Mitä on virta?

joulu 13, 2021

Virta on nopeus, jolla elektronit virtaavat pisteen ohi täydellisessä sähköpiirissä. Yksinkertaisimmillaan virta = virtaus.

Ampeeri (AM-pir) eli ampeeri on kansainvälinen yksikkö, jota käytetään virran mittaamiseen. Se ilmaisee tietyn ajan kuluessa virtapiirin pisteen ohi kulkevien elektronien määrän (jota joskus kutsutaan ”sähkövaraukseksi”).

Virta 1 ampeeri tarkoittaa, että 1 coulombin verran elektroneja – eli 6,24 miljardia miljardia miljardia (6,24 x 1018) elektronia – liikkuu virtapiirin yhden pisteen ohi 1 sekunnissa. Laskutapa on samanlainen kuin veden virtauksen mittaaminen: kuinka monta gallonaa kulkee putken yksittäisen pisteen ohi 1 minuutissa (gallonaa minuutissa eli GPM).

Ampeereista käytetyt symbolit:

Kaavoissa, kuten Ohmin laissa, virtaa kuvataan myös I:llä (voimakkuudesta).

Ampère on nimetty ranskalaisen matemaatikon/fyysikon Andrè-Marie Ampéren (1775-1836) mukaan, jonka katsotaan todistaneen:

  • Magneettikenttä syntyy johtimen ympärille, kun virta kulkee sen läpi.
  • Tämän kentän voimakkuus on suoraan verrannollinen kulkevan virran määrään.

Elektronit virtaavat johtimen (tyypillisesti metallilangan, yleensä kuparin) läpi, kun kaksi sähköpiirin edellytystä täyttyy:

  1. Piirissä on energialähde (esimerkiksi paristo), joka tuottaa jännitteen. Ilman jännitettä elektronit liikkuvat johdossa satunnaisesti ja melko tasaisesti, eikä virta voi kulkea. Jännite luo painetta, joka ajaa elektroneja yhteen suuntaan.
  2. Piiri muodostaa suljetun, johtavan silmukan, jonka läpi elektronit voivat virrata ja antaa energiaa mille tahansa piiriin liitetylle laitteelle (kuormalle). Virtapiiri on suljettu (valmis), kun kytkin käännetään ON-asentoon eli suljettuun asentoon (ks. kaavio tämän sivun yläosassa).

Virta, kuten jännite, voi olla suoraa tai vaihtovirtaa.

Suoravirta (tasavirta):

  • Esittäytyy digitaalisessa yleismittarissa symboleilla tai .
  • Virtaa virtaa vain yhteen suuntaan.
  • Yleinen lähde: paristot tai tasavirtageneraattori.

Vaihtovirta (ac):

  • Esittyy symboleilla tai digitaalisessa yleismittarissa.
  • Virtaa siniaaltokuviona (kuvassa alla); kääntää suuntaa säännöllisin väliajoin.
  • Yleinen lähde: kotitalouksien sähköpistokkeet, jotka saavat virtaa yleishyödylliseltä laitokselta.
Yllä: Siniaaltomuotoinen vaihtovirta.

Useimmat digitaaliset yleismittarit voivat mitata enintään 10 ampeerin tasa- tai vaihtovirtaa. Suuremmat virrat on skaalattava alaspäin virtapihditarvikkeella, joka mittaa virtaa (0,01 A:sta tai alle 1000 A:iin) mittaamalla johtimen ympärillä olevan magneettikentän voimakkuutta. Tämä mahdollistaa mittaukset avaamatta virtapiiriä.

Jokainen komponentti (lamppu, moottori, lämmityselementti), joka muuttaa sähköenergian joksikin muuksi energiamuodoksi (valoksi, pyörimisliikkeeksi, lämmöksi), kuluttaa virtaa.

Kun virtapiiriin lisätään lisäkuormituksia, virtapiirin on syötettävä enemmän virtaa. Johtimien, sulakkeiden ja itse komponenttien koko määrää, kuinka paljon virtaa virtapiirin läpi kulkee.

Amperamittaukset tehdään yleensä osoittamaan virtapiirin kuormituksen määrää tai kuorman tilaa. Virran mittaaminen on tavanomainen osa vianetsintää.

Virta kulkee vain, kun jännite tuottaa tarvittavan paineen, joka saa elektronit liikkumaan. Eri jännitelähteet tuottavat eri määrän virtaa. Tavalliset kotitalousparistot (AAA-, AA-, C- ja D-paristot) tuottavat kukin 1,5 volttia, mutta suuremmat paristot pystyvät tuottamaan suurempia virtamääriä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.