FY06 1-5

Question 1

miten ukonilma ja salamat syntyvät?

Answer 1

ilmakerrosten hangatessa toisiaan, jolloin pilviin voi kertyä suuri sähkövaraus

Question 2

miksi sähköinen vuorovaikutus syntyy, kun kappaleita hangataan toisiaan vasten?

Answer 2

osa toisen kappaleen pinnalla olevista elektroneista irtoaa ja siirtyy toiseen kappaleeseen. Tällöin elektroneja vastaanottaneessa kappaleessa on ylimäärä elektroneja, joten sen sähkövaraus on negatiivinen. Toisen kappaleen sähkövaraus on positiivinen, koska siinä on enemmän positiivisesti varattuja hiukkasia (protoneja) kuin elektroneja.

Question 3

mikä määrää varausten siirtymisen ja siirtymisen suunnan?

Answer 3

materiaalin kemialliset ominaisuudet

Question 4

sähkövaraus

Answer 4

hiukkasen tai kappaleen ominaisuus, joka aiheuttaa sähköisen vuorovaikutuksen. Tämä havaitaan kappaleeseen kohdistuvana veto- tai hylkimisvoimana. Erilaiset voimat selittyvät sillä, että sähkövarausta on kahta lajia, positiivista ja negatiivista.

Question 5

sähköinen vuorovaikutus

Answer 5

varattujen hiukkasten, kuten elektronien ja protonien, välinen etävuorovaikutus

Question 6

sähköisten hylkimis- ja vetovoimien suuruus

Answer 6

Sähköiset hylkimis- ja vetovoimat ovat Newtonin III lain (voiman ja vastavoiman lain) mukaisesti yhtä suuret ja vastakkaissuuntaiset.

Question 7

sähköisesti neutraali

Answer 7

kappaleessa on yhtä paljon positiivisia ja negatiivisia varauksia

Question 8

alkeisvaraus

Answer 8

pienin luonnossa havaittu sähkövaraus

Question 9

elektroskooppi

Answer 9

Sähkövarausten olemassaolo ja määrä voidaan todeta elektroskoopin avulla. Elektroskoopin eristetyssä kotelossa on varsi, jonka toiseen päähän on kiinnitetty kiertymään pääsevä viisari. Elektroskoopin varsi ja viisari muodostavat yhtenäisen johdinkappaleen. Kun elektroskooppia kosketetaan sähköisesti varatulla sauvalla, varsi ja viisari varautuvat samanmerkkisiksi. Tällöin viisari ja varsi hylkivät toisiaan. Mitä suurempi sähkövaraus on, sitä suurempaan kulmaan viisari kiertyy.

Question 10

kappaleen sähkövaraus

Answer 10

Kappaleen sähkövaraus Q on alkeisvarauksen e monikerta eli Q = ±ne

Question 11

miten sähkövarauksen merkki voidaan selvittää hohtolampun avulla?

Answer 11

Hohtolampun sisällä on kaasua ja kaksi toisistaan erillään olevaa metallilankaa eli kohtiota. Kappaleen sähkövaraus on negatiivinen, jos hohtolampussa valo välähtää kappaleen puoleisessa kohtiossa. Jos välähdys näkyy vastakkaisessa kohtiossa, kappaleen sähkövaraus on positiivinen.

Question 12

mitä voi käydä jos varatut kappaleet tuodaan toistensa lähelle tai irrotetaan toisistaan nopeasti?

Answer 12

sähkövaraus voi siirtyä kappaleesta toiseen voimakkaana purkauksena. Tämä voidaan nähdä pienenä salamana. Vastaavasti kappaleiden nopea irrottaminen toisistaan voi saada aikaan varausten siirtymisen kappaleiden välillä: tämä voi ilmetä kipinöintinä.

Question 13

sähkövarauksen säilymislaki

Answer 13

Eristetyssä systeemissä positiivisten ja negatiivisten sähkövarausten summa on vakio.

Question 14

johteet

Answer 14

Johteissa kuten metalleissa atomin uloimmat elektronit eivät ole kiinteästi sitoutuneet tiettyyn atomiytimeen, vaan pääsevät liikkumaan melko vapaasti. Näitä elektroneja kutsutaan johde-elektroneiksi.

Question 15

eristeet

Answer 15

Eristeissä kuten muovissa tai kumissa atomin elektronit ovat sidottuja aineen atomeihin, joten eristeaineessa sähkövaraus ei pääse siirtymään.

Question 16

Coulombin laki

Answer 16

Hiukkaset, joiden sähkövaraukset ovat Q1 ja Q2, kohdistavat toisiinsa sähköisen voiman, jonka suuruus on suoraan verrannollinen sähkövarausten tuloon ja kääntäen verrannollinen hiukkasten välisen etäisyyden neliöön.

