לאתר המידע

זרם חילופין? למה זה חשוב?

קאבר סרטון

זרם חילופין? למה זה חשוב?

ניקולה טסלה 🎂 יולי 1856

מאמר שני בסדרת מדען החודש יולי 2024 
 
עולם המדע הכיר את “הזרם הישר”, שבו האלקטרונים נעים באופן חד כיווני, מהקוטב ה”עשיר” באלקטרונים, אל הקוטב ה”עני” באלקטרונים.
הזרם הישר בעייתי, כאשר צריך להעביר חשמל באמצעות כבל חשמלי למרחקים גדולים. לאורך המסלול הארוך, הכבל מתחמם. חלק גדול מהאנרגיה החשמלית “מתבזבז”, ומומר לאנרגיית חום.
 
טסלה פיתח “גנרטור” שפועל באמצעות “זרם חילופין”, שבו אין אובדן אנרגיה.
את אופן הפעולה של הגנרטור הפועל בזרם חילופין, נראה בסרטון הבא – סליל נחושת מסתובב במהירות בתוך “שדה מגנטי”, וכתוצאה מכך נוצר זרם חשמלי.
זרימת האלקטרונים מתרחשת בתוך סליל הנחושת, שמסתובב במהירות בתוך “מנהרה מגנטית”, (ובשפה מדעית – “שדה מגנטי”).
לסליל יש שני קצוות – נקרא להם “קצה א” ו”קצה ב”.
 

⚡זרם החילופין

הסיבוב בתוך השדה המגנטי גורם לכך ש:

לרגע קצרצר – קצה א’ “עשיר” באלקטרונים, וקצה ב’ “עני”. וכתוצאה מכך – החשמל זורם מא’ לב’.
חלקיק שנייה לאחר מכן – דווקא קצה ב’ “עשיר” באלקטרונים, ואילו קצה א’ הוא ה”עני”. וכתוצאה מכך – באותו חלקיק שנייה החשמל זורם דווקא מב’ לא’.
היפוך הכיוון של הזרימה מתרחש 50 פעמים בשנייה! (ובשפה מדעית – “בתדירות של 50 הרץ”).
 
בסרטון שראינו, המעברים מקצה לקצה נראים היטב – הנורה “ממצמצת”. זאת, מאחר שתדירות הסיבוב הידני של המיתקן שצולם נמוכה בהרבה מ- 50 הרץ.
ולכן, בכל פעם שהזרם מתהפך – יש “אובדן כוח”, והמנורה כמעט כבית.
אצלנו בבית “אובדני הכוח” לא נראים, כי בתדירות גבוהה – המוח לא מבחין בהפסקות הקצרצרות.

 

טסלה עלה על הרעיון כי הוא היה מתמטיקאי ש”חי” את המספרים 

טסלה הכיר שני חוקים של מדענים דגולים שקדמו לו –

👨‍🔬 חוק ג’אול שעוסק בשלושה גורמים (אובדן האנרגיה, עוצמת הזרם, והתנגדות המוליך)

👨‍🔬 חוק אוהם שעוסק גם הוא בשלושה גורמים (עוצמת המתח, הזרם, וההתנגדות)
 
בטכניקה של “הצבה”, (שלומדים בכיתה ט’), טסלה הציב את משוואת חוק אוהם בתוך משוואת חוק ג’אול, מההצבה “צמחה” נוסחה הקובעת שאובדן האנרגיה = מכפלה של הזרם במתח.
 
הנוסחה המתמטית שהתקבלה, הובילה אותו למסקנה שמבחינה מתמטית, ניתן להגיע אל אותן תוצאות:
או כאשר טוענים את הכבל במתח נמוך ובזרם גבוה
או כאשר טוענים את הכבל במתח גבוה ובזרם נמוך.
 
ואם זה עובד מתמטית, זה חייב לעבוד גם טכנולוגית…
 

💡 חישב, ובנה –

תחנת הכוח שטסלה המציא, זו הפועלת באמצעות “זרם החילופין” מייצרת חשמל במתח נמוך.
ביציאה מהתחנה, המתח הנמוך מומר למתח גבוה באמצעות שנאים (משני מתח).
עובדה זו מאפשרת הזרמת חשמל לאורך מאות קילומטרים.
אבל – אי אפשר לספק ללקוח חשמל במתח גבוה. זו סכנת נפשות. חוץ מזה – הצרכן זקוק לזרם גבוה, כדי להזין את המכשירים החשמליים שבביתו.
לכן, כשהחשמל מגיע אל שכונת המגורים, חברת החשמל ממירה את המתח הגבוה למתח נמוך באמצעות שנאים.
 
בסופו של דבר החשמל מגיע אל בית הלקוח במתח נמוך (בטיחות!), ובזרם גבוה [למכשירי החשמל].
בדיוק מה שרצינו שיקרה.👌
תגיות:
אלפרד נובל (1) הוראת מדעים (1) חשמל (3) מדען החודש (4) מסע מדעי בלוח העברי (3) ניקולא טסלה (3) תומס אדיסון (1)

שתפו אחרים

מאמרים נוספים

אלפרד נובל דינמיט

למי מגיע פרס נובל? ומדוע?

אלפרד נובל אוקטובר 1833 מאמר ראשון בסדרת מדען החודש    החודש אנו רוצים לספר לכם על אדם מיוחד – אלפרד נובל  הוא נולד בשבדיה למשפחה שעסקה בייצור

Read More »
צור קשר
כתבו לנו ב-whatsApp

יש לכם בקשות מיוחדות? השאירו פרטים ונחזור אליכם

ערכות לפי נושא
Facebook Youtube Instagram

© כל הזכויות שמורות לטכנוקט. 

איזה מוצר אתם מחפשים?

כן! איך מקבלים קופון הנחה?

מצטרפים ל"פרזנטורים" של טכנוקט!

איך עושים את זה?

  1. מצטלמים עם שלט “חקרנו ונהנינו!” 
  2. שולחים לנו את התמונה לכתובת: info@technokat.co.il  באמצעות טופס ההתקשרות המצורף.
  3. מקבלים קוד קופון לקנייה הבאה שלכם באתר שלנו!

* את התמונות נעלה לאתר או לפייסבוק של טכנוקט. 

דילוג לתוכן