Transcript חשמל 2012 - אתר מורי פיזיקה

‫• מצגת הוראת פרק החשמל‬
‫• הנושאים מותאמים לתוכנית‬
‫המעודכנת של מדו"ט‪.‬‬
‫• דצמבר ‪2-2011‬‬
‫• ההפניות לספר פרקי חשמל וכימיה‪.‬‬
‫• בנוסף רצוי להעזר בתרגילים מערכת ה‪.‬ל‪.‬ה‬
‫עיצוב ועריכה‪ :‬יוסי זיוון‬
‫בית הספר המשותף חוף הכרמל תשע"ב‪2012 ,‬‬
‫קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם‪ .‬אין לעשות שימוש כלשהו‬
‫בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד‬
‫המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו‪.‬‬
‫מה כבר ידוע לתלמידים על‬
‫מטענים חשמליים?‬
‫על פי רוב הגופים הם ניטראליים מבחינה חשמלית (‪)p=e‬‬
‫‪ ‬גוף נחשב טעון אם ‪( p≠e‬מס' פרוטונים שונה ממס' אלקטרונים)‬
‫‪ ‬מטען הגוף = ‪( p-e‬הפרש בין מס' פרוטונים למס' אלקטרונים)‬
‫‪ ‬מטענים שווי סימן דוחים זה את זה ומטענים שוני סימן מושכים זה‬
‫את זה‬
‫חלקיקים טעונים יכולים ליצור קשרים כימיים‪ .‬למשל‬
‫קשר בין יוניים חיוביים ושליליים יוצר תרכובת של‬
‫מלח‪.‬‬
‫חשמל סטאטי‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫גופים טעונים יכולים ליצור גם תופעות של חשמל‬
‫סטאטי‪.‬‬
‫התלמידים מתבקשים להעלות דוגמאות לחשמל סטאטי‪.‬‬
‫הדגמות‪:‬‬
‫כאשר משפשים בלון בקיר הוא נטען ונדבק לקיר‪.‬‬
‫כאשר מקרבים בלון טעון לקילוח דק של מים‪ ,‬המים‬
‫סוטים הצידה‪.‬‬
‫כאשר מקרבים בלון טעון לשיער השיער מתרומם‬
‫כאשר מקרבים בלון למקל של מטאטא שמונח על עדשה‬
‫בצורה מאוזנת‪ ,‬המקל מסתובב‪.‬‬
‫מקרבים בלון טעון למנורת נאון קטנה‪ .‬הנורה נדלקת‬
‫לרגע כאשר אחזים במגעים‪.‬‬
‫האם פעולת הטעינה יוצרת מטענים?‬
‫• פעילות עם טסטר מאיר‪-‬‬
‫משיכה או דחייה‬
‫בין גופים טעונים‬
‫תנועה של מטענים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫פעילות לחקירת החשמל הסטאטי‬
‫א‪ .‬תולים מוט ‪PVC‬על חוט מקרבים את הצמר אל מוט‪.‬‬
‫שאלות לפני ביצוע הפעולה‪.‬‬
‫האם המוט יזוז? כן‪/‬לא‪.‬‬
‫אם כן נמק‪:‬‬
‫אם לא נמק‪:‬‬
‫בצע את הניסוי ונסה כעת לתאר את מה שקרה‪:‬‬
‫העתק למחברת את ההסבר המדעי המקובל‪.‬‬
‫ב‪ .‬משפשפים את המוט ומקרבים את הצמר אל‬
‫המוט‪.‬‬
‫האם המוט יזוז כן‪/‬לא‪.‬‬
‫אם כן נמק‪.‬‬
‫אם לא נמק‪.‬‬
‫בצע את הניסוי ותאר מה קרה‪.‬‬
‫העתק למחברת את ההסבר המדעי המקובל‪.‬‬
‫כיצד נוצרת תופעת החשמל הסטאטי?‬
‫• הסבר‪ :‬לכל חלקיק יש מטענים חיוביים ושליליים‬
‫גם לחומרים מבודדים‪ .‬בד"כ יש בחומר מספר‬
‫שווה של מטענים חיוביים ושליילים‪ .‬המטענים‬
‫השליליים שנקראים אלקטרונים נעים באופן אקראי‬
‫מסביב לחלקיקי החומר‪ ,‬אולם כאשר משפשפים‬
‫שני חומרים שונים זה בזה (שער עם בלון‪-‬למשל)‪,‬‬
‫ההבדל בין עוצמת הקשר בין האלקטרונים‬
‫החיצוניים של כל אטום לבין הגרעין ‪ ,‬גורם לכך‬
‫שהאטום שהקשר שלו יותר חלש מאבד אלקטרון‬
‫לטובת האטום בעל הקשר החזק וכך מתקבל גוף‬
‫טעון במטען חיובי‪ ,‬ואילו הגוף השני שלילי‪.‬‬
‫הערה‪:‬רק האלקטרונים יכולים לעבור מגוף לגוף‪.‬‬
‫•‬
‫האם ניתן להעביר את המטענים מגוף לגוף?‬
‫• האלקטרוסקופ הוא מכשיר שבודק את מידת‬
‫הטעינה בהתאם לסטיית המחוג‪ .‬כאשר נוגעים בו‬
‫עם גוף טעון‪ ,‬המטענים עוברים אליו ונוצרת דחיה‬
‫בין המחוג לגוף המכשיר ומחוג מסתובב‪.‬‬
‫• נוגעים מספר פעמים במכשיר זה עם בלון טעון‪ ,‬כך‬
‫שכל המטענים עוברים מהבלון למכשיר‪ .‬כעת‬
‫נוגעים באלקטרו סקופ אחר ורואים ורואים‬
‫שהמחוג לא זז ‪.‬מסקנה‪-‬לא נותרו מטענים על‬
‫הבלון‪ ,‬כלומר ניתן להעביר מטענים מגוף לגוף‪.‬‬
‫• אפשר גם לפרוק את המטען של הבלון ע"י נגיעה‬
‫בגוף מוליך‪.‬‬
‫כיצד ניתן להפעיל כוח על המטענים?‬
‫הערה‪:‬כאשר מדברים על גוף טעון הכוונה היא שיש בו עודף של מטענים‬
‫חיוביים‪/‬שליליים‬
‫גוף טעון שלילית ידחה אלקטרונים‬
‫גוף טעון חיובית ימשוך אלקטרונים‬
‫בדרך זו ניתן להעביר‬
‫מטענים מגוף אחד לשני‬
‫מוליך‬
‫מוליך‬
‫‪PVC‬‬
‫צמר‬
‫נקבל תנועה רגעית של מטענים ‪ -‬ואז עצירה‬
‫מוליך‬
‫תתחיל תנועת אלקטרונים מהגוף הטעון שלילית לגוף הטעון חיובית –‬
‫כלומר נוצר זרם‪.‬‬
‫הזרימה תמשך עד להפסקת הכוחות (הפיכת הגופים לניטראליים או שווי‬
‫"פוטנציאלים")‬
‫הערה‪-‬זו טעות לומר שהזרימה תמשך עד שתהיה כמות‬
‫שווה של מטענים‪ .‬הדבר דומה לזרימה בין שני מיכלי מים‪-‬‬
‫המים יזרמו עד שבשני המיכלים יהיה אותו גובה – כמות‬
‫המים לא חייבת להיות שווה‪.‬‬
‫מה קורה לתנועת האלקטרונים‬
‫אם מופעל עליהם כוח?‬
‫(למטה מוצג מודל תנועה של אלקטרון בודד)‬
‫כוח בכיוון מסוים‬
‫‬‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫התנועה האקראית של האלקטרונים הופכת לתנועה מסודרת‬
‫בכיוון הכוח (מהירות סחיפה –מספר סנטימטרים לשנייה‬
‫אנימציה לתנועת אלקטרונים חופשיים במעל חשמלי)‬
‫יש להכנס לתחתית הדף ולפתוח את האנימציה‬
‫הדגמות‬
‫• הדגמה של נורית שנדלקת כאשר מזרימים דרכה‬
‫את המטען של הבלון טעון‪.‬‬
‫• הדגמה של נורת נאון קטנה שנדלקת כאשר‬
‫מזרימים דרכה את המטען של הבלון טעון‪.‬‬
‫• למעשה הטעינה יצרה סוללה שפועלת לזמן קצר‬
‫ביותר לכן קשה מבחינה טכנולוגית לנצל את‬
‫החשמל הסטאטי לשןם הספקת אנרגיה חשמלית‪.‬‬
‫כיצד נוצרת תנועת מטענים בסוללה?‬
‫• בגוף טעון באלקטרונים נוצרת דחייה בין‬
‫האלקטרונים ‪,‬והדבר גורם להם לנוע לזמן קצר‬
‫לאורך המוליך‪.‬‬
‫• בסוללה יש ריכוז של אלקטרונים ליד הקוטב‬
‫השלילי וכאשר מחברים את הקטבים למעגל‬
