1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

Samankaltaiset tiedostot
Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Sähkövirran määrittelylausekkeesta

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

SÄHKÖTEKNIIKKA. NBIELS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2015

2. Vastuksen läpi kulkee 50A:n virta, kun siihen vaikuttaa 170V:n jännite. Kuinka suuri resistanssi vastuksessa on?

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

TEHTÄVÄT KYTKENTÄKAAVIO

Luku Ohmin laki

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

Katso Opetus.tv:n video: Kirchhoffin 1. laki

Omnia AMMATTIOPISTO Pynnönen

7. Resistanssi ja Ohmin laki

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

VASTUSMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

RATKAISUT: 17. Tasavirtapiirit

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

RESISTANSSIMITTAUKSIA

14.1 Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait R 1. I 1 I 3 liitos + - R 2. silmukka. Kuva 14.1: Liitoksen, haaran ja silmukan määrittely virtapiirissä.

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Sähköoppi. Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona.

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

TN T 3 / / SÄH Ä KÖAS A IOI O TA T Vi taniemen koulu

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

TEHTÄVIEN RATKAISUT. b) Sähkövirta I 2 on I 2 = I 1 I 3 = 0,31 A 0,12 A = 0,19 A.

DEE Sähkötekniikan perusteet

FYSP104 / K2 RESISTANSSIN MITTAAMINEN

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Sähkömagnetismia. Coulombin laki väliaineessa Eristeessä vuorovaikutus on heikompi kuin tyhjiössä. Varaus on kvantittunut suure eli, missä n = 1,2,3

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

DEE Sähkötekniikan perusteet

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

DEE Sähkötekniikan perusteet

Fysiikka 9. luokan kurssi

Sähkötekiikka muistiinpanot

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Fysiikan laboratoriotyöt 3 Sähkömotorinen voima

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

5. Sähkövirta, jännite

Fy06 Koe ratkaisut Kuopion Lyseon lukio (KK) 5/13

SÄHKÖSUUREIDEN MITTAAMINEN

Luento 4 / 12. SMG-1100 Piirianalyysi I Risto Mikkonen

Sähkön perusteet. Elektroniikka ja sähköoppi. Klas Granqvist Akun Tehdas / Oy Aku s Factory Ltd

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Jakso 10. Tasavirrat. Tasaantumisilmiöt. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt. (Kuuluu kurssiin Sähkömagnetismi, LuTK)

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

Silmukkavirta- ja solmupistemenetelmä. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

NIMI: LK: 8b. Sähkön käyttö Tarmo Partanen Ota alakoulun FyssaMoppi. Arvaa, mitä tapahtuu eri töissä etukäteen.

Hahmottava kokonaisuus TASAVIRTAPIIRIT. Sirkka-Liisa Koskinen Tapio Penttilä Ryhmä: E5

Théveninin teoreema. Vesa Linja-aho (versio 1.0) R 1 + R 2

VASTUKSEN JA DIODIN VIRTA-JÄNNITEOMINAISKÄYRÄT

( ) ( ) ( ) ( ) SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 1(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

Sähköopin mittauksia 1

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Pynnönen Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

DEE Sähkötekniikan perusteet

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/6

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Jännite, virran voimakkuus ja teho

Magneettinen energia

KURSSIN TÄRKEIMPIÄ AIHEITA

IMPEDANSSIMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

2.2 Energia W saadaan, kun tehoa p(t) integroidaan ajan t suhteen. Täten akun kokonaisenergia W tot saadaan lausekkeesta ( )

TA00AB71 Tasasähköpiirit (3 op) Syksy 2011 / Luokka AS11

Työ 16A49 S4h. ENERGIAN SIIRTYMINEN

1. Mitä tarkoittaa resistanssi? Miten resistanssi lasketaan ja mikä on sen yksikkö?

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

TASAVIRTAPIIRI - VASTAUSLOMAKE

FY6 - Soveltavat tehtävät

2. Sähköisiä perusmittauksia. Yleismittari.

Opiskelijoiden oppimisen arvioiminen tasavirtapiirejä käsittelevän tutoriaaliharjoituksen

Muuntajan toiminnasta löytyy tietoja tämän työohjeen teoriaselostuksen lisäksi esimerkiksi viitteistä [1] - [4].

Luento 6. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN

Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi

Pynnönen Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

Sähkötekniikan perusteita. Pekka Rantala Syksy 2016

Sähkön perusteet. Elektroniikka ja sähköoppi. Klas Granqvist Akun Tehdas / Oy Aku s Factory Ltd

Nimi: Fysiikka. 9. luokan kurssi

Harjoitus 5 / viikko 7

SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 2(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

Kuva 1. Vastus (R), kondensaattori (C) ja käämi (L). Sinimuotoinen vaihtojännite

Sähäkästi sähköstä, makeasti magnetismista. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen, kevät 2014

Elektroniikka. Mitä sähkö on. Käsitteistöä

Transkriptio:

Fy3: Sähkö

1. Tasavirta Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

Sähkövirta I Sähkövirran suunta on valittu jännitelähteen plusnavasta miinusnapaan (elektronit kulkevat päinvastaiseen suuntaan). Tasavirta (direct current, DC): sähkövirta kulkee samaan suuntaan. Vaihtovirta (alternating current, AC): virran suunta vaihtuu jaksollisesti. Sähkövirran määritelmä on I = Q Q = johtimen poikkipinnan läpi siirtynyt varaus t = siirtymään kulunut aika t I = Q = 1C t 1s = 1A Komponentin läpi kulkevaa virtaa mitattaessa virtamittari kytketään komponentin kanssa sarjaan. Kirchhoffin I laki: virtapiirissä haarautumaan tulevien sähkövirtojen summa on yhtä suuri kuin haarautumispisteestä lähtevien sähkövirtojen summa I 1 I 3 I 4 I 2 I 5 I 1 + I 2 = I 3 + I 4 + I 5

