkövirtaa ei saa koskaan mitata suoraan virtalähteen navoista. Sähköoppia ©HO

12 Jännitteen mittaaminen
Jännitemittarilla voidaan mitata virtalähteen napojen välinen jännite tai virtapiirissä olevan komponentin aiheuttama jännitehäviö. Mitattaessa jännitemittari kytketään pariston tai sähkölaitteen rinnalle. V Sähköoppia ©HO

13 Virran mittaaminen Mitattaessa virtapiirissä kulkevan virran suuruutta virtamittari kytketään osaksi virtapiiriä siten, että mitattava virta kulkee mittarin läpi. A Sähköoppia ©HO

14 Paristojen rinnan kytkentä
Rinnan kytkennässä paristojen samanmerkkiset navat on yhdistetty. Toiset paristot on siis kytketty alkuperäisen pariston rinnalle. Kokonaisjännite rinnan kytkennässä on sama kuin yksittäisen pariston jännite. Sähköoppia ©HO

15 Paristojen sarjaan kytkentä
Sarjaan kytkennässä paristojen erimerkkiset navat on yhdistetty kytkemällä paristot peräkkäin Sarjaan kytkettyjen paristojen muodostama kokonaisjännite on yksittäisten paristojen jännitteiden summa. Sähköoppia ©HO

16 Lamppujen kytkennät Lamppu vastustaa virran kulkua.
Sarjaan kytketyt lamput aiheuttavat sitä suuremman vastuksen mitä useampi lamppu kytkennässä on. Piirissä kulkee pienempi virta. Rinnan kytkennässä jokaisen lampun läpi pääsee sama virta. Kokonaisvirta piirissä kasvaa. Sähköoppia ©HO

17 Resistanssi Resistanssi kuvaa komponentin (esim. lampun, johtimen tai vastuksen) sähkövirran kulkua vastustavaa ominaisuutta. Jos komponentti vastustaa paljon sähkövirran kulkua, sillä on suuri resistanssi. Jos komponentti päästää sähkövirran kulkemaan helposti lävitseen, sillä on pieni resistanssi. Resistanssin tunnuksena käytetään R-kirjainta ja yksikkönä on Ω. (ohmi) Sähköoppia ©HO

18 Resistanssin suuruus Komponentin resistanssin (R) suuruus voidaan määrittää mittaamalla komponentin läpi kulkeva sähkövirta (I) sekä komponentissa tapahtuva jännitehäviö (U). R = U / I Jännitehäviö siis jaetaan sähkövirran suuruudella. Esim. R = 12V / 0,4A = 30Ω Sähköoppia ©HO

19 Vastus Komponentti, jota käytetään sähkövirran pienentämiseen virtapiirissä. Vastuksen resistanssi ei muutu sähkövirran suuruuden mukaan, vaan on aina sama. Sähköoppia ©HO

20 Vastusten sarjaan kytkentä
Kytkettäessä useampia vastuksia sarjaan (peräkkäin), ne vastustavat sähkövirran kulkua enemmän ja sähkövirta piirissä pienenee. (kuten lampuilla) Kokonaisresistanssi saadaan selville, kun lasketaan resistanssit yhteen. (alla 550Ω) Sähköoppia ©HO

21 Vastusten rinnan kytkentä
Kytkettäessä vastukset rinnakkain, saadaan sähkövirralle kaksi reittiä, joita molempia pitkin se voi kulkea. Kahta reittiä käytettäessä virtapiirissä voi kulkea suurempi virta, joten rinnan kytkennässä kokonaisvirta kasvaa. Kokonaisresistanssin käänteisluku saadaan laskemalla resistanssien käänteislukujen summa. Sähköoppia ©HO

22 Vastusten rinnan kytkentä
Kokonaisresistanssin käänteisluku saadaan resistanssien käänteislukujen summana Eli kokonaisresistanssi saadaan siis Sähköoppia ©HO

