חשמל: הגדרה, שיטה, יתרונות, נכסים וסכנות

חשמל: הגדרה, שיטה, יתרונות, נכסים וסכנות - בהזדמנות זו על ידע ידון על חשמל. אשר בדיון זה מסביר את משמעות החשמל, דרכים, יתרונות, נכסים וסכנות של חשמל בקצרה ובבהירות. לפרטים נוספים, עיין במאמר הבא.

חשמל: הגדרה, שיטה, יתרונות, נכסים וסכנות

בעידן מודרני ומתוחכם זה, אנשים תלויים מאוד בחשמל. רק שימו לב לציוד בביתכם, אילו כלים משתמשים במקור זרם חשמלי? דוגמאות למכשירים אלקטרוניים הם טלוויזיות, משאבות מים, מגהצים ומקררים. כל המכשירים האלקטרוניים הללו דורשים שימוש במקור זרם חשמלי.

אז מאיפה הזרם החשמלי? ואיך הזרם החשמלי מגיע לביתך?

הגדרת חשמל

חשמל היא סדרה של תופעות פיזיקליות הקשורות לזרימת מטענים חשמליים חיוביים ושליליים. המדע שלומד חשמל מורכב משני חלקים, כלומר חשמל סטטי וחשמל דינמי.

חשמל סטטי

חשמל סטטי הוא מדע המטענים החשמליים הנייחים, הכוח בין המטען, השדה סביב המטען והפוטנציאל שמייצר מטען.

חשמל דינמי

אמנם חשמל דינמי הוא המדע של העברת מטענים חשמליים, כוחות הנוצרים על ידי שדות חשמליים ופוטנציאל חשמלי.

לפני שתלמד חשמל, עליך לדעת מה מרכיב את הדברים סביבך. כל האובייקטים המורכבים מחלקיקים קטנים מאוד נקראים אטומים. האטום עצמו מורכב מגרעין אטומי ואלקטרונים.

גרעין האטום נקרא הגרעין שנמצא באמצע האטום. גרעין האטום מורכב מפרוטונים ונויטרונים, בהם הפרוטונים הם בעלי מטען חיובי, ואילו לנויטרונים אין מטען. גרעין האטום מוקף באלקטרונים טעונים שלילית.

בעיקרון, באטום אין מטען או ניטרלי. כלומר, מספר הפרוטונים באטום זהה למספר האלקטרונים. אם אטום צובר אלקטרונים או מאבד אלקטרונים, אז אטום נקרא יון.

כיצד ליצור טעינה חשמלית סטטית

בהתבסס על הטעינה, ישנן שלוש (שלוש) דרכים לייצר חשמל סטטי, כולל:

על ידי שפשוף

בוודאי ראית סרגל פלסטיק שאין בו מטען ושפשף אותו בבד צמר, ואז הסרגל יכול להכין או למשוך פיסות נייר קטנות. מדוע זה קרה? כאשר הסרגל נשפשף בצמר, יש העברת אלקטרונים מבד הצמר לסרגל הפלסטיק, כך שלפלסטיק יש מעט אלקטרונים נוספים. כלומר הסרגל הפלסטי הופך לאלקטרונים עודפים והופך לטעון שלילית.

מהסבר זה אנו יכולים לראות כי ישנם שני סוגים של מטען חשמלי, כלומר מטען חשמלי חיובי ומטען חשמלי שלילי. ניתן לומר כי על אובייקט יש מטען חשמלי חיובי, אם חסר לו אחד או יותר אלקטרונים. ניתן לומר על אובייקט שיש לו מטען חשמלי שלילי, אם יש לו עודף של אלקטרונים אחד או יותר. מספר האלקטרונים קובע את גודל המטען החשמלי.

על ידי הולכה (מגע)

מתכת טעונה חיובית נוגעת במתכת טעונה (ניטרלית). אלקטרונים במתכת לא טעונה נמשכים למתכת טעונה חיובית. אז כמה אלקטרונים יכולים לעבור למתכת החיובית. ככל שהמטען השלילי במתכת הנייטרלית פוחת, המתכת תטען באופן חיובי.

בדרך אינדוקציה

על ידי אינדוקציה, מתכת טעונה חיובית מובאת ליד מתכת ניטרלית ללא מגע. האלקטרונים במתכת ניטרלית יזוזו, אך לא יעזבו את המתכת. אלקטרונים במתכת ניטרלית עוברים רק לקצה B. המתכת נותרת ניטרלית, אך הופכת להפרדת מטענים בין מטענים חיוביים ושליליים. שיטה זו נקראת שיטת האינדוקציה.

מאפייני טעינה חשמלית סטטית

לכל אובייקט שנטען חשמלי כאשר הוא מתקרב זה לזה יהיה מאפיינים מסוימים.

• כאשר חפצים בעלי מטען זהה מתקרבים זה לזה, הם ידחו זה את זה.
• כאשר חפצים עם מטענים לא דומים מתקרבים זה לזה, הם מושכים זה את זה.

היה אדם אחד שהיה אזרח צרפתי, הפיזיקאי צ'רלס קולומב (1736-1806 לספירה). הוא ערך ניסוי באמצעות סוג של שיווי משקל כדי לקבוע את הכוח על שני עצמים טעונים. באמצעות ניסויים אלה בשנת 1785 הוא הגיע למסקנה שיש קשר בין מטען חשמלי, כוח חשמלי והמרחק ביניהם. הכוח החשמלי שהוא מעביר מחולק לשני סוגים, כלומר:

• כוח המשיכה בין שני המטענים.
• הדחייה בין שני האישומים.

