fysiikka kpl 30-33

kuinka monta napaa on shäkölaitteissa

2

2 pistorasian napaa (kumpi kytketty sähöverkkoon)

vaihejohdin (yhdistetty), nollajohdin

jännite vaihejohtimen ja nollajohtimen välissä

230v

millä kodin sähkölaitteet toimii

pistorasiasta saadulla verkkojännitteellä

mistä laitteen energia on peräisin

voimalaitoksesta, josta se on siirretty sähköverkolla laitteeseen

miten kodin sähkölaitteet on kytketty ja miksi

rinnakkain, jolloin jokainen laite muodostaa oman erillisen virtapiirin

miten sähkölaitteen voi kytkeä päälle tai pois

kytkimellä

esimerkki kytkimestä

valonkatkaisija, kahvinkeittimen virtakytkin

mitä muota kytkimiä laitteessa on, jotka voi kytkeä laitteen päälle tai pois päältä

aikakytkin, liiketunnistin, termostaatti

milloin sulake katkaisee sähkövirran kulun

liian monta laitetta on samanaikaisesti päällä tai virtapiirissä on oikosulku

miltä sulake suojaa

sähköjohtoa ja laitetta liian suurten sähkövirtojen aiheuttamalta lämpenemiseltä

mihin varataan enemmän sulakkeita sähköpääkeskuksessa

esim keittiön sähkölaitteille

millä ohjataan kosin sähkölaitteitten virtapiiriä

pääkeskuksessa olevalla pääkytkimellä

mitä pääkytkin tekee

katkaisee virran kaikista sähkölaitteista

mitä muuta pääkeskukseen on sijoitettu

pääsulakkeet, vikavirtasuojakytkimet jotka suojaa käyttäjiä sähköiskuilta

suojaeristys

pienoisjännite

suojamaadoitus

mitä suojamaadoitetussa laitteessa on virta- ja nollajohtimen lisäksi

suojajohdin

mitä suojajohdin tekee

yhdistää sähkölaitteen rungon pistorasiassa olevan metalliliuskan kautta maahan

mitä tapahtuu kun suojamaadoitetun laitteen virtajohto vioittuu ja kuori tulee jännitteiseksi

oikosulku

mitä on suojaristetyissä laitteissa

kuoret valmistettu eristävästä materiaalista, virtajohdossa vain kaksi johdinta

suojaeristetty laite esim

televisio, hiustenkuivaaja

mistä suojaeristetyn laitteen voi tunnistaa

kuoren valmistusmateriaali, kapea pistotulppa

miten sähköllä toimivien pienlaitteiden, esim lelujen käyttö on tehty turvalliseksi

käyttämällä pienoisjännitettä

mitä on laitteessa, jos pienoisjännite

laitteelle tuleva jännite on laskettu muuntajalla niin alas, että mahdollinen sähköisku ei ole käyttäjälle vaarallinen

maksimijännite leluissa

25v

teho

energian muuntumisnopeus

teho on sitä suurempi mitä

suurempi laitteen napojen välinen jännite ja sähkövirta on

tehon kaava

P(teho) = U(jännite)I(virta)

jännitteen ja virran yksikkö

voltti V, ampeeri A

tehon yksikkö

watti W

jännite 12v, sähkövirran voimakkuus 20mA. mikä on teho

P = UI = 12v•0,25A = 3,0VA = 3,0W

sulakkeen kesto 16A. kuinka suuritehoinen laite voidaan kytkeä sulakkeen kanssa virtapiiriin sulakkeen palamatta

U = 230V, I =16A

P = UI = 230v•16A = 3680VA = 3680W ~ 3700W = 3,7kW

jännitelähteen säkölaitteeseen siirtämä energiamäärä on sitä suurempi-

mitä suurempi lairteen teho tai mitä kauemmin laitetta käytetään

miten saadaan sähkölaitteen kuluttama energia E

kertomalla laitteen teho P ja käyttöaika t. E = Pt, E = UIt

joule J

tehon yksikkönä 1W ja ajan yksikkönä 1s = 1J joule

kilowattitunti kWh

1kW ja 1h =1kWh

verkkojännite. keskimääräinen teho 40W. käytön maksu vuodessa jos 15snt/kWh

P = 40W = 0,04kW, t = 365•24h = 8760

E = Pt = 0,04kW•8760h = 350,4kWh

hinta: 350,4kWh•15snt = 5256snt = 52,56€ ~ 50€

mitä johtimessa kulkeva sähkövirta synnyttää johtimen ympärille

magneettikentän

käämi, mitä tekee

johdin kerällä, vahvistaa johtimen magneettikenttää

miksi käämi vahvistaa magneettikenttää

käämin jokaisessa silmukassa sähkövirta kiertää samaan suuntaan, jolloin silmukoiden magneettikentät vahvistavat toisiaan