23 Sähkövirta energian siirrossa
Energiaa voidaan tuottaa kaukana sen kulutuspaikasta, koska energian siirto on mahdollista johtimia pitkin sähkövirran avulla. Pitkillä siirtomatkoilla pitää käyttää suuria jännitteitä, jotta energiahäviö (lämpö) saadaan mahdollisimman pieneksi. Sähköoppia ©HO

24 Sähkölaitteen käyttämä energia
Sähkölaitteen energiankulutus (tunnus E) riippuu sekä sähkövirran suuruudesta että laitteen käyttöjännitteestä. Sähkölaitteen energiankulutukseen vaikuttaa myös laitteen käyttöaika. E=UIt Energiankulutusta laskettaessa aika sekunteina! => Energian yksikkö J (joule) Sähköoppia ©HO

25 Sähkölaitteen teho Teho (tunnus P) lasketaan kuten mekaniikan yhteydessä siirtyneen energian määränä tietyssä ajassa. Sijoittamalla tehon yhtälöön E=UIt, saadaan Sähköoppia ©HO

26 Sähkölaitteen teho Yhtälöstä P=UI voidaan muistikolmion avulla helposti ratkaista mikä tahansa kolmesta suureesta, jos kaksi tunnetaan. Sähköoppia ©HO

27 Kulutettu energia sähkölaskussa
Sähkölaskussa kulutetun energian määrä on ilmoitettu kilowattitunteina (kWh). Kulutetun energian määrä kilowattitunteina lasketaan myös kaavalla E=UIt=Pt, mutta teho merkitään kilowatteina (tuhansina watteina) ja aika tunteina. Laskun suuruus määräytyy kulutetun energian ja energian yksikköhinnan avulla. Sähköoppia ©HO

28 Kestomagneetti Kiinalaisten tiedetään käyttäneen magneettisesta rautamalmista valmistettua alkeellista kompassia jo 1000-luvulla. Magneettisten kappaleiden välillä on magneettinen etävuorovaikutus, jonka ansiosta kompassin neulakin kääntyy aina pohjoista kohti. Sähköoppia ©HO

29 Kompassi Kompassin neula, joka on kestomagneetti, pyrkii aina asettumaan pohjois-etelä-suuntaan. Kompassin, kuten muidenkin kestomagneettien pohjoiseen kääntyvää päätä sanotaan pohjois- eli N-kohtioksi Etelään kääntyvää päätä sanotaan etelä- eli S-kohtioksi (tai navaksi). Sähköoppia ©HO

30 Magneettiset vuorovaikutukset
Kestomagneetin samannimiset kohtiot hylkivät toisiaan. Kestomagneetin erinimiset kohtiot vetävät toisiaan puoleensa. Kestomagneetit ovat vuorovaikutuksessa myös magneettisten aineiden, kuten raudan, nikkelin ja koboltin kanssa. Niiden välillä on vetovoima. Sähköoppia ©HO

31 Magneettikenttä Magneetit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa magneettikentän välityksellä. Magneettikenttää kuvataan kenttäviivoilla, jotka alkavat eteläkohtiosta ja päättyvät pohjoiskohtioon. Maan magneettikentän arvellaan aiheutuvan sulan raudan liikkeestä maan sisällä. Sähköoppia ©HO

32 Rautakappaleen magnetoiminen
Rautakappale voidaan magnetoida sivelemällä sitä kestomagneetilla yhdensuuntaisin vedoin. Jos magnetoitu rautakappale katkaistaan, saadaan kaksi magneettia, joissa molemmissa on sekä pohjois- että etelänavat Rautakappaleen magneettisuuden voi poistaa takomalla tai kuumentamalla. Sähköoppia ©HO

33 Sähkövirta aiheuttaa magneettikentän
Kun virtajohtimessa laitetaan kulkemaan sähkövirta, johtimen ympärille syntyy magneettikenttä. Johtimen ympärillä magneettikentän kenttäviivat ovat ympyröitä. Jos oikealla kädellä tarttuu johtimesta kiinni siten, että peukalo osoittaa sähkövirran kulkusuuntaan, niin magneettikentän suunta on muiden sormien osoittamaan suuntaan. Sähköoppia ©HO

