למשח,םוטאה הנבמ תא טעמ ריכנ הליחת דוסיה לש רתויב ןטקה קלחה ןיער. גה דוסיה תונוכת לע רמושה.םינורטוינו םינוטורפמ בכרומ

Transcript

1 חשמל

2 תרבחל מ"עב "סומינא" תרבוחב עדימב ןיינק תויוכז.וז ןיא קיתעהל ןכות לפכשלו ךמסמ,הז ולוכ וא,וקלח וא תושעל וב שומיש,והשלכ אלא לע יפ המכסה שארמ,בתכבו לש.הרבחה רמוחה לולכה ךמסמב הז דעוימ ןונישל רמוחה דמלנה תרגסמב םיסרוק םיכרענה לע ידי תרבח "סומינא" מ"עב ןיאו תושעל וב לכ שומיש רחא אלא תורטמל דומיל ןונישו.םיסרוקב

3 חשמל תחילה נכיר מעט את מבנה האטום, החלק הקטן ביותר של היסוד השומר על תכונות היסוד. הגרעין מורכב מפרוטונים וניוטרונים. פרוטונים: בעלי מטען חיובי + ניוטרונים: מחוסרי מטען חשמלי. סביב הגרעין נעים אלקטרונים שהם בעלי מטען שלילי.

4 מבנה האטום האטום שואף להיות ניטרלי. כלומר, באטום ניטרלי מספר הפרוטונים שווה למספר האלקטרונים. כל אטום שואף להחזיק בקליפותיו השונות מספר אלקטרונים כמספר הפרוטונים בגרעין.

5 מבנה האטום ככל שהקליפה מרוחקת מהגרעין כך קשה לגרעין למשוך אליו את האלקטרון. האטום שואף להשלים 8 אלקטרונים בקליפה החיצונית. אם לאטום יש בקליפה החיצונית 7 אלקטרונים הוא שואף להשיג את השמיני. אם לאטום יש בקליפה החיצונית 2 אלקטרונים הוא שואף להיפטר מהם.

6 מבנה האטום אם מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית קטן מ- 4 הוא שואף למסרם )מוליך(. אם מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית גדול מ- 4 הוא שואף לקבלם כדי להשלים ל- 8 )מבודד(. אם מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית הוא 4 האטום רוצה לקבל או למסור )חצי מוליך(. אם מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית הוא 8 האטום לא רוצה לקבל או למסור )גזים אצילים(.

7 קולון קולון הינו יחידת מטען חשמלי. 6.28x10 18 מטען - מטען חשמלי הוא מטען של אלקטרונים. כשהמטען זורם ממקום אחד למקום שני במוליך נוצרת תנועת זרימה. מטען של 1 קולון יכול לתת זרימה גדולה או קטנה בהתאם לזמן בו הוא עובר מצד לצד בחומר.

8 קולון מטען של קולון אחד ב- 1 שניה נותן זרם מסוים, ואילו מטען של קולון אחד בשישים שניות נותן זרם אחר. I = Q T ככל שהזמן גדול יותר, הזרם קטן יותר לגבי אותו מטען.

9 זרם חשמלי הזרם הוא קצב זרימת האלקטרונים במוליך. חשוב לזכור! הכיוון המוסכם של הזרימה החשמלית הוא מהפלוס )+( )-(. למינוס.)+( כיוון זרימת האלקטרונים הוא מהמינוס )-( לפלוס

10 זרם חשמלי אמפר )יחידת מדידת הזרם( 1 אמפר הוא עוצמת הזרם המפרידה מיליגרם כסף מתוך תמיסה של חנקת הכסף במשך שנייה אחת.

11 התנגדות תכונתו של חומר להתנגד למעבר זרם דרכו, ומסומנת באות Ω. ההתנגדות מסומנת באות R צבעיהם השונים של הנגדים מציינים את מידת ההתנגדות שלהם.

12 התנגדות אוהם (יחידת מדידת ההתנגדות) התנגדותו של עמוד כספית באורך ס"מ בעל שטח חתך של 1 ממ"ר בטמפרטורה של אפס מעלות צלזיוס = K1 = 1000

13 התנגדות כל חומר מגיב בצורה שונה למעבר הזרם דרכו. חומר בעל אלקטרונים חופשיים יאפשר מעבר זרם, חומר ללא אלקטרונים חופשיים יתנגד למעבר זרם.

14 התנגדות סגולית התנגדות סגולית של חומר מסוים היא התנגדות של תיל מוליך העשוי מאותו חומר שאורכו 1 מטר, שטח החתך 1 ממ"ר, בטמפרטורה של 20 0 C ρ התנגדות סגולית )מספר ללא ממדים ) התנגדות המוליך היא ביחס ישר לאורכו וביחס הפוך לשטח החתך שלו.

15 התנגדות סגולית R = ρ. L S ככל שהתיל ארוך יותר הוא בעל התנגדות גדולה יותר. ככל שהתיל עבה יותר הוא בעל התנגדות קטנה יותר.

16 המתח החשמלי המתח החשמלי )הכוח האלקטרו מניע( המתח החשמלי הוא הגורם המאלץ את האלקטרונים החופשיים לנוע לאורך המוליך. יחידות מדידת המתח האנגלית. V - וולט ומסומנת ע"י האות וולט אחד הוא המתח החשמלי המזרים זרם בשיעור של אמפר אחד דרך התנגדות של אוהם אחד. )המתח הוא למעשה הלחץ הגורם לזרימת אלקטרונים(.

17 חוק אוהם חוק אוהם מקשר בין שלושת הגורמים: זרם, מתח והתנגדות, ומראה שיש יחס קבוע ביניהם. I=V R הזרם במעגל נמצא ביחס ישר למתח וביחס הפוך להתנגדות. ניתן לתאר את חוק אוהם בצורת משולש.

