Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
SÄHKÖMAGNETISMI - Coggle Diagram
SÄHKÖMAGNETISMI
SÄHKÖ
Tasavirtapiirit
Virtapiiri
-
Virtapiirin osia
Jännitelähteet (paristot ja akut), joiden napojen välillä täytyy olla jännite
-
-
-
Suljettu, kun siinä oleva jännitelähde ylläpitää sähkövirtaa
Avoin, kun sähkövirta ei pääse kulkemaan siinä
Sähkövirta
-
-
Varauksellisten hiukkasten (esim. elektronit, ionit) liikettä
Suunta on jännitelähteen ulkopuolella jännitelähteen plusnavasta miinusnapaan, eli suunta on vastakkainen elektronien liikkeen suunnalle
Sähkönjohtavuus
Eri materiaalit eroavat toisistaan siinä, miten hyvin elektronit pääsevät aineessa liikkumaan
Materiaalit voidaan jakaa johteisiin, eristeisiin ja puolijohteisiin
-
Eriste on aine, jossa vapaita varauksenkuljettajia on vähän tai ei ole ollenkaan
-
Metallijohtimessa kulkeva sähkövirta voidaan määritellä johtimen poikkileikkauksen läpi menneen sähkövarauksen avulla:
,
on poikkipinnan läpi siirtyneen varauksen suuruus ajassa
Kirchhoffin 1. laki: virtapiirin tiettyyn pisteeseen tulevien virtojen summa on yhtä suuri kuin siitä lähtevien virtojen summa
-
Jännite
-
-
-
Jännitelähde
-
Napajännite U
Pariston tai akun napojen välinen jännite silloin, kun jännitelähdettä kuormitetaan
, E on lähdejännite ja
pariston jännitehäviö
Lähdejännite E
Pariston tai akun napojen välinen jännite silloin, kun se mitataan kuormittamattomasta jännitelähteestä
-
-
Potentiaali
-
-
Virtapiirissä pisteiden B ja A välinen jännite on näiden pisteiden erotus eli potentiaalierotus:
-
Virtapiirin toimintaa voidaan tarkastella potentiaalimuutosten avulla kiertämällä virtapiiri läpi komponentti kerrallaan
-
Kirchhoffin 2. laki: suljetusssa virtapiirissä potentiaalimuutosten summa on nolla eli
-
Sähköstatistiikka
Coulombin laki
-
Eristeessä
,
on eristeen suhteellinen permittiivisyys
-
Sähkökenttä
Varatun kappaleen ympärillä on sähkökenttä, joka ilmenee muihin varattuihin kappaleisiin vaikuttavana voimana
-
Sähkökentän kenttäviivat
Kuvaavat sähkökentän suuntaa, muotoa ja voimakkuutta
-
Sähkökentän voimakkuus
Vektorisuure, jonka suunta osoittaa sähkökentän (kenttäviivojen) suunnan
Sähköisen voiman ja testivarauksen suhde:
Homogeeninen sähkökenttä
-
Potentiaali
Kuvaa sitä, mikä merkitys hiukkasen paikalla sähkökentässsä on sen liikkeeseen
Potentiaalin kautta päästään tarkastelemaan esim. hiukkasen nopeutta, liike-energiaa ja hiukkasen liikuttamiseksi tehtävää työtä
Potentiaali kentän suuntaisella etäisyydellä x potentiaalin nollatasosta:
Jännite
Kahden pisteen välinen jännite:
, d on pisteitä vastaavien tasapotentiaalipintojen välimatka
-
-
-
Sähkövaraus
Sähköinen vuorovaikutus
-
-
Sähköisen vuorovaikutuksen suuruutta kuvataan sähköisellä voimalla
-
-
-
Pienin luonnossa havaittua sähkövaraus on alkeisvaraus:
Kappaleen sähkövaraus
Kappaleen sähkövaraus on alkeisvarauksen monikerta eli
Tarkoittaa sitä, että kappaleessa on eri määrät elektroneja ja protoneja toisiinsa verrattuna
-
Sähkövaraus voi syntyä esim. hankauksen tuloksena elektronien irrotessa ja siirtyessä toiseen hankaavaan kappaleeseen
Sähkövarauksen säilymislaki: Eristetyssä systeemissä positiivisten ja negatiivisten sähkövarausten summa on vakio
Elektroniikka
Kondensaattori
Systeemi, joka muodostuu kahdesta lähellä toisiaan olevasta johdekappaleesta, joilla on yhtäsuuret, vastakkaismerkkiset varaukset ja joiden välillä on eristekerros
Sähkötekniikan peruskomponentti, joka voidaan varata eli ladata jännitelähteen avulla
-
-
-
-
Kondensaattorin energia
Varatun kondensaattorin energia on
-
Resistanssi
-
Ohmin laki
, U on jännitehäviö ja I on sähkövirta
Metallilangan resistanssi kasvaa suoraan verrannollisesti sähkövirran kasvaessa, kun lämpötila on vakio
-
-
Vaihtovirta
Generaattoti
Toimintaperiaate
-
-
Suurimmat arvot, kun käämin silmukoiden taso on magneettikentän suuntainen
-
Generaattorin lähdejännite:
, jossa
-
Muuntaja
Toimintaperiaate
Ensiökäämin muuttuva sähkövirta synnyttää muuttuvan magneettikentän, joka läpäisee muuntajan toisiokäämin
-
Osat
-
-
Rautasydän
Rautasydämellä on lamellirakenne, jolla estetään pyörrevirtojen synty ja niistä aiheutuvat tehohäviöt
-
-
Ideaalisen muuntajan muuntosuhde:
,
ja
ovat ensiö- ja toisiopuolen kierrosluvut,
ja
jännitteiden teholliset arvot ja
ja
sähkövirtojen teholliset arvot
-
Sähköenergian siirto
Tapahtuu suuren virtapiirin, sähköverkon avulla
-
Sähkön siirto pitkiä matkoja pitää tehdä siten, että tehohäviöt olisivat mahdollisimman pieniä
Siirtojohtimien tehphäviö on sitä pienempi, mitä suurempi on virtapiirin napajännite ja mitä pienempi on johtimessa kulkeva sähkövirta
-
MAGNESTISMI
Magneettikenttä
-
Erilaiset magneetit
Kestomagneetit
Magneetti, joka säilyttää magneettisuutensa vuosia
Sähkömagneetit
Käämi, joka on yhdistetty tasavirtaan (rautasydän voimistaa)
Magnetoituminen
-
Magneettisuus voidaan poistaa kuumentamalla, hakkaamalla magneettia tai vaihtovirralla
Magnetoituminen voi tapahtua sähkövirran avulla tai hankaamalla magnetoituvaa kappaletta kestomagneetilla samansuuntaisesti
-
-
-
-
-
Maan magneettikenttä
-
-
Magneettikenttä syntyy ytimen uloimmassa nestemäisessä kerroksessa syntyvien sähkövirtojen seurauksena
-
-
Magneettinen voima
Magneettikentässä hiukkaseen vaikuttaa voima, jos:
-
-
-
Magneettisen voiman voimakkuus lasketaan:
-
Magneettinen voima on tässä tapauksessa kohtisuorassa hiukkasen liikettä ja magneettikenttää vastaan
Hiukkasen saapuessa kulmassa, joka ei ole kohtisuorassa magneettikenttää vastaan, saadaan voima laskettua
-
-
-
-