ענה על השאלות הבאות ושלח למייל:

1. קנינו פנס רב עוצמה הפנס עובד במתח של 6V והזרם בזמן פעולה הוא 5A מה הספק הפנס?

2. על מכשיר חשמלי לחיתוך סלט כתוב שההספק שלוהוא: 440W והוא מיועד לעבוד ברשת החשמל הביתית - 220V חשב את: 

זרם המכשיר ואת התנגדות המכשיר. 

3. מר ישראלי חזר מארה"ב הוא קנה שם מכשיר מיקרוגל חדיש בהספק גדול 1000W המיועד לעבוד ברשת החשמל של ארה"ב הפועלת במתח שהוי מחצית המתח הנהוג בישראל. הוא חיבר את המכשיר לרשת החשמל בארץ - 220V והפעיל אותו. איזה זרם, זרם במכשיר בישראל לעומת המכשיר שבו הוא מתוכנן לעבוד?

4. דוד קנה מאוור שולחני משוכלל בארה"ב במיועד לעבוד במתח של 110V אם נתון שהתנגדות המאוורר הוא 11 אוהם באיזה זרם הוא מיועד (מתוכנן) לעבוד? 

הפרש פוטנציאלים (מתח) חשמלי

.הגדרה:     ההבדל באנרגיה (בג'אול) שיש בממוצע ליחידת מטען חיובי (קולון אחד) בין שתי נקודות במרחב

.יחידות:      המתח נמדד ביחידות של וולט: וולט אחד הוא הפרש של ג'אול אחד לקולון בין שתי הנקודות

:הרחבה

 כאשר באזור מסוים יש למטענים חשמליים חיוביים יותר אנרגיה ליחידת מטען מאשר באזור אחר, אנו אומרים כי בין שני האזורים יש מתח חשמלי או הפרש פוטנציאלים חשמלי. הפרש הפוטנציאלים שווה לשינוי שיחול באנרגיה של מערכת המטענים כאשר תועבר יחידת מטען אחת בין שתי הנקודות. האנרגיה ליחידת מטען שלילי נחשבת לשלילית. נהוג לסמן בסימן פלוס את המקום שבו יש למטען חיובי אנרגיה רבה יותר (פוטנציאל גבוה) ובסימן מינוס את המקום שבו באופן יחסי יש ליחידת המטען החשמלי אנרגיה פחותה - פוטנציאל נמוך

הפרש הפוטנציאלים בין שתי נקודות יכול להיווצר על ידי תהליך כימי (סוללה), על ידי חימום, על ידי קרינה - תאים פוטואלקטריים

הספק בפיסיקה הוא כמות העבודה המושקעת או מתקבלת ביחידת זמן, כאשר עבודה מוגדרת ככמות האנרגיה המועברת למערכת או גוף בשל הפעלת כוח לאורך מסלול כלשהו. מקובל למדוד הספק ביחידת וואט (watt) (יחידה מוכרת נוספת היא גם כח סוס). אפשר גם להגדיר הספק כקצב הפיכת אנרגיה מצורה לצורה.

אנשים בדרך כלל נוטים להתבלבל בין אנרגיה להספק. בעוד אנרגיה הינה היכולת לבצע עבודה, הספק הוא למעשה המדידה של קצב שינוי האנרגיה ליחידת זמן. אנרגיה היא היכולת לעשות משהו. לדוגמא, אנו מוציאים אנרגיה על מנת להניע מכונית או להאיר מנורה. היחידה שבה אנו מודדים אנרגיה הינה ג'אול אך לעיתים אנו משתמשים במונח וואט-שעה או קילווואט-שעה. כמובן שאנרגיה מופיעה בהרבה צורות בטבע, ויכולה להתבטא בכמה יחידות שונות. כאמור, אנרגיה יכולה לשנות צורה (חום, קרינה...), אך הספק אינו משנה צורה. אם משהו משתנה, אנרגיה משנה צורה אך הספק רק מודד כמה מהר השינוי קרה; הספק הוא הקצב שבו אנרגיה השתנתה בכל שניה.

ניקח כדוגמא אדם המטפס במדרגות. לטפס על גרם של מדרגות דורש מאיתנו לבצע עבודה על מנת להתגבר על כח הכבידה. כמות זו של עבודה היא זהה באם מישהו מטפס במדרגות לאט או באם מישהו מטפס בריצה במדרגות. אולם, סביר להניח כי אנו נתנשף בכבידות אם נרוץ בטיפוס המדרגות מאשר אם נטפס לאט. מדוע? ההבדל נעוץ בהספק. כמות העבודה הינה זהה, אך טיפוס מהיר במדרגות דורש הספק גבוהה יותר מאשר טיפוס איטי במדרגות. הספק חשמלי של מעגל חשמלי כלשהו הוא למעשה מקרה פרטי של מושג ההספק, שגם הוא נמדד בוואט. הספק חשמלי הוא למעשה כמות האנרגיה החשמלית ליחידת זמן שנכנסת למעגל חשמלי ומומרת בו לצורות אחרות של אנרגיה. כלומר, ההספק של מעגל חשמלי הוא קצב זרימת האנרגיה הכוללת לתוך המעגל.

