FY7 · 2 op · Valinnainen

Sähkömagnetismi ja valo

Miten sähkö ja magnetismi liittyvät toisiinsa, ja mitä valo on?

16 oppituntia

Oppitunnit

1. Magneettikenttä ja magneettinen voima

   Luku 1Magneetit, magneettinen dipoli ja magneettikenttä

   Miksi kompassin neula osoittaa metsässä aina pohjoiseen, mutta kääntyy heti muualle, kun sen viereen tuodaan magneetti?
2. Luku 2Varatun hiukkasen liike sähkö- ja magneettikentässä

   Miksi laboratorio pystyy erottamaan muinaisen puunpalan hiili-14-atomit tavallisista hiiliatomeista, vaikka ne käyttäytyvät kemiallisesti samoin ja niitä on vain noin yksi biljoonasta?
3. Luku 3Virtajohtimen ja käämin magneettikenttä

   Miksi romuttamon nosturin magneetti nostaa tonnin painoisen autonromun ilmaan ja päästää sen irti napin painalluksella, vaikka jääkaappimagneetti ei päästä irti koskaan?
4. Luku 4Voima virtajohtimeen: sähkömoottori ja kaiutin

   Miksi kaiuttimen kartio värähtelee ja tuulettimen siivet pyörivät, vaikka kumpaakaan ei työnnä mikään näkyvä?

5. Induktio ja sähköenergia

   Luku 5Sähkömagneettinen induktio

   Miksi polkupyörän dynamo sytyttää lampun vain silloin, kun pyörä pyörii, vaikka dynamossa ei ole paristoa eikä akkua?
6. Luku 6Lenzin laki ja pyörrevirrat

   Miksi voimakas magneetti putoaa kupariputken läpi monta sekuntia, vaikka kupari ei ole magneettista ja tavallinen kappale putoaa saman matkan alle sekunnissa?
7. Luku 7Generaattori ja vaihtovirta

   Miksi tuulivoimalan pyörivä roottori tuottaa sähköverkkoon jännitteen, joka vaihtaa suuntaansa sata kertaa sekunnissa?
8. Luku 8Muuntaja ja sähköenergian siirto

   Miksi sähkö kuljetetaan voimalaitokselta kaupunkiin $400\,\text{kV}$:n jännitteellä, vaikka kodin pistorasiassa jännite on vain $230\,\text{V}$?

9. Säteily ja valon eteneminen

   Luku 9Sähkömagneettinen säteily ja mustan kappaleen spektri

   Miksi ahjossa kuumeneva rautatanko hehkuu ensin punaisena ja sitten yhä keltaisempana, ja miksi lämpökamera näkee ihmisen pilkkopimeässäkin?
10. Luku 10Valon heijastuminen ja taittuminen

    Miksi vesilasiin pantu pilli näyttää katkeavan juuri vedenpinnan kohdalla?
11. Luku 11Dispersio: prisma ja sateenkaari

    Miksi sateenkaaressa punainen on aina ulkoreunalla ja violetti sisäreunalla, ja miksi sateenkaaren näkee vain, kun aurinko on selän takana?
12. Luku 12Kokonaisheijastuminen ja valokuitu

    Miksi valo kulkee lasikuidussa Itämeren pohjaa pitkin Helsingistä Saksaan pääsemättä välillä ulos, vaikka lasi on läpinäkyvää?

13. Valon aaltoilmiöt

    Luku 13Valon interferenssi ja diffraktio

    Miksi laserosoittimen säde piirtää seinälle kokonaisen rivin valopisteitä, kun se kulkee ohuen läpinäkyvän kalvon läpi?
14. Luku 14Ohuen kalvon interferenssi

    Miksi saippuakuplan pinnassa näkyy kirkkaita väriraitoja, vaikka saippuavesi on väritöntä?
15. Luku 15Valon polarisaatio

    Miksi polaroidut aurinkolasit poistavat järven pinnasta heijastuvan häikäisyn, vaikka tavalliset yhtä tummat lasit vain himmentävät kaiken?
16. Luku 16Soveltava luku: langaton lataus, induktioliesi ja kuituyhteys

    Miksi puhelin latautuu ilman johtoa, kattila kuumenee ilman liekkiä ja nettiyhteys kulkee valona lasikuidussa?