18 חוק אוהם חוק אוהם בצורת משולש V

19 אנרגיה והספק חשמליים אנרגיה = עבודה ומסומנת ב- W הספק W = P זמן t בחשמל העבודה שווה למתח כפול המטען: W = Q X V

20 אנרגיה והספק חשמליים I = W = Q x V t t ההספק: כלומר: P = V X I

21 חוק שימור האנרגיה אנרגיה אינה הולכת לאיבוד ולא נוצרת מאין. חום חום הוא צורת אנרגיה הנפוצה במערכות חשמליות - נמדדת ביחידות הנקראות קלוריות.

22 חוק ג'אול יחידת העבודה היא יחידת ההספק היא! זכור Q = 0.24 J קלוריות = = J Q ג'אול ג'אול וואט

23 מעגלים חשמליים ניתן לחבר נגדים )או צרכנים אחרים( במספר צורות למקורות מתח. עתה נדון בצורת המעגל הראשונה. מעגל טורי במעגל טורי מחוברים הנגדים זה בהמשך לזה כך שנוצר מסלול אחד של זרם חשמלי )אין צמתים(. התנגדות כללית - Rt ההתנגדות הכללית של מעגל טורי הוא סכום ההתנגדויות במעגל. Rt = R1 + R2 +...Rn חישובי הזרם במעגל טורי יעשו בהתאם לחוק אוהם כאשר התנגדות המעגל היא Rt

24 מעגלים חשמליים דוגמא למעגל טורי

25 מעגל טורי למעגל טורי מספר תכונות: במעגל טורי הזרם שווה בכל הנגדים. בהתאם לחוק אוהם הזרם שווה למתח חלקי Rt תוספת נגד למעגל בטור תגדיל את ה- Rt תוספת נגד למעגל בטור תקטין את הזרם.

26 חוק קירכהוף מספר 1 הואיל ובמעגל טורי יכולים להימצא מספר נגדים ניתן לרשום באופן כללי: : V= V1 + V2 + Vn כלומר נקבל את חוק קירכהוף מס' 1 סכום מפלי המתח במעגל טורי שווה למתח המקור.

27 חוק קירכהוף מספר 1 סכום מפלי המתח שווה למתח המקור Vt = V1 + V2

28 מעגל מקבילי במעגל זה כל הכניסות לנגדים מחוברות יחד וכל היציאות מהנגדים מחוברות יחד. במעגל מקבילי כל המתחים שווים ביניהם והם שווים למתח המקור. V = V2 = V1

29 מעגל מקבילי דוגמא למעגל מקבילי

30 מעגל מקבילי במעגל מקבילי נוסחת ההתנגדות הכללית היא: 1 = Rt R1 R2 Rn לאחר חישוב, המעגל מתנהג בהתאם לחוק אוהם.

31 מעגל מקבילי למעגל מקבילי מספר תכונות: המתח על כל נגד זהה. סכום הזרמים בכל הנגדים שווה לזרם הכללי, ולכן במעגל זה תוספת נגד מקטינה את ההתנגדות הכללית ומגדילה את הזרם הכללי.

32 חוק קירכהוף מספר 2 חוק זה הנקרא גם "חוק הצומת" אומר: סכום הזרמים הנכנסים לצומת, שווה לסכום הזרמים היוצאים ממנה.

33 מעגל מעורב מעגל מעורב מורכב ממעגל טורי וממעגל מקבילי.

34 מכשירי מדידה המכשירים החשמליים למדידת הגורמים במעגל חשמלי הם: מד מתח )וולטמטר ) מד זרם )אמפרמטר ) מד התנגדות )אוהמטר )

35 מד זרם מכשיר זה משמש למדידת זרם ומחובר בטור לצרכן. התנגדות המכשיר קטנה מאד על מנת שלא ישפיע על המדידה. כדי להתאים את המכשיר לתחום המדידה מחובר אליו מיצד )שנט( במקביל. מד מתח מכשיר זה משמש למדידת המתח במעגל והוא מחובר במקביל לצרכן. התנגדות המכשיר גבוהה מאד על מנת שלא ישפיע על המדידה.

36 מכשירי מדידה מד מתח לעומת מד זרם

37 קבלים הקבל הוא התקן חשמלי המאפשר לאגור מטען חשמלי. כמות המטען שתאגר בקבל תלויה במתח וביכולת הקיבול של הקבל C. כאשר: יחידת הקיבול היא Q = C.V = V מתח = Q = C )פאראד( קולון קיבול F

38 קיבול קיבול הקבל )יכולתו לאגור מטען חשמלי( תלוי ב: שטח הלוחות במ"ר. המרחק בין הלוחות במ'. סוג החומר ביניהם )הקבוע הדיאלקטרי ) C = K X A D

39 סוגי קבלים קיימים שלושה סוגי קבלים: קבל קבוע - קבל שקיבולו אינו ניתן לשינוי. קבל משתנה ניתן לשינוי. - קבל שקיבולו קבל דיאלקטרי - קבל שהחומר הדיאלקטרי בתוכו נוצר באמצעים אלקטרוליטיים ולכן חשוב לחברו בכיוון הנכון. + -

40 חיבור קבלים בדומה לנגדים ניתן לחבר גם קבלים בטור, במקביל או במעורב. חשוב לזכור! קיבול כללי של מעגל מחושב הפוך מהתנגדותו.

41 מקורות מתח תאים לזרם ישר בכל תא לזרם ישר המסומנת r כא "מ מתח ללא מתח הדקים כלומר: )מקורות מתח( r מתח כולל )מצבר חשמלי( r V = E - ΔV יש התנגדות פנימית מפל המתח כא"מ מתח הדקים על r

42 קיבול תאים קיבולו של תא חשמלי הוא כמות המטען שניתן לאחסן בו. Q = I x t בתאים חשמליים Q קבוע. הקיבול נמדד ב- AH )אמפר שעות(. כלומר, הזרם כפול הזמן קבועים )בהתאם לקיבול התא(.