miten käämin magneettikenttää voi voimistaa edelleen

laittamalla käämin sisälle rautasydämmen

mikä vaikuttaa käämin magneettikentän voimakkuuteen

käämissä kulkeva sähkövirran suuruus ja käämin kierrosluvut

mistö käämin N- ja S-navat riippuu

sähkövirran kulkusuunnasta

miten sähkömagneetti syntyy

kun käämissä kulkee sähkövirta

sähkömagneetin ero tavalliseen

sähkömagneetin magneettikenttä katoaa heti, kun sähkövirta katkaistaan

missä sähkömagneettia hyödynnetään

sähkölukoissa, sähkömoottoreissa ja romurautanostureissa

sähkömagneettinen induktio

kun liikuttelee magneettia käämin sisällä, syntyy käämin päiden välille jännitettä

sähkömagneettisen induktion jännitteen suuruus riippuu

magneetin voimakkuudesta, käämin kierrosluvusta ja mitä nopeammin magneettia liikutellaan. myös käämin sisällä rautasydän voi voimistaa tätä

käämin päiden välille syntyvä jännite mitä tapahtuu

muuttuva magneettikenttä synnyttää eli indusoi

mitä jännite saa aikaan käämiin yhdistetyssä virtapiirissä

sähkövirran

mistä käämin jännitteen napaisuus riippuu

siitä mihin suuntaan magneettia liikutellaan

vaihtovirta

edestakaisin kulkeva sähkövirta, joka johtuu siitä, että magneetin liikkuessa edestakaisin napaisuus vaihtuu, joka myös muuttaa sähkövirran suunnan

tasavirta

akusta ja paristosta saatava virta. suunta pysyy samana

mutä pistorasiasta saatava verkkojännite aiheuttaa

vaihtovirtaa

taajuus

kuinka monta kertaa sähkövirta menee samaan suuntaan sekunnissa. yksikkö Hz

verkkojännitteen taajuus

50Hz eli verkkojännite vaihtaa suuntaa 100 kertaa sekunnissa

mihin generaattorin toiminta perustuu

induktioon

esimerkki generaattorista

käämin sisällä pyörii magneetti, joka aiheuttaa vaihtojännitteen. sitten käämin päät on yhdistetty johtimilla sähkölaitteeseen, jolloin laitteen läpi kulkee sähkövirta.

aggregaatti

polttoaineella toimiva generaattori

missä melkein kaikki käyttämämme sähkö on tuotettu

voimalaitosten suurilla generaattoreilla

mitä energialähteitä voimalat hyödyntää

vesi, tuuli, maakaasu, puu, turve, ydinvoima, kivihiili

lämpövoimalaitokset

energia tuotetaan kuumentamalla vettä

mihin veden kuumentamisesta tuleva lämpö siirretään

kaukolämpöverkostoon

mihin sähköä tuottavat voimalaitokset on kytketty. mitä hyötyä siitä on

samaan sähköverkkoon toistensa kanssa. tämä mahdollistaa sen, että sähköä riittää myös huoltokatkosten ja kulutushuippujen aikana

valtakunnallinen suurjänniteverkko

kantaverkko

kansainvälisen suurjänniteverkossa käytettävät siirtojännitteet

400kV, 220kV, 110kV

mitä tarvitsee että jännitteen voi muuttaa sopivaksi

muuntajan

tasasuuntaus

vaihtovirta muunnetaan tasavirraksi

muuntosuhde

käämin kierroslukujen suhde

jos toisiokäämissä on enemmän kierroksia kuin ensiökäämissä

jännite suurenee

ensiö- ja toisiokäämin kierrosluvut

N1 ja N2

käämien kierroslukujen ja jännitteiden suhteen kaava

N1 U1

— = —

N2 U2

kun muuntajassa jännite nousee

sähkövirta laskee

käämien kierrosluvun ja virran suhteen kaava

N1 I2

— = —

N2 I1

ensiökäämin kierrosluku 4500, toisiokäämin 750. toisiokäämin jännite, kun muuntaja kytketty 230v verkkojännitteeseen

N1 = 4500, N2 = 750, U1 = 230V

4500 230V

—— = ——

750 U2

4500•U2 = 750•230V ll:4500

U2 = (750•230V):4500 = 38,33V ~ 38V