קבלים

• חשמל ומגנטיות
• חשמל ומעגלים
• 5 דקות קריאה

מה זה קבל חשמלי, איך הוא אוגר אנרגיה, ומה קובע את הקיבול שלו — עם נוסחאות, תרגיל פתור וסרטון.

התשובה בקצרה

קבל חשמלי הוא רכיב שאוגר אנרגיה בשדה חשמלי, בין שני לוחות מוליכים שמופרדים בחומר מבודד.

1. הקיבול הוא כמות המטען שהקבל אוגר לכל וולט של מתח, והוא נמדד בפאראד.
2. ככל שהלוחות גדולים יותר וקרובים יותר, הקיבול גדול יותר.
3. קבל משחרר את האנרגיה במכה אחת, ולכן הוא מתאים למבזק מצלמה ולא לאחסון ארוך טווח.

למי זה מיועד: קבלים נלמדים בתיכון, אחרי פוטנציאל חשמלי.

מה זה קבל

קבל בנוי משני לוחות מוליכים שמופרדים בשכבה מבודדת. כשמחברים אותו לסוללה, מטען שלילי מצטבר על לוח אחד ומטען חיובי על השני. בין הלוחות נוצר שדה חשמלי, ובו אגורה האנרגיה.

הקיבול מתאר כמה מטען הקבל “מחזיק” בכל וולט. הוא לא תלוי במתח שמפעילים, אלא רק במבנה של הקבל: שטח הלוחות, המרחק ביניהם וסוג החומר המבודד. היחידה היא פאראד, והיא ענקית — ברוב המכשירים משתמשים במיקרו־פאראד, מיליונית הפאראד.

תרגיל פתור

הנתונים: קבל בקיבול 100 מיקרו־פאראד מחובר למתח של 12 וולט.
השאלה: כמה מטען הוא אוגר, וכמה אנרגיה?

1. ממירים מיקרו־פאראד לפאראד ומחשבים את המטען: Q = C · V = 100 · 10⁻⁶ · 12 = 1.2 · 10⁻³
2. מחשבים את האנרגיה: E = ½ · 100 · 10⁻⁶ · 12² = 7.2 · 10⁻³

התשובה: הקבל אוגר 1.2 מיליקולון, ובו אגורים כ־7.2 מילי־ג’אול. כמות קטנה — אבל היא משתחררת בשבריר שנייה. Q = 1.2 · 10⁻³ C , E = 7.2 · 10⁻³ J

האנרגיה שאגורה בקבל

ההבדל הגדול בין קבל לסוללה הוא הקצב. סוללה אוגרת הרבה אנרגיה ומשחררת אותה לאט, לאורך שעות. קבל אוגר הרבה פחות, אבל יכול לשחרר את הכל בשבריר שנייה. לכן משתמשים בו במקומות שדורשים פרץ אנרגיה קצר וחזק.

שימו לב גם לריבוע בנוסחת האנרגיה: הכפלת המתח מכפילה את האנרגיה פי ארבעה. זו הסיבה שקבלים במתח גבוה מסוכנים גם אחרי שניתקו את המכשיר מהחשמל — הם עדיין טעונים.

איפה רואים את זה בחיים

• מבזק במצלמה

  הסוללה טוענת קבל לאט, ואז הקבל פורק את כל האנרגיה בבת אחת אל הנורה. זו הסיבה לזמן ההמתנה בין צילומים.

• ספק כוח

  במטענים ובמחשבים קבלים מחליקים את המתח ומונעים נפילות קטנות, כדי שהמכשיר יקבל זרם יציב.

• דפיברילטור

  המכשיר שמחזיר פעימות לב אוגר אנרגיה בקבל גדול, ומשחרר אותה במכה אחת מבוקרת.

שאלות נפוצות

מה זה פאראד?

יחידת הקיבול, על שם מייקל פאראדיי. פאראד אחד הוא קיבול עצום, ולכן בפועל משתמשים במיקרו־פאראד ובפיקו־פאראד. קבל של פאראד שלם, שמופיע היום במערכות שמע ורכב, הוא רכיב גדול וכבד.

מה ההבדל בין קבל לסוללה?

סוללה מייצרת מתח בתגובה כימית, ומספקת אנרגיה לאורך זמן. קבל רק אוגר הפרדת מטענים, אוגר הרבה פחות אנרגיה, ומשחרר אותה מהר מאוד. גם מספר מחזורי הטעינה שונה: קבל עומד במיליוני מחזורים, סוללה נשחקת.

למה קבל חוסם זרם ישר?

כי בין הלוחות יש מבודד. כשהקבל נטען במלואו, הזרם נפסק. בזרם חילופין, לעומת זאת, המתח מתחלף כל הזמן, הקבל נטען ונפרק שוב ושוב, ולכן נדמה שזרם “עובר” דרכו.

תרגילי קבלים מבלבלים אתכם?

בקורס החשמל והמגנטיות כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס החשמל והמגנטיות

או מתחילים בחינם: ספר החשמל והמגנטיות, להורדה