Jännitteen, resistanssin ja virran riippuvuus.

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Yhdellä kaverilla on käsitys että kappaleen läpi kulkeva virta ja jännite voidaan valita mielivaltaisesti. Pitääkö tämä paikkansa? Olen lukenut lukion fysiikassa jonkun verran elektroniikasta ja minulle jäi käsitys siitä, että vain toinen voidaan valita, jolloin jäljellejäävä suure määräytyy vääjämättä kappaleen resistanssin mukaan. U=RI eikö vain? Kaverini ei teoriaa hallitse, mutta on työnsä puolesta ollut käytännön tasolla sähkön kanssa tekemisissä toistuvasti. En ryhtynyt kinaamaan asiasta, vaikka olisi kai pitänyt; olihan väite teorian kanssa selvästi ristiriidassa.

Onko sitten olemassa joku fiksu kapistus jolla esim. kuparitangon läpi voidaan pakottaa menemään... noh heitetään nyt vaikka 50 A ja 50 V? Tietääkseni sen ei pitäisi olla mahdollista.

Sivut

Kommentit (130)

Vierailija

ei ole mahdollista ellei kuparitangon resistanssi ole yksi ohmi. Kuparitangon resistanssi on varmaan 0.0001 ohmia jolloin siitä menee 50 voltin jännitteellä 500 000 ampeeria. Ajatellaan tietysti ettei teholähteen tehosyötöllä ole rajaa.

Vierailija

Ensin pitää määritellä että mitä käsitetään kappaleen "läpi" kulkevaksi jännitteeksi.

Jos ajatellaan tavallista sähköjohtoa joka tulee voimalaitokselta, niin siihen voidaan valita ihan mielivaltaisesti mikä tahansa jännite ja laittaa kulkemaan läpi minkä verran virtaa halutaan jännitteestä riippumatta - kohtuuden rajoissa.

Itse kaapelihan ei määrää näitä seikkoja, vaan generaattori ja kuorma. Kaapelissa esiintyy vain jännitehäviötä joka riippuu sähkövastuksesta ja virran suuruudesta.

Sitten jos kaapeli oikosuljetaan, se muuttuu itse kuormaksi ja tällöin kaapelissa kulkevan virran määrää kaapelin päiden välillä vaikuttava jännite, tai päinvastoin.

Vierailija

Virta halutaan niin pieneksi kuin sovellus vain sallii. Komponenteilla on toisaalta omat tarpeensa jännitteen suhteen ja rajoitukset virran suhteen. Tehoa siirrellessä korkea jännite auttaa vähentäen häviöitä, joita vastuksen ja virran mittelö aiheuttaa. Se taas kysyy eristeitä ja suojaetäisyyksiä.

Vierailija

Tarkoittaako tämä siis sitä, että mikäli johdinta ei oikosuljeta, voi siinä olla mikä jännite ja virta hyvänsä? Tuntuu jotnekin oudolta, että johdin, joka ei johda minnekään, sisältäisi kuitenkin virran. Virrallahan on suunta, mutta minne se virta menee, jollei johdin ole oikosulussa taikka muodosta piiriä minkään laitteen kanssa?

ovolo
Seuraa 
Viestejä5368
Liittynyt7.7.2007
Tetrafuran
Tarkoittaako tämä siis sitä, että mikäli johdinta ei oikosuljeta, voi siinä olla mikä jännite ja virta hyvänsä? Tuntuu jotnekin oudolta, että johdin, joka ei johda minnekään, sisältäisi kuitenkin virran. Virrallahan on suunta, mutta minne se virta menee, jollei johdin ole oikosulussa taikka muodosta piiriä minkään laitteen kanssa?



Ei tietenkään tarkoita sitä. Jos piiri on avoin, virtaa ei kulje. Mutta johtimen resistanssi lisätään kuorman resistanssiin ja tämä kokonaisresistanssi ja jännite määrää piirissä kulkevan virran.

Asiat on helpompi mieltää, jos otetaan vesijohtoanalogia. Vesijohdossa paine vastaa jännitettä. Johdon jännitehäviöt = putkiston painehäviöt ja kuormassa kulkeva virta vastaa veden virtausta. Jos laitat hanan kiinni, vesi ei virtaa.

Piirin vastus määräytyy putkiston virtausvastuksesta ja ja itse työkoneen (vesiturbiinin) virtausvastuksesta. Eli mitä paksummat vesijohtoputket, sitä pienempi painehäviö putkistossa ja vesiturbiinille jää enemmän painetta.

Eli tämä analogia selvittää, ettei jännitettä (painetta) ja virtaa (veden virtausta) voi valita mielivaltaisesti, vaan kuten Ohmin laki sanoo U = I×R tai I = U/R...

