סיכום - אנרגיה במערכות חשמליות
חזרה מקיפה על כל הנושאים של פרק 11
מה למדנו בפרק הזה?
נושא 1: שלושת הגדלים הבסיסיים
זרם (I)
כמות מטענים ביחידת זמן.
יחידה: אמפר (A)
מודד: אמפרמטר (בטור)
סימון: I
מתח (V)
הפרש אנרגיה בין שתי נקודות.
יחידה: וולט (V)
מודד: וולטמטר (במקביל)
סימון: V
התנגדות (R)
התנגדות לזרימת זרם.
יחידה: אוהם (ohm)
תלויה בחומר, אורך, עובי, טמפרטורה
סימון: R
נושא 2: חוק אוהם
שלוש צורות של חוק אוהם:
I = V / R (למציאת זרם)
V = I x R (למציאת מתח)
R = V / I (למציאת התנגדות)
יחס ישר: כשמגדילים מתח ← הזרם גדל (R קבוע)
יחס הפוך: כשמגדילים התנגדות ← הזרם קטן (V קבוע)
נושא 3: חיבור בטור
שלושת הכללים - מעגל טורי
1. זרם זהה: I(total) = I1 = I2 = I3 (מסלול אחד)
2. מתח מתחלק: V(total) = V1 + V2 + V3 (נגד גדול = יותר מתח)
3. התנגדות מצטברת: R(total) = R1 + R2 + R3
תקלה: רכיב מתקלקל ← כל המעגל נפסק
נושא 4: חיבור במקביל
שלושת הכללים - מעגל מקבילי
1. מתח זהה: V(total) = V1 = V2 = V3 (חיבור ישיר למקור)
2. זרם מתפצל: I(total) = I1 + I2 + I3 (ענף עם R נמוך = יותר זרם)
3. התנגדות קטנה: 1/R(total) = 1/R1 + 1/R2 (תמיד קטנה מהקטנה ביותר!)
תקלה: רכיב מתקלקל ← רק ענף אחד נפסק, השאר ממשיכים
טור מול מקביל - טבלת השוואה
השוואת חיבור בטור ובמקביל
| תכונה | חיבור בטור | חיבור במקביל |
|---|---|---|
| מסלולים | אחד | כמה |
| זרם | זהה: I(tot)=I1=I2 | מתחלק: I(tot)=I1+I2 |
| מתח | מתחלק: V(tot)=V1+V2 | זהה: V(tot)=V1=V2 |
| התנגדות | R(tot)=R1+R2 (גדלה) | 1/R=1/R1+1/R2 (קטנה) |
| תקלה ברכיב | כל המעגל נפסק | רק ענף אחד |
| הוספת רכיב | זרם קטן | זרם כולל גדל |
| שימוש | סוללות, מתג | חשמל ביתי |
נושא 5: אנרגיה, הספק ונצילות
אנרגיה חשמלית: E = V x I x t (ג'ול)
הספק חשמלי: P = V x I = E / t (וואט)
צריכת חשמל: E (kWh) = P (kW) x t (שעות)
נצילות: (אנרגיה שימושית / אנרגיה מושקעת) x 100%
1 קוט"ש = 3,600,000 ג'ול
נושא 6: צריכת חשמל ביתית
נקודות מפתח
קוט"ש
יחידת האנרגיה בחשבון החשמל. 1 קוט"ש = 1kW x 1 שעה. עלות: כ-0.55 שקל לקוט"ש.
תווית אנרגיה
דירוג A (ירוק, יעיל) עד G (אדום, בזבזני). בחרו A לחיסכון מרבי.
LED מול ליבון
LED חוסכת עד 80% חשמל, מחזיקה פי 25 יותר. נצילות LED: 40%, ליבון: 5%.
הצרכן הגדול
המזגן - הצרכן הגדול ביותר בבית. טיפ: טמפרטורה 25 מעלות, ניקוי מסננים, בידוד.
כל הנוסחאות במקום אחד
נוסחאות פרק 11 - אנרגיה במערכות חשמליות
| נושא | נוסחה | יחידות |
|---|---|---|
| חוק אוהם | I = V / R | A = V / ohm |
| חוק אוהם (מתח) | V = I x R | V = A x ohm |
| חוק אוהם (התנגדות) | R = V / I | ohm = V / A |
| התנגדות בטור | R(tot) = R1 + R2 + ... | ohm |
| התנגדות במקביל | 1/R(tot) = 1/R1 + 1/R2 + ... | ohm |
| שני נגדים במקביל | R(tot) = (R1 x R2)/(R1 + R2) | ohm |
| אנרגיה חשמלית | E = V x I x t | J = V x A x s |
| הספק (מתח וזרם) | P = V x I | W = V x A |
| הספק (אנרגיה וזמן) | P = E / t | W = J / s |
| צריכת חשמל | E = P(kW) x t(h) | kWh |
| נצילות | (שימושית/מושקעת) x 100% | % |
| 1 קוט"ש | 1 kW x 1 שעה | 3,600,000 J |
טיפים למבחן
איך להצליח במבחן?
שבע נקודות חשובות:
- תמיד ציינו את הנוסחה לפני שמציבים מספרים
- שימו לב ליחידות! זמן בשניות (לאנרגיה), בשעות (לקוט"ש)
- במעגל טורי - הזרם זהה. במקביל - המתח זהה
- התנגדות שקולה בטור תמיד גדולה יותר, במקביל תמיד קטנה יותר
- תמיד בדקו את התוצאה: סכום מתחים בטור = מתח מקור, סכום זרמים במקביל = זרם כולל
- בשאלות נצילות - שימושית תמיד קטנה ממושקעת (נצילות < 100%)
- בשאלות חשבון חשמל - המירו W ל-kW (חלקו ב-1000) לפני שמכפילים בשעות
תרגילי חזרה
שאלה לחשיבה
מעגל טורי: סוללה 24V, R1=4 ohm, R2=8 ohm. מצאו: R(total), I, V1, V2.
R(total) = 4+8 = 12 ohm. I = 24/12 = 2A. V1 = 2 x 4 = 8V. V2 = 2 x 8 = 16V. בדיקה: 8+16 = 24V.
שאלה לחשיבה
מעגל מקבילי: סוללה 12V, R1=6 ohm, R2=12 ohm. מצאו: I1, I2, I(total), R(total).
I1 = 12/6 = 2A. I2 = 12/12 = 1A. I(total) = 2+1 = 3A. R(total) = 12/3 = 4 ohm. או: R = (6x12)/(6+12) = 72/18 = 4 ohm.
שאלה לחשיבה
מזגן 2 kW עובד 6 שעות ביום, 30 יום. מחיר kWh = 0.55 שקל. מהי העלות?
E = 2 x 6 x 30 = 360 kWh. עלות = 360 x 0.55 = 198 שקל.
משחק חזרה לפרק
השתמשו במשחק החזרה כדי לבדוק את הידע שלכם על כל הנושאים בפרק. המשחק כולל שאלות מכל המודולים - זרם, מתח, חוק אוהם, טור ומקביל, אנרגיה, הספק ונצילות.
מה נדרש כדי שזרם יזרום במעגל?
תרגול מתקדם
מוכנים למבחן המסכם המלא?
עברו לחידון המורחב של הפרק לתרגול מקיף עם 66 שאלות מכל נושאי הלימוד.