Question 17

miten sähkövaraukset sijoitetaan Coulombin lain yhtälöön?

Answer 17

Sähkövarausten arvot sijoitetaan Coulombin lain yhtälöön ilman etumerkkejä. Voimien suunnat riippuvat siitä, onko varauksilla sama vai vastakkainen etumerkki.

Question 18

milloin Coulombin laki pätee tarkasti?

Answer 18

Coulombin laki pätee tarkasti tyhjiössä oleville pistemäisille varatuille hiukkasille sekä kappaleille, joiden varausjakauma on pallosymmetrinen. Coulombin lakia voidaan käyttää varsin hyvällä tarkkuudella silloinkin, kun sähkövaraukset ovat ilmassa.

Question 19

sähkökenttä

Answer 19

alue, jonka jokaisessa pisteessä varattuun hiukkaseen tai kappaleeseen vaikuttaa sähköinen voima. Varatun kappaleen ympärillä on sähkökenttä, joka ilmenee muihin varattuihin kappaleisiin ja hiukkasiin vaikuttavana voimana.

Question 20

sähkökentän voimakkuus

Answer 20

kuvaa varatun kappaleen ympärillä olevaa sähkökenttää. E=F/Q, N/C tai V/m

Question 21

sähkökentän voimakkuuden suunta

Answer 21

sama kuin sähkökentässä olevaan positiivisesti varattuun hiukkaseen kohdistuvan sähköisen voiman suunta.

Question 22

kenttäviivat

Answer 22

Sähkökentän voimakkuus osoittaa sähkökentän (kenttäviivojen) suunnan. Kenttäviivojen tiheys ilmentää kentän voimakkuutta. Mitä voimakkaampi sähkökenttä on, sitä tiheämmässä kenttäviivat ovat sillä alueella. Sähköinen voima on kussakin sähkökentän pisteessä kenttäviivan tangentin suuntainen.

Question 23

pistemäisen varatun kappaleen sähkökenttä

Answer 23

pistemäisellä kappaleella tarkoitetaan kappaletta, jonka koolla ei ole vaikutusta tarkasteltavaan ilmiöön.
E=k*Q/r^2
Sähkökentän voimakkuuden suunta on varauksesta poispäin, jos Q on positiivinen, ja kohti varausta, jos Q on negatiivinen.

Question 24

homogeeninen sähkökenttä

Answer 24

Homogeenisessa sähkökentässä sähkökentän voimakkuuden suuruus ja suunta ovat kaikkialla kentässä samat. suunta on korkeammasta potentiaalista alempaan

Question 25

hiukkasen potentiaalienergia homogeenisessä sähkökentässä

Answer 25

Varatun hiukkasen potentiaalienergia homogeenisessa sähkökentässä on
Ep = QEx, jossa Q on hiukkasen varaus, E sähkökentän voimakkuuden suuruus ja x etäisyys nollatasosta.

Question 26

sähkökentän potentiaali

Answer 26

V= E_p/Q. voltti V
homogeenisessä sähkökentässä V=Ex. potentiaali kasvaa, kun liikutaan kentän suuntaa vastaan.

Question 27

miten erimerkkiset hiukkaset liikkuvat sähkökentässä?

Answer 27

Negatiivisesti varattu hiukkanen liikkuu sähköisen voiman vaikutuksesta sähkökentän suuntaa vastaan kohti korkeampaa potentiaalia, positiivisesti varattu hiukkanen sähkökentän suuntaisesti kohti alempaa potentiaalia.

Question 28

kumpi levy valitaan yleensä potentiaalin nollatasoksi?

Answer 28

negatiivinen

Question 29

maankuoren potentiaali

Answer 29

Maankuorta voidaan pitää äärettömän suurena johdekappaleena. Sen potentiaaliksi on sovittu V = 0 V.

Question 30

sähkölaitteen maadoittaminen

Answer 30

laitteen tietyn kohdan tai osan, tavallisesti kuoren, yhdistäminen maahan suojamaadoitetun pistorasian metalliliuskojen välityksellä. Tämän kohdan potentiaaliksi tulee tällöin V = 0 V riippumatta siitä, millainen sähkökenttä laitteessa muuten on. Vikatilanteessa syntyvä sähkövirta siirtyy maankuoreen.

Question 31

maadoittaminen sähkökenttäpiirusten yhteydessä

Answer 31

maadoittaminen tarkoittaa potentiaalin nollatason valintaa. Tällöin nollatasoa voi merkitä lyhyesti maadoituksen piirrosmerkin avulla.

Question 32

tasapotentiaalipinta

Answer 32

Kaikissa kentän pisteissä, jotka ovat samalla etäisyydellä potentiaalin nollatasosta, on sama potentiaali. Näiden pisteiden sanotaan muodostavan tasapotentiaalipinnan. Tämä pinta on kohtisuorassa sähkökenttää vastaan eli graafisessa mallissa kohtisuorassa kenttäviivoja vastaan.