Vierailija
Tetrafuran
Tarkoittaako tämä siis sitä, että mikäli johdinta ei oikosuljeta, voi siinä olla mikä jännite ja virta hyvänsä? Tuntuu jotnekin oudolta, että johdin, joka ei johda minnekään, sisältäisi kuitenkin virran. Virrallahan on suunta, mutta minne se virta menee, jollei johdin ole oikosulussa taikka muodosta piiriä minkään laitteen kanssa?



Katkaistussakin johtimessa voi esiintyä vaihtovirtaa. Johtimella on kuitenkin jonkinlainen induktanssi ja kapasitanssi olemassa, jonka takia siinä elektronit pääsevät hytkymään edestakaisin. Piiri on tavallaan suljettu magneetti- ja sähkökentän kautta, vaikka johtimen päät eivät kosketa toisiaan.

Yleensähän johtimen sähkövastusta ei edes mallinneta, koska se on niin marginaalisen pieni verrattuna kuorman sähkövastukseen. Ideaalisessa johtimessa vallitsee sama jännite joka pisteessä riippumatta siitä minkä suuruinen virta siinä kulkee, ja suurimmassa osassa käytännön sovelluksia tarpeeksi paksu johto on yhtä hyvä kuin ideaalinen johdin.

Vierailija
Tetrafuran
Yhdellä kaverilla on käsitys että kappaleen läpi kulkeva virta ja jännite voidaan valita mielivaltaisesti. Pitääkö tämä paikkansa?



Kaverisi on oikeassa siinä tapauksessa, että myös kappaleen resistanssi eli kuorma voidaan valita mielivaltaisesti. Tai voidaan valita mielivaltaisesti tietyn resistanssin yli vaikuttava jännite, mutta tässä tapauksessa virta riippuu jännitteestä, jolloin sen suuruutta ei voida valita.

Vakiokuorman läpi kulkevaa virtaa ja sen yli vaikuttavaa jännitettä ei todellakaan voida valita mielivaltaisesti, koska se on vastoin fysiikan lakia. Siirtojohdot taas ovat kuorman kanssa sarjaankytkettyjä resistansseja ja yhteisresistanssille pätee edellämainittu. Siis tässäkin tapauksessa kuorman resistanssi pitäisi voida valita mielivaltaisesti.

Luulenpa, että kaverisi on väärässä siinä mitä tarkoitti.

Siis vielä selvennys; Virta ja resistanssi, tai jännite ja resistanssi voidaan valita mielivaltaisesti, mutta ei virtaa ja jännitettä resistanssin ollessa vakio.

Vierailija
Tetrafuran
Yhdellä kaverilla on käsitys että kappaleen läpi kulkeva virta ja jännite voidaan valita mielivaltaisesti. Pitääkö tämä paikkansa?



Ei pidä

Tetrafuran
Onko sitten olemassa joku fiksu kapistus jolla esim. kuparitangon läpi voidaan pakottaa menemään... noh heitetään nyt vaikka 50 A ja 50 V?



Ei ole. Tulee mieleen ihan ohmin laki -ketju. Asia ei muutu, vaikka piiriin lisäisi mitä elementtejä.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10604
Liittynyt16.3.2005

Lainaus:
"Onko sitten olemassa joku fiksu kapistus jolla esim. kuparitangon läpi voidaan pakottaa menemään... noh heitetään nyt vaikka 50 A ja 50 V?"

On. Porakone. Makita. Bosch. Porataan kuparitankoon pitkittäin reikä, jonka halkaisija on suurempi kuin aallonpituus, ja niin menee energia sujuvasti reiässä eteenpäin.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija

Kiitoksia hienoista vastauksista. Selvensi asiaa kivasti.

Electric shadow
Vakiokuorman läpi kulkevaa virtaa ja sen yli vaikuttavaa jännitettä ei todellakaan voida valita mielivaltaisesti, koska se on vastoin fysiikan lakia.

Tämä tiivistää asian.

Electric shadow
Tai voidaan valita mielivaltaisesti tietyn resistanssin yli vaikuttava jännite, mutta tässä tapauksessa virta riippuu jännitteestä, jolloin sen suuruutta ei voida valita.

Voisitko täsmentää. Ymmärsin kyllä sen että kaverini on oikeassa, mikäli resistanssi voidaan valita vapaasti, mutta siitä selvästikään ei ollu kyse. Ideana oli lähinnä että piuhoihin kytketään joku vakiokuorma, kuten lamppu, moottori, kännykkä tai mitä nyt vaan.

Mitä tarkoittaa kun "valitaan resistanssin yli vaikuttava jännite"? Eikö silloin virta määräydy ohmin lain pakottamana?

Vierailija

Edelleen sotkeudutaan semantiikkaan.

Mitä tarkoittaa että laitetaan jonkun kappaleen läpi joku jännite?