‫חשמלי‪ ,‬האלקטרונים נידחים מהקוטב השלילי‬
‫ונמשכים אל הקוטב החיובי וכך נוצר תנועת‬
‫מטענים‪.‬‬
‫תיאור סכמטי של הפרדת מטענים בסוללה‬
‫מצב ב'‪.‬‬
‫הסוללה מרחיקה‬
‫את המטענים‬
‫השליליים מהקוטב‬
‫החיובי וכך מונעת‬
‫ממנו להפוך‬
‫לנייטראלי‬
‫בתהליך הפרדת המטענים‬
‫הסוללה משקיעה אנרגיה‬
‫מצב א'‪-.‬‬
‫"מצב טבעי"‬
‫מטענים‬
‫שלילים‬
‫נמשכים‬
‫לקוטב‬
‫החיובי‪,‬כך‬
‫שהוא הופך‬
‫לנייטראלי‬
‫עקרון הפעולה של סוללה "רגילה"‬
‫בצד שמאל‪ :‬יונים חיוביים מופרשים אל התמיסה ונוצר קוטב שלילי‬
‫בצד ימין‪ :‬אלקטרונים יוצאים מהאלקטרודה ונקשרים אל יונים שתמיסה‬
‫ונוצר קוטב חיובי‬
‫ובכך מתקבלים בהדקי הסוללה "ריכוזים" של‬
‫מטענים חיוביים ושליליים‬
‫סוגרים מעגל‬
‫• חיבור הקטבים באמצעות מוליך ‪,‬יוצר תנועת‬
‫מטענים‪.‬‬
‫שאלה ???‬
‫מה היה‬
‫קורה לזרם‪,‬‬
‫אילו‬
‫הסוללה לא‬
‫היתה‬
‫ממשיכה‬
‫להפריד‬
‫מטענים?‬
‫תשובה‪:‬הקטבים‬
‫היו נעשים‬
‫נייטראליים‪,‬כך‬
‫שהכוח שמניע‬
‫את המטענים‬
‫היה מפסיק‬
‫לפעול‪ ,‬והזרם‬
‫נפסק‪.‬‬
‫דרכים נוספות ליצירת תנועה של מטענים‪.‬‬
‫הדגמות‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ .1‬תא סולארי‪ -‬קרינת השמש יוצרת תנועה של‬
‫מטענים‪.‬‬
‫‪ .2‬לימון ששמים בתוכו אבץ ונחושת יוצרת תנועה‬
‫של מטענים שהם היונים של החומצה‪.‬‬
‫‪.3‬דינמו‪ -‬תנועה של מגנט בתוך סליל יוצרת תנועה‬
‫של מטענים‪.‬‬
‫‪ .4‬תמיסת מלח (תמיסה אלקטרוליטית) מוליכה‬
‫זרם בעזרת היונים‪.‬‬
‫לתנועה זו שלמטענים קוראים זרם החשמלי‪.‬‬
‫בכדי ליצור זרם חשמלי יש לבנות מעגל חשמלי‬
‫בעזרת הרכיבים הבאים(הדגמה של מעגל טורי‬
‫פשוט)‬
‫סוללה‬
‫קוטב שלילי‬
‫קוטב חיובי‬
‫תילים מוליכים‬
‫צרכנים‬
‫למשל נורה‬
‫בניית מעגל חשמלי בעזרת סימנים מוסכמים)‪(schematic‬‬
‫עבודה בספר חשמל וכימיה עמודים‪15-17-‬‬
‫סיכום הדיון‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫נקודות לסיכום הדיון‪:‬‬
‫בכל המעגלים שחקרנו נוצר מעגל חשמלי (במקרה של‬
‫הסרגל נדבר על מעגל שנוצר למשך זמן קצר)‬
‫בכל המעגלים ניתן לדבר על מעבר של זרם חשמלי ‪,‬‬
‫שאפשר בעזרתן ךהדליק נורה‪.‬‬
‫בכולם ניתן לתאר את הזרם החשמלי כתנועת מטענים‬
‫ניידים במעגל סגור‪ .‬התנועה היא עקב כוחות דחיה ומשיכה‬
‫מסקנה‪ :‬זרם חשמלי הוא תנועה של מטענים ניידים במעגל‬
‫סגור‪ .‬הדלקת הנורה קשורה לתנועת האלקטרונים‬
‫החופשיים (או מטענים חשמליים) עליהם למדנו בעבר‪.‬‬
‫מגדירים זרם חשמלי ככמות המטענים העוברת ביחידת‬
‫שטח מסוימת ביחידת זמן‪.‬‬
‫תנועה (כלשהי) של מטענים היא זרם‬
‫תיל מוליך‬
‫עוצמת הזרם החשמלי מוגדרת ככמות המטענים העוברים בחתך של‬
‫המוליך‪ ,‬ביחידת זמן‪ .‬עוצמת הזרם נמדדת ביחידה "אמפר" )‪(A‬‬
‫אנדרי אמפר‬
‫פעילות לחקירת המעגל החשמלי‬
‫•‬
‫‪ .‬התנסות בחקירה‬
‫לפניכם‪ :‬סוללות‪ ,‬נורה ‪ ,‬וחוטים מוליכים‪.‬‬
‫השתמשו בכלים אלו ‪ ,‬חברו מעגל חשמלי ונסו להדליק את הנורה‪.‬‬
‫‪ .1‬האם הצלחתם?‬
‫‪ .2‬הציעו שני הסברים לכך שהנורה לא נדלקה?‬
‫המורה יאסוף על הלוח הסברים שונים שנתנו הקבוצות‪.‬‬
‫נחשוב על התהליך שעברת‪:‬תחילה גילית עובדה‪:‬הנורה לא נדלקה‪.‬‬
‫שאלת את עצמך שאלה הנוגעת לעובדה‪ -‬מה הסיבה לכך שהנורה לא נדלקה?‬
‫וזו היתה הבעיה או שאלת החקר ‪.‬הצעת הסברים אפשריים לבעיה –‬
‫הגורמים לכך שהנורה לא נדלקה הם ‪...‬ההסברים הם השערות‪(.‬הגורמים‬
‫האפשריים לכך שהנורה לא נדלקה)‬
‫•‬
‫עבודת בית‪ -‬בספר חשמל וכימיה עמו' ‪10-12‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫שאלות לדיון לגבי הזרם‬‫• האם הזרם יכול לשנות את כיוונו או שהוא תמיד זורם באותו כיוון?‬
‫• האם עוצמת הזרם יכולה להשתנות‪,‬ואם כן –כיצד נמדוד זאת?‬
‫• האם ניתן לבדוק את עוצמת הזרם החשמלי ואת‬
‫השינויים בזרם באמצעות מצפן? מה דעתכם?‬
‫• כיצד ניתן לדעתכם לשנות את עוצמת הזרם‬
‫החשמלי במעגל?‬
‫במקום מגנט אפשר לשים סיכה ש"צפה" במים‪ .‬את‬
‫הסיכה מניחים במים בעזרת מהדק משרדי‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ִהיפכו את הסוללה כך שהחוט שהיה מחובר להדק החיובי יהיה כעת‬
‫מחובר להדק השלילי של הסוללה‪ .‬האם השתנה משהו בתגובת המצפן?‬
‫תשובה‪ :‬השתנה הכיוון של סטיית המחט‬
‫לפי התוצאה‪ ,‬האם ניתן לקבוע באמצעות מצפן את כיוון הזרם?‬
‫איזו תגובה של המצפן יכולה להצביע על עוצמת זרם חזקה או חלשה‬
‫יותר‪ ,‬לדעתכם?‬
‫תשובה‪ :‬זווית הסטיה‬
‫כיצד ניתן לבדוק את השאלה לגבי השינוי בעוצמת הזרם‪:‬‬
‫א‪ .‬הציעו רעיון לניסוי מתאים לבדיקת השפעת עוצמת הזרם על מידת‬
‫סטיית מחט המצפן‪.‬‬
‫ב‪ .‬נסחו השערה לגבי התוצאה שתתקבל בניסוי‪ .‬היעזרו באחת מן‬
‫התבניות הבאות‪:‬‬
‫"אם נעשה‪ ...‬אז יקרה‪ .....‬מכיוון ש‪/..‬על סמך‪"...‬‬
‫"ככל ש‪ ....‬כך ‪ .....‬משום ש‪"....‬‬
‫על מה מתבססת השערתכם‬
‫עבודה בספר עמ' ‪50-51‬‬
‫מד הזרם ויחידות המידה של הזרם החשמלי‬
‫• הזרם מוגדר ככמות מטענים שעוברת דרך חתך של המוליך‪.‬‬
‫• את הזרם מודדים ביחידות של אמפר‪ .‬כאשר דרך חתך‬
‫‪18‬‬
‫עוברת כמות מטענים של‬
‫‪6.25  10‬‬
‫מתקבל זרם של ‪ 1‬אמפר שנמדד בעזרת מד זרם‪.‬‬
‫לכמות זו של מטענים קוראים קולון אחד של מטענים‪.‬‬
‫עקרון הפעולה של מד הזרם מבוסס על התופעה שזרם חשמלי‬
‫יוצר שדה מגנטי‪ .‬בתוך מד הזרם שמים מגנט שמחובר לקפיץ‪.‬‬
‫כאשר עובר זרם במכשיר המגנט סוטה הצידה‪ .‬מידת הסטיה‬
‫היא בהתאם לזרם‪.‬‬
‫הערה‪:‬כאשר הזרם נמוך יתכן ומד הזרם לא יבחין בו לכן יש‬
