Tasavirta

Tasavirta tarkoittaa sähkövirtaa, jonka suunta ei muutu toisin kuin vaihtovirralla. Tasavirta kulkee virtapiirissä koko ajan samansuuntaisesti.

Tämä useissa sähkölaitteissa tavattava symboli tarkoittaa, että laite joko vaatii tai tuottaa tasavirtaa

Yleinen tasavirran lyhenne on DC (engl. direct current). Tasavirrasta käytetään symbolia "=" tai symbolia, jossa ylhäällä on yhtenäinen viiva ja alhaalla katkoviiva "⎓" (vaihtovirrasta puolestaan aaltosymbolia "~").

Tasavirran käyttäminen

Tasavirtaa käyttävät laitteet toimivat tai voivat toimia paristoilla, akulla tai verkkovirtalähteellä. Esimerkiksi autojen sähköjärjestelmässä energian siirto toimii tasavirralla. Jotkin laitteet, kuten hehkulamppu tai yleisvirtamoottori, toimivat sekä tasa- että vaihtovirralla. Esimerkiksi muuntaja tarvitsee vaihtovirtaa – jos sellaisen halutaan toimivan tasavirtalähteellä, tarvitaan vaihtosuuntaaja eli tasavirta/vaihtovirta -muunnin (DC/AC-konvertteri, invertteri).^[1]

Tasavirran tuottaminen

Erityyppisiä tasavirtoja. Ylimpänä paristosta saadun, keskimmäisenä puoliaaltotasasuunnatun, alimpana kokoaaltotasasuunnatun virran voimakkuus ajan funktiona.

Akuista ja paristoista saadaan tasavirtaa. Virran suunnan lisäksi myös näistä lähteistä saadun virran voimakkuus pysyy vakiona niin kauan kuin virta on kytkettynä.

Vaihtovirrasta voidaan tehdä tasavirtaa tasasuuntaamalla se. Tämä voidaan hoitaa esimerkiksi diodilla. Yhdellä diodilla saadaan aikaan puoliaaltotasasuuntaus, eli vaihtovirrasta voidaan hyödyntää vain toinen aallonpuolikas. Kahden diodin kokoaaltotasasuuntaaja ja neljän diodin tasasuuntaussilta (diodisilta) hyödyntää molemmat aallonpuolikkaat. Näin saadun virran suunta pysyy koko ajan samana, mutta sen voimakkuus vaihtelee samaan tapaan kuin vaihtovirran.

Diodit ovat sähkötekniikan (elektroniikka) komponentteja, jotka päästävät virtaa vain toiseen suuntaan. Yleisimmin käytetty diodi on puolijohdediodi.

Tasavirtapiirien suureita

Tasavirtapiireissä yleisimmin esiin tulevat suureet ovat virta (I), jännite (U), resistanssi eli objektin (johde tai vastus) ominaisuus vastustaa sähkövirran kulkua^[2][3][4] (R) ja teho (P). Virta (I) ilmaisee virtapiirin virran suuruutta ja sen yksikkö on ampeeri (lyhenne A). Ampeeri kertoo montako varauksenkuljettajaa liikkuu johteen poikkipinnan läpi sekunnin aikana; coulombia (C) / sekunti (s). Jännite (U) on tarkasteltavien virtapiirin pisteiden välisten sähkövarauksien potentiaaliero, ja sen yksikkö on voltti (V). Resistanssi (R) taas tarkoittaa, kuinka paljon johde vastustaa virran kulkua. Jokaisella johteella on resistanssia; suprajohteiden ominaisvastus kuitenkin saadaan tietyissä olosuhteissa käytännössä nollaan. Teho (P) tarkoittaa sähkövirran (I) tekemää työtä, ja sen yksikkö on watti (W). Teho on tasavirralla U·I.

Ohmin laki esittää sähkösuureiden virta (I), jännite (U) ja resistanssi (R) suhteet toisiinsa, ja tasavirtaan perustuvissa laskuissa voidaan käyttää seuraavia kaavoja:

• ${\displaystyle U=RI\,\!}$
• ${\displaystyle I=U/R}$
• ${\displaystyle R=U/I}$

Tasavirran tehoon liittyviä kaavoja:

• ${\displaystyle P=UI\,\!}$
• ${\displaystyle I=P/U}$
• ${\displaystyle U=P/I}$
• ${\displaystyle P=RI^{2}\,\!}$
• ${\displaystyle P=U^{2}/R\,\!}$

Näiden avulla voidaan esimerkiksi laskea 60 W:n hehkulampun virta ajoneuvon 12 voltin sähköjärjestelmässä.

Hehkulampun kautta kulkeva virta lasketaan kaavalla I = P/U eli virta I = 60 W / 12 V = 5 A.

Katso myös

• Vaihtovirta
• Kolmivaihevirta

Lähteet

1. Mitä ovat AC ja DC? UPowerTek. Viitattu 18.10.2023.
2. jkorpela.fi : Resistanssi
3. Helsingin yliopisto : Resistanssi ja Ohmin laki (Arkistoitu – Internet Archive)
4. Tieteen termipankki : resistanssi

Kirjallisuutta

• Voipio, Erkki: Virtapiirit ja verkot. Helsinki: Otatieto, 2001 (1976). ISBN 951-672-082-X