43 סוגי זרם חשמלי קיימים שני סוגים של זרם חשמלי והם: זרם ישר זרם חילופין

44 סוגי זרם חשמלי

45 סוגי זרם חשמלי זרם חילופין

46 סוגי זרם חשמלי זרם ישר הזרם הישר הוא זרם חשמלי שאינו משנה את כיוון זרימתו. הזרם הישר יכול לזרום בכל עוצמה, אך זרימתו תהיה תמיד באותו כיוון. הסימן הלועזי המקוצר לזרם ישר הוא DC )והסימן הגרפי המוסכם הוא )-(.

47 סוגי זרם חשמלי זרם חילופין זרם חילופין הוא זרם המשנה את עוצמתו ומחליף את כיוונו. הסימן הלועזי המקוצר לזרם חילופין הוא AC והסימן הגרפי המוסכם הוא ~ הגרף הבא מתאר זרם חילופין

48 סוגי זרם חשמלי זרם חילופין הקו העקום המתאר את עוצמת זרם החילופין נקרא: ס י נ ו ס ו א י ד ה. זרם חילופין הוא זרם מחזורי, שווים וקבועים. וכיוונו משתנה בפרקי זמן מחזור פעולת הזרם מנקודה אחת לשניה שלהן אותו ערך.

49 סוגי זרם חשמלי זרם ישר וזרם חילופין זרם ישר, או DC )ראשי תיבות של המונח באנגלית,)Direct Current הוא זרימת מטענים חשמליים דרך תווך מוליך במגמה קבועה, כלומר שאיננה הופכת את כיוונה. זרם חילופין או,AC )ראשי תיבות באנגלית של )Alternating Current הוא זרם חשמלי שהופך את כיוונו באופן מחזורי.

50 סוגי זרם חשמלי צרכן )כמו מנורה( יכול לפעול בזרם חילופין ובזרם ישר.

51 סוגי זרם חשמלי זרם חילופין בזרם חילופין מספר המחזורים בשניה נקרא תדירות המסומנת באות f. פירושו שאם תדירות הזרם הוא 50 בשניה. HZ 50 מספר המחזורים f = 1 T

52 שימושי זרם שימושי זרם ישר וזרם חילופין הזרם הישר משמש להפעלת מכשירים אלקטרוניים, לציפוי מתכות ולהפעלת מכונות חשמל מסוימות, אך חסרונותיו רבים בהשוואה לזרם חילופין. הזרם הישר מופק מסוללות, מצברים וממכונות חשמל הנקראות מחוללים )גנרטורים( לזרם ישר. רשת החשמל הארצית, המספקת זרם חשמלי לצרכנים הביתיים ולתעשייה, מספקת זרם חילופין בתדירות של 50 מחזורים בשניה. מכונות חשמל הנקראות זרם חילופין מופק באמצעות א ל ט ר נ ט ו ר י ם.

53 הדיודה ניתן להפוך זרם חילופין לזרם ישר באמצעות מכשיר הקרוי מיישר זרם. מכשיר זה מאפשר מעבר זרם חשמלי בכיוון אחד בלבד ולכן יזרום במעגל החשמלי, בו מצוי מיישר זרם, זרם פועם. קיימים מטוסים בהם מורכבים גנרטורים לזרם ישר, וקיימים מטוסים בהם מורכבים אלטרנטורים לזרם חילופין.

54 הדיודה דיודה )Diode( היא רכיב אלקטרוני בעל שני חיבורים, הפועל כשסתום חד-כיווני ומאפשר מעבר זרם חשמלי בכיוון אחד בלבד. בתרשימי חשמל, הדיודה מסומנת בצורת חץ, שקודקודו נפגש עם קו אנכי, בכיוון הזרימה של החשמל. שני הדקי הדיודה קרויים אנודה וקתודה, כאשר כיוון הזרם החשמלי הוא מהאנודה לקתודה.

55 הדיודה דיודה בממתח קדמי - תעביר זרם. - דיודה בממתח אחורי לא תעביר זרם

56 יישור בנוסף לדיודה, קיימים אמצעי יישור נוספים ליישור זרם חילופין )קבלים(

57 ערכי מתח וזרם חילופין כפי שראינו מתח וזרם חילופין הינם בעלי ערכים משתנים, ולכן יש להתייחס לערך הממוצע ולא לערך הרגעי התלוי ב- t V = Vmax 2

58 ערכי מתח וזרם חילופין רכיבים נוספים הקיימים במעגלים חשמליים הם: הנגד, הסליל )משרן( והקבל. הנגד בזרם ישר ובזרם חילופין "מתנהג" בצורה דומה. R בזרם חילופין זהה ל- R בזרם ישר. קבל וסליל "מתנהגים" בצורה שונה. להתנגדות של רכיבים אלה בזרם חילופין קוראים עכבה.

59 ערכי מתח וזרם חילופין מופע )פאזה( במתח חילופין, כאשר הזרם והמתח עוברים את נקודת ה- 0 ומגיעים לערכם המכסימלי בו זמנית אומרים עליהם שהם באותו מופע. אנו רואים הפרשי מופע: בנגד - לזרם ולמתח אותו מופע. בסליל - המתח מפגר אחר הזרם. בקבל - המתח מקדים את הזרם.

60 ערכי מתח וזרם חילופין הפרשי מופע

61 היגב קיבולי כאשר קבל נמצא בזרם חילופין היגבו )התנגדותו(: Xc = 1 2Πfc Xc ההיגב הקיבולי ב- - Ω Hz f - התדירות ביחידות הרץ f - הקיבול ביחידות פאראד C

62 היגב השראתי כאשר סליל )משרן( נמצא בזרם חילופין היגבו: XL = 2ΠfL XL ההיגב ההשראתי ב- - Ω Hz - התדירות ביחידות הרץ f - השראת הסליל ביחידות - L H המשך הדרך הוא תוך שימוש בחוק אוהם.

63 השנאי )טרנספורמטור( השנאי הוא התקן חשמלי הפועל על עקרון ההשראה ההדדית. השנאי בנוי משני סלילים המלופפים על ליבת ברזל. היחס בין המתחים הוא בהתאם ליחס בין הליפופים בין הסליל הראשוני לשני.

