Elektroniikka. Mitä sähkö on. Käsitteistöä



Samankaltaiset tiedostot
Elektroniikka ja sähkötekniikka

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

PUOLIJOHTEET tyhjennysalue

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

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

Elektroniikan alkeita erittäin lyhyt versio

Elektroniikan alkeita lyhyt versio

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

DEE Sähkötekniikan perusteet

Elektroniikan komponentit

Diodit. I = Is * (e U/n*Ut - 1) Ihanteellinen diodi

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

SÄHKÖTEKNIIKKA. NBIELS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2015

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

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

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali

TYÖ 58. VAIMENEVA VÄRÄHTELY, TASASUUNTAUS JA SUODATUS. Tehtävänä on vaimenevan värähtelyn, tasasuuntauksen ja suodatuksen tutkiminen oskilloskoopilla.

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

TEHTÄVÄT KYTKENTÄKAAVIO

Jännite, virran voimakkuus ja teho

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

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

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

Sähköautoprojekti Pienoissähköauto Elektroniikan kokoonpano Moottoriohjain.

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

Aineopintojen laboratoriotyöt I. Ominaiskäyrät

Sähkötekniikka ja elektroniikka

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

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

Sähkötekiikka muistiinpanot

Sähkötekniikan perusteita. Pekka Rantala Syksy 2016

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

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

PIIRIANALYYSI. Harjoitustyö nro 7. Kipinänsammutuspiirien mitoitus. Mika Lemström

Oma nimesi Puolijohteet

Sähkö ja magnetismi 2

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 3, Vastuksen ja diodin virta-jänniteominaiskäyrät

Radioamatöörikurssi 2011

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

Sähköpajan elektroniikkaa

Sähköopin mittauksia 1

KÄYTTÖOPAS. DIGITAALINEN KYNÄYLEISMITTARI E , tuotenro

Transistoreiden merkinnät

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

Multivibraattorit. Bistabiili multivibraattori:

Taitaja2005/Elektroniikka. 1) Resistanssien sarjakytkentä kuormittaa a) enemmän b) vähemmän c) yhtä paljon sähkölähdettä kuin niiden rinnankytkentä

Sähköoppi. Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona.

VASTUKSEN JA DIODIN VIRTA-JÄNNITEOMINAISKÄYRÄT

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

CRT NÄYTÖN VAAKAPOIKKEUTUS- ASTEEN PERIAATE

5.1.Jännitelähde + 15 V 10 A

Sähköopin kolme perussuuretta

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti

Sähkötekniikan perusteet

SMG-4450 Aurinkosähkö

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

Taitaja2007/Elektroniikka

Sähkömagnetismi III. Resistanssi. Esikvantifiointi ja kvantifiointi

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

Sähkövirran määrittelylausekkeesta

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

Radioamatöörikurssi syksy 2012

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

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

YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN

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

Sähköpajan elektroniikkaa

DEE Sähkötekniikan perusteet

Taitaja2008, Elektroniikkalajin semifinaali

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo

Luento 2. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita.

Fysiikka 9. luokan kurssi

PERUSELEKTRONIIKAN KOMPONENTTIEN TUNNISTAMINEN

Sähkövaraus. Hankaussähkö. Copyright Isto Jokinen

Sähkötekniikan perusteet

Taitaja2010, Iisalmi Suunnittelutehtävä, teoria osa

Omnia AMMATTIOPISTO Pynnönen

FY6 - Soveltavat tehtävät

VASTUSMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

Transkriptio:

Elektroniikka Mitä sähkö on Sähkö on elektronien liikettä atomista toiseen. Negatiivisesti varautuneet elektronit siirtyvät atomista toiseen. Tätä kutsutaan sähkövirraksi Sähkövirrasta puhuttaessa on sovittu, että sähkövirta kulkee anodista katodiin. Sähkötutkimuksen alkutaipaleella oletettiin virran kulkevan plussasta miinukseen. Vasta radioputken kehittelyn yhteydessä havaittiin, että elektronit kulkevat tosiasiassa päinvastoin eli miinuksesta plussaan. Käsitteistöä Sähkölajit Tasasähkö: elektronit liikkuvat jatkuvasti samaan suuntaan miinuksesta plussaan eli katodista anodiin. Vaihtosähkö: elektronit liikkuvat vaihtosähkössä edestakaisin. Suomessa käytetään vaihtosähköä, jossa virtalähteen napaisuus ja samalla elektronien 1