לדוגמא, נורת להט רגילה היא נורה של 100 וואט. כלומר, הנורה משתמשת בהספק של 100 וואט, במילים אחרות, משתמשת באנרגיה בקצב של 100 ג'אול לשניה. באותו אופן, לתחנת כח חשמלית של 500 מגה-וואט, יש הספק יוצא של 500 מגה-וואט שזה 500 מיליון וואט: התחנה מייצרת 500 מיליון ג'אול של אנרגיה בכל שניה.

הערה חשובה: משום שהספק הינו קצב שינוי האנרגיה, הספק כבר טומן בחובו את הזמן (ג'אול ליחידת זמן). על כן, אין זה נכון לציין כמה זמן לקח לתחנת כח של 500 מגה-וואט לייצר 500 מגה-וואט של חשמל. לומר שתחנה מייצרת 500 מגה-וואט משמעו שהיא מייצרת 500 מגה-ג'אול בשניה. אז מה אומר המושג 'קילו-וואט שעה'? קילו-וואט זה 1000 וואט וזו יחידת הספק. שעה היא כמובן יחידת זמן. לכן, קילו-וואט-שעה זה הספק כפול זמן שזה למעשה אנרגיה. חברות חשמל משתמשות לעיתים בקילו-וואט שעה למדוד צריכת חשמל, אולם פיסיקאים משתמשים ביחידת הג'אול.

שאלות מתוך המבחנים הארציים:

ענו על דף או פתחו קובץ word וענו: 

שילחו לי למייל

בהצלחה!

הקיפו את התשובה הנכונה ביותר!

א. ההספק של הצרכן מאוורר הוא הגבוה ביותר.

ב. ההספק של הצרכן מיקרוגל הוא הגבוה ביותר.

ג. לכל אחד משלושת הצרכנים יש הספק שווה.

ד. ההספק של הצרכן מגהץ הוא הגבוה ביותר.

השלימו את המשפטים הבאים: 

עוצמת הזרם העוברת דרך הצרכן_________________ היא הגבוהה ביותר.

עוצמת הזרם העוברת דרך הצרכן__________________ היא הנמוכה ביותר.

נמקו אחד משני המשפטים שהשלמתם: _________________________________________________________________________

חשבו את עוצמת הזרם שעובר דרך המגהץ: _____________________________________________________________________

חשבו את ההספק של המגהץ: _________________________________________________________________________________

במקביל לשלושת הצרכנים הקיימים ברשת הביתית (ציור למעלה), בחיבור במקביל הוסיפו תנור אפיה שהתנגדותו 20 אוהם.

הקיפו את התשובה הנכונה:  עקב הוספת הצרכן- 

א. הזרם העובר דרך מקור המתח לא השתנה.

ב. הזרם העובר דרך מקור המתח יקטן.

ג. הזרם העובר דרך מקור המתח יגדל.

ד. הזרם העובר דרך מקור המתח יהיה שווה ל-0.

כידוע רשת החשמל הביתית מוגנת באמצעות מפסק אוטומטי. מפסק זה קופץ ומנתק את זרם החשמל במעגל בהגיעו לעוצמה של 25 אמפר. תנור האפיה התקלקל והוחלף בתנור חדש בעל התנגדות של 15 אוהם.(ההתנגדות של המפסק האוטומטי שואפת ל-0 )

הסתכלו בציור למטה!

• חשבו את עוצמת הזרם העובר דרך מקור המתח לאחר הוספת התנור החדש.  ______________________________________ 

• האם המפסק האוטומטי קפץ? הסבירו: ______________________________________________________________________

המשך השאלות מתוך קובץ המבחנים:

• התלמידים סגרו את המפסק של אחד המעגלים, ומצאו כי עוצמת הזרם בו היא 1.2 אמפר. עוצמת הזרם שנמדדה בסגירת המעגל השני הייתה 4.8 אמפר. הקיפו את התשובה הנכונה: 

עוצמת הזרם 1.2 אמפר נמדדה:

 במעגל 1       במעגל 2. 

• חשבו את ההתנגדות של שתי הנורות יחד במעגל 1 ,אם המתח שהמקור מספק למעגל שווה ל–24 וולט. פרטו את חישובכם.