Question 33

jännite

Answer 33

kahden sähkökentän pisteen välinen potentiaaliero

Question 34

jännite homogeenisessä sähkökentässä

Answer 34

Korkeammassa potentiaalissa olevan pisteen ja matalammassa potentiaalissa olevan pisteen välinen jännite homogeenisessa sähkökentässä on U = Ed,
jossa E on sähkökentän voimakkuuden suuruus ja d pisteitä vastaavien tasapotentiaalipintojen välimatka.

Question 35

sähköisen voiman tekemä työ

Answer 35

Kun varattu hiukkanen liikkuu sähkökentässä, siihen vaikuttava sähköinen voima tekee työn W = QU, jossa Q on hiukkasen sähkövaraus ja U hiukkasen radan alku- ja loppupisteen välinen jännite.

Question 36

potentiaalienergian muutos ja työ

Answer 36

Kun positiivisesti varattu hiukkanen siirtyy korkeammasta potentiaalista matalampaan, sähköinen voima tekee positiivisen työn ja hiukkasen potentiaalienergia pienenee vastaavalla määrällä. Vastaavasti negatiivisesti varatun hiukkasen potentiaalienergia pienenee, kun se liikkuu sähkökenttää vastaan. Työn vaikutuksesta potentiaalienergia muuntuu liike-energiaksi.

Question 37

Faradayn häkki

Answer 37

johdinaineella rajattu tila. Sähkökentässä olevan johdekappaleen sisällä sähkökentän voimakkuus on nolla eli ei ole sähkökenttää. Ilmiön kannalta ei ole merkitystä, onko johdekappale umpinainen vai ontto

Question 38

Faradayn häkin hyödyntäminen

Answer 38

Herkät sähkölaitteet suojataan usein ulkoisilta sähkökentiltä asettamalla niiden ympärille Faradayn häkkinä toimiva metallisuojus, koska sähkökenttä ei läpäise metallisuojusta. Myöskään radioaallot eivät pääse metallisuojuksen sisälle

Question 39

sähkövarausten sijainti varatussa johdekappaleessa

Answer 39

Varatussa johdekappaleessa sähkövaraukset ovat sen pinnalla. Varaustiheys on suuri kappaleen ulospäin kaarevissa pinnoissa ja kärjissä. Myös sähkökentän voimakkuus on kärjen läheisyydessä suuri. Tästä voi seurata sähkövarausten purkautuminen ilmaan.

Question 40

sähköinen influenssi

Answer 40

Ulkoisen sähkökentän johteessa aiheuttama varausten järjestyminen.
positiivisesti varattu kappale vetää puoleensa johteen elektroneja. Johteessa on vapaita johde-elektroneja, jotka ovat jakautuneet tasaisesti. Kun johdekappale tuodaan sähkökenttään, sähköinen voima siirtää osan elektroneista kentän suuntaa vastaan kohti kappaleen reunaa, joka varautuu negatiivisesti. Johdekappaleen vastakkainen reuna jää varaukseltaan positiiviseksi. Coulombin lain mukaisesti johdekappaleeseen kohdistuu voima, joka vetää sitä kohti positiivisesti varautunutta kappaletta. Kun kappaleet koskettavat toisiaan, johde luovuttaa kosketuksessa toiselle kappaleelle elektroneja, minkä jälkeen kappaleet hylkivät toisiaan.

Question 41

johdekappaleen sisällä oleva sähkökenttä

Answer 41

sähkökentässä olevan johdekappaleen sisällä oleva sähkökenttä on alkuperäiselle kentälle vastakkaissuuntainen. Kun kappaleen sisäinen kenttä kumoaa ulkoisen kentän, elektronien siirtyminen lakkaa.

Question 42

sähköinen polarisoituminen

Answer 42

sähkökenttä voi aiheuttaa eristeaineessa sähköisen polarisoitumisen eli molekyylin sisäisen varauksen jakautumisen.

Question 43

mihin sähköinen polarisoituminen perustuu?

Answer 43

sähköisen vuorovaikutuksen syntyminen perustuu eristeen sisältämien molekyylien tai atomien sisäisiin varausjakaumiin. Eriste voi koostua pysyvistä dipolimolekyyleistä, joissa on negatiivinen ja positiivinen osittaisvaraus. Vaikka molekyylit eivät olisikaan dipoleja, ulkoinen sähkökenttä aiheuttaa niissä sähköisen polarisoitumisen eli molekyylin sisäisen varauksen jakautumisen. Näin syntyneet pysymättömät dipolimolekyylit voivat asettua sähkökentän suuntaisesti. Polarisoituminen tapahtuu myös sähkökentässä olevissa atomeissa.