64 השנאי )טרנספורמטור(

65 השנאי )טרנספורמטור( היחס בין המתחים הוא בהתאם ליחס בין הליפופים בין הסליל הראשוני לשני. חשוב לזכור! היות וההספק בכניסה שווה להספק ביציאה )נתעלם מהפסדים(, הרי באותו יחס שהמתח משתנה, משתנה הזרם ביחס הפוך.

66 זרמי מערבולת שינויי השטף המגנטי הגורמים להשראה בין שני הסלילים יוצרים זרמים הזורמים לעיתים בכיוונים שלא לאורך הליבה. זרמים אלה נקראים זרמי מערבולת. שנאים ומנועים עשויים לעיתים מפחיות ולא מגוש ברזל אחד על מנת להקטין את זרמי המערבולת.

67 מצברים קיימים שני סוגי מצברים: מצבר אלקאלי מצבר עופרת חומצה אלקטרוליט במצבר עופרת הוא חומצה גופריתנית H2SO4

68 מצברים אלקטרוליט במצבר אלקאלי הוא בסיס, ניקל קדמיום. והלוחות עשויים מבחינה כימית בסיס וחומצה מנוגדים זה לזה. שני המצברים בנויים מתאים תאים, בזרם טור. כל התאים מחוברים במצבר אלקאלי מתח תא אחד הוא 1.2 V במצבר עופרת חומצה מתח תא אחד הוא 2.2 V

69 מצברים יתרונות המצבר האלקאלי על מצבר עופרת חומצה: מצבר אלקאלי מסוגל להוציא זרמים גדולים לפרקי זמן קצרים בלי שיגרם נזק למצבר עצמו. ובנוסף: אורך חיים ארוך נוח לאחזקה

70 מצברים חסרון המצבר האלקאלי התחממות המצבר- כאשר מוציאים זרמים גבוהים מהמצבר, הוא מתחמם וכך קורה שהתנגדותו הפנימית יורדת ואז הזרימה עולה, ושוב המצבר מתחמם יותר. כך נמשך התהליך עד האפשרות שהוא ינתק. מניעת התופעה בכל מטוס בעל מצבר אלקאלי קיים מד טמפרטורה, הבודק את טמפרטורת המצבר )חייבים לנתק את המצבר מיד כשטמפרטורת המצבר עולה מעל המותר(.

71 מצברים קיבולת המצבר קיבולת המצבר נמדדת ביחידות של אמפר/שעות, כלומר, כמה זרם הוא יכול להוציא במשך כמה זמן. )מכפילים את הזרם בשעות(. טעינת מצברים מצברים מטעינים ע"י העברת זרם ישר דרכם. כיוון זרם הטעינה הפוך לכיוון זרם הפריקה. כלומר, מחברים את אנודת המצבר לתג החיובי של מקור הזרם המטעין ואת קטודת המצבר לתג השלילי של מקור הזרם המטעין.

72 מצברים המתח של מקור הזרם המטעין צריך להיות גבוה מזה של המצבר על מנת שיווצר הפרש פוטנציאלים בינו ובין המצבר וזרם טעינה יזרום דרך המצבר. יש להיזהר שהמתח של מקור הזרם המטעין לא יהיה גבוה מדי. ההתנגדות הפנימית של המצבר נמוכה ומתח בלתי מתאים של מקור הזרם המטעין עלול לגרום לזרם טעינה חזקה מדי שעלולה לקלקל את המצבר.

73 מצברים קיימות שתי שיטות להטענת מצברים: שיטת הזרם הקבוע שיטת המתח הקבוע

74 מצברים בשיטת המתח הקבוע קובעים את המתח בו יטען המצבר באופן שיהיה גבוה במעט מהמתח הנדרש. מתח זה נשאר קבוע במשך כל זמן הטעינה. בשיטה זו מקבל המצבר את הטעינה הנכונה מבלי שתיווצרנה בו כמויות גזים מופרזות. בשיטת הזרם הקבוע מזרימים זרם בעל עוצמה קבועה למצבר במשך כל תקופת הטעינה. על זרם הטעינה להיות בתוך הגבולות שקבע היצרן.

75 מגנטיות ואלקטרומגנטיות לכל מגנט )אבן שואבת( טבעי או מלאכותי יש שני קטבים: S ו- N שני קטבים דומים - דוחים זה את זה. שני קטבים שונים - מושכים זה את זה.

76 מגנטיות ואלקטרומגנטיות רוויה מגנטית לאחר שכל מולקולות החומר הסתדרו בסדר של מגנט, נקבל את מכסימום הכוח המגנטי.

77 מגנטיות ואלקטרומגנטיות S קווי השטף של המגנט נעים מ - N ל - השטף המגנטי נוטה להכנס לתוך תווך מתכתי, לכן אם רוצים להגן על מכשירים עדינים יש להרכיבם בתוך קופסא מתכתית הקולטת את השטף המגנטי.

78 מגנטיות ואלקטרומגנטיות

79 מגנטיות ואלקטרומגנטיות מחט מגנטית )מצפן( קטבים מגנטיים

80 מגנטיות ואלקטרומגנטיות כדור הארץ משמש גם הוא כמגנט, כאשר הקטבים המגנטיים מרוכזים על יד הקטבים הגיאוגרפיים.

81 חוק פאראדיי מגנטיות ואלקטרומגנטיות חוק פאראדיי קובע שהשתנות השטף המגנטי דרך תיל מוליך בזמן, גורמת להשראת מתח חשמלי. מתח זה נקרא" כוח אלקטרו מניע" או )כא"מ מושרה( במוליך, ולכן גם לזרם חשמלי בו.

82 מגנטיות ואלקטרומגנטיות חוק פאראדיי על עקרון זה מתבססת פעולתם של מכשירי חשמל. הגנרטור משתמש בסליל מוליך, המסתובב סביב מגנט, על מנת להפיק זרם חשמלי ולייצר אנרגיית חשמל. לעומתו, מנוע חשמלי משתמש באנרגיה חשמלית, והופך אותה לאנרגיה קינטית על-פי אותו עיקרון, ולמעשה מבצע את הפעולה ההפוכה לזו של הגנרטור.

