1. No category

FY6.1 (5. koodi): 6. KURSSI: Sähkö
***************************************************************************************
KOEALUE: kaikki 16 kappaletta (kpl 16 vain pääkohdin)
-oppikirja: Physica 6: s. 6-13, 16-21, 24-32, 35-40, 43-53, 55-60, 63-70, 73-78, 81-89, 91-99,
101-105, 107-113, 116, 121, 122-130, 134-143.
146-156 (tutki pääkohdittain kirjasta + DIODI JA TASASUUNTAUS_TEHT –moniste/iPad)
+ oppikirjan esimerkit, tehdyt tehtävät + annettu materiaali (iPad/monisteet)
***HUOM! Yksi oppikirjan esimerkki kappaleista 14, 15 ja 16 sivuilta 129-130, 138-142
(8 kpl) tulee suoraan kokeeseen***
Keskeisiä asioita:
1. VIRTAPIIRI
kytkentäkaaviot; jännite- ja virtamittarin kytkeminen virtapiiriin (virtamittari sarjaan,
jännitemittari rinnan), Kirchhoffin 1. laki
2. Kirchhoffin 2. laki, potentiaali V, jännite U, sähkövirta I, maadoitus, napajännite,
jännitehäviö, …, oppikirjan esimerkit 1,2,3 (s. 20-21)
3. RESISTANSSI, vastus, OHMIN LAKI: U = RI (metallijohdin vakiolämpötilassa), resistanssi = ,
resistanssin yksikkö: = = Ω (= ℎ), resistiivisyys = ,
Resistanssin lämpötilariippuvuus: = (1 + ∆)
= (1 + ∆) (MAOL s. 131 (124)) --- ei ole oppikirjassa!
oppikirjan esimerkit 1-4, s. 30-32.
Vastusten kytkennät; sarjaan ja rinnan: kokonaisresistanssin laskeminen
Lähdejännite E, napajännite U, sisäinen resistanssi Rs, ks. Esim. 1 s. 48.
KUORMITUSKÄYRÄ: U = E - RsI (s. 44-45), ks. Esim. 2 s. 49 !!
sarjaan ja rinnankytketyt paristot, s. 46-47 + Esim. 4, s. 51-52.
Virtapiirilaskut; Kirchhoffin lait, Esim. 1, s. 57-59,
MITEN AKKU LADATAAN? (s. 56 !!) + Esim. 2, s. 60 !!
TEHO
P = EI, P = UI, P = RI2 (Joulen laki: vastuksen lämpöteho), tehon yksikkö: W (= watti),
Energian tuotto ja kulutus virtapiirissä; Es = Pt = EIt,
Es = Pt = UIt
Sähkölaitteen energiakulutus kilowattitunteina: Es = Pt, (1 kWh = 3,6 MJ),
Esim. 1 ja 2, s. 68-69.
VIRTAPIIRILASKUT: Kirchhoffin lait, Ohmin laki U = RI, Teho P = UI, Joulen laki P = RI2, …
Tutki Esim. 1,2,3 (s. 74-78)!!
9. SÄHKÖINEN VOIMA
- sähkövaraus Q, alkeisvaraus e, johteet ja eristeet,
- COULOMBIN LAKI: = (s. 84) + OPPIKIRJAN ESIMERKIT: Esim. 1,2,3,4,5, s. 85-88 !!
4.
5.
6.
7.
8.
10. SÄHKÖKENTÄN VOIMAKKUUS:
-
=
Homogeeninen sähkökenttä: E on vakio
(s. 91-94) + Esimerkit: 1,2,3,4,5, s. 95-98 !!
#
!" = $ &
%
11. POTENTIAALIERO eli JÄNNITE: UBA = VB - VA
sähkövirta on varattujen hiukkasten liikettä (johteessa elektronit)
∆
sähkövirta ' = ∆( , yksikkö ) = * = + (= +,-.)
