Sähkötekniikan ABC

Mitä sähkö on?
- Elektronien värähtelyä


Kävimme läpi myös atomin rakennetta, miten em. elektronit liittyvät siihen sekä miten riippuen alkuaineesta atomit ovat hieman erilaisia. Esimerkkinä sähköopissa käytettiin auton akkua, mikä nyt sopii aika kivasti tähän oppiympäristöön ja sen toiminta on varmasti monille helppo hahmottaa. Alla on hieno muistiinpanopiirustukseni, jota koostin pitkin teoriatunteja.

Akku, joka on yhdistetty lamppuun, toimi esimerkkinä sähköteoriasta.

Akku rakentuu lyijylevyistä, jotka on jaettu kuuteen soluun akun sisään. Levyt jakaantuvat edelleen puoliksi - ja + -merkkisten levyjen kesken, jotka menevät lomittain jokaisessa solussa. Levyt ovat lisäksi vesi- ja rikkihappoliemessä, joka toimii elektrolyyttinä johtaen hyvin sähköä. Kun akusta otetaan virtaa jonkin laitteen toimimiseen, happoliemi ja levyjen kemikaalit reagoivat laittaen niissä olevat elektrodit liikkeelle. Elektrodien liike tuottaa sähköä. Tarkalleen ottaen elektrodit pyrkivät liikkumaan plus-levyistä miinuslevyihin, eli plus-navasta miinus-napaan, tuottaen 12 volttia.

Auton akku tuottaa 12V sähköä, kun taas vertailukohteena kotitaloussähkö on 230V. Ja esimerkiksi hitsauslaitteistomme työhallissa antaa 380V.

Piirroskuvassa näkyvä lamppu edustaa vastuksen toiminnan havannollistamista. Hehkulampussa on kohdat, joihin akun + ja - yhdistyvät, jolloin luodaan virtapiiri. Jos virta kuitenkin kulkee jostain syystä suoraan, se aiheuttaa oikosulun. Tätä varten on kehitetty sulakkeet, jotka palavat ennen kuin virta rikkoo käytössä olevan sähkölaitteen. Mutta vastuksesta puheen ollen, hehkulampussa on aina näkyvissä hehkulanka, joka toimii vastuksena. Sen tarkoitus on hidastaa virran kulkua (eli elektrodien liikettä), jolloin liike-energia saadaan muunnettua lämpöenergiaksi. Tällöin hehkulamppu saadaan nimensä mukaisesti hehkumaan.

Testi'palikka', jossa on erilaisia vastuksia. Näistä mittasimme vastukset eli ohmeja.

Yleismittarilla mittasimme erilaisia jännitteitä ja vastuksia. Musta johto tulee aina COM liittimeen ja punainen johto tässä tapauksessa V/ohmi liittimeen, koska mittasimme vastuksia ja jännitteitä.

Tämä on pihtivirtamittari, jota olemme käyttäneet aiemmin mm. Volvon laturin virran mittaamisessa. Tässä harjoituksessa mittasimme Fiestan led-valoihin johtavassa piuhassa kulkevan virran, joka vaihteli hieman 0.04-0.1A.

Aiemmassa postauksessa oli videot havaintoesityksistä, mitä tapahtuu sulakkeelle ja mitä oikosulussa pelkälle johdolle.

Tässä kuvasin sulaketta, jossa näkyisi hienosti katkennut vastus... mutta tarkentui sitten linssiluteeseen, jonka nimi on Milla. :)

Harjoitustehtävissä mitattuja arvoja saivat mm. auton akku 12,49V, lamppu 0,1A, latauksessa oleva auton akku 14,36V ja toisen ryhmän mittaama lampun virta 1,3A. Laskutoimenpiteitä varten kannattaa olla muistisääntönä sana 'puimuri', jonka sisältä löytyy tarpeelliset kaavat esim. tehon laskemiseen.

U= jännite, I= virta, P= teho ja R= vastus. Esimerkkilaskuna laskimme tehon 1,3A kuluttavalle lampulle. Ja koska auton akussa on 12V, teho saadaan kertomalla tämä jännite virralla. 12V * 1,3A = 15,6w. Lampulla on tehoa 15,4 wattia.

Jekku

Note to self: sytytystulpissa voi olla jopa 20 000V, joten niihin ei parane mennä näpräämään, ellei tiedä mitä tekee. Tulppien kärjissä on rakenne, joka vaatii, että sähkö hyppää n. 0,8mm. Tuo hyppäys on moottorin männän toimintaan tarvittava kipinä...