‫צורך במד זרם רגיש יותר‪.‬‬
‫עבודה בספר עמ' ‪33-34‬‬
‫תרגיל‬
‫• חשבו את הזרם שנוצר כאשר מטען של ‪ 8‬קולון עובר‬
‫דרך חתך של המוליך בתוך ‪ 2‬שיות‪.‬‬
‫• פתרון‪ :‬המטען שעובר בשנייה אחת הינו מחצית‬
‫מהמטען הכולל‪,‬כלומר בשנייה עובר מטען של ‪ 4‬קולון‬
‫והזרם הןא ‪ 4‬אמפר(חישוב‪ 4=8/2:‬אמפר)‬
‫• בונים מעגל חשמלי עם נורה סוללה ומד זרם ומודדים‬
‫את הזרם‪ .‬יש להקפיד על כיוון החיבורים‪-‬‬
‫(פלוס‪/‬מינוס)‬
‫עבודה בספר עמוד ‪32‬אניציה לבניית מעגל‬
‫כיצד ניתן לקבוע את כיוון הזרם החשמלי –‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫שערו ‪ ,‬מהו כיוון הזרם החשמלי במעגל חשמלי נתון?‬
‫הערה‪ :‬במעגל הבא אנו משתמשים במנורה מסוג דיודה פולטת אור ‪ ,‬אחד המאפיינים‬
‫של דיודה מסוג זה שהיא מעבירה זרם מכיוון אחד ולא מעבירה מהכיוון השני‪.‬‬
‫המינוס של הדיודה הוא ברגל הקטנה שלה ואילו הפלוס הוא ברגל הגדולה שלה‪.‬‬
‫מסמנים דיודה פולטת אור‪:‬‬
‫חברו את המעגלים הבאים‪:‬‬
‫‬‫‪+‬‬
‫•‬
‫•‬
‫מה ניתן ללמוד מהפעילות שעשיתם על כיוון הזרם החשמלי ?‬
‫לסכום‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫בכל המעגלים שבדקנו נוצר זרם חשמלי כתוצאה של תנועת‬
‫מטענים‪.‬‬
‫הזרם הוא מספר המטענים שעוברים בחתך של שטח מסויים‪,‬‬
‫ביחידת זמן‪.‬‬
‫האמפרמטר הוא המכשיר הרגיש ביותר ומזהה זרמים חלשים‪.‬‬
‫(המיקרואמפרמטר רגיש אף יותר)‪.‬‬
‫בנוסף אפשר לזהות בעזרתו שינוי בכיוון הזרם‪ -‬בדומה‬
‫למצפן‪.‬‬
‫הערה‪:‬בעזרת הדיודה אפשר לבדוק את כיוון הזרם‪ .‬כאשר‬
‫מחברים דיודה למעגל חשמלי רק בצורת חיבור אחת יהיה‬
‫זרם‪ .‬כאשר הופכים אותה לא יהיה זרם‪ .‬בדומה לשסתום מים‬
‫חד כיווני‪.‬‬
‫כיוון הזרם בתמיסה אלקטרוליטית‬
‫• בתמיסה אלקטרוליטית היונים נושאים את המטען‬
‫שיוצר את זרם החשמלי‪.‬‬
‫• גם כאן אפשר לזהות את כיוון הזרם בעזרת דיודא‬
‫מאירה‪ ,‬שצפה על גבי קלקר בין שתי‬
‫האלקטרודות‪.‬‬
‫• הנורה נדלקת רק כאשר היא מכוונת בכיוון הרצוי‪.‬‬
‫שאלה מובילה‪:‬האם הזרם "מתבזבז" או נשמר קבוע לאורכו של מעגל‬
‫חשמלי‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫דיון בשאלה המובילה‪ :‬האם הזרם "מתבזבז" או נשמר קבוע לאורכו של מעגל?‬
‫(כלומר כאשר מסתכלים על חתך כלשהו בתיל‪ ,‬כמות המטען הנכנסת לשטח‬
‫החתך שווה לזו העוזבת אותו)‪.‬‬
‫שאלה מתוך פריטי ההערכה‪:‬‬
‫סיגל ואסף התווכחו ביניהם על עוצמת הזרם במעגל הבא‪ :‬אסף טען שהזרם‬
‫שיראה אמפרמטר ‪ 2‬יהיה קטן יותר מהזרם שיראה אמפרמטר ‪ 1‬כי הזרם יוצא‬
‫מהסוללה מצד שמאל והוא נחלש לאחר שהוא עובר בנורה‪ .‬סיגל טענה שהזרם‬
‫לאורך כל המעגל קבוע‪.‬‬
‫התלמידים יביעו עמדה לגבי אחת ההשערות בשאלה הנ"ל ויתבקשו לנמק את‬
‫עמדתם‬
‫התלמידים יתבקשו לצייר כל אחד או בקבוצות ייצוג של הזרם במעגל הנ"ל‪ .‬תנועת‬
‫הזרם תיוצג ע"י חץ לציון כיוון הזרם לפני ואחרי הנורה‪ .‬ניתן להתייחס גם לעוצמת‬
‫הזרם באמצעות חיצים באורכים שונים או גדלים שונים‪ .‬חשוב לא לייצג את המטענים‬
‫באמצעות חיצים כדי לא ליצור תפיסות מוטעות‪.‬‬
‫בשלב זה שומרים את הציורים אצל המורה‪.‬‬
‫התלמידים יתבקשו להציע ניסוי לבחינת השערותיהם‬
‫הערה‪ :‬בניסוי זה חיוני שהנורות תהיינה זהות‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫פעילות מפתח‪ :‬השוואת הזרם משני צידיה של נורה‬
‫–‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪.‬‬
‫ושל מכשיר חשמלי כלשהו‬
‫האם שווה הזרם החשמלי משני צדדיה של נורה חשמלית?‬
‫התלמידים יציעו שיטה להשוואת הזרם משני צדי הנורה‪ ,‬יכינו תרשים של המעגל‪,‬‬
‫יחברו מעגל‪ ,‬יצפו בתוצאות וירשמו אותן ולבסוף ינסחו את מסקנתם לגבי השאלה הנ"ל‬
‫ויבדקו אם השערתם אוששה או הופרכה‪.‬‬
‫האם שווה הזרם משני צדדיו של מכשיר חשמלי כלשהו?‬
‫–‬
‫התלמידים יחברו למעגל מכשירי חשמל שונים ויערכו טבלה לסיכום התוצאות‬
‫דיון‪:‬התלמידים יציגו את האיורים והניסויים שערכו וידונו במסקנות‬
‫סיכום‪:‬‬
‫עוצמת הזרם שווה משני צדי הנורה (או כל מכשיר אחר) במעגל חשמלי‬
‫–‬
‫מכאן שהמכשירים החשמליים כנראה אינם "מבזבזים" אלקטרונים (הזרם נשמר‬
‫–‬
‫במעגל החשמלי)‬
‫הערה‪-‬בכל מעגל‪ ,‬גם במעגל מורכב‪ ,‬הזרם שווה ליד שני הקטבים‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫שאלות להרחבה (יידונו בהמשך)‪:‬‬
‫האם האלקטרונים הזורמים במעגל החשמלי נמצאים במוליכים? (סוגי מוליכים!)‬
‫אם הזרם נשמר האם משהו אחר מתבזבז? (מוביל לחקר המרות אנרגיה במעגל!)‬
‫מה הקשר בין הזרם למהירות האלקטרונים?‬
‫• האלקטרונים נעים מוליך בצורה אקראית לכל‬
‫הכיוונים‪ ,‬וכאשר מחברים את המוליך למעגל חשמלי‬
‫מתחילה תנועה איטית של כלל האלקטרונים לכיוון‬
‫הקוטב החיובי‪ .‬מהירות התנועה הממוצעת היא‬
‫פחות ממילמטר בשנייה‪,‬‬
‫• אולם בו בזמן האלקטרון נע במהירות לכל הכיוונים‪.‬‬
‫• אנימציה לתנועת אלקטרונים חופשיים במעגל‬
‫חשמלי) יש להכנס לתחתית הדף ולפתוח את‬
‫האנימציה‬
‫האם מקור האלקטרונים הוא בסוללה?‬
‫• ראינו שניתן לייצר זרם חשמלי גם בעזרת הנעת‬
‫מגנט בסליל או ע"י דינמו‪.‬‬
‫• המסקנה היא שתפקיד הסוללה היא לספק‬
‫אנרגיה למעגל ולהניע את האלקטרונים שנמצאים‬
‫בתוך המוליך‪ .‬ברגע שמחברים את המוליך למקור‬
‫המתח במעגל האלקטרונים במוליך נעים בכיוון‬
‫הזרם‪.‬‬
‫• עבודה בספר בעמוד ‪37-41‬‬
‫נוצרת הפרעה‪ ,‬גל אלקטרומגנטי הגורם לכך שהתופעות‬
