Magnetismi ja sähkömagnettiisuus

Magneetteja voidaan valmistaa kahdella eri tavalla. 

1. Kestomagneetin avulla magnetoimalla, jolloin alkeismagneetit järjestetään kestomagneetin avulla tai
2. Sähkövirran avulla, jolloin liikkuvat varaukset muodostavat ympärilleen magneettikentän, joka siirtyy magnetoitavaan materiaaliin. 

 

LÄKSY YLLÄOLEVISTA KUVISTA RIIPPUMATTA: Opettele kpl 6-7 s. 259-268 + blogi. Teht: s. 268: 1, 2,6,9* s.264: 2,3,5,9

Sähköteho

TÄHTITEHTÄVÄ: 

Kertaus

Ohmin laki ja vastusten sarjaan ja rinnakkainkytkennät

Käsittelimme ensin edelliskerran perusteella johdetun ohmin lain mukaista yhtälöä ja harjoittelimme sen käyttämistä tuntemattoman suureen ratkaisussa. 

• Aina on oikein käyttää yhtälönratkaisua!
• Jos yhtälönratkaisu ei onnistu, pelasta itsesi päättelemällä helppojen lukujen avulla. 
• Ei kannata muistaa yhtälöstä kaikkia muotoja ulkoa (menee helposti sekaisin). Muista yksi muoto ja päättele loput.

Harjoittelimme resistanssin laskemista myös, kun piiriin on kytketty useampia vastuksia joko sarjaan tai rinnakkain. Myös näiden yhdistelmiä harjoiteltiin.

Ohmin laki ja Resistanssi, R

Resistanssi on siis virran kulkua vastustava ominaisuus. Resistanssin suuruuteen vaikuttavat tekijät ovat: 

1. Materiaali (hyvissä johdemateriaaleissa on pieni resistanssi)
2. Johtimen pituus (mitä pidempi johdin sitä suurempi sähkön vastus)
3. Johtimen poikkipinta-ala (mitä kapeampi johdin sitä suurempi resistanssi)
4. Lämpötila (korkeampi lämpötila, suurempi resistanssi)

Tutkimme, kuinka jännite ja virta suhtautuvat toisiinsa mittauksella, jossa lampun yli olevaa jännitettä mitattiin mittarilla samoin sen läpi kulkevaa virtaa. Alla koejärjestely: 

Kytkentäkaaviosta nähdään, että virtamittari kytketään sarjaan ja jännitemittari rinnankytkentänä lamppuun: 

Saadut tulokset taulukoitiin. Taulukossa samalla rivillä eli samaan aikaan mitatut suureet muodostavat koordinaatistoon pisteparin. Pisteiden lomitse piirretään tasoitussuora, jonka kulmakerroin on resistanssi kytkennälle.  Ohmin laki noudattaa siis suoran yhtälöä (y=kx tai U=RI). Mitä pidempään lamppu palaa, sitä kuumemmaksi se tulee ja resistanssi kasvaa lämpötilan kasvaessa. Sen näkee haalealla värillä piirretystä käyrästä kuvassa. 

Laskimme lisäksi muutamia laskuja kirjasta ja monisteesta resistanssiin liittyen. 

Resistanssi, R

RESISTANSSI, R

• Yksikkö: Ohmi, 
• Lyhenne: omega

Jännite, jännitteen mittaaminen

Tänään tutustuimme jännitteen mittaamiseen. Rakensimme kaksi eri piiriä koko ryhmän kanssa yhdessä. Molemmat tunnit pidettiin totally in English - nice!!!

Ensin rakensimme joulukuusen valot eli kytkimme kaikki lamput sarjaan. Piiriin tarvittiin kaksi 12 V jännitelähdettä, jotta jännite riitti kaikille 12 lampulle.  Tunnelmassa palasimme pari kuukautta taaksepäin ja saattoi joku lurauttaa pienen laulunkin ilmoille menneen juhlan kunniaksi.