2. Tasajännite Jännitteen tunnus on U ja yksikkö voltti (V). Kuormittamattoman jännitelähteen jännitettä kutsutaan lähdejännitteeksi. Kuormitetun jännitelähteen jännitettä nimitetään napajännitteeksi. Jännitehäviö on suljetussa virtapiirissä olevan komponentin napojen välinen jännite. Jännitettä mitattaessa jännitemittari kytketään rinnan mitattavan kohteen kanssa (plusnapa plusnapaan, miinusnapa miinusnapaan).

3. Ohmin laki ja resistanssi Ohmin laki: Metallilangan jännitehäviö U on vakiolämpötilassa suoraan verrannollinen siinä kulkevaan virtaan I, eli U = RI Ohmin laki on voimassa metallilangassa vain, jos langan lämpötila pysyy vakiona. Ohmin laki toteutuu vakiolämpötilassa Langan kuumentuessa resistanssi kasvaa (Ohmin laki rikkoutuu) Resistanssi R lasketaan jakamalla vastuksen jännitehäviö U vastuksen läpi kulkevalla sähkövirralla I eli R = U I

4. Resistanssiin vaikuttavat tekijät Metallijohtimen resistanssi riippuu materiaalista (ainekohtainen vakio resistiivisyys ρ) langan pituudesta l langan poikkipinta-alasta A Metallilangan resistanssi on R = ρ l A ρ = aineen resistiivisyys ρ = 1Ωm l = langan pituus A = langan poikkipinta-ala Johtimen lämpötilan kasvaminen kasvattaa myös aineen resistiivisyyttä ja siten johtimen resistanssia (lämpöliike haittaa elektronien liikettä, koska ne törmäilevät enemmän aineen rakenneosiin).

5. Potentiaali Potentiaali ilmaisee virtapiirin pisteiden potentiaalieron verrattuna valittuun nollapotentiaaliin (vertaa gravitaatiopotentiaali). Potentiaalitarkasteluissa jokin piste maadoitetaan eli valitaan maadoituspisteeksi. Potentiaalin tunnus on sama kuin potentiaalieron (jännitteen), eli voltti V.

6. Vastukset Vastuksia käytetään säätelemään virtapiirissä kulkevaa virtaa Vastuksen resistanssi voi olla vakio (vakiolämpötilassa), tai vastus voi säätövastus, jonka resistanssia voidaan säätää jollain välillä. Sarjaankytkentä: vastusten sarjaankytkennässä kokonaisresistanssi R on R = R 1 + R 2 + + R n R 1 R 2 R n Rinnankytkentä: vastusten rinnankytkennässä kokonaisresistanssi R saadaan yhtälöstä 1 R = 1 R 1 + 1 R 2 + + 1 R n R 1 R 2 R n

7. Sähköteho ja energian kulutus Laitteen sähköteho P on suoraan verrannollinen laitteen jännitehäviöön U ja laitteen läpi kulkevaan sähkövirtaan I: P = UI Yhdistämällä Ohmin laki U = RI (R = laitteen resistanssi) ja laitteen sähkötehon yhtälö, saadaan Joulen laki P = RI 2 P = 1W = 1 watti Tehon määritelmästä (P = E ) saadaan sähkölaitteessa muuntuneen t energian suuruus, kun P on laitteen sähköteho ja t on laitteen käyttöaika: E = Pt Sähkölaitteiden energiankulutusta ja sähkön hintaa ilmoitettaessa energian yksikkönä käytetään usein kilowattituntia: 1kWh = 1000W 3600 s = 3600000J = 3,6MJ

8. Pariston kuormituskäyrä ja paristojen kytkennät Kuormitetun pariston napojen välistä jännitettä sanotaan napajännitteeksi U. Kuormittamattoman pariston napojen välistä jännitettä sanotaan lähdejännitteeksi E. Pariston kuormituskäyräksi kutsutaan kuormitetun pariston napajännitettä kuvaavaa I, U koordinaatiston kuvaajaa, jonka yhtälö on U = E R s I Pariston sisäinen resistanssi voidaan merkitä myös piirrosmerkkiin.

Virtapiirilaskujen suoritusvaiheet 1. Valitse kytkentäkaavioon virtojen suunnat, jos niitä ei ole merkitty. Jos lopussa saat jostain virrasta negatiivisen on suunta valitun vastainen. 2. Valitse virtapiirin tarkastelusuunta myötä- tai vastapäivään joka silmukalle erikseen. Yleensä kannattaa kiertää silmukat oletettujen virtojen suuntien myötäisesti. 3. Kierrä silmukat lähtien valitusta pisteestä (esim. maadoituspiste). Kirjoita Kirchhoffin II lain (potentiaalitarkastelu) mukainen yhtälö tarvittavalle määrälle silmukoita. 4. Käytä Kirchhoffin I lakia (virran säilyminen) johtimen haarautumiskohdissa. 5. Kunkin komponentin jännitehäviö saadaan Ohmin lain avulla.