‫המתרחשות בכל המעגל הן "מיידיות" (במהירות האור)‪ ,‬על אף שמהירות‬
‫הסחיפה קטנה‪ .‬כלומר לא מדובר באלקטרון שנע בין הקטבים במהירות‬
‫האור‪,‬אלא ההפרעה נעה במהירות האור‪.‬‬
‫אנלוגיה מתבקשת‪ :‬שני ילדים אוחזים בשני צידי קרוסלה‪ .‬ילד א' ‪,‬שמייצג את‬
‫הסוללה מזיז בכוח את הקרוסלה‪ .‬ילד ב' ירגיש מיד את פעולת ההזזה‪.‬‬
‫אילו תופעות מעידות על קיום הזרם החשמלי?‬
‫• התחממות הרכיבים במעגל‪-‬כלומר שינוי באנרגיית החום‬
‫• שינוי באנרגיית הרכיבים שמחוברים למעגל‪ -‬למשל נורה‬
‫מפיקה אור וחום‪ .‬מאוורר חשמלי משנה את האנרגיה‬
‫הקינטית של המאורר‪.‬‬
‫• הזרם יוצר שדה מגנטי שניתן בעזרתו ליצור המרות‬
‫אנרגיה שונות‪ .‬דוגמאות‪:‬‬
‫‪.1‬מנוע חשמלי פועל בזכות השדה המגנטי‪.‬‬
‫(המרות אנרגיה ‪-‬מאנרגיה חשמלית לאנרגיית תנועה)‬
‫‪ .2‬אלקטרו מגנט‪-‬משמש להרמת חפצים ממתכת‪-‬‬
‫(המרות אנרגיה ‪-‬מאנרגיה חשמלית לאנרגיית גובה)‬
‫האלקטרו מגנט‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫אחד השימושים הנפוצים בשדה המגנטי שיוצר הזרם החשמלי‬
‫הוא האלקטרוגנט‪.‬‬
‫כאשר למדנו על מד הזרם ראינו שזרם חשמלי יוצר שדה מגנטי‪.‬‬
‫הדגמה של סליל שמחובר לזרם ובתוכו מסמר‪ .‬המסמר הופך‬
‫להיות מגנט ברגע שסוגרים את המעגל‪.‬‬
‫אלקטרומגנט יכול להפעיל מספר מכשירים‪:‬‬
‫דוגמא‪ :‬מנוף להרמת גרוטאות של מתכת שקשה להרימם‬
‫בעזרת כף הרמה רגילה‪.‬‬
‫ברגע מפעילים את האלקטרומגנט גרוטאות הברזל נדבקות‬
‫למגנט‪ ,‬ולאחר שמרימים אותם אפשר להפסיק את הזרם ואז‬
‫הגרוטאות נופלות לתוך המשאית שמשנעת אותם‪.‬‬
‫דוגמא נוספת היא רכבות שנוסעות ללא מגע עם הפסים‪ .‬הריחוף‬
‫נוצר ע"י כוח דחיה מגנטי שנוצר ע"י אלקטרומגנט‪.‬‬
‫תופעה זו מונעת חיכוך שמאט את הרכבת וצורך אנרגיה מיותרת‬
‫אנאלוגיות שממחישות את הזרם ומאפייניו‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫נדמה את הזרם לתנועה של מכוניות בכביש‪.‬‬
‫כביש רחב מאפשר תנועה מהירה ‪.‬מקביל לזרם‬
‫חזק במוליך רחב‪.‬‬
‫כביש משובש מאט את התנועה ‪ .‬מקביל לחומר‬
‫בעל מוליכות נמוכה‪.‬‬
‫כביש ארוך ומפותל מאט את התנועה‪ .‬מקביל‬
‫למוליך ארוך שהזרם בו חלש יותר‪.‬‬
‫מהם הגורמים המשפיעים על עוצמת הזרם ‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫שאלת החקר‪ -‬כיצד משפיע מספר הסוללות על עוצמת‬
‫הזרם?‬
‫הערה‪ :‬את הסוללות יש לחבר בטור כך שהקוטב‬
‫והשלילי צמודים‬
‫משרטטים מעגלים עם מספר שונה של סוללות‪.‬‬
‫המעגל כולל‪ -‬נורות מוליכים מד זרם ובית סוללות‪.‬‬
‫רושמים את התוצאות בטבלה‪.‬‬
‫מסיקים מסקנות‪ -‬הגדלת מתח מגדילה את עוצמת‬
‫הזרם‬
‫• אנימציה‪ -‬מעבדת חשמל‬
‫המוליכות החשמלית‪-‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ראינו שמספר הסוללות משפיע על עוצמת הזרם‬
‫החשמלי‪.‬‬
‫כעת נחקור את הגורמים הנוספים שמשפיעים על‬
‫הזרם במעגל החשמלי‪.‬‬
‫שאלה כיצד ניתן להשפיע על הזרם‪ -‬אפשר‬
‫להיעזר באנאלוגיה של תנועת מכוניות בכביש‪.‬‬
‫פעילות חקר בדף העבודה המצורף‪.‬‬
‫בדיקת מוליכות של חומרים‪-‬‬
‫• בנו מעגל שבעזרתו תראו איך ניתן לבדוק בעזרת הטסטר שמים‬
‫מוליכים לחשמל?‬
‫• כעת נחזור על הניסוי עם מים מזוקקים‪ .‬האם הם מוליכים חשמל‪.‬‬
‫• ציירו את המעגל!‬
‫• ציירו מלבן על דף נייר‬
‫• במלבן הנתון חברו את המברג לצד הימני של המלבן כך שהאצבע‬
‫שלכם מחוברת לראשו של הטסטר ובאצבע השנייה געו בקצה‬
‫האחר של המלבן‬
‫• הסבירו מה קיבלתם‬
‫• כעת ‪,‬קשקשו בעזרת עיפרון בתוך המלבן הנתון וחברו אצבע של‬
‫היד הימנית שלכם בראש המגע של הטסטר כך שבקצה אחד של‬
‫הקשקוש נוגע המברג של הטסטר והאצבע השנייה נוגעת בקצה‬
‫השני של הקשקוש‪.‬‬
‫הסבירו מה קיבלתם‪:‬‬
‫ניסוי חקר לבדיקת מוליכות של חומרים‬
‫משווים את המוליכות של נחושת לעומת חוט שעשוי‬
‫מתערובת של כרום וניקל‪.‬‬
‫בכדי שההשוואה תהיה אמינה יש להקפיד על כך שכל‬
‫הגורמים האחרים‪ ,‬פרט לסוג החומר‪ ,‬יהיו זהים בשני‬
‫המעגלים שנבדקים‪.‬‬
‫הגורמים המשפיעים הקבועים‪ :‬אורך החוט‪ ,‬עובי החוט‪,‬‬
‫המתח ‪ ,‬המוליכים ומד הזרם‪.‬‬
‫הגורם המשפיע שמשתנה –סוג החומר‪.‬‬
‫• משרטטים את המעגלים של כל אחד מהניסויים‬
‫ומבצעים את המדידה‪.‬‬
‫• מסקנה‪:‬המוליכות של הנחושת יותר גבוהה‬
‫• עבודה בספר עמוד'‪42-44-‬‬
‫ההתנגדות החשמלית‪-‬‬
‫• בניסויים שערכנו בשיעור הקודם מצאנו כי חומר מסוים‬
‫(למשל נחושת) מוליך טוב יותר מאשר חומר אחר (למשל‬
‫כרום ניקל)‪ .‬מה ניתן להסיק מכך על היחס בין התנגדויות‬
‫החומרים האלה? לאיזה חומר תהיה התנגדות גדולה‬
‫יותר?‬
‫• כיצד ניתן לשנות התנגדות חשמלית במעגל חשמלי נתון?‬
‫(היזכרו בגורמים המשפיעים על המוליכות החשמלית)‬
‫• כיצד ניתן לייצג את הקשר בין התנגדות למוליכות?‬
‫מוליכות גבוהה‬
‫התנגדות נמוכה‬
‫מוליכות בינונית‬
‫התנגדות בינונית‬
‫מוליכות נמוכה‬
‫התנגדות גבוהה‬
‫תלות ההתנגדות בעובי‬
‫• נבדוק את השפעת עובי המוליך על ההתנגדות‪.‬‬
‫• הגורמים המשפיעים הקבועים הם‪:‬‬
‫אורך החוט‪ ,‬סוג המוליך מתח המקור סוג מד‬
‫הזרם‪.‬‬
‫הגורם המשפיע המשתנה‪ -‬עובי החוט‪.‬‬
‫מסקנה‪ -‬ככל שהחוט יותר עבה ההתנגדות יותר‬
‫נמוכה מכיוון שעובי גדול יותר יוצר יותר מסלולי‬
‫הולכה לאלקטרונים‪ ,‬דבר שמאפשר ליצור זרם‬
‫יותר גדול‪.‬‬
‫לשם המחשה אפשר להציג חוטי חשמל בעובי‬
‫שונה של חברת חשמל‪.‬‬
‫תלות התנגדות בעובי המוליך‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫בניסוי זה לא משנים את אורך השטיח ‪ ,‬אלא העובי שלו‪.‬‬