12. POTENTIAALIENERGIA JA POTENTIAALI SÄHKÖKENTÄSSÄ
W = Fx= QEx = Ep, sähkökentän potentiaali / =
0
(MAOL s. 131 (123), "1 = 23
/=
0
=
4
= 4, V = Ex (= Homogeenisen sähkökentän potentiaali)
U = Ed, W = QU,
1 eV = 1,6021773·10-19 J (MAOL s. 67,69 (68,70)). 5 =
Nyt sähkökentän voimakkuus on myös
=
9
:
. Aiemmin:
=
Sähkökentällä voidaan kiihdyttää varattuja hiukkasia:
6
7
= "8.
!;<=ö: @
A
/
&
B
Työperiaate sähkökentässä: sähkökentän kiihdytystyö = varatun hiukkasen liike-energian lisäys:
W = ΔEk eli 9 BC (Schusterin kaava, seurausta energian säilymislaista sähkökentässä)
13. Energian sitoutuminen ja vapautuminen virtapiirissä; E = W = QU,
E
9
'(
D F ( ( 5', akun varaustila ∆Q = I·∆t, yksikkö ∆2 G, Ah = 3600 As,
akun kapasiteetti = suurin varaustila (täyteen ladattua akku), Esim. 1, s. 120.
14. KONDENSAATTORI
- Mikä on kondensaattori? Esimerkkejä ja sovelluksia?
A
U = Ed, Kapasitanssi eli varauskyky A 9 yksikkö: + / HII:=, Q = CU,
M
Levykondensaattorin kapasitanssi: A KL K , kondensaattorin läpilyöntikestävyys Umax = suurin jännite,
:
jonka kondensaattori kestää, TUTKI: Esim. 1,2, s. 129
-
ja Esim. 3, s. 130 (varaus Q saadaan
(I, t)-kuvaajan fys. pinta-alana ruutumenetelmällä)!!!
Aine sähkökentässä: Miten johde ja eriste käyttäytyvät sähkökentässä? - ks. s. 124-127!!!
pääperiaatteet:
o
johde: sisältää vapaita elektroneja, influenssi eli varausten jakautuminen,
varaus pinnalla, sisällä ei sähkökenttää (E = 0), E(x)- ja V(x)-kuvaajat !!
varaustiheys suurin kärjissä, ulkopinnalla sähkökenttä (kenttäviivat) on kohtisuorassa
pintaa vastaan Faradayn häkki (esim. auton kori suoja ukkosella)
o
eriste: ei vapaita elektroneja, eriste, jossa pooliset molekyylit (dipolit)
suuntautuminen: molekyylit kääntyvät ulkoisen kentän suuntaisiksi
eriste, jossa poolittomat molekyylit (ei varausjakaumaa)
sähkökenttä polarisoi molekyylit dipoleiksi
polarisaatio:
suuntautuminen: dipolimolekyylit kääntyvät ulkoisen kentän suuntaisiksi
E(x)- ja V(x)-kuvaajat !!
eriste heikentää ulkoista sähkökenttää
eristeen ulkoisen kentän heikentämiskykyä kuvaa eristeen suhteellinen permittiivisyys
K (MAOL s. 96 (95)), esim. tyhjiö NO 1, ilma NO 1,0006, lasi NO 7
15. KONDENSAATTORIEN RINNAN- JA SARJAANKYTKENNÄT; kokonaiskapasitanssin C
laskeminen, kondensaattorin energia = varaamistyö: A S 9 A9 Q = CU, U = Q/C, tutki oppikirjan esimerkit 1,2,3,4,5 s. 138-142 !!
