TUTKIMUKSIA

Käytettävissäsi on paristoja, pariston alustoja, hehkulamppuja, hehkulampun alustoja sekä jännite- ja virtamittarit.

Jännitteen mittaaminen

Pariston napojen välinen jännite mitataan jännitemittarilla. Mittari antaa mittaustuloksen jännitteen yksiköissä, volteissa (1 V). Selitä, miten mittari tulee kytkeä jännitettä mitattaessa.

Jännitemittarissa voi olla erilaisia alueita (esimerkiksi 0 - 3 V, 0 - 15 V ja 0 - 30 V). Analogisen mittarin alue valitaan kytkemällä pariston plus-navasta tuleva johdin valittuun alueeseen. Jännitelukema luetaan aluetta vastaavalta asteikolta. Esimerkiksi kuvassa on valittu alue 0 - 3 V. Jännite luetaan ylemmältä asteikolta. Lukema on noin 1,2 V.

Mittaa pyöreän pariston jännite käyttämällä eri alueita.

Piirrä mittauskytkennän kytkentäkaavio.

Vaihda paristo litteään ja mittaa sen jännite. Mittaa myös muiden saatavilla olevien paristojen jännitteet.

Sähkövirran mittaaminen

Virtapiirin sähkövirta mitataan virtamittarilla. Sähkövirta on siis virtapiirin ominisuus. Mittari antaa mittaustuloksen virran yksiköissä, ampeereissa (1 A). Selitä, miten mittari tulee kytkeä sähkövirtaa mitattaessa. Mitä eroa on jännitteen ja virran mittaamisessa?

Virtamittarissa on erilaisia alueita (esimerkiksi 0 - 0,05 A (50 mA) , 0 - 0,5 A (500 mA) ja 0 - 5 A. Analogisen mittarin alue valitaan kytkemällä pariston plus-navasta tuleva johdin valittuun alueeseen. Virtalukema luetaan aluetta vastaavalta asteikolta. Esimerkiksi kuvassa on valittu alue 0 - 0,05 A. Lukema on noin 0,025 A (25 mA).

Mittaa lampun läpi kulkeva sähkövirta. Käytä mittauksessa eri alueita.

Piirrä mittauskytkennän kytkentäkaavio.

Jännite voidaan mitata myös lampun navoista. Mittaa lampun napojen välinen jännite.

Vertaa lampun napojen välistä jännitettä pariston napojen väliseen jännitteeseen.

Vaihda pyöreän pariston tilalle litteä paristo. Mittaa lampun läpi kulkeva sähkövirta.

Miten pariston jännite vaikuttaa lampun läpi kulkevaan sähkövirtaan?

Mittaa sähkövirta ennen ja jälkeen lampun.

Miten sähkövirta vaihtelee ennen ja jälkeen lampun?

Paristojen kytkennät

Kuvan mukaisessa tilanteessa paristot on kytketty rinnan. Mittaa jännite ja merkitse se muistiin.

Paristot rinnan

Piirrä kytkentäkaavio paristojen rinnan kytkennästä. Selitä omin sanoin, miten rinnan kytkentä tehdään.

Kuvan mukaisessa tilanteessa paristot on kytketty sarjaan. Mittaa jännite ja merkitse se muistiin.

Paristot sarjassa

Piirrä kytkentäkaavio paristojen sarjaan kytkennästä. Selitä omin sanoin, miten sarjaan kytkentä tehdään.

· Miten jännite eroaa yhden pariston jännitteestä kummassakin kytkennässä?

· Mihin tarkoitukseen kytkentöjä voidaan käyttää?

Sähköiset kytkennät

Rakenna kytkennät. Mittaa jännite ja sähkövirta. Piirrä kytkentäkaavio, merkitse siihen mittaustulokset ja vastaa kysymyksiin.

· Kuinka lamppu vaikuttaa sähkövirtaan? Vertaa sähkövirtaa ennen ja jälkeen lampun.

· Miten poikkeaa toisistaan pariston napojen välinen jännite lampun napojen välisestä jännitteestä?

· Miten piirissä kulkeva sähkövirta muuttuu, kun yhden lampun asemasta sähkövirtapiiriin kytketään kaksi lamppua sarjaan?

· Miten piirissä kulkeva sähkövirta muuttuu, kun yhden lampun asemasta virtapiiriin kytketään kaksi lamppua rinnan?

· Miten piirissä kulkeva sähkövirta muuttuu, kun yhden pariston asemasta virtapiiriin kytketään kaksi paristoa sarjaan?

· Miten jännite muuttuu?

· Miten piiriin lisätyt mittarit vaikuttavat pariston napojen väliseen jännitteeseen ja piirissä kulkevaan sähkövirtaan?

TEHTÄVIÄ

9.CD-soitin toimii 9 V:n jännitteellä. Miten 1,5 V:n paristot (sähköparit) pitäisi kytkeä, jotta radio toimisi?

10. Litteän pariston jännite on 4,5 V. Paristo on rakennettu kolmesta 1,5 V:n paristosta. Miten paristot on kytketty? Piirrä paristojen kytkentäkaavio.

11. Tee lista laitteista, joissa hyödynnetään sähkövirran a) lämpövaikutuksia, b) liikevaikutuksia, c) valovaikutuksia ja c) kemiallisia vaikutuksia. Selvitä myös laitteiden käyttöjännite?

12. Kuvan mukaisessa kytkennässä mitattiin jännitteeksi 3,0 V ja virraksi 200 mA. Päättele viereisissä tilanteissa jännite- ja virtamittareiden lukemat. Kaikki lamput ja paristot ovat keskenään samanlaisia.

Demonstraatioita

1. Jännitteen mittaaminen

Jännitemittarilla mitataan akun, sähköparin tai pariston napojen välinen jännite.

2. Pariston ja lampun jännitteen mittaaminen

Jännitemittareilla mitataan samaan aikaan pariston ja lampun napojen välinen jännite (jännitehäviö).

3. Sähkövirran mittaaminen

Virtamittarilla mitataan lampun tai muun komponentin läpi kulkeva sähkövirta.

Päivittäjä: malux-edu@helsinki.fi