83 מגנטיות ואלקטרומגנטיות קיים קשר בין מגנטיות לאלקטרומגנטיות. חלק ניכר מהכוחות הפועלים בין האטומים הם אלקטרומגנטיים, ומקורם במטען החשמלי החיובי של הפרוטונים בגרעין האטום והמטען החשמלי השלילי של האלקטרונים המקיפים את הגרעין. זרם חשמלי העובר במוליך יוצר סביבו שדה מגנטי, כאשר כיוון הזרם משפיע על כיוון השדה המגנטי. לשם מציאת כיוון השדה המגנטי שנוצר סביב מוליך מוזרם משתמשים בחוק יד ימין הראשון.

84 מגנטיות ואלקטרומגנטיות שדה מגנטי סביב מוליך זרם

85 מגנטיות ואלקטרומגנטיות מוליך בתוך שדה מגנטי

86 מגנטיות ואלקטרומגנטיות חוק יד ימין ראשון - למציאת כיוון שדה מגנטי אם אצבעות כף יד ימין לופתות את המוליך כך האגודל יראה את כיוון הזרימה, הרי שהאצבעות תראינה את כיוון השדה המגנטי.

87 מגנטיות ואלקטרומגנטיות השדה המגנטי הנוצר סביב מוליך משפיע על המחט.

88 מגנטיות ואלקטרומגנטיות סימונים לכיווני זרם במוליך

89 מגנטיות ואלקטרומגנטיות חוק יד ימין שני - מציאת הקוטב הצפוני בסליל אצבעות כף יד ימין לופתות את הסליל כך שהאצבעות תראינה את כיוון הזרימה, ואז האגודל יראה את כיוון הצפון של הסליל.

90 מגנטיות ואלקטרומגנטיות חוק יד שמאל - למציאת כיוון התנועה של מוליך הזורם בו זרם והנמצא בתוך שדה מגנטי, אנו מניחים את כף יד שמאל מול הצפון והאצבעות תראינה את כיוון הזרם המוליך. האגודל יראה את כיוון תנועת המוליך. חוק יד ימין שלישי - למציאת כיוון הזרם במוליך הנע בשדה מגנטי. אם כף יד ימין פונה לכיוון הצפון והאגודל יראה את כיוון תנועת המוליך האצבעות תראינה את כיוון הזרם הנוצר.

91 מגנטיות ואלקטרומגנטיות ריכוז חוקי היד חוק יד ימין 1 למציאת כיוון השדה המגנטי במוליך. חוק יד ימין 2 למציאת הקוטב הצפוני בסליל.

92 מגנטיות ואלקטרומגנטיות חוק יד שמאל למציאת כיוון התנועה של מוליך המוזרם בו זרם והנמצא בשדה מגנטי. חוק יד ימין 3 למציאת כיוון הזרם במוליך המוזרם בו זרם הנע בשדה מגנטי.

93 מגנטיות ואלקטרומגנטיות העברת זרם יוצרת שדה מגנטי וכפי שנראה בהמשך ניתן לרכזו.

94 האלקטרומגנט

95 האלקטרומגנט אחד האביזרים הנפוצים הוא האלקטרומגנט. בהתקן זה מלופף סליל על ליבת ברזל )על מנת לחזק ולרכז את השדה המגנטי(. כאשר זורם זרם בסליל הוא הופך למגנט.

96 חוק לנץ חוק לנץ אומר שזרם המושרה בתיל הנע בתוך שדה מגנטי יוצר כא"מ שמגמתו הפוכה לכוח שהניע את התיל וגרם להשראה. כלומר, זרם המושרה בתיל גורם לתיל לנוע בכיוון הפוך.

97 האלקטרומגנט עקרון הפעולה של אלקטרומגנט

98 מכונות חשמל - גנרטורים תוך כדי תנועת המוליך בתוך השדה המגנטי )המוליך מסתובב( הזרם מתחלף בשני חלקי המוליך כל פעם לכיוון אחר. כלומר, נקבל מהמוליך המסתובב זרם חילופין.

99 מכונות חשמל - גנרטורים כפי שראינו, מוליך הנע בתוך שדה מגנטי יוצר זרם.

100 מכונות חשמל - גנרטורים על מנת ל"אסוף" את הזרם מן המוליך הנע לשטח סטטי משתמשים בטבעות הקולטות את הזרם ומעבירות אותו למברשות פחם. עוצמת הזרם משתנה בהדרגתיות בהתאם למצב המוליך כלפי השטף המגנטי. הזרם שנקבל מזרם זה הוא זרם פועם.

101 מכונות חשמל - גנרטורים

102 מכונות חשמל - גנרטורים כדי להוציא מגנרטור זרם ישר משתמשים בטבעת אחת חצויה לשניים המחלקת את ה- )+( וה- )-( לשתי המברשות, כאשר הפלוסים )+( מתרכזים כל הזמן בצד אחד ובמברשת אחת, והמינוסים )-( מתרכזים במברשת השניה וכך נקבל זרם ישר. הזרם הפועם היוצא מהגנרטור ייושר בהמשך.

103 מכונות חשמל - גנרטורים הגנרטורים לזרם ישר מתחלקים ל -3 חלקים: הגנרטור הטורי הגנרטור המקבילי הגנרטור המעורב סוג הגנרטור נקבע בהתאם לצורת החיבור בין השדה לעוגן.

104 מכונות חשמל - אלטרנטורים גנרטור לזרם חילופי נקרא אלטרנטור. האלטרנטור בנוי בדומה לגנרטור אולם ההבדל ביניהם הוא בצורת יציאת הזרם מהמכונה.