‫לוקחים ‪ 3‬שטיחי סוכר ‪ ,‬שמים אחד על השני ‪ ,‬כל פעם מודדים את עוצמת האור‬
‫בעזרת הטסטר המאיר ‪,‬בעובי שונה (מורידים בכל שלב שטיח אחד) ‪ ,‬שימו לב‬
‫שהאורך כאן קבוע לאורך כל הניסוי!‬
‫מה המסקנה?‬
‫כעת סכמו את הטבלה הבאה לשתי הפעילויות (עובי ואורך)‬
‫אורך הנגד‬
‫עובי הנגד‬
‫גדול‬
‫עבה‬
‫קטן‬
‫דק‬
‫התנגדות‬
‫עוצמת האור‬
‫הזרם‬
‫גדולה\קטנה‬
‫חלשה\חזקה‬
‫גדול\קטן‬
‫גדולה\קטנה‬
‫חלשה\חזקה‬
‫גדול\קטן‬
‫גדולה\קטנה‬
‫חלשה\חזקה‬
‫גדול\קטן‬
‫גדולה\קטנה‬
‫חלשה\חזקה‬
‫גדול\קטן‬
‫מסקנה‪ :‬מה הקשר בין‬
‫התנגדות הנגד לבין הזרם‬
‫תלות ההתנגדות באורך המוליך‬
‫• נבדוק את השפעת אורך המוליך על ההתנגדות‪.‬‬
‫• הגורמים המשפיעים הקבועים הם‪:‬‬
‫עובי החוט‪ ,‬סוג המוליך מתח המקור סוג מד‬
‫הזרם‪.‬‬
‫הגורם המשפיע המשתנה‪ -‬אורך החוט‪.‬‬
‫מסקנה‪ -‬ככל שהחוט יותר ארוך ההתנגדות יותר‬
‫גבוהה מכיוון שתנועת האלקטרונים במוליך יוצרת‬
‫התנגשויות עם חלקיקי החומר ומאיטים את‬
‫תנועתו ואת הזרם החשמלי‪.‬‬
‫תלות התנגדות באורך המוליך‬
‫• לוקחים סוכריית שטיח וסוגרים מעגל כך שאורך‬
‫השטיח מלא ‪ ,‬לאחר מכן מקרבים את אצבע יד‬
‫שמאל לאט לכיוון מברג הטסטר (הנוגע בקצה‬
‫השני של הסוכרייה) ורואים מה קורה לעוצמת‬
‫האור ‪.‬‬
‫• מסקנה ‪:‬‬
‫הארכת המוליך מקטינה את הזרם‬
‫דוגמא נוספת‪ -‬מציירים קו עם מרקר‪ .‬ככל שהקו‬
‫יותר ארוך ההתנגדות תגדל‪ ,‬ולהיפך‪.‬‬
‫חיבור רכיבי המעגל בטור ובמקביל‪-‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫א‪ .‬חיבור מעגל חשמלי בטור‪-‬‬
‫מחברים מספר נורות בטור‪-‬‬
‫השאלה‪ -‬כיצד משפיע מספר הנורות על עוצמת הזרם‬
‫החשמלי וההתנגדות‪.‬‬
‫מדידה בעזרת אמפרמטר‪.‬‬
‫הנושא מזמן פעילות חקר‪.‬‬
‫מהם הגורמים המשפיעים הקבועים‪.‬‬
‫מהו הגורם המשפיע שמשתנה‪.‬‬
‫מהו הגורם הנבדק וכיצד מתבצעת הבדיקה‪.‬‬
‫רושמים תוצאות בטבלא ובגרף‪.‬‬
‫מה המסקנות ומה יקרה כאשר ננתק נורה אחת?‬
‫פעילות חקר לבדיקת הקשר בין מספר הנורות‬
‫לבין הזרם בחיבור במקביל‪.‬‬
‫• טבלת בידוד גורמים (משתנים)‪.‬‬
‫גורמים‬
‫משפיעים‬
‫קבועים‬
‫(משתנים‬
‫בלתי תלויים)‬
‫גורם משפיע‬
‫משתנה‪.‬‬
‫(משתנה תלוי)‬
‫התנגדות‬
‫החוטים‬
‫מספר הנורות‬
‫מתח המקור‬
‫סוג הנורות‬
‫סוג מד הזרם‬
‫שיטת‬
‫גורם מושפע‬
‫שנמדד בניסוי המדידה‬
‫עוצמת הזרם‬
‫אמפר מטר‬
‫חיבור במקביל‪-‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫מה מאפיין חיבור רכיבים במקביל‪-‬‬
‫בחיבור זה כל הרכיבים מחוברים כך שכל שני קצוות של רכיב‬
‫מחוברים זה לזה‪ ,‬ולכן הם מהוים מסלולי הולכה שונים לזרם‪,‬‬
‫וכאשר מנתקים רכיב אחד‪ ,‬המעגל החשמלי שיוצר הרכיב השני‪,‬‬
‫ימשיך להתקיים‪.‬‬
‫מחברים ‪ 2‬נורות במקביל‪.‬‬
‫בודקים את הזרם בעזרת מד זרם בכל אחד מהסעיפים‪.‬‬
‫בודקים את הזרם לפני או ליד הסוללה‪,‬ומשווים לסכום הזרמים של‬
‫ההתפצלויות‪ .‬מה המסקנה לגבי שימור מטען?‬
‫מה יקרה לזרם הכללי ולזרם בכל סעיף של המעגל כאשר נחבר‬
‫נורה נוספת במקביל?‬
‫מה יקרה אם ננתק את אחת הנורות?‬
‫הזרם הכללי מתחזק ובכל סעיף‬
‫הזרם נשאר קבוע‬
‫כל השאר לא ישתנו‬
‫חקירת הקשר שבין מספר הסעיפים במעגל‬
‫מקבילי לבין הזרם הכללי שמגיע לנורה?‬
‫•‬
‫משתנים‬
‫גורמים (‬
‫בידוד‬
‫)‪ .‬מושפע שיטת‬
‫גורם‬
‫משפיע‬
‫גורם‬
‫טבלתגורמים‬
‫המדידה‬
‫שנמדד‬
‫משתנה‪.‬‬
‫משפיעים‬
‫בניסוי‬
‫(משתנה‬
‫קבועים‬
‫תלוי)‬
‫(משתנים‬
‫בלתי‬
‫תלויים)‬
‫מספר הנורות עוצמת הזרם אמפר מטר‬
‫התנגדות‬
‫הכללית ליד‬
‫שמחוברות‬
‫החוטים‬
‫הסוללה‬
‫במקביל‬
‫מתח המקור‬
‫סוג הנורות‬
‫סוג מד‬
‫הזרם‬
‫• מתייחסים למוליכים כחסרי התנגדות‪ ,‬ולכן אין‬
‫השפעה לאורך החוטים על הזרם וההתנגדות‪,‬‬
‫אלא רק לצרכנים ולנגדים במעגל‪.‬‬
‫• מעגלים שהתנגדות המוליכים לא ניתנת להזנחה‪:‬‬
‫• (ללחוץ בהדמיה על ‪ SHOW‬בתחתית וכעת‬
‫להגדיל את ה‪)resistivity-‬‬
‫‬‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫חיבור בטור ובמקביל –פעילות עם הטסטר‬
‫חיבור בטור‪:‬‬
‫השתמשו בשטיחי הסוכר ‪ ,‬חברו שטיח ובדקו עוצמת האור ‪ ,‬חברו עוד שטיח‬
‫בטור ובדקו כעת את עוצמת האור עבור שני השטיחים ‪ ,‬חברו את השטיח‬
‫השלישי ובדקו את עוצמת האור ‪(.‬אפשר להשתמש גם במסטיק בצורת מלבן)‬
‫מסקנה‪:‬‬
‫הסבירו מה היה קורה אם היינו מנתקים את שטיח הסוכר האמצעי!‬
‫חיבור במקביל‪:‬‬
‫מחברים את שלושת המסטיקים בנקודה אחת מצד אחד כך שיוצרים מצב של‬
‫קצה אחד מחובר ומשותף ושלושה קצוות מנותקות ‪ ,‬שמים את מברג הטסטר‬
‫בנקודה המשותפת ‪ ,‬כך שאצבע יד ימין לוחץ על ראש הטסטר ‪ ,‬וביד השנייה עם‬
‫שלוש אצבעות של יד שמאל – כל אצבע נוגעת בקצה אחר של המסטיק‪ ,‬כל פעם‬
‫מורידים אצבע ורואים מה קורה לעוצמת האור (הזרם) ‪ ,‬סכמו בטבלה הנתונה‪.‬‬
‫אצבעות‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫עוצמת האור (הזרם)‬
‫הזרם בחיבור בטור ומקביל כאשר מקור המתח‬
‫הוא תאים סולאריים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫מחברים ‪ 2‬נורות בחיבור בטור ומחברים את‬
‫המעגל לתא סולארי שמייצר חשמל בעזרת אור‬
‫הנורה‪ .‬מודדים את הזרם משני צידי הנורה‪.‬‬
‫מסקנה‪ :‬הזרם משני צידי הנורה אחיד‪.‬‬
‫בונים כעת מסלול מקבילי ומודדים את הזרם בכל‬
‫סעיף ואת הזרם הכללי לפני הסוללה‪.‬‬
‫מסקנה‪ :‬חוק שימור המטען מתקיים בחיבור זה‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫מטרה‪ :‬הכרת הסכנות בשימוש בחשמל וכיצד ניתן‬