Kaunista näkymää edelsi kova työntouhu, kun ryhmäläiset etsivät viallisia johtimia ja lampunkantoja. Jos yksikin johdin oli poikki tai lamppu viallinen, koko piirissä katkesi virta ja lamput sammuivat.

 Lopussa työ palkittiin. Havaittiin, että kahden virtalähteen tuottama jännite 24V oli melkein sama kuin se, mitä mittareilla saatiin kunkin lampun yli olevat jännitteet yhteensä. Pientä mittavirhettä mahtuu joukkoon tietysti.

Sitten yhdistettiin lamput toisella tavalla. Kytkettiin ne rinnakkain toistensa kanssa, eli plusnavat yhteen ja vielä jännitelähteen plusnapaan, miinukset yhteen ja ne vielä jännitelähteen miinusnapaan.

Touhua riitti tässäkin ja kesti aikansa, ennen kuin huomattiin, että "double line" johtaakin suoraan linjaan enemmin kuin lamppujen rinkiin. Ope joutui ensin raapustamaan  pienen apukuvan taululle.

Lopputulos oli tämän näköinen:

Nyt meillä oli käytössä vain yksi jännitelähde. Huomattiin, että kaikissa lampuissa on sama jännite (mittavirhe huomioiden). Myös havaittiin, että mitä kauempana lamppu oli ketjussa, sitä enemmän jännitettä oli kadonnut matkalla jostain syystä.

Ehdimme tarkastella myös teoriaa. 

• Jännitteen tunnus on U.
• Sen yksikkö on voltti, V.
• Jännitteen kaari merkitään piiriin aina plussasta miinukseen.
• Sarjaan kytkettyjen laitteiden jännitteet lasketaan yhteen.
• Rinnakkain kytketyt laitteet ovat aina samassa jännitteessä.
• Jännite mitataan aina niin, että jännitemittari kytketään laitteen yli rinnakkain laitteen kanssa. (Jännitemittarin + -napa laitteen +-napaan ja jännitemittarin 0-napa laitteen - -napaan.)

Läksy: 

Lue jännitettä koskeva kappale 2 ja opettele myös Blogissa olevat asiat.

Bogikysymys: Entä, jos kaksi yhtä suurta jännitelähdettä kytketään sarjaan piiriin niin, että niiden navat ovat piirissä päin vastoin toistensa kanssa. Mitä tapahtuu?

Virran jakautuminen virtapiirissä

Tarkistimme kotitehtävät. Tähtitehtäviäkin oli tehty kiitettävästi. Sulakkeen toiminta oli toinen tähtitehtävistä:

Sen jälkeen tutkimme virran jakautumista virtapiirissä eri virtasilmukoihin. Teimme allaolevien kytkentäkaavioiden mukaiset mittaukset ja totesimme, että käytäntö ei vastaa teoriaa. Verrattiin virtaa muurahaisten virtaan, joille luonnonlaki on määrännyt "poliisit" ohjaamaan virran kulkua solmukohtiin. Alustavasti puhuimme myös Ohmin laista, joka alun hämmennyksen jälken tuntuikin loogiselta. Lamput olivat kuin mäkiä muurahaisten tiellä, jotka vaikeuttivat "virran" kulkua.

Virran jakautuminen virtapiirissä pohdittiin myös teoreettisessa tapauksessa. Alla virtapiiri, jossa kaikki hehkulamput ovat samanlaisia. Molemmissa silmukoissa on sama jännite, jonka allaolevat lamput jakavat ja pienemmässä silmukassa oleva lamppu käyttää yksin. Virta jakautuu kääntäen verrannollisesti virran vastukseen nähden.

Jatketaan seuraavalla kerralla! Hyvää viikonloppua kaikille!

1. Virtapiiri, virran mittaaminen, Kytkentäkaavio

1. Virtapiiri, Virran mittaaminen, Kytkentäkaavio

Kommentointi takkusi edelleen. Siitä huolimatta olemme sinnikkäitä ja jatkamme yrittämistä. Tietokoneella valitse kaikki mahdolliset profiilivaihtoehdot, jotka ovat sinulle mahdollisia. Nimesi ei paljastu julkisuuteen.