kulkusuunta vaihtuu 50 kertaa sekunnissa. Tällöin vaihtosähkön taajuus on 50 herziä (=Hz). Jännite (U) Ylimäärä elektroneita palaa tilaan, jossa on elektronivajaus. Perusyksikkö on voltti V. 1kV = 1000V. 1V = 1000 mv. Virta (I) Virta on elektronien virtaa. Mitä suurempi määrä elektroneja virtaa samanaikaisesti, sen voimakkaampi on virta. Perusyksikkö on ampeeri A. 1kA = 1000 A. 1A = 1000 ma. Teho (P) Teho on riippuvainen jännitteen ja virran suuruudesta. Perusyksikkö on watti W. 1kW = 1000W. 1W = 1000 mw. Teho (watteina) = jännite (voltteina) x virta (ampeereina). Resistanssi (R) Elektronien kulkua rajoitetaan keinotekoisesti esim. johtamalla elektronit aineen läpi, jossa ne kulkevat huonosti. Tätä ilmiötä kutsutaan resistanssiksi. Ilmiössä osa sähköenergiasta muuttuu lämpöenergiaksi. Perusyksikkö on ohmi (Ω). 1Mohmi = 1000 kohmia. Kapasitanssi (C) Kyky varastoida sähkövirtaa. Kapasitanssin suuruus ilmoittaa kondensaattorin kyvyn varastoida sähköä väliaikaisesti. Perusyksikkö on faradi (F), joka on niin suuri yksikkö, että sitä ei arkipäivän elektroniikassa käytetä. 1F = 1000 mf (millifaradi) 1mF= 1000 uf (mikrofaradi) 1uF = 1000 nf (nanofaradi) 1nF = 1000 pf (pikofaradi) Virtapiiri Virtapiiri on reitti, jota pitkin elektronit pääsevät kulkemaan. Virtapiiri on avoin tai suljettu. Nämä vaihtoehdot voidaan toteuttaa esim. päälle/pois-kytkimellä. 2

Sähkö kulkee virtapiirissä kun se on suljettu. Kaikki virtapiirissä olevat laitteet, johtimet ja komponentit vastustavat sähkövirran kulkua omalla tavallaan. Sulake Sulakkeen tehtävä on suojata kytkennässä olevia komponentteja häiriötilanteessa. Sulake on virtapiirin heikoin kohta. Mikäli jännite tai virta hallitsemattomasti kohoaa, palaa sulake. Yleisimmät elektroniikan peruskomponentit Nykyisin elektroniikkateollisuus käyttää puolijohteita yhä enenevässä määrin. Puolijohde johtaa sähkövirtaa huonommin kuin johde, mutta paremmin kuin eriste. Käytetyimpiä puolijohdeaineita ovat pii (Si) ja germanium (Ge). Puolijohdekomponentteihin on merkitty niiden napaisuus, joka on otettava kytkennässä huomioon. Johteet ja eristeet Sellaisia aineita, joissa elektronit pääsevät liikkumaan vapaasti, kutsutaan johteiksi. Johde johtaa sähkövirtaa. Hyviä johteita ovat mm. metallit ja hiili, Metalleista sähköä johtavat parhaiten jalometallit. Metallien johtavuus huononee lämpötilan kasvaessa. Aineita, joissa ei ole vapaita elektroneja, kutsutaan eristeiksi. Ne eivät siis johda sähkövirtaa. Resistori eli vastus Resistorilla säädetään ja ohjataan sähkövirran kulkua. Resistorit voidaan jakaa kiinteisiin, säädettäviin ja säätyviin. Kiinteiden resistoreiden arvo pysyy lähellä ilmoitettua nimellisarvoa. Säädettävien resistoreiden arvoa voidaan muuttaa mekaanisesti. Säätyvissä arvon muuttuminen tapahtuu lämmön, kosteuden, valon tms. vaikutuksesta. Kapasitori eli kondensaattori Kondensaattoria käytetään sähkön lyhytaikaiseen varastointiin, jännitevaihteluiden tasaamiseen verkkolaitteissa ja taajuuksien suodattamiseen 3

