Sähkömagnetismi

Kiva kerta! Ennätys oli 9 naulaa, mikä rikkoi kirkkaasti minkään aikaisemman ryhmän ennätykset. Tässä linkki aineestoon kerralta:
http://fysiikkapaja9dg2016.blogspot.fi/2016/04/sahkomagnetismi.html

Magnetismi

Tärkeitä sanoja:

• KESTOMAGNEETTI: aina magneettinen
• VÄLIAIKAINEN MAGNEETTI: magneettisista materiaaleista magnetoimalla
• MAGNEETTIKENTTÄ
• KENTÄN VOIMAVIIVAT
• KENTÄN SUUNTA
• KESTOMAGNEETIN NAVAT
• HYLKIMINEN
• VETOVOIMA
• MAAPALLON MAGNEETTIKENTTÄ
• MAGNETOINTI

Sähköenergian hinta + tähtitehtävä

Sähköteho ja Sähköenergia

• Sähkötehon tunnus on sama kuin tehon tunnus yleensä: P(power)
• Sähkötehon yksikkö on sama kuin tehon yksikkö yleensä: watti
• Tehon yksikön lyhenne on W
• Sähköenergian yksikkö on kilowattitunti: kWh

SÄHKÖENERGIAN HINTA:

• Sähköenergian yksikkö on kilowattitunti. Se lasketaan kertomalla teho ajalla. 
• Muuta teho kilowateiksi.
• Muuta aika tunneiksi.
• Kerro keskenään.
• Kerro kilowattituntihinnalla. 
• Ota huomioon, että myös sähkön siirtäminen maksaa.

Välikoe + kotitehtävät

Kertaus!

Vastukset sarjaan ja Rinnankytkentänä

Kun vastukset kytketään sarjaan, eli peräkkäin samaan silmukkaan niin, että edellisen miinusnapa on kytketty seuraavan plusnapaan jne, kokonaisresistanssi lasketaan niin, että osaresistanssit lasketaan yhteen.

Rinnankytkennässä virralle avautuu useampi reitti kulkea, jolloin kulku helpottuu ja vastuskin pienenee. Ensin lasketaan kokonaisresistanssin käänteisarvo: osaresistanssien käänteisarvot lasketaan yhteen. Sitten otetaan käänteisarvo lopuksi summasta. Alla on esimerkit molemmista tavoista.

HUOM! Jos vastukset ovat samanlaisia, kokonaisresistanssin saa jakamalla yhden vastuksen resistanssin vastuksien lukumäärällä! Esim.  2 kpl 40 ohmin vastuksia rinnakkain -> kokonaisresistanssi on 20 ohmia ja 3 kpl 30 ohmin vastuksia rinnakkain -> kokonaisresistanssi on 10 ohmia.

Resistanssi, virran vastus

Resistanssi on virran kulkua vastustava johteen ominaisuus. Mitä suurempi on resistanssi, sitä vähemmän virtaa pääsee kulkemaan läpi.


Resistanssin tunnuskirjain on R.
Resistanssin yksikkö on ohmi.
Yksikön tunnus on kreikkalainen kirjain omega.


Resistanssin suuruuteen vaikuttavat:

• Johdemateriaali (jotkut johtavat paremmin kuin toiset)
• Johtimen paksuus (paksu johdin johtaa paremmin kuin ohut)
• Johtimen pituus (pitkässä johtimessa suurempi resistanssi, johtaa huonommin)
• Lämpötila (korkeammassa lämpötilassa korkeampi resistanssi)

________________________


OHMIN LAKI:


Mittasimme yhden lampun läpi kulkevan virran (I) ja sen yli olevan jännitteen (A), kun jännittelähteestä kasvatettiin lähdejännitettä. Mittausjärjestelyt näyttivät tältä, mikäli kytkentä oli tehty oikein: 

Alla tulokset: 

Tuloksista saadaan laskettua virran vastukselle tällaisessa kytkennässä arvoksi: 1,9V/0,9 A= 2,1 ohmia. Käytännössä resistanssi kasvaa, kun jännitettä kasvatetaan ja lämpötila kohoaa piirissä/lampussa. 

