CERN - keskellä Eurooppaa

 kirjoittajat: Emil Aalto ja Oskari Korpela sekä Hanna Ylä-Mella

Meidän koulusta vain muutamia opiskelijoita valittiin mukaan leirikouluun
Genevessä sijaitsevaan CERN:in hiukkasfysiikan tutkimuslaitokseen. Meistä
kolme on ollut mukana tiedetutortoiminnassa. Tämäkin vierailu antoi uusia
mielenkiintoisia kokemuksia ja näkemyksiä luonnontieteellisten aineiden
merkityksestä. Cern-projektissa pääsimme näkemään ja oppimaan paljon
meille uusia asioita, erityisesti hiukkasfysiikan saralta. Tutustuimme leirikoulun
aikana myös yhteistyölukioista mukana olleisiin fysiikan opiskelijoihin.

Kuva 1. Miia Anttila, Lasse Juopperi, Oskari Korpela, Emil Aalto
sekä Juuso Issakainen Etu-Töölön opiskelijat Cernissä marraskuussa 2017.
Kuva H.Ylä-Mella

Kuva 2. Elisenvaaran, Etu-Töölön, Loimaan ja Sibeliuslukion
reissussa mukana olleet opiskelijat. Kuva H.Ylä-Mella

Kurssiimme kuului itse matkan lisäksi ennakkovalmistautumisena mm.
perehtymistä, mitä Cernissä tehdään omien tutkielmien kautta. Aiheiksi
valikoitui mm. antimateria, CMS (compact myon solenoid)-ilmaisin,
Higgsin hiukkanen sekä onnettomuuksien fysiikkaa. Sen lisäksi meillä oli
mahdollisuus päästä elokuussa Cern-seminaariin Jyväskylään kuulemaan
neutriinotutkimuksista sekä näkemään Jyväskylän syklotronikiihdytin.

Lokakuun alussa vierailimme Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella oppien
maailmankaikkeudesta, Cernissä tehtävästä tutkimuksesta sekä vierailimme
ilmaisinlaboratoriossa ja Helsingin Yliopiston lineaarikiihdyttimellä.

Kuva 3. Professori Kari Rummukaisen maailmankaikkeusluennolla
Kumpulan kampuksella Helsingissä. Kuva H.Ylä-Mella

Kuva 4. Tarkemmin Cernin kokeista meille
kertoi Juska Pekkanen. Kuva H.Ylä-Mella

Itse matkalla, kuten voikin olettaa, päivämme kuluivat suurimmaksi osin
Cernin alueella kiinnostavia luentoja kuunnellen sekä käyden vierailuilla
luentoihin liittyvissä paikoissa kuten antimateriatehtaassa sekä CMS-
tutkimusasemalla. Vaikka päivät olivat pitkiä aamuhämärästä iltahämärään,
aiheet tempaisivat hyvin mukaansa, koska ohjelma oli erityisen hyvin
suunniteltu: vuoroin luentoja, vuoroin vierailuja ja välillä itse tehdenkin.
Sumukammion rakentaminen oli hyvin mielenkiintoista.

Kuva 5. Antimateria”tehdas” Kuva J.Issakainen

Kuva 6. S’cool Lab’ssa itse rakennettu sumukammio
ja hiukkasten havainnointia. Kuva: H.Ylä-Mella

Tämä reissu antoi valtavasti lisäinfoa tulevaisuuden mahdollisuuksista ja
kenties sen opimme, että elämä ohjaa. Kannattaa lähteä opiskelemaan itseä
kiinnostavaa alaa, pitää silmät ja korvat auki, opiskella poikkitieteellisesti eikä
tehdä lukkoon lyötyjä suunnitelmia liian pitkälle. Vaikka kyseessä oli hiukkas-
fysiikan tutkimuskeskus, insinööritieteiden merkitys ei tämän reissun jälkeen
jäänyt kenellekään epäselväksi. Cernin päätavoitteina ovatkin tieteellinen
huippututkimus ja maailman ymmärtäminen, teknisesti mahdottomalta tuntuvan
laitteen toteuttaminen sekä nuorten tutkijoiden kansainvälisesti yhteen saattaminen.
Tämä paikka toimii uusien asioiden innovointiin ja maailman parantamiseen!

Kuva 7. Globe - universe of particles -näyttelyhalli. Kuva E.Aalto 

Matkaamme kuului myös koko matkaporukan yhteinen käynti YK:n Geneven
päämajassa. Illat Cernistä lähtemisen jälkeen kuluivatkin kierrellen Geneven
upeaa kaupunkia sekä syöden hyviä ruokia. Keli suosi meitä: marraskuinen
Geneve oli kuin meillä kaunis syyskuu!

Kuva 8. Syksyinen YK. Kuva: O.Korpela

Vierailusta on julkaistu myös juttu Eira-Kamppi -paikallislehdessä s.27

Fysiikan opiskelijat Kumpulassa

Tiede, tulevaisuus ja hyvä elämä, Suomi 100v - ilmiöjakso

- siinä innoittajat vierailullemme Helsingin yliopiston kiihdytinlaboratorioon sekä ilmakehätieteiden osastolle. Ehdottomasti myös yleisesittely, mitä kaikkea fysiikan laitoksella voi opiskella ja miten sinne pääsee, olivat antoisaa tietoa fy7-kurssin opiskelijoille. Lisää vierailusta voi lukea opiskelijoiden Emil Aallon ja Oskari Korpelan kirjoittamasta blogitekstistä.












Scientists in Schools – Aalto-yliopistoluennoitsijavieraana

tähtitieteilijä, tutkija Joni Tammi

8.11.2016, Fy9

Tähtitieteilijä, Aalto-yliopiston tutkija, Metsähovin radiotutkimusaseman johtaja Joni Tammi vieraili abien fysiikan työkurssilla 8.11.2016 Etu-Töölön lukiossa kertomassa monipuolisesti tähtitieteilijän työstä ja erilaisista tutkimuskohteista kuten neutriinotutkimuksesta Etelämantereella sekä mustista aukkoista ja aktiivisista galakseista. Esityksessä tuli kattavasti esille erilaisia avaruusteleskooppeja ja niiden toimintaa.  

Avaruusteleskooppien toimintaideaa esiteltiin upein valokuvin sekä selityksin optisen ja radio-teleskoopin eroista/yhtäläisyyksistä. Molemmat sähkömagneettisina aaltoina käyttäytyvät samoin, joten ne voidaan koota koveralla peilipinnalla. Koska näkyvän valon aallonpituus on sadoissa nanometreissä radioaallon aallonpituuden ollessa senttimetri/metriluokassa, pystytään radio-aaltojen havaitsemiseen valmistamaan paljon isompia teleskooppeja. Mitä isompi teleskooppi, sitä suuremmalta alueelta se kerää signaalia ja sitä himmeämpiä kohteita sillä saadaan tutkittua. Suomen suurin tähtitieteellinen radioteleskooppi, halkaisijaltaan 14m, sijaitsee Metsähovin radiotutkimus-asemalla Kylmälässä, Kirkkonummella. Lumelta ja näkyvältä valolta suojaava huppu mahdollistaa sen 24/7-käyttöajan. Radioaallot kulkevat vaivatta suojan läpi. Sen keräämä dataa käytetään mm. aktiivisten galaksien sekä Auringon ja Maapallon pyörimisen tutkimiseen. Koska mittalaitteet ovat erittäin herkkiä ja mittaavat heikkojakin signaaleja, tulee kaikkien tutkimusasemalla työskentelevien työntekijöiden ja vierailijoiden sähkömagneettista säteilyä käyttävät laitteet, kuten kännykät ja aktiivisuusrannekkeet olla pois päältä mittausten aikana, etteivät ne aiheuta häiriöitä tutkittaviin signaaleihin.

Kuva 1. Joni Tammi ja fysiikka 9 –kurssin abeja. Valkokankaalla kuva maailman suurimmasta 

radioteleskoopista, halkaisija 500m, sijaitsee Kiinassa, toistaiseksi ei vielä käytössä.

Kuva 2. Radioteleskoopit sijaitsevat usein vuoristossa tai aavikoilla avarassa tilassa. 

Niitä voidaan kääntää halutun signaalin suuntaan.

Avaruushavaintoja tehdessä käytetään useita eri aallonpituuksia, sillä eri aallonpituuksilla nähdään eri asioita. Maasta käsin ei voida kaikkea säteilyä havaita/mitata, sillä Maapallon ilmakehä aiheuttaa omat ongelmansa: se blokkaa röntgensäteilyn, suurimman osan UV-säteilystä, osan valosta ja lämmöstä. Sen sijaan radioaallot pääsevät hyvin ilmakehän läpi. Näin ollen mittalaitteita joudutaan joskus viemään avaruuteen kuten satelliitit ja Hubble teleskooppi, jotta ilmakehän häiriöt saadaan poistettua. Näiden välimuotoakin Nasa on kokeillut: viedään mittalaitteet lentokoneella ilmakehän yläpuolelle ja avataan sieltä näkymä avaruuteen. Mittausten jälkeen palataan ”illaksi kotiin”. ”Välimuoto”-lentokonelentää 12 km korkeudessa, ja teleskooppi on 2.5metrinen. 

Kuva 3. Eri aallonpituuksien avulla ”kuvattaessa” saadaan kohteesta eri asioita näkyviin.

Kuvassa on aktiivinen galaksi, eli galaksi, jonka keskustan supermassiivinen 

musta aukko synnyttää miljoonien valovuosien pituiset plasmasuihkut, 

jotka näkyvät vain radioteleskoopin kuvassa.

Avaruudesta tulevista hiukkasista pienen pieniä lähes minkään kanssa vuorovaikuttamattomia 

neutriinoja on erittäin hankala tutkia. Etelämantereella niitä on onnistuttu havaitsemaan siten neutriinoteleskooppi IceCubella. Maapalloa käytetään filterinä, jolloin se blokkaa kaikki hiukkaset neutriinoja lukuun ottamatta. Näin neutriinoja on onnistuttu mittaamaan n.2,5-3km syvältä jään sisältä. Etelämantereella, n.1km x 1km alueelle porattuihin lukuisiin reikiin, on laskettu langan varassa satoja kameroita. Niiden havaitsemien pienten valoväläyshavaintojen avulla voidaan laskea 3D -mallinnusta neutriinojen esiintymisestä. 

Opiskelijoita aina kiehtovista mustista aukoista opittiin myös paljon. Tuttu tieto, että musta aukko imee itseensä kaiken, myös valon, sai edelleen vahvistusta. Sen lisäksi päästiin kuvittelemaan videon avulla millaista olisi joutua mustan aukon lähelle ja miten sen mahtaisi huomata? Spagettifikaatio, jossa painovoima ollessa jaloissa ja päässä erisuuruinen, venyttäisi meidät ja lopulta hajottaisi palasiksi. Mikäli pääsisimme katsomaan mustasta aukon sisältä ulospäin, mitä näkisimme? Valoa, sillä ulkopuolelta mustaan aukkoon tuleva valo näyttäisi edelleen valoisalta. Tapahtumahorisontin takaa emme saa mitään tietoa, sillä sen reunalla pakonopeus on valonnopeus, joten sen sisäpuolelta ei mikään pääse ulos, ei edes valo.

Kuva 4. Musta aukko ja sen tapahtumahorisontti. 

Musta aukko toimii gravitaatiolle kuten kokoava linssi, nk. gravitaatiolinssi.

Kuva 5. Esimerkki, miten musta aukko toimisi, jos gravitaatiokentän tilalle 

laitettaisiin sähkömagneettinen kenttä ja näkyvä valo.

v.2014 tehdyssä Interstellar-elokuvassa astrofyysikko Kipp Thornen ja lukuisien muiden teoreettisten fyysikoiden matematiikan ja tuhansien tietokoneiden avulla suurella rahalla tehtiin tähän mennessä tarkimmat simulaatiot mustan aukon luonteesta ja käyttäytymisestä. Onneksi tämä data on julkaistu tutkijoiden käyttöön elokuvan teon jälkeen. 

Oli oivaa huomata, miten paljon lukiofysiikalla jo osataankaan. Kaksoistähtisysteemien pyöriminen toistensa ympäri yhdistettynä pyörimismäärän säilymislakiin, on helppo havaita ihan silmä-määräisestikin animaatiossa: hitausmomentin pienentyessä kulmanopeus kasvaa. Keplerin laeista lukiolaiset kuulevat gravitaatio ja pyöriminen -kurssilla: Kepler I lain toteutuminen omassa 

galaksissamme osoitti sen keskellä olevan mustan aukon itse asiassa olevankin elliptisten kiertoratojen polttopisteessä. Myös oman Aurinkokuntammekin rata on tällainen ellipsirata 

Linnunradan laitamilla. Newton II laki = dynamiikan peruslaki, jonka usein todetaan olevan lukio-fysiikan tärkein laki, F=ma ja sekä varaukselliseen hiukkaseen vaikuttava magneettinen voima 

F=qvB ovat validia faktaa myös tutkijamaailmassa. Samoin yksikkötarkastelu ja suuruusluokkien arviointi, jota myös kursseilla koko ajan teemme ja korostamme, osoittautuivat tutkijamaailman perustyökaluksi. Esimerkinomaisesti laskeskelimme MAOLin taulukkoarvojen (Auringon massa M, valon nopeus c, gravitaatiovakio G) pakonopeuden v avulla arvion, mihin suuruusluokkaan (r=säde) 

oma Aurinkomme tulisi pakata, jotta siitä tulisi musta aukko, jos valokaan ei pääse pakenemaan. 

Kaavasta huomaamme, että ainoa tekijä, mikä vaikuttaa kokoon on massa eli mitä suurempi massa, sitä suurempi musta aukko. Tulos 3km osoittaakin, että oman aurinkomme massa on hyvin pieni maailmankaikkeuden mittakaavassa ja että omasta Auringosta ei mustaa aukkoa koskaan tule syntymäänkään.

Kuva 6. Interstellar-elokuvaa varten mallinnettu mustan aukon visualisaatio. 

Taustalla valkotaululla lasku mustan aukon koosta, jos se muodostuisi meidän oman Auringon massasta.

Abivuonna opiskelijat suuntaavat ajatuksia jo lukion jälkeiseenkin aikaan. Yliopisto-opintojen rakennetta FK/FM - DI -vaiheeseen ja edelleen tutkijakoulun avulla väitöskirjaan ja edelleen post-doc -paikkaan maailmalla antoi ajatuksia yhdestä mahdollisuudesta lukion jälkeisestä elämästä. 

Monipuolinen koulutus (matematiikka, fysiikka, ohjelmointi, datankäsittely, tilastotiede, numeeriset menetelmät, ajattelun taidot) mahdollistavat tutkijoiden monipuolisen sijoittumisen työelämään. 

Opiskelijoiden palaute vierailuluennosta oli hyvin positiivista. Luento oli erittäin mielenkiintoinen, monipuolinen ja ymmärrettävä. Erityisesti he kertoivat oppineensa teleskoopeista ja mustista aukoista.

IYL – International Year of Light 2015

IYL – International Year of Light 2015 teemavuosi sopi aiheena FY3 Aallot –kurssille erinomaisesti. Käsitteeleehän kurssin niin mekaanisia kuin sähkömagneettisia aaltoja, ääntä ja valoa erityisesti sekä niiden ominaisuuksia ja sovelluksia. Valoilmiöt, joskin jotkin, ovat yleismaailmallisia ilmiöitä ja tätä juhlavuotta sopi kurssin aikana sivuta kansainvälisyysilmiön puitteissa.

Light2015.org sivusto toimi erinomaisena lähdemateriaalina opiskelijoiden perehtyessä erilaisiin valoon liittyviin teknisiin sovelluksiin kuten silmälaseihin, valokuituihin ja lasereihin sekä erilaisiin valoilmiöihin, kuten sateenkaaren ja saippuakuplien väreihin. Myös avaruussäteilyyn ja punasiirtymään tutustuttiin ja yhtenä syynä vuoden 2015 valitsemiseksi kansainväliseksi valon vuodeksi on Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian 100v-juhlavuosi. Oppikirjoissa asiat käsitellään suomen kielellä, mutta noilla kansainvälisillä sivuilla moni termi tuli tutuksi myös englanninkielisenä.

Kurssin aluksi opiskelijat tutustuivat sivustoon ja selvittelivät mikä ihme Unesco ja kansainvälinen valonvuosi oikein ovat ja mitä fotoniikka mahtaakaan tarkoittaa. Tämä, kuten ryhmissä toteuttava oma aihe –esitys, toteutettiin jaettuina dokumentteina ja esityksinä, sillä niiden kautta työskenteleminen on koettu näppäräksi ja teknisesti helpoksi. Sen lisäksi, että opiskelijat kokosivat esityksiä, he esittivät ne muille kurssilaisille ja lopuksi tekivät niistä yhden sivun mittaisen posterin.

Huhtikuussa neljä tiedetutoriamme oli MAOLin Valoa Pilvessä -kevätkoulutuspäivillä esittelemässä mitä kaikkea he tiedetutoreina ovat tehneet ja mitä toiminta on heille antanut. Tuo tapahtuma oli yksi lukuisista kansainvälisen valovuoden tapahtumista Suomessa Lux Helsingin ja SciFest Power of Light –tapahtumien lisäksi.

Vierailu Helsingin yliopiston kiihdytinlaboratorioon

Menimme vierailulle koko Fy7 ryhmän kanssa Helsingin yliopiston kiihdytinlaboratorioon tiistaina 12.5.2015 klo 13-16. Vierailu sopi hyvin 5. jakson kansainvälisyysilmiöön, sillä viime vuosina olemme saaneet kuulla Cernin, Euroopan hiukkastutkimuskeskuksen (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) uutisia Higgsin hiukkasen löytymisestä. 

Ennen vierailua Fy7-kurssilla oltiin käsitelty sähkö- ja magneettikenttien avulla toteutettujen hiukkaskiihdyttimien toimintaperiaate. Tämän raportin kirjoittajat perehtyivät erilaisiin maailmalla oleviin kiihdyttimiin sekä tekivät siitä esityksen muille kurssilaisille. Hiukkaskiihdyttimiä löytyy yllättävistäkin paikoista, kuten kuvaputkitelevisioista ja sairaaloiden röntgenputkista, vaikka yleisesti mieleemme tuleekin suuret kansainväliset kiihdyttimet, kuten maailman suurimmat hiukkasten liike-energiat tuottava LHC (large hadron collider) Cernissä.

Kumpulassa, van der Graaf-tyyyppiselle kiihdyttimelle saavuttaessa, ensimmäiseksi paikan päällä meistä jokaisen piti kirjoittaa nimensä vieraskirjaan, jonka jälkeen lähdimme kierrokselle.  

Vierailun aikana meille esiteltiin erilaisia hiukkaskiihdyttimiä. Hiukkaskiihdyttimet ovat laitteita, jotka sähkökentän avulla kiihdyttävät ja magneettikentän avulla suuntaavat sähköisesti varautuneita hiukkasia. 

Ensimmäiseksi meille esiteltiin kyseisen kiihdyttimen yläosa.

Siitä meille kerrottiin mm. mistä kohtaa Cs-atomista otetut varatut hiukkaset menevät kiihdyttimen sisään ja millainen tyhjiöputki siinä on.

Tämän jälkeen maan alla meille esiteltiin saman van der Graaf -tandemkiihdyttimen keskiosa.

Maksimienergiaan saavutettuaan hiukkaset ohjattiin kohtiohallissa oikeaan tutkimushaaraan, joita kaikkiaan oli neljä, ellei jopa viisi erilaista. Radiohiili-iänmäärityksessä päästään ko. menetelmällä määrittämään näytteen ikä siihen sitoutuneen ¹⁴C:sta avulla. Muissa haaroissa päästiin mm. alkuaineanalyysin pariin sekä avaruusolojen simulointiin käytännössä. Yliopistolla tehtyä teoreettiset, laskennalliset tulokset tulee pystyä verifioimaan myös kokeellisesti.  

Tämän jälkeen menimme katsomaan toista hiukkaskiihdytintä. Tämä kiihdytin oli pallomainen, yksinkertaisempi ja halvempi kuin suurempi kiihdytin. Kuka vaan voi ostaa tällaisen kiihdyttimen. Kiihdyttimessä ei lukenut missään mitään tietoja valmistajasta tai muista asioista - melko salamyhkäistä. Tällä kiihdyttimellä ei tuotettu niin suurienergisiä hiukkasia kuin tuolla isolla, vaan tarkoitus oli tuottaa suuri hiukkasvirta esim. puolijohteiden pommittamiseen = puolijohteiden seostaminen p/n-tyyppisiksi.

Ennen vierailun loppumista kävimme vielä tutustumassa Helsingin Yliopiston fysiikan laitokseen. http://www.physics.helsinki.fi/

Siellä meille esiteltiin paikkoja sekä kerrottiin yleisesti fysiikan laitoksesta ja sen kansainvälisyydestä. '

Piipahdimme suuressa tiedekirjastossa ja kurkkasimme “olohuoneeseen”, jossa opiskelijat saivat viettää vapaa-aikaansa kurssitoveriensa kanssa. F2k-laboratoriossa näimme fysiikan laitosta ja yliopisto-opiskelua esittelevän videon, jossa avattiin yliopisto-opintojen monisäikeisyyttä ja yksilöllisyyttä ja kannustettiin monipuolisuuteen ja avarakatseisuuteen sekä kansainvälisyyteen. Saimme myös esittää kysymyksiä, jos joku jäi kaivertamaan. Meille selvisi myös, että Fy8 - aine ja säteily - kurssilla tulisimme uudestaan fysiikan laitokselle, mutta sillä kertaa tekemään fysikaalisia kokeita hieman “hienompaan” ympäristöön. Odotamme sitä innolla! 

Kirjoittajat Fy7-kurssin opiskelijat Heidi, Jake, Namra ja Oona

Fy3 ilmiöterveiset mereltä!

Kurssimme ilmiönä esiintyi energia. Kurssin aihe oli aallot, joten käsittelimme ilmiötä aaltojen yhteydessä. Arviointi toteutettiin projekteilla ja parilla välikokeella. Projekteissa tutkimme valon säteiden heijastumista, peilejä ja linssejä sekä seisovaa aaltoliikettä.

Lähdimme palautetunnilla tutkimaan aaltoja Soutustadionin edustalle Seurasaaren vesille. Siellä meloimme kajakeilla ohi presidentin asunnon, Mäntyniemen. Mukana oli myös tyttöjen liikuntaryhmä.


Kuva 1. Ennen melontaa kuivaharjoittelimme melan käyttöä ja laiturilla saimme ohjeet kuinka kajakkiin pääsee sitä kaatamatta.


Kuva 2. Ensimmäiset rohkeat jo vesillä!


Kuva 3. Meitä oli aika monta: 24 melojaa.

Pari tuntinen sujui mukavasti veden pintaa ja valon käyttäytymistä havainnoiden. Kajakin liikkeiden kokeilu ja pohtiminen vie ajatukset jo syksyn mekaanikan kursseille. Toivotta-vasti monet innostuvat kesällä kokeilemaan lajia uudelleen. On ihmeellistä miten stabiili kajakki onkaan, kun vedenrajassa istuu. Sieltä myös maisemat ovat aivan erilaiset.

