Sähkötermit tutuksi

15.3.2011

Kaikkihan tietävät, että sähkö on sinistä, rätisevää savua. Kun tuo nopea savu pääsee karkuun, loppuu sähkölaitteen toiminta siihen paikkaan. Vai miten se meni? Tutustutaan muutamaan keskeiseen sähkön yhteydessä käytettävään termiin.

Mitä sähkö on? Ylläkuvattua virallisempi määritelmä sähköstä voisi olla esimerkiksi se, että sähkö on varattujen hiukkasten - negatiivisten elektronien tai positiivisten aukkojen, kummin vain halutaan - liikettä johtavassa materiaalissa, kuten metallissa.

Keskeisiä sähkön yhteydessä esiintyviä termejä ovat esimerkiksi virta, jännite, resistanssi, teho ja energia. Tutustutaan näihin seuraavassa hieman lähemmin.

Sähkövirta

Kansainvälinen yksikköjärjestelmä eli SI-järjestelmä (ranskaksi Système International d’Unités) on maailman yleisin mittayksikköjärjestelmä. Yksi sen seitsemästä perussuureesta on sähkövirta, jota merkitään tunnuksella I. Sähkövirran yksikkö on ampeeri (A).

Sähkövirran voi mielikuvana rinnastaa esimerkiksi veden virtaukseen. SI-järjestelmän määritelmän mukaan yhden ampeerin sähkövirta kahdessa toisistaan metrin päässä samansuuntaisesti tyhjiössä kulkevassa äärettömän pitkässä ja ohuessa johtimessa aiheuttaa näiden johtimien välille 2·10-7 Newtonin suuruisen voiman johdinmetriä kohti.

Jos sähkövirran voimakkuus ja suunta pysyvät vakioina, on kyseessä tasavirta. Esimerkiksi auton akku syöttää tasavirtaa. Tasavirran merkintänä käytetään DC. Vaihtovirta on sähkövirtaa, jonka suunta vaihtuu ajasta riippuen, tyypillisesti sinimuotoisesti. Vaihtovirran merkintänä käytetään AC. (Näitä merkintöjä sopivasti yhdistäen voisi muodostaa esimerkiksi rokkibändin nimen.)

Jännite

SI-järjestelmässä jännitteen (U) yksikkö on voltti (V). Jännite kuvaa kahden pisteen välistä sähköistä potentiaalieroa, jonka voisi rinnastaa esimerkiksi vesiputouksen korkeuteen. Mitä suurempi on korkeusero joessa, sitä nopeammin vesi virtaa. Vastaavasti potentiaaliero kahden pisteen välillä saa sähkövirran kulkemaan johtavassa materiaalissa.

Resistanssi

Sähkövirran kulkua vastustavaa aineen ominaisuutta kutsutaan resistanssiksi (R). Resistanssin yksikkö on ohmi, jota merkitään symbolilla Ω. Resistanssin voisi rinnastaa joen kapeikkoon, jossa veden virtausta ”haitataan”. Vastaavasta sähkövirta kulkee helpommin paksussa johtimessa kuin ohuessa.

Ohmin lakiLaskentakaavoissa käytetyt sähkötermit lyhyesti.

Yksi sähköopin peruslaeista on keksijänsä mukaan nimeltään Ohmin laki. Ohmin lain mukaan johtimessa kulkeva sähkövirta on sitä suurempi, mitä suurempi jännite johtimen päiden välillä vaikuttaa: U = R x I.

Tai toisin päin: piirissä kulkeva sähkövirta on sitä pienempi, mitä suurempi vastus piirissä on: I = U / R.

Teho

SI-järjestelmän mukainen tehon tunnus on P ja yksikkö watti (W). Teho lasketaan jännitteen ja virran avulla: P = U x I.

Esimerkiksi jo kohta historiaan jäävän hehkulampun ”kirkkaus” (esim. 60 W) ilmoitetaan tehon avulla. Mitä suurempi sähkövirta lampun läpi kulkee, sitä tehokkaammin se tuottaa valoenergiaa tietyssä ajassa.

Energia

Sähköenergian tunnus on E ja sen yksikkö kilowattitunti (kWh). Sähkölaitteen käyttämä sähköenergia lasketaan kertomalla laitteen teho käyttöajalla t, eli E = P x t. Kotitalouksien sähkölasku perustuu käytettyihin kilowattitunteihin.

Esimerkiksi jos laitteen teho on 500 W ja sitä käytetään 3 tunnin (3 h) ajan, käytetään tällöin sähköenergiaa 0,5 kW x 3 h = 1,5 kWh. (Yksiköiden kanssa täytyy olla tarkkana, 500 W on sama kuin 0,5 kW. Yksiköiden on oltava laskuissa samaa suuruusluokkaa!).

Jos sähkön hinta on 10 senttiä/kWh, maksaa kyseisessä laitteessa kolmen tunnin aikana käytetty sähkö 1,5 kWh x 10 senttiä/kWh = 15 senttiä.

Laitteiden sähkönkulutus voidaan ilmoittaa myös keskimääräisenä käytönaikaisena kulutuksena. Jos esimerkiksi jääkaappi kuluttaa sähköä 0,8 kWh vuorokaudessa, on sen vuosikustannus 365 vrk x 0,8 kWh/vrk x 0,10 €/kWh = 29,20 €.