Skip to main content

אנלוגיה בין זרם חשמלי לבין זרם מים

פעילות זו מבוססת על אנימציה מאתר http://faraday.physics.utoronto.ca
האנימציה פותחה על ידי מר דוד האריסון ותורגמה לעברית ע"י מוזיאון המדע. האנימציה מופצת תחת רשיון שימוש פתוח.

פעילות זו מתאימה כפעילות הכנה או פעילות סיכום למפגש המדע "חשמל בתערוכה" המתקיים במוזיאון המדע לתלמידי חטי"ב במסגרת כיתתית.

לפני תחילת הפעילות מומלץ להיכנס למילון המושגים שבאתר מוזיאון המדע ולקרוא את המושגים: זרם חשמלי, עוצמת הזרם החשמלי, כיוון הזרם החשמלי, אלקטרונים חופשיים, הפרש פוטנציאלים, מתח, סוללה.

מהלך הפעילות

הפעילו את האנימציה.
התבוננו ברכיבי המעגלים, ונסו להבחין בהקבלה שבין האיורים. שנו את מצב המערכות ע"י שינוי מצב הפקד "בחר מתח/לחץ" שבתחתית האנימציה. שימו לב לשינויים. 

 

מערכת של מיםמעגל חשמלי
מערכת צינורותחוטים מוליכים
מים זורמיםאלקטרונים זורמים
טורבינת מיםנורה חשמלית
משאבהמקור מתח כגון סוללה
מיכלי המים הדקי הסוללה
המשאבה שואבת מים מהמאגר התחתון ומעלה אותם למאגר העליוןהסוללה דוחפת אלקטרונים, שנכנסים אליה דרך ההדק השלילי, לעבר ההדק החיובי, ומשם החוצה מהסוללה למעגל
הפרש הגבהים בין המכליםהמתח בין הדקי הסוללה, הפרש פוטנציאלים
כתוצאה מזרימת המים דרכה - הטורבינה מסתובבתכתוצאה מזרימת האלקטרונים דרכה - הנורה מאירה
ככל שהמשאבה פועלת בעוצמה גדולה יותר - זרימת המים מהירה יותר וסיבוב הטורבינה מהיר יותרככל שהמתח גבוה יותר - עובר דרך הנורה יותר זרם והנורה מאירה באור חזק יותר
טורבינת המים אינה "מבזבזת" מים. כל המים המגיעים אליה עוברים דרכה וממשיכים הלאה.הנורה החשמלית אינה "מבזבזת" אלקטרונים. כל האלקטרונים המגיעים אליה - גם יוצאים ממנה.

ההבדלים בין מערכת צינורות המים לבין המעגל החשמלי

 

מערכת של מיםמעגל חשמלי
המים אינם חלק מהחומר המרכיב את הצינורות. האלקטרונים הם חלק מחומר המרכיב את המוליכים.

קראו את הטבלה בעיון, ובדקו כל שורה באיור עצמו.
יש לכם רעיונות נוספים להקבלה?

סיכום:

אנלוגיה היא דרך טובה לבסס הבנה, אך יש לה גם מגבלות, כפי שמוצג בחלק התחתון של הטבלה, ויש לזכור זאת.

באמצעות האנלוגיה ניתן להמחיש שני עקרונות חשובים הנוגעים לזרם החשמלי:

  • כיוון הזרימה - הזרימה היא מהמקום שבו קיימת יותר אנרגיה ולא מהמקום שבו יש יותר "חומר" (מים או אלקטרונים).
     
  • במעבר זרם אין "בזבוז" של ה"חומר" - הטורבינה אינה "מבזבזת" מים והסוללה אינה ה"מבזבזת" אלקטרונים.
נוצר בתאריך: 22/06/08
עודכן בתאריך: 07/03/12