Fysiikka 6

Question 1

Mitä Kirchoffin I laki sanoo?

Answer 1

Virtapiirin kuhunkin pisteeseen tulevien sähkövirtojen summa on yhtä suuri kuin siitä lähtevien sähkövirtojen summa.

ts. Virtojen summa solmukohdassa 0. Solmukohtaan tulevat = solmukohdasta lähtevät

Question 2

Väheneekö virta vastuksen jälkeen?

Answer 2

Ei vähene, virta I sama ennen ja jälkeen vastuksen (R). (mieti, siten vaikka kun rinnan monta vastusta, niin samalla jännitteellä tulee isompi virta kuin jos olisi vain yksi vastus virtapiirissä. Resistanssit siis aiheuttavat pariston nopeamman loppumisen (jännite E loppuu) koska suurempi virta.)

Jännite eli potentiaali kyllä muuttuu (pienenee)

Question 3

Mikä aiheuttaa virtapiirin sähkövirran?

Answer 3

Jännite U eli sähköinen potentiaaliero. Suljetussa virtapiirissä jännitelähde ylläpitää jännitettä, joka aiheuttaa piiriin jatkuvan sähkövirran.

Question 4

Onko avoimessa virtapiirissä sähkövirtaa ja jännitettä?

Answer 4

Sähkövirtaa I [A] ei ole. Jännite U [V] on.

Question 5

Mikä on virran suunta?

Answer 5

Virran suunta + -> -.

Ekektronien suunta - -> +

Question 6

Luettele johteita, eristeitä ja puolijohteita

Answer 6

Johteita: metallit, suolaliuokset, grafiitti

Eristeitä: lasi, muovi, posliini

Puolijihteita: Pii ja germanium

Question 7

Kerro energiasta virtapiirissä

Answer 7

Virtapiirissä kulkeva sähkövirta välittää energiaa.

Question 8

Onko pariston aikaansaama sähkövirta vakio?

Answer 8

Se riippuu piiriin kytketyistä komponenteista, eli ei ole aina vakion suuruinen. Tässä ei tarkoiteta vaihtovirta

Question 9

Minkä suuruinen potentiaali on virtapiirin maadoitetussa kohdassa?

Answer 9

Se on potentiaalin nollakohta eli Vmaa=0V. Jos ei maata, valitaan itse potentiaalin nk.

Question 10

Mikä on napajännite?

Answer 10

Pariston napojen välinen jännite. Potentiaali kasvaa napajännitteen verran kun siirrytään pariston -navalta +navalle (virran suuntaa vastaan…)

Question 11

Mitä Kirchhoffin 2. laki sanoo?

Answer 11

Suljetussa virtapiirissä potentiaalimuutosten summa on nolla dV=0

(eli potentiaali muuttuu komponenttien jälkeen, mutta muutosten summa on lopulta suljetussa virtapiirissä nolla).
tai toisella tapaa esitettynä

Suljetussa virtapiirissä lähdejännitteiden summa on yhtä suuri kuin piirissä tapahtuvien jännitehäviöiden summa.

Question 12

Mikä on vastus? Entä resistanssi?

Answer 12

Vastus on sähkövirtaa rajoittava komponentti. Resistanssi ilmaisee vastuksen kyvyn vastustaa sähkövirran kulkua. Resistanssi on vastuksessa tapahtuvan jännitehäviön suhde sähkövirtaan. R=U/I

Question 13

Mitä Ohmin I laki sanoo? Milloin se ei päde?

Answer 13

U=RI, vastuksessa tapahtuva jännitehäviö on suoraan verrannollinen vastuksessa kulkevaan sähkövirtaan.
Pätee kun lämpötila T vakio. Ei päde kun T muuttuu, tai kun kyseessä puolijohde tai elektrolyyttiliuos.

Question 14

Kerro siitä kun vastukset ovat sarjassa.

Answer 14

Kun vastukset sarjassa, halutaan pienentää virtaa I. Vastukset on tällöin kytketty peräkkäin. Rtot=R1+R2+…

Question 15

Kerro siitä kun vastukset ovat rinnan?

