Sähkövirta, jännite, vastus ja teho.

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Elikkäs kysymys kuuluu. Miten sähkövirta, jännite, vastus ja teho liittyvät toisiinsa. Tiedän mitä kyseiset käsitteet tarkoittavat, mutta se, että miten ne liittyy toisiinsa. Sitä en osaa selittää.. Olen erittäin kiitollinen vastauksesta Sitten kun sais vielä pienen esimerkin niin se auttais jo paljon enemmän ymmärtämisessä:)

Kommentit (11)

Vierailija

Tällähetkellä kärsin lievää keskittymisvaikeutta tai muuta vastaavaa. Haluaisko joku heittää sellasen kivan näpsäkän oman selityksen asiasta, kun yritin etsiä kyseisestä urlista, mutta aivot lyövät vain tyhjää asioiden yhteen liittämisen suhteen.

Vierailija

Mekaniikan puolella teho on voiman ja nopeuden tulo.
Sähköpuolella teho on jännitteen ja virran tulo. P=U*I (tasavirralla ja/tai vastuskuormalla).
Jännite on siis sama kuin voima ja virranvoimakkuus on sama kuin nopeus.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
Poikkeli
Elikkäs kysymys kuuluu. Miten sähkövirta, jännite, vastus ja teho liittyvät toisiinsa. Tiedän mitä kyseiset käsitteet tarkoittavat, mutta se, että miten ne liittyy toisiinsa. Sitä en osaa selittää.. Olen erittäin kiitollinen vastauksesta Sitten kun sais vielä pienen esimerkin niin se auttais jo paljon enemmän ymmärtämisessä:)

Lähde vaikka siitä ajatuksesta, että vastus pysyy vakiosuuruisena. Tämän virtausta vastustavan komponentin läpi pitää saada siis virta kulkemaan. Mitä suurempi jännite (vrt. paine) on sitä suurempi virtaus kulkee vastuksen läpi, eli I = U/R.

Jos vastus on ääretön (johto poikki), mitään virtaa ei kulje, ei siis ole mitään tehoakaan. Jos vastusta ei ole lainkaan, virta on ääretön jolloin myös teho on ääretön, virtaa ei kuitenkaan ole jos ei ole jännitettä.

Ääretöntä tehoa ei ole kuitenkaan kuin teoriassa. Teho on siis suoraan verrannollinen jänitteeseen ja virtaan (P = U*I), jotka taas riippuvat siitä mikä on vastuksen suuruus (ja toisaalta lähteen kyky ylläpitää jännitettä).
P = U*I = U*U/R = U^2/R tai kaavoja pyöritellen virran avulla P = I^2*R.

Tuskinpa tämä yhtään helpotti, mutta jos haluaa oppia muutakin kuin ulkoa opeteltuja kaavoja niin tällä tavoin voi ehkä hieman paremmin hahmottaa asiayhteyksiä.

Vierailija
Poikkeli
Elikkäs kysymys kuuluu. Miten sähkövirta, jännite, vastus ja teho liittyvät toisiinsa. Tiedän mitä kyseiset käsitteet tarkoittavat, mutta se, että miten ne liittyy toisiinsa. Sitä en osaa selittää.. Olen erittäin kiitollinen vastauksesta Sitten kun sais vielä pienen esimerkin niin se auttais jo paljon enemmän ymmärtämisessä:)

Kuvitellaan virtapiiri, jossa on tasavirtalähde, vastus ja ampeerimittari sekä vastuksen kanssa rinnan kytketty volttimittari. Kuvitellaan ampeerimittarin lukemaksi esim. 3 A ja volttimittarin lukemaksi (jännitehäviöksi) esim. 12 V. Tilanne voidaan tulkita seuraavasti: vastuksen läpi kulkee joka sekunti kolme coulombia eli kolme noin 6 triljoonan elektronin "joukkoa" ja vastus muuttaa valtakunnanverkon sähköjännite-energiaa lämmöksi kaksitoista joulea jokaista läpikulkenutta coulombia kohti. Vastuksen ottoteho on juuri tuo "yhden sekunnin energiatapahtuma" 3 x 12 = 36 joulea sekunnissa eli wattia.

