Sähkön suureet2018-05-14T15:01:20+00:00

Sähkön suureet

Sähkön turvallisen ja energiatehokkaan käytön ymmärtämiseksi on paikallaan tuntea muutama sähköön liittyvä peruskäsite. Lue niistä lisää alla.

Jännitteellä tarkoitetaan sitä, että eri osilla on erilainen sähköinen potentiaali. Maan potentiaaliksi on sovittu nolla ja jos jollain osalla on muunlainen potentiaali, sillä on tietyn suuruinen jännite maahan nähden. Jos eri potentiaalissa olevat osat yhdistetään vaikka moottorin, lampun tai kännykän virtapiirien kautta, niiden potentiaalit pyrkivät tasoittumaan ja niiden välillä kulkee virta. Jos mistään ei syötetä lisää jännitettä, potentiaaliero pienenee nollaan ja virta loppuu: moottori ei pyöri, lamppu ei pala tai kännykkä ei toimi.

Jotta eri osien välillä voi olla jännite, pitää ne eristää toisistaan. Eristämiseen voidaan käyttää ilmaväliä tai eristävää materiaalia kuten muovia, kumia tai keraamista materiaalia.

Jännitettä mitataan voltti-nimisellä yksiköllä, jonka lyhenne on V. Kotitalouksissa pistorasioiden, sähkökeskusten ja yleensä myös valaistuksen jännite on 230 V. Suuremmat laitteet toimivat kolmivaihejännitteellä, joka on 230 V maata vastaan ja 400 V vaiheiden välillä.

Jotkin laitteet toimivat myös pienemmillä jännitteillä. Halogeenivalaisimet voivat toimia esimerkiksi 24 V:n jännitteellä, jolloin niitä syötetään muuntajalla, joka pudottaa jännitteen 230 V:sta 24 V:iin.

Sähkövirtaa verkosta

Jokainen sähkölaite ottaa sähköverkosta sähkövirtaa, jonka yksikkö on ampeeri ja lyhenne A. Sähkövirta kulkee metallista – yleensä kuparista tai alumiinista – tehtyä johdinta pitkin. Sähkövirta lämmittää johdinta ja sähkönjakelussa pitää käyttää tarpeeksi suuria johtimia, etteivät johtimien eristykset sula ja virran siirtäminen on taloudellista. Toisaalta sähkövirran avulla voidaan myös sulattaa metalleja esim. hitsauksessa.

Mitä suuremman virran laite ottaa, sitä suuremman tehon se kuluttaa. Iso sähkölämmitin voi kuluttaa 10 A virtaa, perinteinen hehkulamppu kuluttaa muutaman kymmenesosa ampeeria ja elektronisten laitteiden valmiustilan kuluttama virta voi olla ampeerin tuhannesosia eli milliampeereita. Joidenkin sähkölaitteiden arvokilvessä on ilmoitettu laitteen virta.

Sähköenergiaa käytetään joko tasasähkönä tai vaihtosähkönä. Tasasähkössä on kahden navan välillä jännite, joka pysyy samana. Vaihtosähkössä jännite värähtelee sinimuotoisena 50 kertaa sekunnissa eli 50 hertsin lyhenne Hz taajuudella. Virta värähtelee samalla tavalla kuin jännite. Vaihtosähköä käytetään sähkönjakeluverkoissa, koska vaihtojännitteen suuruutta on helppo muuttaa muuntajalla.

Teho kertoo, kuinka paljon virtaa ja jännitettä jokin sähkölaite tarvitsee, jotta se toimisi. Teho on periaatteessa jännite kertaa virta. Tehon yksikkö on watti ja lyhenne W. Esimerkiksi 230V jännitteellä toimiva laite, joka kuluttaa 1 ampeerin virran tuottaa 230 watin tehon. Tämä pitää paikkansa yksinkertaisilla vastuskuormituksilla kuten hehkulampuilla. Muut kuormitukset kuten sähkömoottorit tai loistelamppuvalaisimet, voivat ottaa myös ns. loisvirtaa, jolloin tehoa laskettaessa pitää ottaa huomioon myös ns. tehokerroin, joka voi olla luokkaa 0.8 – 0,9.

Suuremmat tehot ilmoitetaan kilowatteina (kW) joka vastaa 1000 wattia. Kotitaloudessa suuritehoisia usean kilowatin laitteita ovat sähköliesi ja sähkökiuas, kun taas pienitehoisia laitteita ovat elektroniset laitteet, kuten televisio ja tietokone.

Energian perusyksikkö on joule (J), mutta sähköenergian määrää kuvataan käytännöllisellä yksiköllä kilowattitunti. Teholtaan 1000 watin eli yhden kilowatin sähkölaite kuluttaa yhden tunnin aikana energiaa yhden kilowattitunnin. Mitä suurempitehoisia sähkölaitteet ovat ja mitä kauemmin niitä yhtäjaksoisesti käytetään, sitä enemmän sähköenergiaa kulutetaan. Esim. sähkökiukaassa on suuri teho ja vaikka sitä käytetään vuodessa lyhyen ajan, kuluttaa se paljon energiaa. Vastaavasti pakastin, joka on jatkuvasti toiminnassa, kuluttaa paljon energiaa, vaikka siinä on pieni teho.

Kotitalouksien vuotuinen sähkönkulutus on tyypillisesti tuhansia kilowattitunteja.