Läksy: 

• Piirrä oma kuvaajasi ylläolevan tavoin omista mittauspisteistäsi tai jos et viitsinyt/pystynyt kirjaamaan niitä ylös, niin sitten ylläolevasta taulukosta noukkien. 
• Lue ja opettele kpl 3 s. 233-236
• Teht: s. 241: 1,2,4

Jännite ja jännitteen mittaaminen

Perjantain iltapäivätunnit olivat toimintaa täynnä jälleen. Kytkennät olivat haastavia rikkinäisine johtimineen ja pöydällä seilaavine paristoineen. Pärjäsimme silti hienosti tämän ryhmän kanssa, sillä kaikki tekivät aktiivisesti. 

JÄNNITTEEN MITTAAMINEN: 

Jännite mitataan aina mitattavan laitteen "yli" eli kytketään jännitemittarin +-napa mitattavan laitteen +-napaan ja jännitemittarin 0-napa mitattavan laitteen miinusnapaan. Jännitemittari kytketään siis aina rinnankytkentään.

Harjoittelimme kytkentöjä. Kytkimme kaksi paristoa sarjaan eli edellisen plusnapa seuraavan miinusnapaan. Mittasimme jännitteen näiden paristojen yli: 

Huomasimme, että sarjakytkennässä kokonaisjännite on suoraan jännitelähteiden yhteenlaskettu jännite (n. 3 V) . Alla kytkentäkaavio (myös tunnilla taululle piirretty):

Rinnakkaiskytkennässä jännite on sama kaikissa rinnakkain kytketyissä laitteissa. Rinnakkainkytkennässä laitteiden +-navat yhteen ja - -navat yhteen. Jännite ei siis kahdella paristolla kasva, mutta paristot kestävät kauemmin eli taakka jakautuu. 

Kytkentäkaaviokin onnistui hienosti, alla opettajan versio: 

LISÄÄ TEORIAA: 

• Jännitteen tunnus on U
• Jännitteen yksikkö on voltti, V
• Jännite mitataan aina rinnakkaiskytkentänä laitteesta

Kotitehtävät saattoivat olla seuraavat: 

• KPL 2 s. 225-230 Lue ja opettele + blogi
• Teht:  s. 230: 1,2,6,7,8,4a*b*
• Blogikysymys piilotettu tähän blogiin, vastaa joko vihkoon tai kommenttina

Virran jakautuminen

Tänään oli kiireinen kerta, opettaja joutui käskyttämään aika tiukkaan tahtiin: kytkennät päälle, johdot irti, uusi kytkentä, .... Harjoittelimme pääasiassa kytkentäkaavion lukemista ja kytkentöjen tekemistä kaavion mukaan. Hienosti pärjätty taas koko ryhmä! 

Kytkimme lamppuja sarjaan ja rinnakkain. Mittaustulokset olivat laitteistoista johtuen vaihtelevia, joten jätimme ne omaan arvoonsa. Päättelimme kuitenkin teoriassa, mitä virralle on pakko tapahtua virtapiirissä. Se jakautuu laitteiden mukaan. Jatkoesimerkki meni kuitenkin opettajan johdattelemana kiireessä väärin, joten korjaus on alla blogikuvana. Blogikysymys tulee korjauksen tiimoilta. 

Vertasimme virtaa muurahaisiin, jotka liikkuvat tunneleissa. Jotkut tunnelit ovat laveita ja helppo kulkea (leveä virtajohdin), toiset tunnelit ovat ohkaisia ja ahtaita (kapea virtajohdin), toisinaan tunneleissa on esteitä ja rojuja tiellä (huono johdemateriaali) ja toisinaan taas enemmän tai vähemmän mäkiä, jotka muurahaiset joutuvat ylittämään (sähkölaitteita). Muurahaisvertauksen turvin on helppo ymmärtää, miksi viimeisen esimerkin kohdalla kaksi mäkeä  (kaksi lamppua) on tuplasti vaikeampi reitti muurahaisille kuin yksi mäki (yksi lamppu) ja kahden lampun kautta kulkee vähemmän muurahaisia. 