105 עקרון פעולה של גנרטור 3 פאזות פאזה המילה פאזה מקורה באות היוונית פי )Phi( שסימולה φ הגדרת פאזה: נקודה מסוימת בזמן מחזור הנמדדת בנקודת אפס אקראית ומבוטאת כזווית.

106 עקרון פעולה של גנרטור 3 פאזות בכל הגנרטורים בעלי 3 פאזות משתמשים בשדה מגנטי מסתובב. גנרטור זה בנוי משלושה אלקטרומגנטים שעוצמת השטף בהם משתנה כתלות במיקום השדה המגנטי מולם. כאשר אלקטרומגנט אחד בפיק האחרות הזרם בכיוון הפוך. )בשיא( בשתי הפאזות

107 עקרון פעולה של גנרטור 3 פאזות שדה מגנטי מסתובב בציור רואים שכאשר השדה מול האלקטרומגנט, עוצמת השדה שמתפתחת בו היא מכסימלית.

108 עקרון פעולה של גנרטור 3 פאזות

109 עקרון פעולה של גנרטור 3 פאזות גנרטור 3 פאזות

110 גנרטור 3 פאזות גנרטור 3 פאזות בא לענות לדרישה של אספקת זרם לעומסים רבים. כל פאזה מספקת זרם לעומסים אחרים. כל פאזה בגנרטור בנויה מסליל המלופף על ליבה פרומגנטית המייצרת מתח לעומסים המחוברים לה. הפרש המופע בין הפאזות הוא המבטא את צורת הליפוף של הסלילים בתוך הגנרטור.

111 גנרטור 3 פאזות שרטוט עקרוני של גנרטור AC עם ישור במוצא למתח DC

112 מכונות חשמל - מנועים תכונות מנועים בדומה לגנרטורים גם פה: הרוטר והשדה מחוברים בטור, במקביל או במעורב. תכונות המנועים נקבעים ע"י סוג החיבור של השדה. השדה המגנטי אינו מגנט קבוע אלא אלקטרו מגנטי.

113 מכונות חשמל - מנועים סוגי מנוע זרם ישר D.C קיימים שלושה סוגי מנועים לזרם ישר : D.C המנוע הטורי המנוע המקבילי המנוע המעורב סוגי המנועים נקבעים בהתאם לצורת החיבור החשמלי של השדה )האלקטרומגנט( לעוגן )המסתובב(.

114 מכונות חשמל - מנועים מנוע טורי במנוע זה השדה עשוי ממספר ליפופים מועט של מוליך עבה מחובר בטור לעוגן. הזרם בעוגן ובשדה זהים ולכן כל גידול בזרם מחזק את השדה האלקטרומגנטי. הואיל שלליפופי העוגן יש התנגדות נמוכה, יעבור דרך מנוע זה זרם גבוה ולכן יהיה לו כוח פיתול גבוה. כוח פיתול התחלתי זה הוא היתרון העיקרי של מנוע טורי D.C

115 מכונות חשמל - מנועים הסל"ד של מנוע טורי תלוי בעומס. כל שינוי בעומס יגרום לשינוי בסל"ד המנוע. כלומר מנוע טורי יסתובב בסל"ד גבוה כאשר העומס נמוך ובסל"ד נמוך כאשר העומס גבוה.

116 מכונות חשמל - מנועים חשוב לזכור! אין להפעיל מנוע טורי ללא עומס כי הוא עלול להגיע לסל"ד גבוה מאד. השימושים העיקריים של מנועים טוריים הם בעיקר: מתנעים כני נסע מדפים

117 מכונות חשמל - מנועים מנוע מקבילי במנוע מקבילי השדה מחובר במקביל לעוגן. התנגדות השדה גבוהה הואיל וליפופי השדה מחוברים ישירות למקור המתח )במקביל(, לכן הזרם דרך השדה קבוע ואינו משתנה בהתאם לסל"ד העוגן כמו במנוע טורי. זו הסיבה שהפיתול ההתחלתי של מנוע מקבילי נמוך יותר מזה של מנוע טורי.

118 מכונות חשמל - מנועים סל"ד המנוע משתנה מעט מאד בהתאם לעומס ולכן כאשר אין כל עומס סל"ד המנוע נשאר קבוע )עולה רק מעט(. במנוע זה משתמשים בעיקר במקומות בהם יש צורך במהירויות סיבוב קבועות ולא בכוח פיתול התחלתי גבוה.

119 מכונות חשמל - מנועים המנוע המעורב הוא מנוע בו השדה מחובר בחלקו מקבילי ובחלקו טורי. במנוע זה כוח הפיתול ההתחלתי גבוה יותר מזה של מנוע מקבילי אולם נמוך יותר מזה של מנוע טורי. שינויי בסל"ד עם שינויי עומס הם פחות מזה של מנוע טורי אך יותר מזה של מנוע מקבילי. במנוע מסוג זה משתמשים כאשר יש צורך בעירוב התכונות של מנוע טורי ומנוע מקבילי.

120 שינויי כיוון הסיבוב מכונות חשמל - מנועים שינוי כיוון הזרם בעוגן או בשדה יגרום לשינוי בכיוון סיבוב המנוע. שינוי כיוון הזרם יגרום לשינוי השדה המגנטי של העוגן או השדה.

121 מכונות חשמל - מנועים ניתן לפקח ע"י נגד משתנה שישלוט על הזרם.

122 מכונות חשמל - מנועים מנועי זרם חילופין מנועי זרם חילופין יעילים ובעלי אורך חיים ארוך יותר ממנועי ז"י הואיל ואין להם ניצוצות )פחמים(. סל"ד של מנועי ז"ח נקבע על פי תדירות המתח ומספר קוטבי המגנט בשדה. = 120x f סל "ד מספר הקטבים

123 מכונות חשמל - מנועים סוגים למעשה קיימים שני סוגים של מנועי ז"ח תעופתיים: מנועי השראה ומנועים סינכרוניים. כל אחד מהמנועים הללו יכול להיות חד מופעי או תלת מופעי. במנועים סינכרוניים משתמשים כאשר יש צורך בסל"ד קבוע כגון שעונים, ומכשירים שונים. במנועים השראתיים משתמשים כאשר יש צורך בהספק גבוה כגון מתנעים, מנועי מדפים, מנועי כני נסע, מנועים לסיבוב משאבות הידראוליות וכו'.