Jos otetaan metrin kuparitanko, niin siihen voidaan laittaa mikä tahansa jännite ja melkein mikä tahansa virta niin, että toisessa päässä mittari näyttää jännitettä ja virtaa. Se kuparitanko ei määrää kumpaakaan, vaan se mihin se sähkö sen kuparitangon kautta johdetaan.

Vasta sitten kun kuorman R alkaa olla tarpeeksi pieni suhteessa johtimen R:ään, voidaan alkaa ottamaan ohmin laki huomioon huomioon johtimen osalta. Muulloin johtimen resistanssilla ei ole käytännön vaikutusta sille mikä jännite ja virta siinä vaikuttaa.

Vakiokuormakin on epätarkka ilmaisu. Puhutaanko vakioresistanssista, vai vakiotehosta? Jos puhutaan jälkimmäisestä, niin P=UI riippumatta siitä mikä on kuormaan johtavan johtimen R.

Esimerkiksi kun akkulaturi lataa akkua 60 Watin teholla, se ottaa verkkovirrasta 260 mA virtaa. Tällä ei ole käytännön kannalta mitään vaikutusta siihen mikä jännite pistorasiassa vaikuttaa. Jännite pysyy samassa 230 voltissa vaikka sieltä otettaisiin 2 ampeeria, koska johtimen resistanssi on niin mitättömän pieni että ohmin lain tuottama ero voidaan jättää huomiotta.

Käytännössä voidaan sanoa, että pistorasiasta saa mielivaltaista jännitettä mielivaltaisella virralla.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Eikö kukaan osaa piirtää virtapiiriä jota tämä spekulointi koskee.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija
Veikko
Se kuparitanko ei määrää kumpaakaan, vaan se mihin se sähkö sen kuparitangon kautta johdetaan.



Määrääpäs. Ihan sama mihin se sähkö johdetaan tai mistä se otetaan, kuparitanko käyttäytyy ohmin lain mukaisesti. Jos siinä on vaikka 1 µohm vastusta, niin 1 voltin jännite sen yli aiheuttaa 1 mega-ampeerin virran. Tai ampeerin virta sen läpi aiheuttaa 1 mikrovoltin jännitteen. Ihan miten päin vaan. Nähämän ovat ihan helppoja laskuja.

Veikko
Käytännössä voidaan sanoa, että pistorasiasta saa mielivaltaista jännitettä mielivaltaisella virralla.



No käytännössä sähkönsiirtoverkossa tapahtuu monenlaisia asioita, joita on turha sotkea tähän. Pistorasiasta ei saa mielivaltaista jännitettä ja itse asiassa, kun pistorasiasta otetaan paljon virtaa, niin jänniteen laskeminen on ihan selvästi mitattavissa.

Vierailija
bena

Määrääpäs. Ihan sama mihin se sähkö johdetaan tai mistä se otetaan, kuparitanko käyttäytyy ohmin lain mukaisesti. Jos siinä on vaikka 1 µohm vastusta, niin 1 voltin jännite sen yli aiheuttaa 1 mega-ampeerin virran.



Missä vaiheessa on määritelty, että sen tangon yli vaikuttaa voltin jännite? Tässä puhutaan jännitteen laittamisesta kappaleen "läpi" ja minä ihmettelen että mitä tällä läpilaittamisella oikein tahdotaan tarkoittaa.

Yleensä kun jonkin johtimen läpi johdetaan sähköä, niin se käsitetään niin että se johdin itse ei ole se pääasiallinen kuorma.

Jos kuparitangon toisessa päässä on kännykän laturi, niin eiköhän se kännykän laturi määrää sen kuinka suuri virta siinä tangossa kulkee, ja jännite määräytyy sillä kuinka suuri jännite siihen halutaan laittaa.

Vierailija
Veikko
bena

Määrääpäs. Ihan sama mihin se sähkö johdetaan tai mistä se otetaan, kuparitanko käyttäytyy ohmin lain mukaisesti. Jos siinä on vaikka 1 µohm vastusta, niin 1 voltin jännite sen yli aiheuttaa 1 mega-ampeerin virran.



Missä vaiheessa on määritelty, että sen tangon yli vaikuttaa voltin jännite? Tässä puhutaan jännitteen laittamisesta kappaleen "läpi" ja minä ihmettelen että mitä tällä läpilaittamisella oikein tahdotaan tarkoittaa.

Yleensä kun jonkin johtimen läpi johdetaan sähköä, niin se käsitetään niin että se johdin itse ei ole se pääasiallinen kuorma.




Noh... tämä menee taas samaan kategoriaan, kuin surullisen kuuluisa "ohmin lain mukaan" ja "ohmin lailla". Yli tai läpi... en näe mitään eroa. Ei kai asiasta muuta erimielisyyttä sitten olekaan.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat