Mitä virta on?

Sähkö

Virta on se nopeus, jolla elektronit kulkevat jonkin kohdan läpi ehjässä virtapiirissä. Yksinkertaisimmillaan virta = virtaus.

Ampeeri on virran kansainvälinen yksikkö. Se ilmaisee piirin tietyn kohdan läpi kulkevien elektronien määrän (joskus tätä kutsutaan myös sähkövaraukseksi) tietyn ajan kuluessa.

Yhden ampeerin virta tarkoittaa, että piirin tietyn kohdan läpi kulkee yhden coulombin verran elektroneja (eli 6,24 miljardia miljardia [6,24 x 10¹⁸]) yhden sekunnin aikana. Laskutoimitus on samankaltainen kuin veden virtausta mitattaessa: montako litraa kulkee putken tietyn kohdan läpi minuutin aikana (litraa/min).

Ampeerien symbolit:

A = ampeeri, suurille virroille (1,000).
mA = milliampeeri, ampeerin tuhannesosa (0,001).
µA = mikroampeeri, ampeerin miljoonasosa (0,000001).

Kaavoissa, kuten Ohmin laissa, virta merkitään kirjaimella I (Intensity).

Ampeeri on nimetty ranskalaisen matemaatikon ja fyysikon Andrè-Marie Ampéren (1775–1836) mukaan. Hän todisti, että

magneettikenttä syntyy johtimen ympärille, kun sen läpi kulkee virtaa
tämän kentän voimakkuus on suoraan verrannollinen virran määrään.

Elektronit virtaavat johtimen (yleensä metallilankaa, useimmiten kuparia) läpi, kun kaksi sähköpiirin edellytystä täyttyy:

Piiriin kuuluu energianlähde (esimerkiksi akku), joka tuottaa jännitettä. Ilman jännitettä elektronit liikkuvat johtimessa satunnaisesti ja melko tasaisesti, eikä virta pääse kulkemaan. Jännite luo painetta, joka puskee elektroneja yhteen suuntaan.
Piiri muodostaa suljetun, johtavan silmukan, jonka läpi elektronit kulkevat ja tuottavat energiaa piiriin kytketyille laitteille (kuorma). Piiri on suljettu, kun kytkin käännetään asentoon ON (käytössä) (katso sivun ylälaidassa oleva kaavio).

Virta voi jännitteen tavoin olla tasa- tai vaihtovirtaa.

Tasavirta (DC):

Digitaalisessa yleismittarissa sitä kuvataan symbolilla tai .
Kulkee vain yhteen suuntaan.
Yleinen lähde: akut ja tasavirtageneraattorit.

Vaihtovirta (AC):

Digitaalisessa yleismittarissa sitä kuvataan symbolilla tai .
Kulkee siniaaltomuotoisena (kuva alla), vaihtaa suuntaa säännöllisin väliajoin.
Yleinen lähde: kodeista löytyvät sähköverkon pistorasiat.

Useimmilla digitaalisilla yleismittareilla voi mitata DC- tai AC-virtaa enintään 10 ampeeriin asti. Sitä suuremmat virrat on skaalattava alaspäin virtapihtilisävarusteilla, jotka mittaavat virtaa (alle 0,01 ampeerista 1 000 ampeeriin asti) valvomalla johdinta ympäröivän magneettikentän voimakkuutta. Tämä mahdollistaa mittaamisen avaamatta piiriä.

Kaikki laitteet (lamput, moottorit, lämmityselementit), jotka muuttavat sähköenergiaa joksikin toiseksi energiamuodoksi (valoksi, kiertoliikkeeksi, lämmöksi) käyttävät virtaa.

Kun piiriin kytketään lisää kuormia, piirissä on kuljettava enemmän virtaa. Johtimien, sulakkeiden ja itse laitteiden koko määrää, paljonko virtaa piirissä kulkee.

Virtamittauksilla pyritään yleensä selvittämään piirin kuormituksen määrä tai kuorman tila. Virran mittaaminen on normaali vianhakutoimenpide.

Virtaa kulkee vain, kun jännite tuottaa riittävästi painetta elektronien liikuttamiseksi. Eri jännitelähteet tuottavat eri määriä virtaa. Tavalliset paristot (AAA, AA, C ja D) tuottavat kukin 1,5 volttia, mutta suuremmat akut voivat tuottaa paljon suurempia määriä virtaa.

Suositeltuja resursseja:

Viite: ”Digital Multimeter Principles”, Glen A. Mazur, American Technical Publishers.