זרם ומתח

• כיתה ט’
• חשמל ומעגלים
• 5 דקות קריאה

זרם ומתח הם שני הגדלים הבסיסיים של כל מעגל — מה ההבדל ביניהם, איך מודדים כל אחד, ומה עושה בעצם הסוללה. עם אנלוגיה, תרגיל פתור וסרטון.

התשובה בקצרה

הזרם הוא כמה מטען עובר בשנייה. המתח הוא כמה אנרגיה מקבל כל מטען:

1. זרם נמדד באמפר, באמפרמטר שמחברים בתוך המעגל.
2. מתח נמדד בוולט, בוולטמטר שמחברים בין שתי נקודות.
3. הסוללה לא מספקת את המטענים — הם כבר בחוטים. היא נותנת להם אנרגיה ודוחפת אותם.

למי זה מיועד: זרם ומתח נלמדים בכיתה ט’, מיד אחרי מעגל חשמלי.

אנלוגיית המים

הדרך הכי קלה להבין זרם ומתח היא לדמיין מים. מגדל מים גבוה יוצר לחץ שדוחף מים בצינור. ככל שהמגדל גבוה יותר, המים זורמים בכוח רב יותר. המתח הוא הגובה הזה — הדחיפה. הזרם הוא כמות המים שעוברת בצינור בכל שנייה.

בסוללה, המתח אומר כמה אנרגיה מקבל כל קולון של מטען שעובר דרכה. סוללה של 1.5 וולט נותנת 1.5 ג’אול לכל קולון. הזרם, לעומת זאת, תלוי גם במעגל עצמו — באילו רכיבים המטענים צריכים לעבור בדרך.

תרגיל פתור

הנתונים: נורה מחוברת לסוללה של 1.5 וולט, ועובר בה זרם של 0.5 אמפר במשך דקה.
השאלה: כמה מטען עבר בנורה, וכמה אנרגיה היא קיבלה?

1. מחשבים את המטען — דקה היא 60 שניות: q = 0.5 · 60 = 30
2. כל קולון מקבל 1.5 ג’אול: W = 1.5 · 30 = 45

התשובה: עברו בנורה 30 קולון, והיא קיבלה 45 ג’אול של אנרגיה — שהפכו לאור ולחום. q = 30 C , W = 45 J

איך מודדים

אמפרמטר מודד זרם, ולכן מחברים אותו בתוך המעגל, בטור — כך שכל הזרם יעבור דרכו. וולטמטר מודד מתח, שהוא הפרש בין שתי נקודות, ולכן מחברים אותו במקביל: רגל אחת בכל צד של הרכיב.

ההבדל הזה הוא בדיוק ההבדל בין שני הגדלים. זרם עובר דרך נקודה. מתח תמיד נמדד בין שתי נקודות — אין דבר כזה מתח בנקודה אחת.

איפה רואים את זה בחיים

• ציפורים על חוט מתח גבוה

  שתי הרגליים על אותו חוט, כמעט באותו פוטנציאל. אין ביניהן מתח, ולכן לא זורם דרכן זרם.

• סוללות בשלט

  שתי סוללות של 1.5 וולט שמחוברות זו אחרי זו נותנות יחד 3 וולט.

• השקע בקיר

  בישראל המתח בו הוא כ-230 וולט — יותר מפי 150 מסוללת אצבע, ולכן הוא מסוכן.

שאלות נפוצות

מה יותר מסוכן — זרם גבוה או מתח גבוה?

מה שפוגע בגוף הוא הזרם שעובר דרכו. אבל כדי שזרם גדול יעבור דרך הגוף, שיש לו התנגדות גבוהה, צריך מתח גבוה. לכן מתח גבוה מסוכן — הוא מה שמאפשר לזרם מסוכן לעבור.

כמה מהר זזים האלקטרונים בחוט?

לאט מאוד — פחות ממילימטר בשנייה. אבל כולם מתחילים לזוז כמעט באותו רגע, ולכן הנורה נדלקת מיד.

מה נגמר בסוללה ריקה?

לא המטענים, אלא החומרים הכימיים שיוצרים את המתח. כשהתגובה הכימית מתמצה, הסוללה כבר לא יכולה לדחוף את המטענים.

זרם ומתח מתערבבים לכם?

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