Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

Transkriptio

1 FY7 Sivu 1 Sähkömagnetismi 24. syyskuuta :01 s. 24. t

2 FY7 Sivu 2 FY7-muistiinpanot 9. lokakuuta :18

3 FY7 Sivu 3 Magneettivuo (32) 9. lokakuuta :18 Pinta-alan Webber

4 FY7 Sivu 4 Induktiolaki (33) 9. lokakuuta :18 Johdinsilmukkaan Silmukkaan silmukan Käämille

5 FY7 Sivu 5 Sähkövirta ja magneettikenttä 25. syyskuuta :26 Jean Baptiste Biot ja Felix Savart tutkivat virtajohtimen ympärilleen muodostamaa magneettikenttää He keksivät, että sähkövirta aiheuttaa magneettikentän johtimen ympärille

6 FY7 Sivu 6 Syklotroni 2. lokakuuta :59 Loistava appletti

7 FY7 Sivu 7 Itseinduktio 11. lokakuuta :42 s. 80. t a) Totta b) Totta c) Totta

8 Pyörrevirrat 21. lokakuuta :03 Viikkotehtävät 3, tehtävä 2 Pyörrevirrat syntyvät, kun metallilevyn läpi kulkeva magneettivuo muuttuu. Ilmiö voidaan perustella käsittelemällä metallilevyä sisäkkäisinä johdinsilmukoina ja soveltamalla Faradayn induktiolakia osa induktioilmiön käytännön sovelluksia, ja niillä onkin useita käyttötarkoituksia.. Pyörrevirrat ovat tärkeä Pyörrevirtojen merkittävin sovellus on niiden kyky muuttaa sähkö - ja liike-energiaa lämmöksi käyttämättä kitkaa ja siten toisiaan vastaan hankaavia liikkuvia osia. Tähän pyörrevirtojen ominaisuuteen perustuvat induktioliedet, - uunit ja -jarrut sekä kuntopyörät. Induktioliesissä ja -uuneissa vaihtovirta saa aikaan jatkuvasti muuttuvan magneettivuon, joka indusoi kohdekappaleeseen pyörrevirtoja jolloin energiaa muuttuu lämmöksi kappaleen resistanssin vuoksi. Induktiojarruissa esimerkiksi junassa olevat sähkömagneetit synnyttävät kiskoihin pyörrevirtoja, jolloin magneetteihin kohdistuu junan liikesuunnan vastainen voima (Lenzin lain mukaan), joka tekee työtä hidastaen junaa. Pyörrevirtoihin perustuvat myös useimmat sähkönkulutusmittarit ja metallinilmaisimet. Pyörrevirtoihin perustuvassa vaihtovirtamittarissa mittarin läpi kulkeva vaihtovirta aiheuttaa mittariin muuttuvan magneettivuon. Mittarissa on pieni metallilevy, johon kohdistuu magneettikentän ja pyörrevirtojen vuoksi momentti, joka saa levyn pyörimään. (Käämi magneettikentässä ) Pyörivä levy puolestaan on kytketty laskuriin. Metallinilmaisin perustuu kahteen käämiin, joista toisessa kulkee jatkuvasti sähkövirta ja siten käämin ympärille muodostuu magneettikenttä. Kun kenttään tulee ulkopuolinen esine, siihen indusoituu pyörrevirtoja, joiden magneettikenttään aiheuttama muutos puolestaan indusoi toiseen käämiin jännitteen, joka voidaan mitata. Pyörrevirroista voi olla myös haittaa. Esimerkiksi moottoreissa, generaattoreissa ja muuntajissa muuttuva magneettikenttä indusoi esimerkiksi raudasta tehtyyn sydämeen pyörrevirtoja, jotka muuttavat energiaa lämmöksi ja aiheuttavat siten tehohäviötä. Pyörrevirtoja voidaan heikentää valmistamalla sydän useista toisistaan eristetyistä levyistä tai jopa käyttämällä kokonaan eristävää sydäntä, esimerkiksi ferriittimagneettia. Käyttötarkoitukset Lämmöntuotanto Induktioliesi Induktiouuni Liike-energian muuttaminen (lämmöksi) Induktiojarrut Kuntopyörä Sähkönkulutusmittari Toimii vain vaihtovirralla Metallinilmaisin Toiseen käämiin indusoituva jännite muuttuu metalliesineen häiritessä magneettikenttää Haitat Energiaa muuttuu lämmöksi Muuntajat Generaattorit A FY7 Sivu 8

9 FY7 Sivu 9 Vaihtojännite 22. lokakuuta :39 Tyypillinen vaihtojännite on muotoa on jännitteen suurin hetkellinen arvo eli huippuarvo on jännitteen kulmataajuus, taajuus Teholliset arvot Sinimuotoisen jännitteen teholliset arvot Tehollinen jännite Tehollinen virta

10 Impedanssi 23. lokakuuta :32 Impedanssi Z Tanssitaan! Resistanssi R Reaktanssi X Induktiivinen reaktanssi Kapasitiivinen reaktanssi Induktanssi L Taajuus Kapasitanssi C Vastus vaihtosähköpiirissä Kun vaihtosähköpiirissä on vain resistanssia R Virta sähköpiirissä noudattaa Ohmin lakia (Pätee erikseen myös tehollisille arvoille ja huippuarvoille) FY7 Sivu 10

11 FY7 Sivu 11 Vaihe-ero 25. lokakuuta :16 Helpointa sinin ja kosinin differentiaaliyhtälöitä on käsitellä näin:

12 Kokeellinen työ 29. lokakuuta :05 Käämit Punainen L=50 mh, R=45 Ω Keltainen L=3 mh, R=3 Ω Kondensaattori 1 nf Valittiin keltainen käämi sen antamien suurempien arvojen vuoksi f(hz) I(mA) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,095 Viimeinen palautuspäivä maanantaina kokeen yhteydessä Aihe on RESONANSSI R C L A FY7 Sivu 12

13 , , , , , , , , , , , , ,055 FY7 Sivu 13

14 FY7 Sivu 14 Suomen sähköverkko 30. lokakuuta :06 Fingrid Fingridin verkon kartta

15 FY7 Sivu 15 Koealue 1. marraskuuta :17 Kappaleet 1, 2, 3, 4.1, 4.2 Kappale 2 korostuu Pois jäävät: kolmivaihevirta, kodin sähköturvallisuus ja sähkömagneettinen tiedonsiirto Viimeistele ja palauta kokeellinen työ kokeeseen!

16 Läksyt 20. syyskuuta :59 s. 24. t. 1-11, viikkotehtävät maanantaiksi t. 1-34, 1-37 ja 1-44, viikkotehtävät MAANANTAIKSI t. 1-51, 1-53, 1-54 t. 1-17, 1-25, 1-28 t. 2-1, 2-3, 2-5 t. 2-16, 2-18 t. 2-22, 2-27, yo-k13:n 8a 12 c (monisteesta) ja t t. 3-16, 3-17, 3-18, 3-25 t. 3-9, 3-10, 3-22 t. 3-34, 3-35, 3-37 VIERAILU ALKAA TORSTAINA TTY:LLÄ KLO 14 Kesto noin 1,5 h t. 3-40, 3-44 Viikkotehtäviä saa tehdä myös tietokoneella Muista korjata Wikipediaan 2. viikkotehtävien 3b FY7 Sivu 16