‫להימנע מהן‪.‬‬
‫א‪ .‬התחממות יתר של המעגל החשמלי‬
‫דיון כיתתי‬
‫בכל תופעה המערבת זרם חשמלי יש המרת‬
‫אנרגיה לחום המתבטאת בעליית טמפרטורה של‬
‫רכיבי המעגל החשמלי‪.‬‬
‫כפי שראינו גורמים שונים משפיעים על עוצמת‬
‫הזרם‪ .‬האם אותם גורמים משפיעים גם על עליית‬
‫הטמפרטורה?‬
‫מה הסכנות בהתחממות יתר של מעגלי חשמל?‬
‫האם הגדלת הזרם גורמת לעליה הטמפרטורה‬
‫במעגל החשמלי?‬
‫• הגדלת הזרם גורמת לתנועה יותר מהירה של‬
‫האלקטרונים החופשיים דבר שגורם להגדלת‬
‫אנרגיית התנועה של חלקיקי החומר (האלקטרונים‬
‫מתנגשים בחלקיקי החומר ומעבירים להם את‬
‫האנרגיה הקנטית שלהם‪ -‬בדומה לכדורי ביליארד)‪.‬‬
‫דבר שבא לידי ביטוי בעליית הטמפרטורה‪.‬‬
‫• הדגמה – מחברים חוט מתכת לספק כוח במתח‬
‫של ‪ 24‬וולט‪ .‬החוט מתחמם וניתך‪.‬‬
‫• גם אם מחברים מסמר ‪ 10‬לקטבים ניתן לחוש‬
‫בחום‪.‬‬
‫הגורמים להתחממות יתר במעגל‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫הגדלת הזרם ‪,‬כאמור‪ ,‬גורמת לעלייה בטמפרטורה‬
‫של רכיבי המעגל החשמלי‪ ,‬דבר שעלול לגרום נזק‬
‫לרכיבי המעגל ואף לשריפה‪.‬‬
‫עליה קיצונית בעוצמת הזרם נגרמת בשתי דרכים‪:‬‬
‫‪ .2‬עקב עומס יתר‪.‬‬
‫‪ .1‬עקב קצר‬
‫‪ .1‬הקצר נוצר עקב חיבור ישיר בין הקטבים של‬
‫המקור‪ ,‬ללא צרכן בעל התנגדות משמעותית‪,‬‬
‫שיקטין את עוצמת הזרם‪.‬‬
‫בבית הקצר נגרם עקב מגע בין חוטים ללא בידוד‪.‬‬
‫הדגמות של קצר‬
‫• מחברים את הקטבים של הסוללה בעזרת מסמר‪.‬‬
‫ניתן לחוש בהתחממות המסמר‪.‬‬
‫• ‪.2‬בונים מעגל חשמלי עם נורה וסוללה‪ .‬חושפים את‬
‫החוטים בשני צידי הסוללה‪.‬מה יקרה עם נחבר את‬
‫החוטים החשופים?‬
‫• הערה‪ :‬יש לשים לב לטעות נפוצה לפיה הקשר הוא‬
‫המסלול הקצר ביותר‬
‫• הדמיה של קצר‬
‫פריטי הערכה שעוסקים בקצר‬
‫באילו מהמעגלים יש‬
‫קצר?‬
‫נמקו את בחירתכם‪.‬‬
‫תשובה‪ :‬א'‪ .‬ב'‪ .‬ה'‪.‬ו'‪.‬ז'‪.‬‬
‫מה עלול להתרחש במקרה של קצר במעגלים המתאימים המתוארים‬
‫למעלה?‬
‫א‪ .‬הנורה תאיר בעוצמה גדולה מהרגיל‬
‫ב‪ .‬הנורה תאיר בעוצמה קטנה מהרגיל‪.‬‬
‫ג‪ .‬הסוללה תיגמר תוך זמן קצר‬
‫תשובה‪ :‬ג'‪.‬‬
‫ד‪ .‬הנורה תאיר בעוצמה רגילה‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫כדי ליצור קצר במעגל יש לסגור את המפסקים הבאים‪:‬‬
‫מפסק ‪ 1‬בלבד‬
‫מפסק ‪ 2‬בלבד‬
‫מפסק‬
‫מפסקים ‪ 1‬ו‪2 -‬‬
‫‪1‬‬
‫ד‪ .‬אסור לסגור אף מפסק‪.‬‬
‫נמקו את בחירתכם‬
‫תשובה‪ :‬סגירת שני המפסקים תיצור קצר‪ ,‬מכיוון‬
‫שבמעגל שיווצר יהיה חיבור ישיר של מוליך בין‬
‫הקטבים של הסוללה ללא התנגדות של הנורה או‬
‫צרכן אחר‪.‬‬
‫מפסק‬
‫‪2‬‬
‫‪ .2‬עומס יתר‪.‬‬
‫• כאמור לעיל‪ ,‬עליה קיצונית בזרם יכולה להיגרם גם‬
‫עקב עומס יתר‪.‬‬
‫• עומס יתר נוצר מחיבור מספר רכיבים רב במקביל‪.‬‬
‫במצב זה‪,‬כאשר כל הרכיבים מחוברים ישירות‬
‫למקור המתח‪ ,‬הזרם גדל בצורה קיצונית והרכיבים‬
‫שמחוברים במקביל מתחממים יתר על המידה‪.‬‬
‫• בבית עומס היתר נגרם עקב חיבור מספר רב של‬
‫מכשירים לאותו שקע או לאותו מעגל משני‪.‬‬
‫הגנה מפני נזקי התחממות יתר‪.‬‬
‫• המתקן שמגן מפני התחממות יתר נקרא מבטח חשמלי‪ .‬מתקן זה‬
‫מנצל את העלייה החריגה בעוצמת הזרם ואת ההתחממות הנובעת‬
‫מכך‪ ,‬בכדי לפתוח את המעגל בעת הצורך‪.‬‬
‫• שיטה א'‪ -‬הזרם עובר דרך נתיך‪ ,‬שכשמו כן הוא‪ ,‬ניתך עקב‬
‫התחממות הנובעת מזרם חזק‪ -‬פעולה שפותחת את המעגל ‪.‬‬
‫• שיטה ב'‪ -‬מבוססת על העיקרון שלפיו למתכות שונות יש קצב‬
‫התפשטות שונה בטמפרטורה נתונה‪ .‬לכן מרתכים שלי פסי מתכת‪-‬‬
‫האחד מנחושת והשני מאלומיניום‪ .‬כאשר יש התחממות יתר‪ ,‬הפס‬
‫מתעוות‪,‬עקב הפרשי אורך בין המתכות‪ ,‬וכך המעגל נפתח‪( .‬זהו‬
‫עיקרון הפעולה של טרמוסטאט במקרר או בדוד מים )‬
‫• הדגמה – טרמוסטאט שמופעל בעזרת נר‪.‬‬
‫• שיטה ג'‪ -‬הזרם עובר דרך אלקטרומגנט שמפעיל כוח מגנטי על‬
‫מפסק שמחובר לקפיץ‪ ,‬והמעגל נפתח‪.‬‬
‫הדגמה‪-‬השפעת הזרם השדה המגנטי()‪electromagnet+show field‬‬
‫הערה‪ :‬בהדגמה זו רואים ששינוי במתח מגדיל את השדה המגנטי‪,‬‬
‫(לוחצים על‪(showfield-‬ולמדנו שהגדלת המתח גורמת לזרם להתחזק‬
‫הארקה וממסר פחת‪.‬‬
‫• עומס יתר וקצר גורמים להתחממות יתר‪ ,‬וכל‬
‫הנזקים שעלולים להיגרם עקב כך‪.‬‬
‫• סכנה נוספת היא ההתחשמלות שנגרמת עקב‬
‫מעבר זרם דרך גופינו אל האדמה‪.‬‬
‫• תופעה זו נגרמת עקב נגיעה במוליך חשוף או עקב‬
‫מגע בין מוליך חשוף לבין גוף המכשיר‪-‬כאשר גוף‬
‫המכשיר עשוי ממתכת‪.‬‬
‫הגנה מפני התחשמלות‬
‫• קיימים שני מתקנים להגנה מהתחשמלות‪.‬‬
‫• ‪ .1‬הארקה‪ -‬מחברים דרך השקע חוט שמחבר את גוף‬
‫המכשיר לצינור מתכת שטמון באדמה‪ .‬כאשר הזרם‬
‫מגיע לגוף המכשיר‪,‬דבר שעלול לסכן את המשתמש‬
‫במכשיר‪ ,‬הזרם יזרום ברובו דרך ההארקה ישירות‬
‫לאדמה‪ .‬הארקה מקטינה באופן משמעותי את כמות‬
‫הזרם שיזרום דרך גופינו אל האדמה‪.‬‬
‫• שאלת הבנה‪ :‬האם חיבור הארקה לצינור פלסטיק‬
‫מגן בפני התחשמלות?‬
‫• ‪ .2‬ממסר פחת זרם‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ההגנה של מתקן ההארקה הינה חלקית‪ ,‬כיוון שחלק מהזרם‬
‫עלול לעבור גם דרך גופינו‪.‬‬
‫לפיכך יש להתקין מתקן שנקרא ממסר פחת‪.‬‬
‫עיקרון הפעולה של ממסר הפחת‪-‬‬
‫המעגל החשמלי עובר דרך הממסר ‪ .‬כאשר יש התחשמלות‪,‬‬
‫חלק מהזרם שנכנס לממסר‪ ,‬לא חוזר אליו מכיוון שחלקו זרם‬
‫אל האדמה דרך ההארקה‪ .‬במצב זה נוצר הפרש בזרם‬