124 מכונות חשמל - מנועים גנרטור תלת פאזי מניע מנוע תלת פאזי

125 מכשירי טמפרטורה מכשירי לחץ מכשירי סל "ד מכשירים

126 מכשירים מכשירי לחץ אנו מכירים שני אלמנטים הרגישים למדידת לחץ: דיאפרגמה צינור בורדון הדיאפרגמה משמשת למכשירי לחץ המודדים לחץ נמוך. לדוגמא: לחץ דלק.

127 מכשירים דיאפרגמה - עקרון פעולה הדיאפרגמה מתכווצת או מתנפחת בהתאם ללחץ המגיע אליה. לחץ זה נכנס בצד אחד של הדיאפרגמה כאשר בצידה השני, היא לוחצת על מוט קטן שמעביר את התנועה דרך מערכת מוטות, ולגזרה משוננת המזיזה את המחוג שמראה את קריאת הלחץ. למחוג מחובר בד"כ קפיץ שתפקידו לשמור על המערכת מפני משחקים פנימיים.

128 מכשירים עקרון הפעולה של הדיאפרגמה

129 מכשירים צינור בורדון משמש למדידת לחצים גבוהים. לדוגמא: לחץ שמן.

130 מכשירים צינור בורדון - עקרון פעולה צינור בורדון עובד על עקרון הפרשי שטחים, המתקבלים בין הרדיוס הפנימי של הצינור לרדיוס החיצוני שלו. הצינור חלול וכאשר מכניסים לתוכו לחץ גבוה, הלחץ גורם לצינור שישאף להתיישר עקב הפרשי השטחים. כשהוא זז הוא מזיז מוט המחובר למחוג במחוון שנותן את קריאת הלחץ.

131 מכשירים שיטות מדידה חשמליות במכשירי מנוע החיישן המודד את הלחץ נמצא על המנוע או בתוך המנוע. ע"י סידור חשמלי מסוים, יוצאים ממנו סיגנלים חשמליים לתא הטייס. סיגנלים אלו מניעים מחוגים במחוונים בתא המראים לנו את הלחץ באותה מערכת.

132 מכשירים עקרון הסבת סיגנל מכני לסיגנל חשמלי מקלט פלג משדר לחץ חיוט חשמלי

133 מכשירים F/F מכשיר זרימת דלק מכשיר זה מראה את כמות הדלק העוברת למזרקי הדלק. הערך הקלורי של הדלק מתקבל לפי המסה של הדלק ולא לפי הנפח.

134 מכשירים R.P.M מדידת סל"ד טכומטר מכשיר זה מורכב בתא הטייס. התנועה מהמנוע מועברת ע"י כבל טלפלקס דרך תמסורת האטה לציר המחוון המסובב מגנט. סיבוב המגנט יוצר שדה מגנטי המסובב כוסית אלומיניום. לכוסית זו מחובר מחוג דק וקפיץ שיער. ככל שהסיבובים מהירים יותר הקפיץ נמתח יותר ומראה קריאה גדולה יותר.

135 מכשירים מכשיר מדידת סל"ד TACHOMETER כוסית אלומיניום

136 מכשירים דוגמאות של טכומטרים )מדי סל"ד(

137 מכשירים מד טמפרטורת מנוע מד זרימת דלק סל"ד מדחס לחץ נמוך מד סל"ד הפרופלר לחץ וטמפרטורת שמן מנוע מד פיתול

138 טרנזיסטורים כללי הטרנזיסטור הוא רכיב אלקטרוני, הבנוי מחומר מוליך למחצה, ומשמש למגוון רחב של מטרות. משמעות המונח טרנזיסטור היא נגד משתנה )טרנס - מעבר, רזיסטור - נגד(, אולם מונח זה מטעה במקצת. הטרנזיסטור הוא רכיב מפתח בכל תעשיית האלקטרוניקה המודרנית. במעגלים ספרתיים משמש הטרנזיסטור כמתג חשמלי מהיר, כאבן בניין לבניית שערים לוגיים.

139 טרנזיסטורים סימוני טרנזיסטורים במעגלים חשמליים

140 טרנזיסטורים דוגמא לטרנזיסטורים

141 בסיסי ספירה קיימים בסיסי ספירה שונים. הבסיס המקובל הוא 10 כלומר עשרה סימנים: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 הבסיס המקובל במערכות מחשבים הוא הבסיס הבינארי. ספירה על בסיס בינארי היא ספירה לפי בסיס 2. היא משמשת כיום בעיקר בתחום מדעי המחשב, משום שבמחשב יש שני מצבים לכל ספרה, המסומנים 0 ו- 1. )יש חשמל - אין חשמל(

142 בסיסי ספירה כל המספרים הבינאריים מורכבים מהספרות 0 ו- 1 בלבד. זאת בניגוד לסימני הספירה העשרונית המקובלת כיום בעולם שסימניה )ספרותיה( הם: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. דוגמאות למספרים בינאריים:

143 בסיסי ספירה עתה נראה כיצד עוברים ממספר בינארי למספר עשרוני: 1101= 1x2 3 +1x2 2 +0x2 1 +1x2 0 = =13 מכאן שהמספר 1101 בספירה בינארית שקול למספר 13 בספירה עשרונית. לכן נציג נוסחה כללית, למעבר מספרה המוצגת בבסיס בינארי לבסיס עשרוני )באגף השמאלי מופיע המספר בספרות בינאריות, ומימין משמעותו בספרות עשרוניות(: a1a2a3 an=a1x2 n-1 +a2x2 n-2 +a3x2 n-3 + anx2 0

144 בסיסי ספירה ניתן גם לעבור מבסיס עשרוני לבסיס בינארי ע"י חלוקה ל- 2. אם המספר מתחלק בדיוק זה בדיוק נשארת שארית אם המספר אינו מתחלק במערכות מחשבים מורכבות משתמשים גם בבסיסים גבוהים יותר לדוגמת הבסיס ההקסדצימאלי המורכב מ- 16 סימנים.

