ניתן לאפיין חשמל כאנרגיה הזורמת דרך מעגל חשמלי סגור. לצורך קיומו נדרש מוליך, שבו השדה החשמלי חייב להיתמך במקור חשמל. רוב דגמי המכוניות בעיצובם מספקים אלף מעגלים חשמליים או יותר, בלתי תלויים זה בזה. זוהי אחת הדוגמאות הרבות להשפעה שיש לחשמל על חיי אדם.
תוֹכֶן
- הגדרת הנושא
-
סיווג אלמנטים
- מצב נומינלי
- קצר חשמלי וללא עומס
- העברת כוח פעילה
הגדרת הנושא
אחד העקרונות הבסיסיים של הבנת חשמל הוא הגדרת מעגל חשמלי. הוא מורכב משלושה מרכיבים לפחות: מקור זרם, המוליך שלו ומקלט או צרכן חשמל. קבוצה של רכיבים כאלה היא המעגל החשמלי הפשוט ביותר. אבל התוכנית יכולה להיות הרבה יותר נרחבת, רישום הסיווג כולו הוא משימה מאתגרת מבחינה טכנית.
ישנם שלושה אלמנטים בסיסיים של מעגל חשמלי:
-
ספקי כוח, המסווגים כראשוניים, כגון סוללות, גנרטורים או תאים גלווניים, ומשניים, כגון מיישרים, שנאים או ממירים. מקורות ראשוניים שונים בכך שהם מייצרים חשמל מסוג אחר של אנרגיה, למשל כימיקלים. מקורות משניים מאופיינים בנוכחות חשמל הן בכניסה והן במוצא. - פריטי עזר או מוליכים שאחראים על החיבור. דוגמאות לאלמנט כזה של מעגל חשמלי הן ציוד מיתוג, מכשירי מדידה, ציוד הגנה או חוטי חיבור.
- צרכנים או מקלטי חשמל. תפקידם הוא ההמרה הסופית של זרם למעגל חשמלי. ניתן להביא תאורה או מכשירי חימום שונים כדוגמאות.
סיווג אלמנטים
ניתן לחלק את כל הרכיבים המייצגים את דיאגרמת המעגלים לאקטיביים, המייצרים כוח אלקטרו-מוטורי ופסיבי, המקבלים כוח זה.
מקורות וצרכני חשמל הם רכיבים בעלי שני קטבים, דרכם הם קולטים ומעבירים אנרגיה זו. מוליכים הם ארבעה קוטבים, שכן יש צורך בארבעה מגעים לביצוע קליטה והעברת אנרגיה בין המקור למקלט או לצרכן.
ניתן לחלק מעגלים חשמליים לפי מטרתם:
-
מעגלי כוח מבצעים את הפונקציה של הפצה והעברת חשמל, שבזכותם זורם הזרם למקלט. בעת הפעלת מכונת הכביסה או הפעלת שואב האבק, מעגל כזה נסגר. - מעגלי בקרה מפעילים או משנים את הפרמטרים של תפקוד ציוד חשמלי. אזעקה יכולה להיחשב כמרכיב כזה של מעגל חשמלי.
- מעגלי מדידה מתעדים שינויים במהלך פעולתם של מכשירים חשמליים. דוגמאות כוללות מד זרם או מד מתח.
ניתן לחבר מספר שונה של מקלטים למקור הנוכחי. נוכחותם של אלמנטים אלה קובעת ממה מורכב המעגל החשמלי והמצבים שבהם הוא פועל.
מצב נומינלי
הצורך שלה הוא לעמוד בפרמטרים הטכניים של המערכת כולה והאלמנטים האישיים שלה. כל האינדיקטורים במצב זה עומדים בסטנדרטים של תיעוד טכני וספרות עיון. רשימת הפרמטרים המלאה עשויה להיות שונה בהתאם למרכיבים מהם מורכב המעגל החשמלי. אבל ישנם שלושה אינדיקטורים שלכל האלמנטים, ללא יוצא מן הכלל, יש:
- מתח;
- כּוֹחַ;
- זרם מדורג.
קצר חשמלי וללא עומס
במצב זה, המתג במעגל החשמלי סגור, ההתנגדות והמתח בו זמנית אפסים.
אם הזרם החשמלי משתנה בתוך הגבולות שצוינו, הסף התחתון תמיד יהיה אפס, ואלמנט כזה יתחיל להעביר אנרגיה למעגל החיצוני.
אם מחוון זה מתחת לאפס, בהתאמה, הנגדים צורכים את האנרגיה של המקורות איתם הם מחוברים, ואת הרזרבות שלהם.
מצב זה נצפה בתנאי שהעומס מנותק מאספקת החשמל, בעוד הזרם שווה לאפס. כל המרכיבים של מה שנקרא מעגל חשמלי אינם מעורבים.
העברת כוח פעילה
שימוש במצב המותאם מבטיח העברת כוח מקסימלית. אם לא תתכוננו מראש למצב פעולה כזה, קיימת אפשרות שהמעגל ייכשל.
האנושות צריכה להיות חייבת רעיונות מודרניים על התיאוריה של מעגלים חשמליים למפורסם בעולם למדען הגרמני גיאורג סיימון אוהם, שב-1826 גילה את החוק, שלימים קרא לו שֵׁם.