Energiaa Helsingissä

Kävimme Fysiikka 7-ryhmän kanssa vierailulla Helsingin Vanhankaupungin Voimalamuseossa, se on Helsingin vanhin käytössä oleva voimalaitos ja se on avoinna kesäisin museovieraille. Tämä vierailu liittyi erityisesti Tylyn ilmiöstä energiaan eli vesivoimaan sekä sähköntuottoon induktion avulla.

Kuva 1. Tässä näkyy vesiputous, mistä voimala saa energiansa. Virtauksen myötä se kulkeutuu turbiineihin, jotka alkavat pyöriä veden virran mukana.

'

Kuva 2. Rikki mennyt turbiini oli nostettu yleisön nähtäväksi, tämä toi hyvin konkreettista kuvaa voimalan toiminnasta.

Opas kertoi turbiinin haljenneen keskeltä sen vuoksi, että toiseen osaan oli ilmeisesti jäänyt jokin rautakappale kiinni ja se ei päässyt enää pyörimään vapaasti.

Sen jälkeen kun opas oli kertonut voimalan historiasta ja yleisesti toiminnasta niin lähdimme sisään katsomaan hammasrattaita, jotka nykyään pyöri sähkön avulla. Näimme myös valtavat pumput jotka olivat vielä toiminnassa.

Kuva 3. Toinen kahdesta hammasrattaasta.

Kuva 4. Toiminnassa oleva vanha generaattori oli hieno näky!

Päivän päätteeksi pääsimme tekniikan museoon pelaamaan hauskaa TekGame:ä. TekGame oli innovaatio peli, jossa keräsimme mobiililaitteella pisteitä eri tehtävistä. Peli oli suunnattu vähän nuoremmille, mutta meidän ryhmä otti silti ilon irti pelistä ja koko päivästä!

Kuvat 4. ja 5. TekGame voittajat "PowerPuffGirls" ja kuva yhdestä rastista.

Hyvää ja energistä kesää TYLY!

Energia ilmiönä fy7 kurssilla

Fysiikan seiska kurssi käsittelee sähkömagnetismia. Kurssilla käsiteltiin paljon energiaan liittyviä asioita esim. generaattoria ja energiansiirtoa. Generaattori muuttaa mekaanisen energian sähköksi induktiolla.

Kuva 1. Kaaviokuva generaattorista 

http://www.edu.helsinki.fi/astel-ope/sahko/images/8_generaattori_4.jpg 30.5.2014

 Induktiossa muuttuva magneettikenttä aiheuttaa (indusoi) johdinsilmukkaan sähkövirran. Induktiovirta on suunnaltaan sellainen, että sen vaikutukset vastustavat magneettikentän muutosta, josta induktio aiheutuu. Generaattorin sillä käämiä pyörittää jokin mekaaninen voima (esim. vesivoima) ja käämin ympärillä on magneetteja. Kun käämi pyörii, käämin kohtaama magneettivuon tiheys muuttuu ja siihen indusoituu sähkövirtaa. Generaattori on sähkömagneettisen induktion tärkein sovellus.

Energiansiirrossa käytetään muuntajia. Muuntajilla voimalaitoksen tuottama jännite (20 kV) kohotetaan hyvin korkeaksi (400 kV), jotta energiansiirrossa syntyvä hävikki pienenisi. Kuluttajan tarpeisiin sopivaksi (230 V tai 400 V) jännite alennetaan taas muuntajilla.  Pieniä muuntajia käytetään sähköverkon vaihto-jännitteen alentamiseen myös useissa kodin laitteissa, esim. kännyköiden latureissa, tietokoneiden verkkolaitteessa ja monissa valaisimissa. Useimmat kodin laitteet käyttävät 12 V jännitettä.

Kuva 2. Koulussa käytetty muuntajamalli, jossa tutkittiin kierroslukujen suhteen vaikutusta jännitteeseen. 

Lähteet:

Heikki Lehto, Raimo Havukainen, Jukka Maalampi, Janna Leskinen: Fysiikka 7 sähkömagnetismi , Tammi, 2011