‫הכניסה והיציאה ובשדות המגנטיים שיוצרים זרם הכניסה‬
‫וזרם היציאה‪.‬הפרש זה מנוצל לפתיחת המעגל החשמלי‪.‬‬
‫‪A10‬‬
‫‪7A‬‬
‫ממספר פחת‬
‫הארקה‬
‫‪A3‬‬
‫פרטי מבחן‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ .50‬מה תפקידו של מפסק הפחת?‬
‫א‪ .‬לנתק את הזרם כאשר מתרחשת התחשמלות‪.‬‬
‫נכון‬
‫ב‪ .‬לנתק את הזרם כאשר יש עומס יתר‬
‫ג‪ .‬לנתק את הזרם כדי להגן על השנאי של חברת חשמל‬
‫ד‪ .‬לנתק את הזרם כאשר מתרחשת חריגה בגודל הזרם הנצרך בבית‪.‬‬
‫‪ .51‬מהו מנגנון פעולתו של מפסק הפחת?‬
‫א‪ .‬השוואה בין הזרם הנכנס לבית לבין הזרם היוצא ממנו‪.‬‬
‫ב‪ .‬השוואה בין הזרם הנכנס לבית לעומת הזרם המקסימלי המותר‬
‫ג‪ .‬זיהוי נתק באחד החוטים בקיר הבית‬
‫ד‪ .‬זיהוי קצר באחד המכשירים בבית‪.‬‬
‫‪ .52‬כיצד מזהה מפסק הפחת התחשמלות? הסבירו‪.‬‬
‫‪ .53‬מה תפקידה של הארקה?‬
‫א‪ .‬למנוע קצר חשמלי‬
‫ב‪ .‬להעביר זרם חשמלי מגוף מכשיר מקולקל אל כדור הארץ‬
‫ג‪ .‬להציל את המכשיר מקלקול חמור יותר‬
‫ד‪ .‬למנוע זליגת זרם אל האוויר‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫שימור אנרגיה‬
‫• שימור האנרגיה במעגלים חשמליים‪ :‬המקור מספק‬
‫אנרגיה חשמלית אשר מומרת לאור‪ ,‬חום‪ ,‬קול‪ ,‬תנועה‬
‫וכו'‪ ,‬כך שכמות האנרגיה ההתחלתית נשמרת‪ ,‬אולם‬
‫מומרת לסוג אנרגיה אחרים‪.‬‬
‫• דוגמה‪ :‬בקומקום חשמלי כל האנרגיה החשמלית‬
‫מומרת לאנרגיית חום דבר שבא לידי ביטוי בעליית‬
‫טמפטורת המים בקומקום‪ .‬ניתן להראות בעזרת‬
‫חישוב שמרבית האנרגיה החשמלית הועברה אל‬
‫המים כאנרגיית חום‪ .‬החישוב לא יהיה מדוייק מכיוון‬
‫שחלק מהאנרגיה חיממה את הקומקום ואת החוטים‬
‫המוליכים‪.‬‬
‫הדגמת עיקרון שימור האנרגיה‪-‬‬
‫ניתוח תופעה בשיטת ‪(p.e.o.e‬שער‪,‬הסבר‪,‬צפה‪ ,‬הסבר)‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫דוגמה ‪ -1‬דינמו שממיר אנרגיית גובה לאנרגיה חשמלית וזו‬
‫הופכת לאנרגיית אור ואנרגיית חום‪.‬‬
‫נשחרר את המשקולת ב‪ 3-‬מצבים שונים‪:‬‬
‫א)ללא נורה‪ .‬ב)נורה אחת‪ .‬ג)שתי נורות‪.‬‬
‫שערו מה יהיו יחסי המהירויות של המשקולת‬
‫בין המצבים השונים‪.‬‬
‫הסבירו את השערתכם‪ .‬צפו בהדגמה‪.‬‬
‫הסבירו את תוצאות ההדגמה בשפת האנרגיה‪.‬‬
‫ייצוג של המרות האנרגיה בכל אחד מהמצבים‪ ,‬תוך‬
‫התייחסות לעיקרון שימור האנרגיה‪.‬‬
‫תשובה מנומקת‬
‫• טענה‪ :‬הוספת נורות למעגל החשמלי תקטן את‬
‫מהירות המשקולת‬
‫• אנרגיית הגובה ההתחלתית קובעת את סך‬
‫האנרגיה במערכת‪ ,‬ועפ"י עיקרון שימור האנרגיה‬
‫הכמות הכוללת לא משתנית‪.‬‬
‫• ככל שיש יותר נורות‪ ,‬חלק יותר גדול מאנרגיית‬
‫הגובה הופך לאנרגיית אור וחום‪ ,‬וחלק יותר קטן‬
‫הופך לאנרגיית תנועה‪ ,‬ולכן המהירות תקטן‪.‬‬
‫שאלות הבנה להשלמת הניסוי‬
‫• באחד הניסויים חיברו נורה שלא האירה‪ ,‬ולמרות זאת‬
‫החיבור של הנורה האט את מהירות הנפילה של‬
‫המשקולת‪ .‬האם יש כאן סתירה לעיקרון שימור‬
‫האנרגיה‪ .‬נמקו‪.‬‬
‫• הסבר‪ -‬סיבוב הדינמו יצר זרם חשמלי‪ ,‬אולם הזרם לא היה‬
‫מספיק חזק בכדי להמיר את האנרגיה החשמלית לאנרגיית‬
‫אור‪ .‬למרות זאת‪ ,‬חלק מהאנרגייה החשמלית הומר לאנרגיית‬
‫חום של הנורה שהתחממה מעט‪ .‬אנרגיית חום זו הפחיתה את‬
‫כמות האנרגיית שהומרה לאנרגיית תנועה‪ ,‬ולכן המשקולת‬
‫האטה את מהירות תנועתה‪.‬‬
‫• לסכום‪ -‬חוק שימור האנרגיה מתקיים כאשר חלק מאנרגיית‬
‫הגובה ההתחלתית מומר לאנרגיית תנועה וחלק לאנרגיית חום‬
‫ולכן אנרגיית התנועה והמהירות קטנים‬
‫ייצוג המרות אנרגיה של הדינמו בתרשים עוגה‪-‬הגודל הקבוע של העוגה‬
‫מייצג את עיקרון שימור האנרגיה‬
‫א' גובה‬
‫א' תנועה‬
‫• ללא נורה‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫• נורה אחת‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫• שתי נורות‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫א' אור וחום‬
‫דוגמה ‪ -2‬הפעלת דינמו חשמלי ידני‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫הפעלת דינמו חשמלי ידני מצריכה השקעה של‬
‫אנרגייה באמצעות גופינו (אנרגיה כימית)‪.‬‬
‫בזמן הפעלת הדינמו האנרגייה החשמלית הופכת‬
‫לאנרגיית אור וחום‪.‬‬
‫כאשר מוסיפים עוד נורה למעגל‪ ,‬יש להשקיע יותר‬
‫אנרגיה בסיבוב הדינמו‪ ,‬כיוון שהמעגל צורך יותר‬
‫אנרגיה חשמלית‪.‬‬
‫כעת ננתק את כל הנורות ונראה שהרבה יותר קל‬
‫לסובב‪ ,‬וצריך להשקיע פחות אנרגיה‪ .‬המעגל צורך‬
‫פחות אנרגיה חשמלית‪ ,‬ולכן צריך להשקיע פחות‬
‫אנרגיה כימית בכדי שהדינמו יסתובב‪.‬‬
‫דוגמה ‪-3‬הרמת משקולת בעזרת מנוע חשמלי‪.‬‬
‫• תארו בתרשים עוגה את המרות האנרגיה‬
‫שמתרחשות בעת הרמת המשקולת בעזרת מנוע‬
‫חשמלי‪.‬‬
‫לפני ההרמה‪-‬אנרגיה חשמלית שאגורה בסוללה‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫באמצע ההרמה‪-‬יש אנרגיות‪-‬חום ‪,‬תנועה ‪ ,‬גובה ואנרגיה חשמלית‬
‫שאגורה בסוללה אולם חלקה הומר לאנרגיות אחרות‪.‬‬
‫דוגמא ‪ -4‬שימור אנרגיה סולארית‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫מפעילים מאוורר חשמלי בעזרת אנרגיה סולארית‬
‫בעזרת נורה‪.‬‬
‫שאלה‪ -‬כיצד משפיע מרחקו של מקור האור מהלוח‬
‫הסולארי‪ ,‬על מהירות הסיבוב של המאוורר?‬
‫תשובה‪ -‬המאוורר יסתובב יותר לאט ככל שנרחיקו‬
‫ממקור‪.‬‬
‫נימוק‪ -‬הרחקת מקור האור מהלוח הסולארי גורמת‬
‫לכל שחלק מהאנרגיה מומרת לאנרגיית חום של‬
‫האוויר‪ ,‬ועל כן חלק יותר קטן המאנרגיה הסולארית‬
‫מומר לאנרגיה חשמלית ולאנרגיית תנועה‪ .‬ולכן‬