הכוח שגורם לאובייקטים טעונים חשמל להתקרב זה לזה נקרא כוח המשיכה והכוח שגורם לאובייקטים טעונים חשמליים להתרחק אחד מהשני נקרא כוח דוחה. אם הכוח פועל על עצם זה יגרום לחפץ לנוע.

חוק צ'רלס קולומב

"כוח הדחייה או המשיכה בין שני עצמים טעונים חשמליים הוא פרופורציונלי ישירות" לפי תוצר של שתי המטענים וביחס הפוך לריבוע המרחק בין שתי המטענים זה".

היתרונות של חשמל סטטי

יש מושג של חשמל סטטי שניתן להשתמש בו בציוד חשמלי, כולל הדברים הבאים:

ייצור קבלים במעגלים אלקטרוניים

מעבים נקראים לעתים קרובות קבלים, יש להם 2 לוחות מתכת המופרדים על ידי חומר דיאלקטרי. חומרים דיאלקטריים המשמשים בדרך כלל כוללים זכוכית וקרמיקה.

אם הקצוות של שתי לוחות המתכת מקבלים מתח חשמלי, אז מה שקורה הוא מטען חיובי יתאסף לאחת הרגליים על המתכת. במקביל מטען שלילי מתאסף בקצה השני של המתכת.

גנרטור ואן דה גראף

גנרטורים של ואן דה גראף יכולים לייצר הבדלים פוטנציאליים עצומים של עד מיליוני וולט. גנרטור זה מורכב מכדור מתכת, גומייה, גלגל מסתובב ואלקטרודות. כיצד פועל גנרטור ואן דה גראף, בין היתר, כדלקמן.

מקור מתח של 50 קילו וולט ניתן לאלקטרודה A כך שהמטען השלילי בקלטת מנותב לקרקע, ואילו המטען החיובי מובל על ידי הכדור אל האלקטרודה B ואז אל פני שטח המוליך. אם יישום מתח זה מתרחש ברציפות, אז הפרדת המטען ממשיכה להתרחש ויותר ויותר מטענים חיוביים מצטברים על פני הכדור.

על ידי נגיעה בכדור, גופנו יחויב באותה מטען, כלומר מטען חיובי. כתוצאה מכך, השיער שלנו נגרם על ידי מטען חיובי ותהיה דחייה הדדית עם המטען החיובי של כדור המוליך כך שהשיער יעמוד.

גוש העשן

בשנת 1907, פ. ז. קוטרל המציא מכשיר פשוט להסרת עשן מארובות. כגון מפעלי מלט, מפעלי פלדה ותחנות כוח. כמעט כל המפעלים מייצרים עשן ואבק מלוכלכים מאוד. אז כדי להפחית עשן ואבק, נוצר מכשיר לקרישת עשן.

צבר האדים מורכב מחוט וצלחת מתכת. החוט נתון למתח גבוה של עד 60 קילו וולט שמייצר הרבה אלקטרונים והחוט הופך לטעון שלילית. לוח המתכת על קיר הארובה הופך לטעון באופן חיובי מכיוון שהוא נגרם על ידי חוט טעון שלילי.

עשן ואבק מגיעים מתחתית הארובה למעלה, כך שהוא הופך לטעון שלילית. כאשר האבק עובר דרך לוחית המתכת, האבק ימשך על ידי לוחית המתכת וייפול לתחתית הארובה כך שהעשן המופק יהיה נקי.

סכנת חשמל סטטית

בָּרָק

ברק הוא תופעה טבעית. ברק הוא קפיצה של מטען חשמלי בין העננים לאדמה. לקפיצת המטען החשמלי תקדם אדי מים שנאספים בעננים. הגובה בין המשטח העליון והתחתון של הענן יכול להגיע למרחק של כ- 8 ק"מ.

עם הפרש טמפרטורה בין החלק התחתון לחלק העליון, הוא יכול להגיע ל 100 מעלות צלזיוס. כתוצאה מכך, בענן יהיו גבישי קרח. מכיוון שבענן יש רוח לכל הכיוונים, גבישי הקרח יצמחו וישתפשפו זה בזה, כך שהמטען החיובי יופרד מהמטען השלילי.

הפרדת מטענים זו היא הגורם העיקרי למכות ברק. פריקות חשמל יכולות להתרחש בעננים. בין עננים לעננים ובין עננים לאדמה, תלוי ביכולתו של האוויר לעמוד בפני ההבדל הפוטנציאלי המתרחש.

ניצוצות

ברכבים ממונעים נוצר חיכוך בין הצמיגים לכביש. החיכוך עלול לגרום לניצוצות מכיוון שמשחררים אלקטרונים מהצמיגים כך שמרכב הרכב טעון חיובי.

לכן, כלי רכב המשמשים להעמסת דלק או כימיקלים הם דליקים מאוד. על ידי התקנת מתכת להובלת אלקטרונים מהקרקע כך שמרכב הרכב יהיה ניטרלי כך שלא יהיה ניצוץ.

זה ההסבר אודות חשמל: הגדרה, שיטה, יתרונות, נכסים וסכנות. אני מקווה שזה יכול להיות שימושי ולהוסיף לתובנה שלך. תודה.