Answer 15

Systeemin kokonaisresistanssi on silloin pienempi kuin pienimmän yksittäisen vastuksen resistanssi. Virtapiirin kokonaisresistanssi pienenee kun vastuksia kytketään rinnan -> sähkövirran suuruus kasvaa

Question 16

Kumpi vastustaa enemmän sähkövirtaa, ohuempi vai paksumpi vastuslanka?

Answer 16

Ohuempi vastuslanka vastustaa enemmän sähkövirtaa kuin paksumpi vastuslanka.

Question 17

Mitä ohmin II laki sanoo?

Answer 17

Johdinlangan resistanssi R= (p*l)/A. p=resistiivisyys eli aineen ominaisresistanssi eli aineen kyky vastustaa sähkövirtaa. Vakio lämpötila.

Question 18

Mikä on konduktanssi?

Answer 18

Konduktanssi S on resistanssin käänteisluku, S=1/R. Mitä suurempi konduktanssi johtimella, sitä parempi johdin. Yksikkö myös S eli siemens.

Question 19

Mitä on suprajohtavuus?

Answer 19

Suprajohtavilla aineilla resistanssi on nolla tietyssä lämpötilassa.

Question 20

Mitä eroa on resistanssilla ja resistiivisyydellä?

Answer 20

Resistanssi on vastuskappaleen sähkövirtaa rajoittava ominaisuus. Resistiivisyys on aineen sähkövirtaa vastustava ominaisuus.

Question 21

Kerro napajännitteestä ja lähdejännitteestä, mitä eroa ja yhteistä.

Answer 21

U on sekä napajännitteen että jännitehäviön tunnus. Napajännite on pariston napojen välinen jännite. Napajännitteen U arvo riippuu pariston sähkövirrasta eli kuormituksesta. Kuormittamattoman pariston jännitettä kutsutaan lähdejännitteeksi E, jolloin siis U=E.

Question 22

Mitä hyötyä voi saada paristojen rinnankytkennästä?

Answer 22

Rinnankytkennässä kuormitettavuus paranee eli paristosysteemistä saadaan suurempi sähkövirta kuin yksittäisestä paristosta. Systeemin sisäinen resistanssi on pienempi kuin yksittäisen lähteen sisäinen resistanssi
((1/R)=(1/Rs1)+(1/Rs2)+(1/Rs3)+…)

Kaikki positiiviset navat on yhdistetty keskenään toisiinsa ja kaikki negatiiviset navat keskenään toisiinsa.
Kun paristojen halutaan kestävän kauemmin niitä kytketään rinnan.

Sarjankytkennällä saavutetaan suurempia jännitteitä, napajännite U ja sisäinen resistanssi kasvavat.

Question 23

Mikä on Joulen laki?

Answer 23

Vastus, jonka resistanssi on R kuluttaa virtapiirissä energiaa teholla P=RI^2

(tämä siis vastukselle, jännitelähteen teho on P=EI ja sähkölaitteen teho P=UI)

Question 24

Virtapiirilaskut. Mitä lakeja käytettävä?

Answer 24

Kirchhoff 1 ja Kirchhoff 2 laki.

• 2. laki usealle silmukalle ja pääsilmukalle saa laskemalla Rtot jollekin silmukan osalle tai jos ei tarvi niin tavallisesti ja muut jännitelähteet mukaan.
• Jos virran suunta valittu väärin tulee miinus merkkinen. Vaikuttaa pääsilmukalle laskettuun kokonaisjännite=0:aan resistanssien kohdalla mutta ei jännitelähteuden kohdalla, koska niihin vaikuttaa vain tarkastelusuunta.
• Jos useita erillisiä silmukoita, joissa resistansseja, laske silmukan päiden välinen jännite-ero ja sen avulla saat virrat (I=U/R)

Question 25

Mitä sähkökentän kenttäviivat kertovat sähkökentän voimakkuuden E suunnasta?

Answer 25

Sähkökentän voimakkuus E on kenttäviivan tangentin suuntainen.
Kentän suunta on kenttäviivan tangentin suunta.
Negatiivisesti varattuun hiukkaseen vaikuttavan voiman suunta on vastakkainen kenttäviivan tangentille.

