התנגדות, התנגדות סגולית וחוק אום
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| resistance/rɪˈzɪstəns/ | התנגדות |
| resistivity/ˌriːzɪˈstɪvəti/ | התנגדות סוגיתית |
| ohms/əʊmz/ | אוהם |
מדוע חוט דק מתחמם בעוד שחוט עבה נשאר קר?
- אם מעבירים אותו זרם דרך חוט דק, הוא מתחמם במהירות.
- החוט הדק מתנגד לזרימה יותר — יש לו התנגדות גבוהה יותר.
- התנגדות היא מידה לכך עד כמה רכיב מקשה על מעבר מטען דרכו.
- שני מושגים מנחים את שיעור זה: חוק אוהם והתנגדות סגולית.
חוק אוהם: V = IR
- עבור חומרים רבים, מתח וזרם פרופורציונליים: $V = IR$.
- הקבוע $R$ הוא ההתנגדות, באוהמים ($\Omega$).
- בגרף $I$–$V$ זוהי ישר העובר דרך ראשית הצירים.
- נסדר מחדש: התנגדות גבוהה יותר פירושה זרם נמוך יותר עבור מתח נתון.
עקבו אחר קו ה-I–V
שינו את המתח על גוף חשמלי והצפו כי הזרם עוקב אחר קו ישר.
חוק אום מקשר בין מתח, זרם והתנגדות כך:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$V = IR$ עבור התקן אומי.
ספק $9\ \text{V}$ מניע זרם $3\ \text{A}$ דרך גוף חשמלי. מצאו $R$ (ב-Ω).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$R = V/I = 9/3 = 3\ \Omega$.
התנגדות סגולית: חומר ומבנה
- ההתנגדות תלויה במבנה החוט וגם בחומר שלו: $R = \dfrac{\rho L}{A}$.
- התנגדות סגולית $\rho$ היא ההתנגדות הטבעית של החומר לזרימה.
- חוט ארוך יותר → התנגדות גבוהה יותר; חוט עבה יותר (שטח $A$ גדול יותר) → התנגדות נמוכה יותר.
- נחושת בעלת $\rho$ נמוכה (מוליך טוב); ניקרום בעלת $\rho$ גבוהה (חימום).
בשימוש ב-$R = \rho L/A$, חוט ארוך ודק יותר יש:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אורך מוגדל ושטח מופחת מגבירים את $R = \rho L/A$.
ההתנגדות העצמית של חומר לזרם, המסומנת $\rho$, נקראת ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
התנגדות סגולית $\rho$ היא תכונה חומרית ב$R = \rho L/A$.
אומיות מול לא-אומיות
- מכשירי אומיים שומרים על $R$ קבוע – קו ישר $I$–$V$.
- מכשירים לא-אומיים (נורת ליטוס, דיודה) מעקמים את הישר.
- נורת חוטי סלע מתחממת, ולכן התנגדותה עולה עם הזרם.
- תמיד ודא שהערך $R$ הוא באמת קבוע לפני שמשתמש ב$V = IR$ ללא הסכמה.
נורת להבה היא לא-אומית — ההתנגדות שלה עולה כשהיא מתחממת.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
להבה חמה בעלת התנגדות גבוהה יותר, ולכן קו ה-I–V שלה מעוקל.
בחרו את כל האמירות הנכונות לגבי התנגדות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
אומיים V=IR, R=ρL/A, מתכות עולות עם הטמפרטורה. נורות ודיודים הם לא-אומיים.
הטמפרטורה חשובה
- במתכות, אטומים חמים יותר מונעים את האלקטרונים יותר.
- לכן התנגדות המתכת גוברת עם עליית הטמפרטורה.
- זו הסיבה שהתנגדות הקרה של הנורה נמוכה משמעותית מהתנגדות המנורה כשהיא דולקת.
- לחומרים מסוימים יש התנהגות הפוכה, וחלקם מאבדים כלל התנגדות (סופר-מוליכים).
סוללת $12\ \text{V}$ גורמת לזרימת $3\ \text{A}$ דרך נגד. מצאו את $R$.
- $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{3} = 4\ \Omega$.
- הכפילו את המתח, והזרם יכפיל גם הוא (אם המכשיר הוא אומי).
חוק אום $V = IR$ תקף רק למכשירים אומיים עם $R$ קבוע. נורת חשמל או דיודה הם לא-אומיים – ההתנגדות שלהם משתנה, ולכן הגרף שלהם $I$–$V$ הוא עקומה, לא קו. אל תניחו $R$ קבוע עבורם.
התנגדות מתנגדת לזרם: חוק אוהם $V = IR$ (אום), קו ישר בין $I$ ל$V$ עבור מכשירים אומיים. התנגדות סגולית נותנת $R = \rho L/A$—ככל שהמיקטור ארוך ודק יותר, כך ההתנגדות גדולה יותר. במתכות, ההתנגדות עולה עם הטמפרטורה.