התנגדות וחוק אוהם
- כיתה ט’
- חשמל ומעגלים
- 5 דקות קריאה
מה זה התנגדות חשמלית, מה אומר חוק אוהם על הקשר בין מתח, זרם והתנגדות, ולמה חוט דק מתחמם יותר מחוט עבה. עם נוסחה, תרגיל פתור וסרטון.
התשובה בקצרה
התנגדות היא המידה שבה רכיב מקשה על הזרם לעבור. חוק אוהם קושר אותה למתח ולזרם:
- מתח גדול יותר על אותו רכיב — זרם גדול יותר, באותו יחס בדיוק.
- התנגדות גדולה יותר באותו מתח — זרם קטן יותר.
- היחידה אוהם. רכיב של 10 אוהם במתח של 10 וולט מעביר אמפר אחד.
למי זה מיועד: חוק אוהם נלמד בכיתה ט’, אחרי זרם ומתח. בתיכון הוא חוזר ברמה מתקדמת יותר, במאמר על נגדים.
מה זה התנגדות
כשמטענים נעים בתוך חוט, הם מתנגשים כל הזמן באטומים של החומר. ההתנגשויות האלה מאטות אותם ומעבירות אנרגיה לחומר, שמתחמם. זו ההתנגדות. בחומרים כמו נחושת היא קטנה מאוד, ובחומרים כמו גומי או פלסטיק היא גדולה כל כך שכמעט לא עובר זרם.
הפיזיקאי גאורג אוהם גילה שבחומרים רבים הזרם גדל בדיוק באותו יחס שבו גדל המתח. אם מכפילים את המתח, הזרם מוכפל. היחס בין השניים קבוע — וזו ההתנגדות.
R = V / I
V = I · R | I = V / R
- R
- ההתנגדות, באוהם
- V
- המתח, בוולט
- I
- הזרם, באמפר
תרגיל פתור
הנתונים: נורה מחוברת לסוללה של 6 וולט, ועובר בה זרם של 0.2 אמפר.
השאלה: מה ההתנגדות של הנורה? ומה יהיה הזרם אם נחבר אותה ל-12 וולט?
- מציבים בחוק אוהם: R = 6 / 0.2 = 30
- במתח הכפול, בהנחה שההתנגדות לא משתנה: I = 12 / 30 = 0.4
התשובה: ההתנגדות היא 30 אוהם. במתח כפול גם הזרם מוכפל, ל-0.4 אמפר. R = 30 Ω , I = 0.4 A
ממה תלויה ההתנגדות
ההתנגדות של חוט תלויה בשלושה דברים. אורך: חוט ארוך פי שניים — התנגדות גדולה פי שניים, כי לזרם יש יותר דרך לעבור. עובי: חוט עבה יותר מתנגד פחות, כי יש יותר מקום למטענים לעבור. וחומר: נחושת מתנגדת הרבה פחות מברזל באותו גודל.
זו בדיוק האנלוגיה של צינור מים. צינור ארוך וצר מעביר פחות מים מצינור קצר ורחב, גם כשהלחץ זהה. לכן כבלי החשמל של תנור או של מזגן עבים יותר מאלה של מנורת לילה.
אם מגדילים את המתח, ההתנגדות גדלה?
לא. ההתנגדות היא תכונה של הרכיב עצמו — של החומר, האורך והעובי שלו. כשמגדילים את המתח, גדל הזרם, והיחס ביניהם נשאר זהה. תלמידים רבים מסתכלים על הנוסחה ומסיקים שמתח גדול יותר נותן התנגדות גדולה יותר — אבל הזרם גדל בדיוק באותו יחס, והתוצאה לא משתנה.
איפה רואים את זה בחיים
-
טוסטר
החוטים בתוכו עשויים מחומר עם התנגדות גבוהה. הזרם מחמם אותם עד שהם זוהרים בכתום.
-
כבל מאריך
כבל דק וארוך מדי למכשיר חזק מתחמם — ההתנגדות שלו הופכת חלק מהאנרגיה לחום בדרך.
-
עמעם תאורה פשוט
משנה את ההתנגדות במעגל, ולכן גם את הזרם שעובר בנורה ואת עוצמת האור.
שאלות נפוצות
מה זה אוהם?
יחידת ההתנגדות. רכיב של אוהם אחד מעביר אמפר אחד כשמפעילים עליו וולט אחד. במכשירים אלקטרוניים יש נגדים של אלפי ומיליוני אוהם.
חוק אוהם נכון תמיד?
לא לכל רכיב. בנגד רגיל ובחוט מתכת בטמפרטורה קבועה — כן. בנורת להט, למשל, ההתנגדות גדלה כשהחוט מתחמם, ולכן היחס בין מתח לזרם משתנה.
למה חוטי חשמל עשויים נחושת?
כי לנחושת יש התנגדות נמוכה מאוד, והיא זולה יחסית. כסף מוליך אפילו טוב יותר, אבל הוא יקר מדי לחיווט.
חוק אוהם מבלבל אתכם?
בקורס הפיזיקה לכיתה ט’ כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.
לקורס כיתה ט’או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ט’, להורדה