תחום 02
מעגלים חשמליים
איך הזרם החשמלי זורם, ואיך שולטים בו
מעגלים חשמליים מפעילים נורות, טלפונים ומנועים. כאן תלמדו מה גורם לזרם לזרום, ואיך להשתמש בו בבטחה.
למי זה מתאים
ילדים שסקרנים לגבי סוללות, נורות ומתגים, ולומדים שמתכוננים ללימודי אלקטרוניקה.
מה תלמדו
- מהם מתח חשמלי, זרם חשמלי והתנגדות
- למה המעגל חייב להיות סגור כדי שזרם יזרום
- ההבדל בין חיבור בטור לחיבור במקביל
- למה רכיבים צריכים זרם מתאים: לא קטן מדי ולא גדול מדי
דוגמאות לניסויים
-
הדליקו נורית LED, ובחרו נגד שיגן עליה מפני נזק.
-
חברו שתי נורות בטור, אחר כך במקביל, והשוו את הבהירות שלהן.
-
הוסיפו מתג, ומצאו איפה למקם אותו כדי לשלוט בכל המעגל.
מה אפשר לבנות
-
פנס עם מתג
-
מנורת לילה
-
אזעקה פשוטה עם זמזם
הדוגמאות האלה מראות את סוג העבודה בתחום הזה. השיעורים שיפורסמו בפועל עשויים להיות שונים.
נסו מודל קטן
המודלים הקטנים האלה פועלים כאן, בדפדפן שלכם, וממשיכים לעבוד גם ללא חיבור לאינטרנט (אופליין) אחרי שהדף נטען. אלה מודלים לימודיים מפושטים, ולא תוכנת ההדמיה של MEKALUMI.
הגנו על נורית ה-LED
בחרו סוללה ונגד, ואז הפעילו את המתג כדי שזרם יזרום במעגל. כשהזרם קטן מדי, נורית ה-LED נשארת כבויה. כשהוא גדול מדי, נורית LED אמיתית עלולה להישרף.
- זרם
- 11.4 mA
- נורית LED
- מאירה בבטחה.
הנגד מגביל את הזרם. חוק אוהם מאפשר לחשב כמה זרם יזרום: זרם = (מתח הסוללה − המתח על ה-LED) ÷ התנגדות.
מודל: סוללה אידיאלית; נורית LED אדומה עם מפל מתח קבוע של 2 V, בטוחה עד כ-20 mA.
מה ההדמיה מפשטת
- לעיתים קרובות הסוללות והחוטים נחשבים אידיאליים, אבל סוללות אמיתיות מתרוקנות וחוטים אמיתיים מתחממים.
- החלקים בהדמיה זהים זה לזה; חלקים אמיתיים שונים מעט זה מזה.
כל הדמיה מפשטת את המציאות. ההבנה איך היא עושה זאת היא חלק מלימוד ההנדסה.
קשרים למקצועות הלימוד בבית הספר
פיזיקה, מתמטיקה (חוק אוהם), טכנולוגיה
קשרים לתחומים אחרים
המעגלים החשמליים מובילים ללוגיקה ספרתית, לתכנון מעגלים מודפסים (PCB), לאוטומציה ולרובוטיקה.
טוב לדעת
מעגלים וירטואליים בטוחים לחקירה. החשמל שבשקעים בקיר מסוכן: לעולם אל תעשו בו ניסויים.