FY6-koealue_2015
Transcription
FY6-koealue_2015
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