מעגל חשמלי

למדנו כי האלקטרונים החופשיים יוצרים ענן אלקטרונים סביב מתכות. תנועת האלקטרונים בענן היא אקראית, כלומר, האלקטרונים זזים בכל הכיוונים כך שבאופן ממוצע מספר האלקטרונים הנעים לכיוון אחד שווה למספר האלקטרונים הנעים לכיוון השני. כאשר מחברים מקור זרם (סוללה, מצבר, חשמל ביתי) למתכת האלקטרונים החופשיים עוברים לנוע בכיוון אחד וכך נוצר למעשה הזרם החשמלי. במילים אחרות, הזרם החשמלי הוא אלקטרונים חופשיים הנעים בכיוון אחד סביב המוליך החשמלי. כדי שייווצר זרם חשמלי יש צורך במקור זרם אך תנאי נוסף לקיומו של זרם חשמלי הוא קיומו של מעגל חשמלי סגור. מעגל חשמלי סגור נוצר כאשר יש קשר של מוליכים בין האלקטרודה השלילית של הסוללה לבין האלקטרודה החיובית שלה.

כאשר יש חיבור ישיר בין האלקטרודה השלילית של הסוללה לבין האלקטרודה החיובית שלה המוליכים ואף הסוללה עלולים להתחמם מאד ולהינזק. התחממות זו נובעת מזרימה מהירה מאד של הרבה מאד אלקטרונים במעגל החשמלי המגבירה את החיכוך בין האלקטרונים לאטומים של המוליך ויוצרת חום רב. כדי שהמעגל החשמלי לא יינזק, יש להעביר את הזרם דרך מכשיר חשמלי כלשהו. לכל מכשיר חשמלי- מאוורר, תנור, מחשב, טלפון נייד- אנו קוראים נגד מכיוון שהוא מתנגד לזרם ומאט את זרימת האלקטרונים ובכל מונע מהמעגל להתחמם יתר על המידה.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

קצר

את המצב של חיבור ישר בין האלקטרודה השלילית של הסוללה לבין האלקטרודה החיובית שלה ללא מעבר דרך נגד כלשהו אנו מכנים בשם קצר חשמלי. הקצר החשמלי מסוכן מכיוון שהוא יכול לגרום להתחממות מסוכנת של חוטי החשמל ואף לשריפת החוטים או לשריפת המבנה כולו. בהמשך נלמד על מנגנוני הגנה מקצר.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

חיבור במקביל וחיבור בטור

חיבור בטור- כאשר הנגדים מחוברים אחד אחרי השני. מכיוון שבחיבור בטור יש מספר נגדים זה אחרי זה ההתנגדות של המעגל עולה והזרם העובר בו קטן. ככל שיש יותר נגדים הזרם העובר במעגל החשמלי קטן יותר.

חיבור במקביל- מצב שבו מספר נגדים מחוברים כל אחד בנפרד לאלקטרודה החיובית ולאלקטרודה השלילית של המעגל החשמלי.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

התנגדות

להוציא על-מוליכים, כל מוליך רגיל מתנגד לזרם העובר בו. עוצמת ההתנגדות תלויה בשלושה גורמים:

 

1.       1. סוג המוליך: לכל חומר התנגדות המאפיינת את החומר והיא משתנה מחומר אחד לשני.

2.       2. עובי המוליך:  אם נחשוב על תנועת מכוניות בכביש נבין גם ללא הסבר כי ככל שהכביש צר יותר תנועת המכוניות קשה יותר, וככל שהכביש רחב יותר תנועת המכוניות נוחה ומהירה יותר. באופן דומה, ככל שהמוליך רחב יותר התנגדות המוליך לזרם קטנה יותר ותנועת האלקטרונים החופשיים נוחה יותר.

3.       3. אורך המוליך:  ככל שאורך המוליך ארוך יותר הסיכוי שהאלקטרונים יעצרו על ידי האטומים גדול יותר. לכן, ככל שהמוליך ארוך יותר ההתנגדות לזרם גדולה יותר.

ניתן לדמות את ההתנגדות לרחוב עם מכוניות חונות משני הצדדים. ככל שהרחוב רחב יותר, נסיעת המכוניות בכביש קלה יותר. ככל שהרחוב קצר יותר יש בו פחות מכוניות חונות שמפריעות לתנועה. המסקנה היא, שכאשר משווים מוליכים מאותו החומר, הרי שלמוליך רחב וקצר יש פחות התנגדות מאשר מוליך צר וארוך. הזרם ינוע מהר יותר וכן פחות אנרגיה תאבד (דרך התחממות המוליכים) ככל שהמוליך עבה יותר וקצר יותר.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

עומס יתר

עומס יתר הוא מצב שבו החוטים מתחממים עקב זרם גבוה שעובר דרכם. עומס יתר נוצר כאשר מכשירים רבים מחוברים במקביל לאותו מקור זרם ומושכים זרם. הזרם העובר בחוטים רב מיכולת הקיבול של החוטים ולכן הם מתחממים. גם קצר יוצר עומס יתר- מכיוון שאין במעגל נגד חשמלי אלקטרונים רבים עוברים במהירות רבה במוליך ויוצרים עומס יתר. 

 

   תרגול

למעבדת חשמל מבית הילקוט הדיגיטלי- לחצו עלי

 

לדף עבודה הנושא- לחצו עלי

 

לתשובות המלאות- לחצו עלי