Tuntimuistiinpanot : 

Näinhän se virta oikeasti jakautui, yhden lampun läpi on helpompi kulkea.

• LÄKSY: 
• Vieraile seuraavassa osoitteessa ja tutki teoriaa sieltä: Malux-opetussivusto
• Opettele, mitä tarkoittaa sarjaankytkentä ja rinnakkainkytkentä.
• Virran jakautuminen.
• Blogikysymys on samalla tähtitehtävä, johon vastataan vihkoon. Jos kokonaisvirta olisi 0,12 A ja lisäisimme vielä yhden lampun pienempään virtalenkkiin, kuinka suuret olisivat silloin I1 ja I2 ? Perustele.

kpl 1 VIRTAPIIRI ja KYTKENTÄKAAVIO

Tänään tutustuimme virtapiirin rakentamiseen ja kytkentäkaavion piirtämiseen. Opimme myös kytkentäkaavion avulla rakentamaan virtapiirin. 

Alla kytkentäkaaviomerkintöjä, jotka pitäisi osata seuraavaksi kerraksi (kuulustellaan).

Teimme yksinkertaisen kytkentäkaavion, jonka mukaan rakensimme kytkennän.

•  Virtapiirissä on oltava aina jännitelähde (vrt. vesi virtaa vain, kun on korkeuseroa, sähkövirta liikkuu vain, jos on varausero eli jännite). '
• Virtapiirin rakentaminen aloitetaan seuraamaan virran suuntaa positiivisesta jännitelähteen kohtiosta ja kytkemällä virtapiiriin aina siinä vastaan tuleva laite. 
• Joidenkin laitteiden kohdalla ei ole väliä, kumpaan napaan kytket jännitelähteen positiviisen kohtion. Silloin laitteen napaisuus määräytyy vain sen mukaan, kumpaan kohtioon napa liitetään.
• Mittareissa on napaisuus määritelty etukäteen. Muista siis aina kytkeä mittarin positiviinen napa niin, että johdinta pitkin voi seurata jännitelähteen positiiviseen kohtioon.

LÄKSY: 

• Blogi. 
• Kytkentäkaavio. 
• Virran mittaaminen, virtamittarin kytkentä (sarjaan kytkentä), 
• kytkentäkaaviomerkinnät, 
• s.223: teht. 4, 8,7,2a,2b*
• BLOGIKYSYMYS: Minkä väristä sähkö mielestäsi on?

Sähkövaraus, sähkökenttä, SÄHKÖVIRTA

Kokeilimme tänään Socrative-sivustoa hyvin tuloksin. KPL 5 oli melko hyvin ryhmällä hallussa. Jatketaan samaan malliin.

Kotitehtävät tarkistettu s. 255 (1-7, 8*11*) . En kiertänyt kotitehtäviä tarkistamassa, mutta aktiivisuus vastattaessa oli hyvä.

Polarisaatiosta tuli kuva taululle, samoin ukkospilven synnystä ja varauksen jakautumisesta pilvessä. Se oli siis jääkiteiden välinen hankaus, joka irrotti elektroneja ja jotka sähköisen vetovoiman vaikutuksesta siirtyivät johonkin reunaan pilveä. Syntyi siis varauskeskittymä, joka mahdollisuuden tullen purkautuu.

SÄHKÖVIRTA ja VIRTAPIIRI (KPL 1 s. 220->)

Aloitimme tutkimalla työvälineitä kuvien ja paikalla olevien välineiden avulla. Osaa välineistä ryhmä oli käyttänyt jo viime kerralla. 

Rakensimme suljetun sähköpiirin, jossa 1,5 V paristo kytkettiin johtimilla hehkulamppuun. Sähkövirran vaikutuksista valo ja lämpö havaittiin näin heti.

Sen jälkeen asetimme rauta- ja kuparielektrodit kuparisulfaattiliuokseen. Cu-ionit ottivat vastaan elektroneja ja pelkistyivät kupariatomeiksi negatiivisen rauta-elektrodin pintaan. Näin sähköllä voi olla siis sähkökemiallinen vaikutus.