Kondensaattorit voidaan jakaa kuiviin kondensaattoreihin, joilla ei ole napaisuutta ja elektrolyyttikondensaattoreihin (ELKO:t), joilla on plus- ja miinusnapa. Diodi Diodi on komponentti, jossa elektronit pääsevät liikkumaan vain yhteen suuntaan. Kytkennässä sähkövirta kulkee anodista (+) katodiin (-) eli päästösuuntaan. Yleisdiodi voidaan kytkeä myös päinvastoin eli estosuuntaan, jolloin sen läpi sähkövirta ei pääse kulkemaan. Diodia käytetään myös vaihtosähkön tasasuuntaukseen. Merkkivalona käytetään valo- eli hohtodiodia. Siitä käytetään lyhennettä LED (Light Emitting Diode). Zenerdiodia käytetetään jännitteen vakavoimiseen. Se kytketään aina estosuuntaan. Transistori Ennen transistorin keksimistä 1948 käytettiin suurikokoisia elektroniputkia. Transistori muodostuu ikään kuin kahdesta diodista. Niiden kytkentätavasta riippuen saadaan NPN- tai PNP- transistori. Transistorissa on kolme napaa, jotka ovat kollektori (C), emitteri (E) ja kanta (B). Johtamalla PNP transistorin kannalle heikko negatiivinen jännite (0,6V), avautuu transistori ja emitteriltä kollektorille kulkee vahvistettu virta. PNP-transistori NPN transistori toimii samalla tavalla, mutta sen kannalle johdetaan positiivinen varaus ja vahvistettu virta kulkee kollektorilta emitterille. NPN-transistori Transistoria käytetään pääasiassa vahvistimena. Sitä voidaan käyttää myös elektronisena kytkimenä. Esim. tietokoneiden toiminta perustuu mikropiireissä olevien lukuisten transistorien käyttöön kytkiminä. 4

Mikropiiri Mikropiirit ovat erittäin pieneen kokoon valmistettuja kokonaisia tai lähes kokonaisia elektronisia piirejä. Mikropiiri sisältää lukuisia puolijohde- ja oheiskomponentteja. Sähkölähteet Sähkölähteitä ovat paristot ja akut, joissa on varastoituna tasasähköä (DC). Niissä on kaksi napaa; plus- ja miinusnapa. Vaihtovirtaa (AC) saadaan vaihtovirtalähteistä. Niissä napojen sähkövaraukset vaihtuvat jatkuvasti käytetyn vaihtosähkön taajuuden mukaisesti. Ekosähkö Biosähkö Biosähköä tuotetaan käyttämällä energialähteenä sahoilta kerättäviä sahausjätteitä. Niitä ovat purut ja kuoret, jotka muuten jäisivät hyödyntämättä. Samanlaista raaka-ainetta saadaan keräämällä hakkuujätteet ja risut. Ne voidaan hakettaa ja käyttää myös biosähkön tuottamiseen. Biosähköä saadaan myös jäteasemien biokaasuista. Siellä metaani voidaan hyödyntää sähköksi ja näin samalla saadaan vähennettyä jätteiden aiheuttamaa ympäristökuormitusta. Tuulisähkö Hyötytuuli tuotetaan tuulipuistoissa. Niitä voidaan rakentaa meren rannoille tai tuntureille. Ilmaista tuulivoimaa voidaan käyttää generaattorin pyörittämiseen ja näin tuulen liikeenergia saadaan muutettua sähköksi. Vesivoima Samoin virtaavan veden liike-energia voidaan generaattorin avulla muuttaa sähköksi. 5

Mikä on salama Ukkossää muodostuu siitä, kun ylä- ja alapilviin muodostuu erimerkkiset sähkövaraukset. Jännite-eron kasvaessa miljooniin voltteihin, syntyy sähköpurkaus eli salama. Tällöin sähkövirran voimakkuus voi hetkellisesti olla jopa 10000 A ja jännite jopa 100 MV. Mikä on pallosalama Pallosalama on eräs salaman muoto. Sen syntyä ja käyttäytymistä ei vielä osata täysin selittää. Erään käsityksen mukaan pallosalama on plasmapallo. Sen arvellaan saavan alkunsa salaman iskussa syntyvästä plasmakanavasta. 6