‫המהירות הסיבוב של המאוורר קטנה‪.‬‬
‫ייצוג המרות אנרגיה סולארית‬
‫א' סולארית‬
‫א' תנועה‬
‫נורה צמודה ללוח‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫נורה במרחק קטן‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫נורה במרחק גדול‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫א' חום‬
‫פרטי הערכה‬
‫יובל‪ ,‬סהר וגיא ערכו ניסוי‪ .‬הם תלו גלגל שהיה מחובר לדינמו‪.‬‬
‫על הגלגל ליפפו חוט שקצהו היה מחובר למשקולת כבדה‪.‬‬
‫כאשר שחררו את המשקולת‪ ,‬היא ירדה‪ ,‬משכה את החוט‬
‫שסובב את הגלגל‪ ,‬והגלגל סובב את הדינמו‪ .‬בניסוי א‪ ,‬הדינמו‬
‫לא היה מחובר לכל רכיב חשמלי‪ .‬יובל וחבריו גילו שכאשר הם‬
‫משחררים את המשקולת במקרה זה היא יורדת במהירות של ‪5‬‬
‫מטר לשנייה‪ .‬הם חזרו על הניסוי מספר פעמים ובכל פעם קיבלו‬
‫הסבר‪ :‬לפי עקרון שמור האנרגיה ‪,‬‬
‫תוצאה דומה מאוד‪.‬‬
‫בניסוי ב החליטו התלמידים לחבר לדינמו נורה‪ .‬כאשר חזרו על כמות האנרגיה קבועה במשך כל‬
‫התהליך‪.‬‬
‫הניסוי‪ ,‬הם גילו שהנורה מאירה במהלך ירידת המשקולת‪.‬‬
‫בניסוי א' מרבית אנרגיה הגובה‬
‫התלמידים חזרו על שלב ב מספר פעמים וגילו שבכל פעם‬
‫הפכה לאנרגיית תנועה ‪,‬וחלק קטן‬
‫הנורה האירה‪.‬‬
‫הפך לאנרגיית חום עקב חיכוך‪.‬‬
‫מה היתה מהירות המשקולת בניסוי ב' ביחס לניסוי א'?‬
‫בניסוי ב' חלק מאנרגיית התנועה‬
‫הומר לאנרגיית תנועה‪ ,‬וחלק גדול‬
‫השוואה גרפית בין‬
‫חום‬
‫יותר הומר לאנרגיית אור וחום‪,‬‬
‫המרות האנרגיה‬
‫עובדה זו הקטינה את אנרגיית‬
‫של שני הניסויים‬
‫תנועה‬
‫התנועה‪ .‬הקטנה של אנרגיית‬
‫מדגימה שבניסוי ב'‬
‫אור‬
‫התנועה הפחיתה את מהירות‬
‫נותרה פחות‬
‫'‬
‫א‬
‫ניסוי‬
‫'‬
‫ב‬
‫ניסוי‬
‫המשקולת ביחס לניסוי א'‪.‬‬
‫אנרגיית תנועה‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫מקורות אנרגיה‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫דרכים לקבלת אנרגיה חשמלית‬
‫האנרגיה החשמלית מתקבלת תוך המרה מתאימה של אנרגיה‬
‫ממקורות שונים‪ .‬כאשר מדברים על "מקור אנרגיה" הכוונה בד"כ‬
‫למשאב שניתן יחסית בקלות להמיר באמצעותו אנרגיה לביצוע‬
‫פעולות שונות‪.‬‬
‫בתחנות חשמל קיטוריות המקור לאנרגיה החשמלית היא האנרגיה‬
‫הכימית האגורה בפחם ומזוט ואותה ניתן לשחרר בשריפה‪ .‬גם‬
‫הפחם והמזוט נוצרו מתהליכים שמקורם באנרגית השמש‪.‬‬
‫תחנת חשמל הידרואלקטרית מפיקה אנרגיה חשמלית מומרת‬
‫אנרגית גובה של מים הזורמים במפל לאנרגית תנועה של טורבינה‬
‫המסובבת גנרטור‪.‬‬
‫תחנת כוח הידור אלקטרית‬
‫תאי שמש (תאים פוטו‪-‬וולטאיים) ממירים את קרינת השמש‬
‫הפוגעת בהם ישירות לאנרגיה חשמלית‪ .‬ניתן לאגור אנרגיה זו‬
‫במצברים ולנצלה בלילה‪.‬‬
‫יישומים טכנולוגיים להמרות אנרגיה‬
‫מגדל הגנרטור ‪ -‬המגדל הסולרי בריו‬
‫אנרגיית אור‬
‫אנרגיה חשמלית‬
‫יום‬
‫אנרגיה גובה‬
‫אנרגיית תנועה‬
‫אנרגיה חשמלית‬
‫לילה‬
‫המערכת ממירה את האנרגיה הסולארית לאנרגיה חשמלית בשעות היום‪,‬‬
‫וזו מומרת לאנרגיית גובה של המים בשעות היום‪ .‬אנרגיית הגובה מומרת‬
‫בשעות הלילה לאנרגיית תנועה של המים המומרת לאנרגיה חשמלית ‪.‬‬
‫דוד השמש‬
‫‪‬דוד השמש מנצל את אנרגיית הקרינה בכדי להמירה‬
‫לאנרגיה תרמית של המים‪.‬‬
‫‪‬שיקולים בתכנון המערכת‪-‬‬
‫‪‬הלוח הקולט מכוסה בזכוכית לשם ניצול אפקט החממה‬
‫כפי שיוסבר בפרק של אנרגיית הקרינה‪.‬‬
‫‪‬הצינורות שמובילים את המים עשויים מנחושת‪,‬מכיוון‬
‫שהנחושת מוליכה טוב את החום אל המים שזורמים‬
‫בתוכה‪.‬‬
‫‪‬המים החמים עולים כלפי מעלה ונאגרים בדוד עקב‬
‫תופעת ההסעה‪ ,‬דבר שחוסך את פעולת המשאבה‬
‫שצורכת אנרגיה‪.‬‬
‫‪‬הדוד עצמו מכוסה בחומר בידוד בכדי למנוע הולכת חום‬
‫לסביבה‪.‬סרטון על דוד השמש‬
‫יישומים טכנלוגיים להמרות אנרגיה לצורך‬
‫תנועה‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫כלי התחבורה הם השימוש הבולט ביותר באנרגיית התנועה‪.‬‬
‫מקורות האנרגיה להנעת כלי הרכב מתבססים על מספר‬
‫טכנולוגיות עיקריות‪:‬‬
‫מנוע שריפה שבו האנרגיה הכימית או הגרעינית האגורה‬
‫בדלק מומרת לאנרגיית חום שמומרת לאנרגיית תנועה של‬
‫הגזים שהופכים לאנרגית תנועה סיבובית במנוע‪ .‬אנימציה של‬
‫מנוע שריפה‬
‫המרות אנרגיה במנוע שריפה‬
‫מנוע חשמלי שבו האנרגיה החשמלית ‪,‬שמקורה במצבר או‬
‫ובקוי המתח ברכבת חשמלית‪ ,‬מומרת לאנרגיית תנועה‬
‫סיבובית של המנוע‪.‬‬
‫הזרם החשמלי יוצר שדה מגנטי מתחלף ‪,‬כיוון שזהו זרם‬
‫חילופין שגורם לסיבוב המנוע‪ .‬מנוע חשמלי‪.‬‬
‫ניתן להניע מנוע גם בעזרת זרם ישר ‪.‬‬
‫• בנוסף לטכנולוגיות הקיימות מנסים לקדם‬
‫רכבים בעלי מנוע חשמלי שמקור האנרגיה‬
‫הוא בתאי שמש‪( .‬הדגמה של מכונית‬
‫סולארית)‬
‫קיימים גם מנועים העובדים על מימן‬
‫שהאטומים שלו מתפרקים לאלקטרון ופרוטון‬
‫ונוצר זרם חשמלי‪.‬‬
‫זרם חשמלי ממימן‪fuel cell-‬‬
‫• שיטת הנעה נוספת היא בעזרת סירות‬
‫מפרש‪ ,‬כאשר אנרגיית התנועה של הרוח‬
‫מועברת לסירה באמצעות המפרשים‪.‬‬
‫• הנעת חלליות מתבססת על שתי שיטות‪-‬‬
‫• השיטה הוותיקה יותר מתבססת על פליטת‬
‫גזים שנפלטים ממנוע החללית‪ .‬לחלקיקי הגז‬
‫יש אינטראקציה עם גוף החללית בזמן‬
‫הפליטה‪ .‬בזמן האינטראקציה אנרגיית‬
‫התנועה של הגז מועברת לחללית‪ .‬אנימציה‬
‫שממחישה מנוע של חללית‬
‫• השיטה החדשה מתבססת על מפרש שעשוי‬
‫ממראות דקות‪ .‬חלקיקי השמש פוגעים‬
‫במפרש ומעבירים לחללית את אנרגיית‬
‫התנועה שלהם‪.‬‬