Liikkuvat varaukset muodostavat ympärilleen magneettikentän. Kompassin osoittimen suunta muuttuu siis, kun se viedään suljetun virtapiirin lähelle. Näin havaitaan sähkövirralla olevan siis magneettinen vaikutus.

Alla tuntimuistiinpanoja tunnilta. Opettele sähkövirran vaikutukset, sähkövirran tunnus, yksikkö ja yksikön lyhenne. Sähkövirran kulkusuunta tulee myös osata. 

LÄKSY: 

• Lue kappale 1 huolellisesti. s. 220 - 223
• s. 223: teht. 1,3,5
• Tähtitehtävä: 9*
• BLOGIKYSYMYS, johon vastaat kommentoimalla blogia omalla nimelläsi: "Mitä kummallista on siinä, kun sanotaan, että sähkövirran suunta on +-navasta - -napaan?"

Sähkövaraus, Varausero ja sähkökenttä

KAPPALEEN VARAUTUMINEN

Eristemateriaali saadaan varattua irrottamalla elektroneja jostain materiaalista ja siirtämällä niitä eristemateriaaliin (esim. hankaamalla.)

• Eristemateriaali varautuu silloin negatiivisesti ja se toinen materiaali (esim. kangas) positiviisesti.
• Negatiivisesti varautuneessa kappaleessa on ytimiin nähden liikaa elektroneja.
• Positiivisesti varautuneessa kappaleessa puuttuu elektroneja ytimiin nähden. 

Oikealla olevassa kuvassa näkyy, kun oppilaat kokeilivat hankaussähköllä irrottaa elektroneja eboniitisauvaan. Sähkövarauksen purkautuminen sormeen tuntuu sähköiskuna.


VARAUSERO ja sen purkautuminen. Jos kappaleiden välillä on VARAUSERO eli JÄNNITE. Se pyrkii tasoittumaan joko

• hallitusti johdinta pitkin 
• tai hallitsemattomasti (esim. salamanisku)

Pikkusalamien tekeminen on pakkasilmalla helppoa. Pimeässä huoneessa ne voidaan nähdä, kun esim. fleecevilttiä vedetään paitaa pitkin.

Välähdyslampussa se pää välähtää, mikä koskettaa negatiivisesti varautunutta esinettä, eli elektronit purkautuvat ulos lampun välähtävästä päästä.


SÄHKÖKENTTÄ välittää sähköisen voiman. Sähkökentällä on suunta ja suuruus. Sitä voidaan kuvata voimaviivoilla.  Alla muutamia tuntimuistiinpanoja. Kotitehtävät: s.251-255 Lue ja opettele. s. 255 teht: 1-7, 8*,11*

Asiallisia tuntimuistiinpanoja

Pistevarausten sähkökentät

Tunnin lopuksi tutustuttiin socrative tietokyselypohjaan, jossa voidaan tehdä tuntikuulusteluja omalla puhelimella opettajan verkossa. Jos puhelinta ei ole, se ei haittaa, kyselyt voi tehdä vihkoon kynälläkin. http://www.socrative.com/

Tervetuloa 9K:n fysiikkapajalle opiskelijat ja vanhemmat

Tässä blogissa oppilaat itse tuottavat materiaalin sen mukaan, mitä oppitunneilla tapahtuu.

Ensimmäisellä kerralla käytiin läpi arvosteluperusteet. Muuten perusteet pysyvät kemian kanssa samana, mutta nyt oppituntinumero koostuu sekä oppituntiaktiivisuudesta, käytännön kokeista että vanhaan malliin oppituntiosaamisesta. Jokaiselle kerralle opettelu sekä asioiden osaamisen näyttäminen ovat siis tärkeitä.

Jokaisen tunnin jälkeen myös oppituntiarvosana kirjautuu opettajan vihkoon ja niitä saa halutessaan kysellä perusteluin.


Blogi on pääasiassa tarkoitettu itse ryhmälle sekä opettajalle, mutta sitä voivat halutessaan tarkastella esimerkiksi vanhemmat kotona sekä erityisesti poissaolleille paikka voi olla tärkeä.

Oppimisen iloa fysiikkapajassa!