זרם ישר ומעגלים חשמליים פיזיקה לכיתה י״ב

בנושא הזה 9 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. זרם חשמלי

   זרם חשמלי הוא קצב זרימת המטען: I = Δq/Δt (ממוצע) ו-I = dq/dt (רגעי) - השיפוע של גרף q–t. המטען שעבר הוא השטח מתחת לגרף I–t. בשיעור: כיוון הזרם המוסכם מול תנועת האלקטרונים, הזרם לא "נגמר" בנורה, ומהירות הסחיפה.

2. מתח, חוק אוהם ואופיינים

   מתח הוא אנרגיה ליחידת מטען. חוק אוהם V = RI, ההתנגדות R = V/I, ומה מבדיל רכיב אומי (גרף I–V ישר דרך הראשית) מנורה ומדיודה. בשיעור: קריאה של גרפי אופייניים וחישוב התנגדות בנקודה.

3. התנגדות סגולית, ריאוסטט ופוטנציומטר

   ההתנגדות של מוליך תלויה בחומר ובצורה: R = ρℓ/A = λℓ. בשיעור: ההתנגדות הסגולית, התלות באורך ובשטח החתך, השפעת הטמפרטורה, וריאוסטט ופוטנציומטר - נגדים משתנים.

4. כא״מ, מתח הדקים והתנגדות פנימית

   כא״מ (ε) של מקור הוא האנרגיה שהוא נותן לכל קולון; בתוך המקור יש התנגדות פנימית r, ולכן מתח ההדקים Vab = ε − rI קטן מהכא״מ כשזורם זרם. בשיעור: I = ε/(R + r), זרם קצר, הגרף Vab–I (חיתוך = ε, שיפוע = −r) וניסוי החובה.

5. הספק, קוט״ש ונצילות

   הספק חשמלי P = V·I (ובנגד גם I²R ו-V²/R), אנרגיה E = P·t, היחידה קוט״ש (kWh) ונצילות η = P_eff/P_in. בשיעור גם ההספקים בסוללה אמיתית: הספק כולל εI, הפסד rI² והספק מנוצל V_ab·I.

6. חיבור נגדים

   חיבור נגדים בטור (R_T = ΣRᵢ, זרם משותף, המתחים מתחברים) ובמקביל (1/R_T = Σ1/Rᵢ, מתח משותף, הזרמים מתחברים), ופתרון של מעגל מעורב צעד אחר צעד: התנגדות שקולה, זרם כולל, מתחים וזרמים בכל ענף.

7. חיבור מקורות וחוקי קירכהוף

   חיבור מקורות בטור (באותו כיוון ובכיוונים מנוגדים) ובמקביל, וחוקי קירכהוף: חוק הזרמים ΣI = 0 בצומת וחוק המתחים Σε = ΣIR בלולאה. התכנית מגבילה למעגלים עם לכל היותר שני צמתים ושני מקורות.

8. מכשירי מדידה אידאליים ולא אידאליים

   מכשירי מדידה: מד זרם (אמפרמטר) מחובר בטור, ובמצב אידאלי התנגדותו אפס; מד מתח (וולטמטר) מחובר במקביל, ובמצב אידאלי התנגדותו אינסופית. בשיעור: איך מכשיר לא אידאלי משנה את המעגל ואת המדידה, ומה קורה כשמחברים מכשיר במקום הלא נכון.

9. טעינה ופריקה של קבל (τ = RC) + חזרה

   טעינה ופריקה של קבל דרך נגד: קבוע הזמן τ = RC, הזרם I(t) = I₀e^(−t/τ), המתח בטעינה ε(1 − e^(−t/τ)) ובפריקה V₀e^(−t/τ). אחרי זמן τ הקבל טעון ב-63%, לא "מלא". בסוף השיעור - שאלות חזרה על היחידה.

→ אלקטרוסטטיקהמגנטיות ←