A
16. PUOLIJOHDEKOMPONENTIT: s. 146-156
-
ei kysytä tässä kokeessa, mutta on hyödyllistä tutkia jatkoa ajatellen…
-
(tutki pääkohdittain kirjasta + DIODI JA TASASUUNTAUS_TEHT –moniste/iPad)
o
Mitä ovat p- ja n-tyypin puolijohteet? (ks. s. 147)
o
Miten puolijohdediodi toimii? (ks. s. 148-151)
o
Mitä on tasasuuntaus? (ks. s. 152)
o
Mikä on kondensaattorin käytön merkitys tasasuuntaussillan toiminnassa? (ks. s. 152)
o
Mikä on transistori? (ks. s. 153-154)
kirjan sivujen lisäksi voi tutustua seuraaviin linkkeihin:
o
puolijohteet: http://www.kotiposti.net/ajnieminen/pujo.pdf
o
dioditehtävä: YO-K09+12: http://www.kotiposti.net/ajnieminen/pujoh.pdf
-
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
MAOL –taulukko: TÄRKEITÄ SIVUJA: (musta MAOL, suluissa kelt. MAOL)
Huom! Mustassa taulukossa on joidenkin vakioiden arvot tarkempia ja poikkeavat keltaisen taulukon arvoista, mutta
molempien taulukoiden arvoja voi käyttää. Tässä on käytetty keltaisen taulukon arvoja.
-s. 64-65 (66): SI-järjestelmän perussuureet ja yksiköt + määritelmät, esim. ampeeri (A)
-s. 65-66 (67): kerrannaisyksiköiden etuliitteet ja johdannaisyksiköt, esim. kapasitanssi C, yksikkö F = As/V
-s. 67 (68): lisäyksiköt, mm. 1 eV = 1,6021773·10-19 J
-s. 68-69 (69-70): muuntokertoimia, mm. 1 eV = 1,6021773·10-19 J , 1 kWh = 3,6 MJ, …
-s. 70-71 (71): luonnonvakioita, mm. alkeisvaraus e = 1,602176487·10-19 C, me = 9,1093822·10-31 kg,
tyhjiön permittiivisyys eli sähkövakio ε0 = 8,854187818·10-12 F/m,
Coulombin lain vakio k =
1
4πε 0
= 8,987551787·10-19 Nm2/C2, …
- s. 81 (81): veden ominaisuuksia; läpilyöntikestävyys 30 kV/mm,
suhteellinen permittiivisyys εr = 80,10 (tasajännite), …
- s. 94-95 (93-94): Sähkö- ja magnetismioppi; resistiivisyys ρ, resistiivisyyden lämpötilakerroin α
- s. 96 (95): Eristeiden ominaisuuksia; resistiivisyys ρ, suhteellinen permittiivisyys εr,
läpilyöntikestävyys (kV/mm)
Metalliseosten ominaisuuksia; resistiivisyys ρ, resistiivisyyden lämpötilakerroin α, (Curie-lämpötiloja)
- s. 97 (96): Suprajohteita
- s. 98 (97): Vastusten ja kondensaattoreiden värikoodit
- s. 99-100 (98-99): Sähköteknisiä piirrosmerkkejä
- s. 29-31 (34-36): Trigonometria
- s. 34-35 (40-41): Vektorilaskenta
- s. 36-37 (42-43): Analyyttinen geometria, ym.
((- s. 155 (146): Normaalipotentiaaleja))
-s. 131-132 (123-124): Sähköopin kaavat + tunnukset ja yksiköt!!!
Valmisteleva tunti (koodi 5): Ke 20.5.2015 klo 8.10-9.00 luokka: 112
- laskimien resetointi/lukitus, taulukkojen tarkastus, kertausta
HUOM! Älä tee taulukkoon mitään ylimääräisiä merkintöjä!
KOE (koodi 5): Ke 20.5.2015 klo 9.15-12.00 luokka: 112
- kokeisiin mukaan: laskimet, taulukot, ym.
- kokeissa kännykät suljettuina laukkuihin!
Palautuspäivä: Pe 28.05 klo 10.40-11.10 (koodi 5) luokka: 112
-
palauttamattomat kokeet saa kansliasta palautuspäivän jälkeen
FY6-kurssin kertausmateriaalia (FY06: SÄHKÖ) on myös täällä:
http://www.kotiposti.net/ajnieminen/index00.html
Tärkeimpiä FY6-kurssin kaavoja:
http://www.kotiposti.net/ajnieminen/fy6-kaav.pdf
Vanha FY6-koe1 + ratkaisut: http://www.kotiposti.net/ajnieminen/fy6koe1.pdf
Vanha FY6-koe2 + vastaukset: http://www.kotiposti.net/ajnieminen/fy6koe2.pdf