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?

Electric current, I

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.

Magneettinen vaikutus.

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

Alla on piirustus kupari-ionien pelkistymisessä negatiivisella kohtiolla kupariatomeiksi.

Lue ja opettele kpl 1 s. 220-222. Teht: s. 223: 1,5,6,7,9* Blogikysymys. Selittämättä jäi yhteisesti magneettinen vaikutus, joten se jääkin blogikysymykseksi. 

Sähkövaraus, Varausero eli jännite ja sähkökenttä

Tällä kerralla opettaja saattaa olla koulutuksessa naapurirakennuksessa. Noudattakaa ohjeita sijaisen kanssa.

1. Kävittehän läpi arvosteluperusteet ensimmäisestä julkaisusta?
2. Oppikirjat ja vihkot ovat ikkunan viereisellä pöydällä. Etsikää omanne.
3. Kirjoita vihkoon ensimmäiselle tyhjälle sivulle otsikko FYSIIKKA/SÄHKÖOPPI
4. Katsokaa Ylen Tiedepankin ohjelma: Sähkö ja Magnetismi
   http://areena.yle.fi/1-1826621  (lopettakaa kohtaan 5 min 55 s)
5. Lue oppikirjasta kpl 5 s. 251-255
6. Alla olevasta kuvasta näet eräään oppilaani piirtämän tuntimuistiinpanon positiviisen ja negatiivisen pistevarauksen muodostamasta sähkökentästä: 

• Sähkökenttä välittää sähköisen voiman.
• Sähkökenttää kuvataan voimaviivoilla (piirustus)
• Viivoihin piirretään nuoli osoittamaan sähkökentän voiman suuntaa. (+) -varauksesta pois, (-) -varausta kohden.
• Mitä tiheämmät viivat ovat sitä voimakkaampi sähkökenttä on.
• Erimerkkiset sähkövaraukset vetävät toisiaan puoleensa. Se näkyy siten, että kentän voimaviivat yhtyvät.
• Saman merkkiset varaukset hylkivät toisiaan, jolloin myös varausten sähkökenttien voimaviivat väistävät toisiaan kuin viikset. 
7. Tee tehtävät s. 255: 1-10. 
8. Tarkista oikeat vastaukset opeoppaasta open pöydältä.
9. Tähtitehtävät: s. 255: 11*,12*
10. Kirjoittakaa minulle terveisiä tähän blogiin, kuinka tunti sujui tai jos teillä tuli kysymyksiä liittyen aiheeseen. Vastailen teille ASAP. 
11. Laita blogin osoite muistiin itsellesi ja vieraile siellä säännöllisesti. Blogin lukeminen ja kommentointi on osa kurssisuunnitelmaa.
12. Seuraavalla tunnilla pidän ensin tuntikuulustelun kappaleesta. 
13. Nähdään ensi viikolla!
14. BLOGIKYSYMYS: Mikä on kirjan kappaleessa esitelty laite, jolla tutkitaan sähkövarauksen suuruutta?

Tervetuloa 9e:n fysiikkapajalle!

Blogissa julkaistaan opetusmateriaalia 9:n luokan fysiikkaan. Se on samalla oppimispäiväkirja ja myös poissaolleille tärkeä kanava osallistua opetukseen silti. Blogin materiaalin tuottaa opettaja toimien myös kirjurina, mutta sisällön materiaaliin saamme oppitunneilta. Joskus kirjaaminen ei ole mahdollista tai muut tehtävät vievät toisaalle opettajan välitunnin aikana. 

Kurssin arvosteluperusteet: 
Fysiikan kurssilla noudatetaan samoja arvosteluperusteita kuin kemiassa. Tuntinumero kirjataan mahdollisuuksien mukaan joka tunnin jälkeen opettajan vihkoon ja nyt tuntityönumero  tulee yhteensä sekä kokeellisesta työstä, ryhmätyöskentelystä ja tuntiosaamisesta. Jokaiselle kerralle asioiden oppiminen korostuu.

Oppimisen iloa fysiikkapajalla!