אנלוגיה בין חשמל ומים

כל ההגדרות הבסיסיות בחשמל ניתנות להמחשה בעזרת מים בצורה הבאה :
צינור מים = מוליך חשמלי
זרם המים = זרם חשמלי
מקור מתח = מגדל מים
כדי להזרים מים בצינור מים לצרכנים יש להשתמש במגדל מים המשמש מקור כח שדוחף את המים בצינורות. מגדל המים שקול למקור מתח במעגל החשמלי. מקור המתח גורם לזרימת זרם חשמלי במוליכים.
אם צינור המים צר יותר הוא יתנגד לזרימת זרם חזק של מים דרכו. כך גם במעגל חשמלי : ככל שהמוליך דק יותר , התנגדותו למעבר זרם גדולה יותר.


מטען חשמלי

כל חומר מורכב מאטומים, האטומים הם החלק הקטן ביותר של החומר. האטום בנוי מגרעין ומאלקטרונים הנעים סביבו, הגרעין בנוי מפרוטונים וניטרונים.
עצם קיום הגדרת המטען החשמלי אומר שהאלקטרון טעון במטען שלילי והפרוטון טעון במטען חיובי. מטען הפרוטון שווה בגודלו למטען האלקטרון אבל הפוך בסימנו. מטען מסומן באות q.
ישנה תופעה של משיכה או דחייה בין מטענים המגדירה את מושג הכח החשמלי. הכח החשמלי מציין את עוצמת המשיכה או הדחייה בין מטענים.
בין שני מטענים שלילים יהיה כח דחייה וכך גם בין שני מטענים חיוביים. בין מטען שלילי ומטען חיובי יהיה כח משיכה (כמו מגנטים).
המטען נמדד ביחידות קולון (C).


חוק קולון

חוק זה מגדיר את הכח בפועל בין שני מטענים לפי הנוסחא הבאה :
F = K*q1*q2/r2
F - הכח בין שני המטענים המטענים
K - קבוע בעל ערך 109*9
q1 - גודל המטען הראשון
q2 - גודל המטען השני
r - המרחק שני המטענים


שדה חשמלי

שדה חשמלי מתאר את התפשטות קווי הכח (מחוק קולון) בכל נקודה במרחב כתוצאה ממטענים הנמצאים במרחב.
במילים אחרות : כאשר יש מטען מסויים במרחב, הכח שיפעיל מטען זה על מטען חיובי בגודל יחידה הנמצא בנקודה מסויימת במרחב הוא השדה החשמלי באותה נקודה ומוגדר לפי הנוסחא הבאה :
E = F/q
E - שדה חשמלי
F - כח (חוק קולון)
q - מטען
המטען q שבעזרתו בודקים את עוצמת השדה החשמלי בנקודה במרחב נקרא מטען בוחן.
מהנוסחא האחרונה ומחוק קולון נקבל את הנוסחא הבאה :
E = K*Q/r2
נוסחא זו מתארת את השדה החשמלי שיוצר מטען Q בכל נקודה במרחב במרחק r ממנו.
ניתן לתאר שדה חשמלי בצורה חזותית בעזרת קווי שדה. אם המטען חיובי אז קווי השדה יוצאים ממנו בכל הכיוונים מכיוון שכיוון קווי השדה נקבע לפי מטען הבוחן (חיובי).

Top