Sähköenergia on tärkeä osa nykyajan elämää, mutta sitä ymmärretään niin usein väärin. Olemme kaikki istuneet ukkosmyrskyn aikana ja miettineet salaman tappavaa voimaa. Me kaikki tiedämme, ettet kosketa pistorasioita märillä käsillä, mutta ymmärrämmekö miksi kätemme pitäisi olla kuiva? Sähkö ohjaa kehomme monia tärkeimpiä toimintoja, etenkin aivoissa ja hermostoon, ja se on myös erittäin monipuolinen voimavara, jota käytetään kodeissa ja yrityksissä ympäri maailmaa. Seuraavat toiminnot auttavat oppilaita ymmärtämään sähköpiirien perustaa ja kuinka sähkö vaikuttaa elämäämme päivittäin.
Sähkön luonne on hämmentänyt tutkijoita vuosituhansien ajan, ja se ymmärrettiin todella vain viimeisen 200 vuoden aikana. Muinaiset kreikkalaiset huomauttivat ensin ilmiön, että ruohosiemenet tarttuivat keltaiseen (kivettynyt puumahla), kun meripihkaa hierottiin eläimen turkiksella. Tämän voimme myöhemmin löytää staattisena sähkönä . Termi sähkö tulee latinankielisestä sanasta amber, electrum, ja Sir Thomas Browne käytti sitä ensimmäisen kerran 1600-luvulla William Gilbertin tutkittua meripihkan houkuttelevista ominaisuuksista, kun hän käytti termiä "electrus".
1800-luvun lopulla ensimmäinen julkinen sähköverkko valmistettiin Godalmingissa, Englannissa. Paikalliseen vesimyllyyn oli kytketty Siemens-generaattori ja johdot kulkivat kaupungin läpi erilaisten valojen kytkemiseksi. Nyt elämme uudella aikakaudella, jolloin emme voi kuvitella elämää ilman sähköä. Ja tällä aikakaudella resursseillemme asetetaan rajoituksia, ja tutkijat etsivät uudempia, vihreämpiä ja kekseliämpiä tapoja sähkön tuottamiseksi.
Kahden johtimen lamppuun kytketty akku on yksinkertaisin sähköjärjestelmä, jota käytämme oppilaidemme opettamiseen. Akku tarjoaa potentiaalieroa, joka saa johtimissa olevan varauksen liikkumaan ympäri virtapiiriä. Kun varaus virtaa, kutsumme sitä sähkövirraksi. Jotta virta virtaa, tarvitsemme jotain panostamaan lataus liikkumaan, kuten akku, ja täydellinen polku latausten virtaamiseen. Jos sähköpiiri ei ole täydellinen, avoin piiri , virta ei virtaa, joten polttimo ei syty.
Kolme päämuuttujaa peruspiireissä ovat virta , jännite (potentiaaliero) ja vastus . Tämä on yhteenveto Ohmin laissa: jännite = virran x vastus. Jännite mitataan volteissa, virta ampeereina ja resistanssi ohmissa. Voit mitata virran ampeerimittarilla, joka sijoitetaan sarjaan sarjaan. Jännitteen mittaamiseksi sinun on kytkettävä voltimetri rinnakkain piiriin.
Jos lisäämme potentiaalieroa lisäämällä esimerkiksi lisää paristoja, niin myös virtapiiri virtaa piirissä kasvaa. Resistanssi on mitta siitä, kuinka vaikeaa on virran virtaus piirissä. Jos lisäämme lisää polttimoita, piirin kokonaisvastus kasvaa. Jos lisäämme vastusta, elektronien on vaikeampaa liikkua, joten virta pienenee ja lamput himmenevät tai välkkyvät.
