×

Tämä on käyttäjän Kari Vahtera suunnitelma. Osa kurssia Sähköoppi.

Liike-energiasta sähköksi

Opiskelijan ohje

 

  • Auringon tuottama lämpöenergia sitoutuu eli varastoituu liike-energian muotoon esim. ilman liikkeessä (tuulessa) ja veden liikkeessä (aalloissa).
  • Liike-energian muuttaminen sähköenergiaksi helpottaa ja ylipäätään mahdollistaa sen siirtämisen jopa tuhansien kilometrien päähän tuotantopaikastaan: vesi-, aalto-, tuuli-, hiili-, ydinvoimaloista.
  • Liike-energia muutetaan sähköksi magneettikentän avulla:
    • Magneetin sisällä tai sen läheisyydessä liikuteltavan sähköjohtimen päiden välille syntyy jännite ja johtimeen syntyy sähkövirta.
    • Voit liikuttaa myös magneettia sähköjohtimesta muodostetun silmukan eli käämin sisällä,  johtimeen syntyy sähkövirta.
    • Sähkövirran syntymisen kannalta ei siis ole merkitystä, kumpi liikkuu, sähköjohdin vai magneetti.
    • Laitetta, joka edellä mainitulla tavalla muuttaa liike-energiaa sähköenergiaksi, sanotaan generaattoriksi.
    • Tutki generaattorin tomintaperiaatetta simulaation 1 avulla. Liikuta magneettia ensin isomman käämin eli sähköjohtimista muodostetun silmukan sisällä. Avaa toinen, pienempi käämi ja liikuta magneetia sen sisällä. Miten käämin sisältämän johtimen määrä näyttää vaikuttavan lampun kirkkauteen?
    • Tutki generaattorin toimintaa simulaation 2  avulla. Klikkaa linkkiä ja "Säilytä"-nappia sivun alalaidassa. Klikkaa seuraavaksi generator -nimistä tiedostoa. Simulaatio 2 toimii vai, jos koneessasi on Java asennettuna.
  • Sähköä tuottavaa generaattoria voi veden tai tuulen lisäksi pyörittää kuuma höyry, jota tuotetaan sähkövoimalaitoksissa:
    • Polttamalla hiiltä, öljyä, turvetta, puuta tai vaikkapa kotitalouksien jätteitä.
    • Halkaisemalla ydinvoimaloissa atomien ytimiä, josta syntyy runsaasti lämpöä.

Kurssin tavoitteet

  • Oppilas ymmärtää sähköön liittyvät peruskäsitteet ja suureet:
    • Sähkövirta (I), mittayksikkönä ampeeri (A)
    • Jännite (U), mittayksikkönä voltti (V)
    • Resistanssi (R), mittayksikkönä ohmi (omega)
  • Oppilas tuntee virtalähteitä:
    • muunnettu verkkovirta
    • sähkökemiallinen pari / paristot
    • akku
  • Oppilas osaa lukea virtalähteiden merkintöjä, erityisesti nimellisjännitteen.
  • Oppilas osaa yleismittarilla mitata virtalähteen jännitteen.
  • Oppilas  tuntee yksinkertaisen virtapiirin toiminnan ja siihen liittyvät käsitteet:
    • Avoin / suljettu virtapiiri
    • Osaa rakentaa simulointiohjelmalla (Yenka) virtapiirin, johon kuuluu virtalähde, katkaisija ja jokin laite, kuten lamppu tai sähkömoottori.
    • Osaa konkreettisista konmponenteista, kuten johtimista, lampunkannoista, lampuista, pienoissähkömoottoreista, katkaisijoista ja virtalähteestä rakentaa toimivan virtapiirin.
  • Oppilas ymmärtää virtalähteiden kytkennät: 
    • Sarjaankytkentä / rinnankytkentä
    • Oppilas osaa rakentaa kytkennät sekä simulointiohjelmalla että käytännössä esim. sormiparistoja käyttäen.
  • Oppilas ymmärtää laitteiden, erityisesti lamppujen kytkennät:
    • Osaa kytkeä lamput sarjaan ja ymmärtää kytkennän kytkennän.
    • Osaa kytkeä lamput rinnan ja ymmärtää kytkennän vaikutukset.
  • Oppilas ymmärtää sähköenergian merkityksen:
    • Ilman liike-energian muuntamista sähköenergiaksi energian siirtäminen satojen tai tuhansien kilometrien matkoja olisi mahdotonta.
  • Oppilas tuntee sähköenergian tuotantotapoja:
    • Veden tai ilman liikkeeseen sidotun, aurinkoenergian (liike-energian) muuntaminen sähköenergiaksi generaattorin avulla.
    • Eri menetelmilla, kuten hiilen, öljyn tai ydinreaktion avulla höyrystetyn veden liike-energian muuntaminen sähköenergiaksi generaattorin avulla.
    • Aurinkopaneelin toiminta (hyvin yleisellä tasolla).