בוחרים איך הנורות מחוברות, כותבים את מתח הסוללה ואת ההתנגדויות, ורואים מיד את הזרם, המתח וההספק של כל נורה. לוחצים על נורה כדי לנתק אותה, כאילו נשרפה.
איך הנורות מחוברות?
אפשר גם לתת לכל נורה התנגדות אחרת:
לוחצים על נורה כדי לנתק אותה, כאילו נשרפה. לוחצים שוב כדי להחזיר אותה. לוחצים על המפסק כדי לפתוח או לסגור אותו.
| נורה | התנגדות | זרם | מתח | הספק | בהירות |
|---|
החישוב המלא, צעד אחר צעד
מה רואים בסימולציה?
הסימולציה מציירת מעגל עם סוללה, מפסק ונורות. כל נורה מאירה לפי ההספק שלה: ככל שההספק גדול יותר, ההילה סביבה גדולה ובהירה יותר. ליד כל נורה כתוב ההספק בוואט, ובטבלה מתחת לציור יש לכל נורה את הזרם, המתח, ההספק והבהירות באחוזים.
מד הזרם (A) מודד את הזרם הכולל שיוצא מהסוללה, ומד המתח (V) מודד את מתח ההדקים, המתח שהסוללה נותנת בפועל למעגל. ההסבר המלא על חלקי המעגל במאמר מעגל חשמלי.
הנוסחאות
חיבור בטור: ההתנגדויות מתחברות, והזרם זהה בכל הנורות
חיבור במקביל: המתח זהה על כל הנורות, והזרם מתפצל
הזרם הכולל: ε הכא”מ של הסוללה, r ההתנגדות הפנימית שלה
מתח ההדקים, וההספק של כל נורה
עוד על חיבור נגדים במאמר חיבור נגדים בטור ובמקביל, ועל סוללה אמיתית במאמר כא”מ והתנגדות פנימית.
ניסויים שכדאי לעשות
- נורה נשרפת בטור. בחרו “2 נורות בטור” ולחצו על אחת הנורות. המעגל נפתח, הזרם מתאפס, וגם הנורה השנייה כבה. כך היו עובדות פעם שרשראות של נורות לחג.
- נורה נשרפת במקביל. בחרו “2 נורות במקביל” ונתקו נורה. הנורה השנייה ממשיכה לדלוק באותה בהירות, כי לכל נורה יש מסלול משלה. ככה מחוברים המכשירים בבית.
- סוללה עם התנגדות פנימית. כתבו r = 2 Ω עם שלוש נורות של 6 אוהם במקביל. נתקו נורה אחת, והנורות האחרות דווקא מאירות חזק יותר. הזרם הכולל קטן, ולכן הולך פחות מתח לאיבוד בתוך הסוללה.
- נורות שונות. בטור, הנורה עם ההתנגדות הגדולה מאירה חזק יותר, כי P = I² · R. במקביל זה הפוך: הנורה עם ההתנגדות הקטנה מאירה חזק יותר, כי P = V² / R. נסו את הדוגמה “נורות שונות בטור” ואז העבירו למקביל.
תרגיל פתור: שתי נורות, בטור ובמקביל
תרגיל פתור
הנתונים: סוללה של 12 וולט בלי התנגדות פנימית, ושתי נורות זהות של 6 אוהם כל אחת.
השאלה: מה הזרם וההספק של כל נורה כשהן מחוברות בטור, ומה כשהן מחוברות במקביל?
- בטור, ההתנגדות השקולה:
R = 6 + 6 = 12 Ω - הזרם עובר בשתי הנורות:
I = 12 / 12 = 1 A - המתח על כל נורה וההספק שלה:
V = 1 · 6 = 6 V, P = 6 · 1 = 6 W - במקביל, ההתנגדות השקולה:
1/R = 1/6 + 1/6 → R = 3 Ω - הזרם הכולל, וכל נורה מקבלת 12 וולט:
I = 12 / 3 = 4 A, I₁ = I₂ = 12 / 6 = 2 A - ההספק של כל נורה:
P = 12 · 2 = 24 W
התשובה: בטור כל נורה מקבלת 1 אמפר ו־6 וואט. במקביל כל נורה מקבלת 2 אמפר ו־24 וואט, ולכן היא מאירה חזק פי 4. בדקו את זה בדוגמאות של הסימולציה.
שאלות נפוצות
למה נורות במקביל מאירות חזק יותר מנורות בטור?
במקביל כל נורה מקבלת את כל המתח של הסוללה. בטור המתח מתחלק בין הנורות. מתח קטן פי 2 נותן זרם קטן פי 2, ולכן הספק קטן פי 4.
מה זה מתח הדקים?
המתח שהסוללה נותנת למעגל בפועל. הוא קטן מהכא”מ בגלל ההתנגדות הפנימית: V = ε − I · r. כשאין זרם, מתח ההדקים שווה לכא”מ.
האם נורה אמיתית מתנהגת בדיוק כמו בסימולציה?
לא לגמרי. ההתנגדות של חוט להט גדלה כשהוא מתחמם. בסימולציה, כמו בתרגילים, ההתנגדות של כל נורה קבועה.
רוצים ללמוד פיזיקה בלי להיתקע?
בקורסים של פיזיקס יש שיעורי וידאו מסודרים, מכיתה ז׳ ועד הבגרות, וחוברת תרגול עם פתרון וידאו לכל תרגיל.
לכל הקורסיםרוצים קודם לתרגל לבד? הורידו חוברת תרגול בחינם