34 Käämi Kun johdin pyöräytetään ympyrän muotoiseksi, saadaan silmukan sisälle magneettikenttä, jonka suunta on kohtisuoraan silmukan läpi Kun johdin kierretään useammalle silmukalle, saadaan voimakkaampi magneettikenttä. Tällaisesta rullatusta johtimesta käytetään nimeä käämi. Sähköoppia ©HO

35 Sähkömagneetin voimakkuus
Käämin kierrosten lukumäärää lisäämällä saadaan sähkömagneettia voimistettua. Mitä suurempi sähkövirta johtimessa kulkee, sitä voimakkaamman magneettikentän se aiheuttaa. Sähkömagneetin voimakkuutta voidaan kasvattaa myös lisäämällä käämin sisään rautasydän. Sähköoppia ©HO

36 Sähkömagneetin sovelluksia
Sähkömoottori Kaiutin, mikrofoni Soittokellot, releet Kuvaputket, (tv, tietokone) Video- ja kasettinauhojen tallennus Muuntajat (ks. kappale 8) Magneettijarrut, nosturit,… Sähköoppia ©HO

37 Liike sähkövirraksi Muuttuva magneettikenttä aiheuttaa eli indusoi käämiin jännitteen. Käämiin indusoituvan jännitteen suuruuteen vaikuttavat käämin kierrosten lukumäärä, magneetin voimakkuus ja liikuttelunopeus sekä rautasydän. Indusoitunut jännite synnyttää sähkövirran, kun käämi laitetaan osaksi suljettua virtapiiriä Mekaanisesta energiasta voidaan tuottaa sähkövirtaa generaattorilla. Sähköoppia ©HO

38 Generaattori Generaattorissa käämi eli ankkuri pyörii kahden tai useamman kestomagneetin välissä, jolloin niiden aiheuttama magneettikenttä muuttuu koko ajan käämin suhteen. Ankkurin päiden välille syntyy vaihtojännite, joka aiheuttaa vaihtovirran, kun käämin päät kytketään virtapiiriin. Polkupyörän dynamokin on generaattori. Suuria generaattoreita käytetään voimalaitoksissa. Sähköoppia ©HO

39 Generaattorin tuottama jännite
Generaattorin tuottama jännite on vaihtojännitettä, eli sen suuruus ja napaisuus muuttuu jaksollisesti. Aika Sähköoppia ©HO

40 Vaihtojännite ja vaihtovirta
Vaihtojännitteen taajuus kertoo sekunnissa olevien jaksojen määrän. Yhdessä jaksossa napaisuus vaihtuu kahdesti, joten vaihtojännitteen aiheuttaman vaihtovirran suunta muuttuu myös kahdesti jakson aikana. Pistorasiassa vaihtojännitteen taajuus on 50Hz, joten sen aiheuttama vaihtovirta muuttaa suuntaansa 100 kertaa sekunnissa. Sähköoppia ©HO

41 Vaihtojännitteen muuntaminen
Muuntaja koostuu kahdesta eri kokoisesta käämistä ja niitä yhdistävästä rautasydämestä. Suojajännitteelliset sähkölaitteet toimivat pienellä jännitteellä, joten niille tarvitaan muuntaja. Muuntaja muuttaa 230V verkkojännitteen pienemmäksi. Sähköoppia ©HO

42 Muuntajan toiminta Ensiökäämissä kulkeva vaihtovirta synnyttää rautasydämeen muuttuvan magneettikentän. Rautasydämen muuttuva magneettikenttä indusoi toisiokäämiin vaihtojännitteen, joka saa aikaan toisiopuolen vaihtovirran. Sähköoppia ©HO

43 Muuntajan toiminta Ideaalisen muuntajan vaihtojännitteen muuntosuhde on suoraan verrannollinen käämien kierrosten lukumäärään. Käytännössä aivan yhtä hyviin muuntosuhteisiin ei päästä, sillä osa energiasta muuttuu lämmöksi. Sähköoppia ©HO


Lataa ppt "Sähköoppi Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona."

Samankaltaiset esitykset


Iklan oleh Google