מבחן חשמל · שיעור 1 מתוך 13
יסודות החשמל
מקור: FAA-H-8083-30 פרק 10 (Electricity)
מבנה האטום וזרם
- אלקטרונים – מטען שלילי, סביב הגרעין.
- פרוטונים – מטען חיובי, בגרעין.
- מוליכים – במתכות יש אלקטרונים חופשיים בקליפה החיצונית, שעוברים בקלות מאטום לאטום.
- מבודדים – האלקטרונים קשורים חזק.
זרם חשמלי הוא תנועה של אלקטרונים.
| כיוון | הגדרה |
|---|---|
| זרם אלקטרונים (Electron flow) | מהקוטב השלילי לחיובי – הכיוון הפיזיקלי |
| זרם קונבנציונלי (Conventional) | מהחיובי לשלילי – בשרטוטים ובתורה ההנדסית |
הגדלים הבסיסיים
| גודל | סמל | יחידה | הגדרה |
|---|---|---|---|
| מתח (Voltage / EMF) | E או V | וולט (V) | ה״לחץ״ החשמלי – הפרש פוטנציאל |
| זרם (Current) | I | אמפר (A) | כמות המטען שעוברת בשנייה. 1A = 1 קולון לשנייה |
| התנגדות (Resistance) | R | אוהם (Ω) | ההתנגדות לזרם |
| הספק (Power) | P | ואט (W) | קצב העבודה |
| מטען | Q | קולון (C) | 6.25 × 10¹⁸ אלקטרונים |
| קיבול | C | פאראד (F) | |
| השראות | L | הנרי (H) | |
| תדר | f | הרץ (Hz) |
קידומות
| קידומת | ערך |
|---|---|
| מגה (M) | 1,000,000 |
| קילו (k) | 1,000 |
| מילי (m) | 0.001 |
| מיקרו (µ) | 0.000001 |
| ננו (n) | 10⁻⁹ |
| פיקו (p) | 10⁻¹² |
חוק אוהם
E = I × R → I = E / R → R = E / I
דוגמה: מערכת 28V, עומס 14Ω: I = 28 / 14 = 2A.
הספק
P = E × I = I² × R = E² / R
דוגמאות:
- נורה
28Vשצורכת3A:P = 84W. - נגד
10Ωעם2A:P = 4 × 10 = 40W. - נגד
100Ωב-50V:P = 2,500 / 100 = 25W.
כוח סוס חשמלי: 1 HP = 746W.
גלגל הנוסחאות
אם יודעים שני גדלים מתוך E, I, R, P – אפשר לחשב את השניים האחרים.
התנגדות של מוליך
ההתנגדות תלויה ב:
- חומר – כסף, נחושת, זהב, אלומיניום (מהמוליך הטוב לפחות).
- אורך – יחסית ישרה: כפול אורך = כפול התנגדות.
- שטח חתך – יחסית הפוכה: כפול שטח = חצי התנגדות.
- טמפרטורה – במתכות, עולה עם החום.
מיל עגול (Circular mil)
שטח של חוט בקוטר 1 מיל (0.001 אינץ׳). שטח במיל עגול = קוטר במיל בריבוע. חוט בקוטר 0.020 (20 מיל) = 400 CM.
נחושת ואלומיניום
- נחושת – מוליכה טוב יותר; הנפוצה בחיווט.
- אלומיניום – כ-60% מהמוליכות של נחושת, אבל קל יותר. צריך חוט עבה יותר (בדרך כלל שני גדלים גדול יותר). משמש בכבלים גדולים (למשל כבלי מצבר ארוכים). מחברים מיוחדים – אלומיניום מתחמצן ו״זוחל״.
סוגי נגדים
| נגד | שימוש |
|---|---|
| קבוע – פחמן, שכבה, חוט | |
| משתנה – פוטנציומטר (3 הדקים, מחלק מתח), ריאוסטט (2 הדקים, מגביל זרם) | בקרת תאורה, מדי כמות |
| תרמיסטור | התנגדות משתנה עם חום – חיישני טמפרטורה |
| פוטו-רזיסטור | התנגדות משתנה עם אור |
קוד צבעים לנגדים
| צבע | ספרה |
|---|---|
| שחור | 0 |
| חום | 1 |
| אדום | 2 |
| כתום | 3 |
| צהוב | 4 |
| ירוק | 5 |
| כחול | 6 |
| סגול | 7 |
| אפור | 8 |
| לבן | 9 |
פס ראשון ושני – ספרות; פס שלישי – מכפיל (מספר האפסים); פס רביעי – סבולת: זהב ±5%, כסף ±10%, בלי פס ±20%.
דוגמה: צהוב-סגול-אדום-זהב = 47 × 100 = 4,700Ω ±5%.
חשמל סטטי
מטען שמצטבר על חומר – מחיכוך, מזרימת דלק, מטיסה באוויר. במטוס:
- הארקה (Grounding) בתדלוק.
- גישורים (Bonding) בין חלקים.
- מפזרי מטען (Static dischargers / Wicks) בשפות האחוריות – מפחיתים הפרעות רדיו.
- רכיבים רגישים (ESDS) – רצועת הארקה ואריזות מגינות.
נקודות למבחן
E = I × R;P = E × I = I²R = E²/R.1 HP = 746W.- התנגדות: עולה עם אורך וחום, יורדת עם שטח.
- מיל עגול = קוטר במיל בריבוע.
- קוד צבעים: שחור 0 עד לבן 9; זהב ±5%.
- אלומיניום – כ-60% מהמוליכות של נחושת, קל יותר.