SÄHKÖVIRTA (I)

• Sähkövirtaa verrataan usein veden virtaukseen vesijohtoputkessa.
• Kun päästät vettä keittiön hanasta, voit mitata vaikkapa litran maitopurkilla, kuinka paljon vettä virtaa hanasta yhdessä minuutissa.
• Sähköjohtimessa kulkevan virran määrää ei kuitenkaan mitata litroina minuutissa, vaan AMPEEREINA (A).
• Mittaamiseen ei siis käy maitopurkki, vaan tarvitaan yleismittari, jossa on asteikko ampeereille. 

JÄNNITE (U)

• Jotta vesi liikkuu vesijohtoputkessa, pitää putken alku- ja loppupään välillä olla paine-ero, joka saa veden liikkeelle.
• Jotta sähkö virtaa johtimessa, pitää johtimen päiden välillä olla "sähköinen paine-ero".
• Sähköistä paine-eroa  kutsutaan JÄNNITTEEKSI (U) ja sen mittayksikkö on VOLTTI (V).
• Sähköistä paine-eroa ei voi mitata kodin lämpökeskuksesta  löytyvällä, veden painetta mittaavalla mittarilla, eikä huoltoaseman ilmapainemittarilla,  vaan tarvitaan yleismittari, jossa on asteikko volteille.

• Monissa laitteissa käytettävän AA sormipariston jännite on 1,5 V.
• Koulussa, esim. majakkasaaressa käytimme litteää paristoa, jonka jännite on 4,5 V.
• Kännykän akun jännite voi olla esim. 3,7 V.
• Luokan seinässä olevasta pistorasiasta saatavan verkkovirran jannite on 230 V.

RESISTANSSI (R) eli VASTUS:

• Vesijohtoputkissa on kapeikkoja, kuten liitokset ja venttiilit. Näissä kohdissa veden virtaus hidastuu tai jopa estyy kokonaan.
• Sähköjohtimista rakennetuissa sähköverkoissakin on "kapeikkoja", jotka hidastavat sähkövirran kulkua. Kaikkii laitteet, jotka sähköverkkoon kytketään, aihettavat vastusta eli resistanssia.
• Sähkövirran kulkua vastustavaa voimaa kutsutaan RESISTANSSIKSI.
• Resistanssia (R) voidaan mitata samalla yleismittarilla kuin sähkövirran voimakkuutta (I) sekä jännitettä (U)
• Resistanssin yksikkö on OHMI ().
• Tällä simulaatiolla voit tutkia, miten jännitteen ja resistanssin muuttaminen vaikuttaa sähkövirran voimakkuuteen. Java-tiedosto latautuu kun klikkaat linkkiä. Valitse "Säilytä ja klikkaa näytön oikeasta alalaidasta tiedostoa, jonka nimi on virtapiiri.

YHTEENVETO

• Sähkövirta on sähköisesti varautuneiden hiukkasten, elektronien liikettä sähköä johtavassa aineessa, kuten sähköjohdossa. Sähkövirran voimakkuus ilmoitetaan AMPEEREINA (A).
• Sähkövirran saa aikaiseksi ja sitä pitää yllä johtimen päiden välinen jännite-ero. Tämä jännite-ero ilmoitetaan VOLTTEINA (V).
• Sähkövirran eli elektronien liikettä vastustaa aina jokin voima eli resistanssi, joka ilmoitetaan OHMEINA ().
• Ohmit lienevät sinulle tuttuja, jos olet rakentanut teknisissä töissä majakkaa tai ohikulkuilmaisinta.
• Vaikka sähkövirtaa verrataan usein veden virtaukseen, ei vertaus ole täysin osuva. Vesijohtoputkessa todella virtaa vesimolekyylejä. Sähköjohtimessa metalliatomeja kiertävät negatiivisesti varautuneet hiukkaset eli elektronit pikemminkin tökkivät toisiaan kuin virtaavat.

Linkkejä:

• 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).