Sen ymmärtäminen, miksi ottoteho kasvaa juuri suhteessa sähkövirran neliöön, vaatii varmaan luonnon vuorovaikutuksia hallitsevien syvempien symmetriaperiaatteiden käyttöönottoa.

Resistanssista taas sanotaan, että sitä ei voi täysin ymmärtää ilman kvanttifysikaalista käsittelyä. Itse olen pohdiskellut, olisiko eräänlainen "semi"tieteellinen ymmärtäminen mahdollista tarkastelemalla resistanssin kaavan antamaa dimensiota. Resistanssin dimensioksihan tulee edelläsanotun valossa (R=U:I) J/C:C/s eli Js/C^2
eli läpikulkenutta coulombia (n.6 trilj. elektronia) kohti tapahtuvien aktioiden (Js) määrän muutos jokaista coulombin lisäystä kohti. Tästä voisi päätellä, että elektronien kulkua vaikeuttavien fononien määrä vastuksessa kasvaa kiihtyvästi sähkövirran kasvaessa.

Vierailija
P.S.V.
Sen ymmärtäminen, miksi ottoteho kasvaa juuri suhteessa sähkövirran neliöön, vaatii varmaan luonnon vuorovaikutuksia hallitsevien syvempien symmetriaperiaatteiden käyttöönottoa.

Ottoteho kasvaa yhtä hyvin myös suhteessa jännitteen neliöön. Jos jännite kaksinkertaistetaan, teho nelinkertaistuu.
Jos jännite puolitetaan, teho laskee neljänteen osaan alkuperäisestä j.n.e.
T.s. jos jännite kaksinkertaistetaan, myös virta kaksinkertaistuu.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Vielä voisi ehkä lisätä:

Työ on potentiaalin muutoksen vastaluku, eli W =U1−U2 = U, josta seuraa

P = W/t = U/t
toisaalta I = q/t -> t = q/I
tämä sijoitettuna ekaan antaa
P = U*I/q
Tämä yleistäen P = U*I

Näin työn käsitteen kautta päästään kiinni tehoon.

Edit: Kannattaa muutenkin huomata, että kyse on sitten nimenomaan vastuksen aiheuttamasta jännitteen (eli potentiaalin) muutoksesta vastuksen yli. Eli U:n muutos on I*R. Jos piirissä on vain yksi vastus, silloin jännitteen muutos on sama kuin lähdejännite.

Lisäksi:
Toisaalta piirissähän on aina vähintäänkin kaksi perusvastusta, lähteen sisäinen vastus ja johtimien vastus + lisäksi ylimenovastukset liitoskohdissa. Vaihtovirta omine komponentteineen / kytkeytyvine "vastuksineen" onkin sitten ihan oma maailmansa..

Vierailija
David
Vaihtovirta omine komponentteineen / kytkeytyvine "vastuksineen" onkin sitten ihan oma maailmansa..

Vaihtovirralla on kolmea lajia tehoakin. Näennäis- pätö- ja loisteho.
Näennäisteho on siis tuo jännitteen ja virran tulo, yksikkö volttiamppeeri. VA.
Pätäteho on watteja ja se lasketaan U*I* cosini-fii.

Vierailija
Ertsu
David
Vaihtovirta omine komponentteineen / kytkeytyvine "vastuksineen" onkin sitten ihan oma maailmansa..

Vaihtovirralla on kolmea lajia tehoakin. Näennäis- pätö- ja loisteho.
Näennäisteho on siis tuo jännitteen ja virran tulo, yksikkö volttiamppeeri. VA.
Pätäteho on watteja ja se lasketaan U*I* cosini-fii.

Lisätään tuohon vielä ,että tuo loisteho on vastaavasti näennäistehon imaginääriosa eli U*I*sini-fii.

Uusimmat

Suosituimmat