145 שערים לוגיים כללי שער לוגי הוא רכיב אלקטרוני המבצע פעולות באלגברה בוליאנית. השער הלוגי הוא מרכיב בסיסי במעגלים אלקטרוניים דיגיטאליים, וככזה הוא נמצא בבסיסם של מכשירים אלקטרוניים שונים כגון: מחשב,טלפון סלולארי,, DVD שעון דיגיטאלי, ועוד.

146 שערים לוגיים שערים לוגיים מקובלים הם: NOT לוגי OR לוגי, NOR לוגי לוגי, NAND לוגי AND לוגי, XNOR לוגי XOR באיור דוגמאות לסימון טכני של שערים לוגיים והנוסחאות

147 מכשירי קשר וניווט רדיו כללי במסגרת הקורס נכיר את סוגי מכשירי הקשר והניווט השונים מבחינת עקרון פעולתם. יש לזכור כי רישיון מכונאי אינו מקנה את הזכות לווסת או לכייל מכשירים, אלא לדעת את מיקומם, תפקידם ו/או החלפתם.

148 מכשירי קשר וניווט רדיו V.O.R מכשיר זה קולט אותות המשודרים מהקרקע הנקלטים ע"י המטוס בכל טווח כל קו מסמן למעשה מעלה ( 0 ) ונקרא.RADIAL למכשיר כפתור הנקרא O.B.S המאפשר לבחור את הכיוון אליו פונה "אף" המטוס. כמו כן יש למכשיר קו אנכי )C.D.I( המראה האם המטוס נמצא מצידה הימני של התחנה או השמאלי.

149 מכשירי קשר וניווט רדיו דוגמא למכשיר V.O.R בתא הטייסים. בד"כ קיימת מתחת למכשיר קופסא המאפשרת לבחור את ערוץ התחנה המשדרת.

150 מכשירי קשר וניווט רדיו A.D.F מכשיר זה כמו ה- V.O.R הוא מכשיר ניווט הפועל בתדירות נמוכה יותר. גם הוא מקבל שידור מתחנת רדיו, ומחט המכשיר בתא מראה את הכיוון שהתחנה משדרת. בניגוד ל- V.O.R תחנת ה- A.D.F אינה משדרת רדיאלית. גם כאן ליד המכשיר קיימת קופסת בחירה של ערוצי התחנה. השידורים המסחריים של תחנות הרדיו הם באותו תדר של ה-.A.D.F

151 מכשירי קשר וניווט רדיו דוגמא למכשיר A.D.F ניתן לראות בצד שמאל של המכשיר קיים כפתור המאפשר לבדוק את כיוון התחנה המשדרת.

152 מכשירי קשר וניווט רדיו I.L.S מכשיר זה מאפשר נחיתה עיוורת באותם שדות תעופה בהם מותקנת מערכת I.LS קרקעית. המערכת משתמשת במכשיר ה- V.O.R כשזה מועבר למצב.I.LS המכשיר כולל: LOCALAIZER GLAID SLOPE MARKER BEACONS

153 מכשירי קשר וניווט רדיו ה- LOCALAIZER מראה את תנועת המטוס שמאלה או ימינה מהמסלול ומשתמש בבר האנכי במכשיר. ה- GLAIDSLOPE מראה את תנועת המטוס מעלה או מטה מהמסלול ומשתמש בבר האופקי במכשיר. ה- MARKER BEACONS הן אנטנות לאורך קו הגישה למסלול המציינות באמצעות מנורות את קו הגישה הנכון.

154 מכשירי קשר וניווט רדיו אנו רואים את אנטנות השידור הקרקעיות של ה- MARKER BEACON הנותנות את אלומת הגישה למסלול. בצד שמאל שלו ניתן לראות את המכשיר בעל שני הקווים ; אנכי ואופקי ואם אנו נמצאים "בול" במקום שני הקווים נפגשים.

155 ק) מכשירי קשר וניווט רדיו D.M.E מכשיר המאפשר למדוד את המרחק ממשדר הנמצא בשדה התעופה. הקריאה מתקבלת ביחידות מרחק "מ או מייל(, ועל פי מהירות המטוס יודע הצוות תוך כמה זמן יגיע לנחיתה. המכשיר מבוסס על שידור קרן רדיו הפוגעת באנטנה קולטת במטוס וחוזרת לתחנה. הזמן שהקרן עושה הוא למעשה כפליים המרחק למטוס.

156 מכשירי קשר וניווט רדיו דוגמא למכשיר D.M.E הקורא במיילים ימיים. הטייס יפעיל את המכשיר לקראת הנחיתה.

157 מכשירי קשר וניווט רדיו.V.O.R ו- A.D.F R.M.I מכשיר ניווט זה הכולל בתוכו למכשיר שני מחטים דק ועבה המראים כל אחד את התחנה אליה הוא מופנה. באמצעות מכשיר זה הטייס יכול למצוא בדיוק את מקומו באוויר ע"י חיתוך שני הקווים.

158 מכשירי קשר וניווט רדיו דוגמא למכשיר R.M.I בתא בו שני המחוגים

159 מכשירי קשר וניווט רדיו טרנספונדר מכשיר משדר באופן קבוע אות המשמשת לזיהוי ע"י מערכת הבקרה האווירית. הטייס יכול לשדר גם את גובה המטוס במצב C.)MODE C( דוגמא לפנל הטרנספונדר

160 מכשירי קשר וניווט רדיו (EMERGENCY LOCATOR TRANSMITTER) E.L.T מכשיר זה הנמצא בגוף המטוס משדר אות המאפשר זיהוי מיקום המטוס בעת חרום. המכשיר משדר אוטומטית במקרה התרסקות בתדר חרום בינלאומי MHZ