Question 26

Onko varatun johdekappaleen sisälläsähkökenttä?

Answer 26

Ei ole, sillä kun metallikappaleen sisälle syntyy sähkökenttä, elektroneihin kohdistuva sähköinen voima siirtää elektroneja kentän suuntaa vastaan ja elektronit järjestäytyvät hyvin nopeasti niin, että sähkökenttä häviää johdekappaleen sisältä. Järjestäytyvät siten, että toisiaan hylkivät elektronit kulkeutuvat johdekappaleen pinnalle.

Question 27

Selitä sähkövirran synty.

Answer 27

Kun metallijohdin kytketään jännitelähteen napoihin, johtimen sisälle syntyy jännitelähteen päiden potentiaalieron takia pysyvä sähkökenttä, mikä aiheuttaa elektronien jatkuvan liikkeen johdinta pitkin eli sähkövirran. Sähkövirta on siis sähkökentän aiheuttamaa varattujen hiukkasten liikettä. Metallijohtimessa varauksen kuljettajina ovat elektronit.

Johdin ei varaudu sähköisesti, koska tiettynä aikavälinä johtimen toisesta päästä tulevien ja toisesta päästä lähtevien elektronien määrä on sama.

Question 28

Mikä on varauksen symboli, kaava ja yksikkö?

Answer 28

Pistevaraus q (E=F/q -> q= F/E) yksikkö C.
Johtimessa kulkeva virta I=dQ/dt yksikkö As.

Question 29

Mikä on valosähköinen ilmiö?

Answer 29

Katodimetallin elektronien liike-energian kasvatus säteilyn (fotonit) avulla.

Question 30

Miksi on vaarallista käsitellä sähkölaitteita märin käsin?

Answer 30

Koska ihon pinnalla on aina suoloja, jotka liukenevat ioneiksi kädellä olevaan veteen. Syntyy suolaliuos, joka johtaa hyvin sähköä.

Question 31

Kun negatiivisesti varattu hiukkanen kulkee sähkökentän suuntaa vastaan, mitä sen potentiaalienergialle tapahtuu? Entä positiivisesti varatulle hiukkaselle?

Answer 31

Negatiivisesti varatun hiukkasen potentiaalienergia pienenee sen liikkuessa sähkökenttää vastaan. Tällöin nimittäin sähkökentän hiukkaseen kohdistama voima F on saman suuntainen kuin elektronin liike, joten voimaan tekemä työ on positiivista ja potentiaalienergian muutos on negatiivinen eli se pienenee.

Positiivisesti varatun hiukkasen potentiaalienergia kasvaa. (voima eri suuntaan kuin eteneminen (ja samaan suuntaan kuin sähkökentän suunta))

Question 32

Mitä LEDit ovat? Mitä etua niillä on tavallisiin lamppuihin?

Answer 32

Ledit eli hohtodiodit ovat puolijohdekomponentteja, joissa syntyy valoa kun sen läpi kulkee sähkövirta.

Kuluttavat vähemmän energiaa.

Question 33

Mikä on diodi, mitä sillä tehdään?

Answer 33

Diodi on komponentti joka päästää sähkövirran kulkemaan lävitseen vain toiseen suuntaan. Puolijohdediodissa yhdistetty p- ja N-tyypin puolijohdekappaleet toisiinsa. Puolijohdediodeissa sähkövirta pääsee kulkemaan anodista (p, +) katodiin (n, -), mutta ei toisinpäin.Tuota kulkusuuntaa sanontaan päästösuunnaksi.
Voidaan käyttää diodeja vaihtovirran muuntamiseksi tasavirraksi.

Question 34

Mikä on transistori?

Answer 34

Transistori on komponentti, jota voidaan käyttää virtavahvistimena esim. mikrofonin ja kaiuttimen välillä. Liitostransistori sisältää kolme kerrosta: pnp tai npn. Toiminta perustuu varauksen kulkuun kahden lähekkäin olevan puolijohdepinnan läpi.