Magneettinen voima

Kestomagneetti on magneetti, joka pyrkii asettumaan pohjois-etelä-suuntaisesti. Kestomagneetin napoja kutsutaan kohtioiksi, ja pohjoiseen kääntyvä kohtio on N-kohtio ja etelään kääntyvä S-kohtio. Kohtiot ovat magneetin navat ja N-kohtio vetää S-kohtiota puoleensa. Kahden samanlaisen kestomagneetin samannimiset kohtiot siis hylkivät toisiaan ja erinimiset vetävät toisiaan puoleensa. Magneetit vetävät puoleensa rautaa ja nikkeliä, vaikka ne eivät ole magneettisia. Magneettiset voimat ja magneettien toiminta perustuvat maapallon magneettikenttään.

external image tankomagneetin_kohtiot.jpg





Magneettikenttä

Kestomagneetit muodostavat ympärilleen magneettikentän, jonka avulla kaksi magneettia ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Magneettikenttää pystytään havainnollistamaan kenttäviivoilla ja ne ovat sulkeutuvia käyriä. Kestomagneetin ulkopuolella olevat kenttäviivat alkavat megneetin pohjoiskohtiosta ja päättyvät magneetin eteläkohtioon. Kenttäviivat ilmaisevat magneetikentän suuntaa ja sen voimakkuutta.
Kestomagneetin magneettikenttää voidaan helposti havainnollistaa käyttämällä apuna kompasseja, sillä kompassin pohjoisnuoli osoittaa aina magneettikentän suuntaan.


external image Magneettikentta.jpg










[[image:http://www.edu.helsinki.fi/malu/kirjasto/sahko/kuvat/kompassitmagneetti[2].jpg width="338" height="197"]]


Sähkömagneetti

Sähkömagneetti rakentuu käämistä ja käämiä vahvistavasta rautakappaleesta ja se tervitsee toimiakseen sähkövirtaa, joka synnyttää virtajohtimeen magneettikentän. Käämi eli johdin on sähköä johtavaa materiaalia, joka on kierretty moninkertaiseksi silmukaksi ja käämissä on jo itsessään magneettista voimaa. Käämi kierretään rautakappaleen ympärille joka tehostaa sähkömagneetin toimintaa ja siihen johdetaan sähkövirtaa, jolloin sähkömagneetti alkaa toimia. Sähkömagneetin voimakkuuteen vaikuttaa se, kuinka paljon käämissä kulkee sähkövirtaa, onko siinä rautasydän ja kuinka paljon käämissä on kierroksia. Sähkömagneetteja käytetään esimerkiksi nostureissa, joilla siirrellään raskaita rautakappaleita, junien magneettijarruissa ja sähkömoottoreissa.

external image sahkomagneetti1.gif

Sähkömoottori

Sähkömoottorin toiminta perustuu kestomagneetin ja käämin eli sähkömagneetin väliseen vuorovaikutukseen. Tämä vuorovaikutus saa moottorin akselin pyörimään ja se on sitä voimakkaampaa mitä suurempi sähkövirta magneetin läpi kulkee. Akselin pyörimiseen kuluva sähköenergia muuttuu liike-, ääni- ja lämpöenergiaksi. Sähkömoottoreita käytetään kodinkoneissa.

external image sahkomoottori2.jpg















Kaiutin

Ääni kaiuttimessa syntyy kun kalvon magneetti ja sähkömagneetti ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Magneetin ja sähkömagneetin vuorovaikutus märää sen miten kalvo liikkuu. Sähkömagneetissa kulkeva sähkövirta tulee muuntajasta. Kaiuttimessa on puhekela, joka on samanlainen kuin käämi. Kun puhekelaan johdetaan suuntaansa ja voimakkuuttansa vaihtelevaa sähkövirtaa, niin puhekelan magneettisuus muuttaa suuntaansa ja voimakkuuttansa, jolloin puhekalan ja sähkömagneetin välinen vuorovaikutus saa puhekelassa kiinni olevan kaiutinkartion kalvon liikkumaan edestakaisin sähkövirran tahdissa. Kartio kalvo siis lähettää ääntä, jota kuulemme.

external image kaiutin2.gif

Muuntaja

Muuntajaa tarvitaan kun halutaan muuntaa vaihtovirtaa joko pienemmäksi tai suuremmaksi. Esimerkiksi kannettavien tietokoneiden latureissa on muuntaja, koska suoraan pistokkeesta tuleva vaihtovirta voisi muuten rikkoa tietokonee. Muuntajalla siis muunnetaan sähkövirtaa sopivampaan muotoon. Muuntajassa on kaksi käämiä, ensiö- ja toisiokäämit, jotka toimivat muuntajan magneetteina ja jotka on yhdistetty yhteisellä rautasydämmellä.
external image 350px-Muuntaja3d.svg.png

Vesivoimala

Vesivoimalassa energianlähteenä toimii padotun veden potentiaalienergia eli sitä kuinka kovalla voimalla vesi virtaa alaspäin. Yleensä vesivoimaloita rakennetaan sellaisille paikoille missä veden virataus on voimakasta eli esimerkiksi koskissa vesi virtaa voimakkaasti. Vesi virtaa padosta tulokanavaan suodattimien läpi, jolloin suurimmat roskat suodattuvat pois eivätkä hajota turbiinia. Vesi virtaa kovalla voimalla turbiineihin, jotka alkavat liikkua veden virtauksen seurauksena. Turbiineista vesi jatkaa matkaansa jokeen. Turbiinien liikkuessa niissä syntyy liike-energiaa, joka johdetaan generaattoreihin. Generaattorit muuntavat liike-energian sähköksi ja se johdetaan siirtoverkkoon, jonka kautta sähkövirta tulee esimerkiksi koteihin.


external image voimala.png

Kuvalähteet
Kohtiot
Magneetikenttä
Kompassit ja magneetikenttä
Sähkömagneetti
Sähkömoottori
Kaiutin
Muuntaja
Vesivoimala