פיזיקה:
חשמל ומגנטיות - כולל קיבול וקבלים
מאגר משאבים פתוח (מעודכן לתשע"ז)
אלקטרוסטטיקה
1. הכוח החשמלי וחוק קולון
בפרק זה נלמד על:
-
כוח ומטען חשמלי, דחייה ומשיכה חשמלית
-
מוליכים ומבדדים, קיטוב חשמלי ע"י השראה במוליך ובמבדד, שיטות לטעינת גופים
-
חוק קולון ועיקרון הסופרפוזיציה של כוחות חשמליים
-
שיעור זה פותח את לימודי הפרט בחשמל ומגנטיות ובפרט את נושא האלקטרוסטטיקה. נלמד באמצעות הדגמות כיצד ומתי מופיע הכוח החשמלי, נגדיר מהו מטען חשמלי ומה תכונותיו של הכוח החשמלי. לסיום נלמד מהו חוק קולון ונפתור תרגילים בנושא.
פרק זה מכיל שתי מצגות תרגול של היכרות עם נושא האלקטרוסטטיקה
הדגמות באלקטרוסטטיקה:המורה דני עובדיה מדגים כיצד ניתן להזיז מוט ארוך או פחית שתייה ללא מגע.
הדמיה (PheT) - הריקוד החשמלי של ג'ון טרוולטה
2. שדה חשמלי
בפרק זה נלמד על:
-
השדה החשמלי, עוצמתו, כיוונו ועיקרון הסופרפוזיציה
-
קווי שדה חשמלי של מטען חיובי נקודתי ושל שני מטענים
-
מאפייני קווי השדה והקשר בין צפיפותם לעוצמת השדה
-
בשיעור זה נלמד על מושג השדה החשמלי ועל משמעות עוצמת השדה וכיוון השדה. כמו כן נלמד כיצד בא לידי ביטוי עקרון הסופרפוזיציה בשדות חשמליים.
חלקו השני של השיעור יציג את קווי השדה החשמלי וירחיב על המשמעות של כיוונם וצפיפותם.
בתרגול זה נלמד לבצע חישובים מתוך הנלמד בשיעור בנושא עוצמת השדה, בפתרון בעיות באלקטרוסטטיקה. ניתוח שדה חשמלי המיצר ע"י מוליך כדורי. כמו כן, תרגול זה מכיל תרגילים בסיסיים באלקטרודינמיקה.
משחק אינטראקטיבי (מאתר PheT): שחקו הוקי בעזרת מטענים חשמליים. מקמו מטענים על משטח הקרח. לחצו על כפתור start ונסו לכוון את הדיסקית הטעונה אל השער. עקבו אחר מסלול הסידקית ושנו את מיקום המטענים בהתאם.
הדמיה (PheT) - מטענים ושדות חשמליים.
3. חוק גאוס
בפרק זה נלמד על:
-
חוק גאוס
-
שימושים של חוק גאוס: שדה חשמלי של מטען נקודתי, של כדור מוליך טעון, של כדור לא מוליך טעון, של לוח אינסופי טעון ובין שני לוחות אינסופיים מקבילים טעונים.
-
4. אנרגיה חשמלית ופוטנציאל
בפרק זה נלמד על:
-
הכוח החשמלי והיותו כוח משמר
-
אנרגיה פוטנציאלית חשמלית
-
הפוטנציאל החשמלי הנוצר ע"י מטען נקודתי וזה שנוצר ע"י מערכת מטענים
-
בשיעור זה נכיר את הכוח החשמלי ככוח משמר ונלמד על הקשר בין היותו כוח משמר למושג אנרגיה פוטנציאלית חשמלית. נכיר את המקרים הפרטיים של פוטנציאל הנוצר ע"י מטען נקודתי וע"י מערכת מטענים. ניזכר בנלמד בשנה שעברה בנושא עבודה ואנרגיה כדי להגיע למסקנות לגבי עבודה של כוח חשמלי.
בתרגול זה נפתור בעיות בנושא עבודה ואנרגיה של כוח חשמלי. כמו כן, נכיר את מושג הפוטנציאל החשמלי.- מצורף קובץ בנושא "אנרגיה פוטנציאלית חשמלית ופוטנציאל חשמלי עבור מערכת מטענים נקודתיים".
הקובץ נכתב ונערך על ידי יוסי ליטני וקובי שוורצבורד וכל הזכויות שייכות להם.
מומלץ מאד לקרוא את הקובץ להעמקת ההבנה של הנושא הנלמד.
5. מתח חשמלי- הפרש פוטנציאלים
בפרק זה נלמד על:
-
המתח החשמלי, הקשר בינו לבין השדה החשמלי
-
הקשר בין קווי השדה לקווי הפוטנציאל
-
חיבור כדורים מוליכים טעונים והארקה
-
בשיעור זה נכיר את מושג המתח החשמלי ונלמד על הקשר בין מתח חשמלי לשדה חשמלי. מכיר גם את קווי הפוטנציאל ונלמד על הקשר בינם לבין קווי שדה. נתמודד עם מקרים של חיבור כדורים מוליכים ונכיר את מושג ההארקה.
בתרגול זה נכיר את מושג המתח החשמלי ונלמד על מתח חשמלי כהפרש בין הפוטנצילאים של שתי נקודות.
נלמד על הקשר בין מתח חשמלי לעבודה על מטען בתנועה. נתמודד עם מקרים של חיבור כדורים מוליכים ונכיר את מושג ההארקה.
6. סוגי קבלים ומעגלי קבלים
בשיעור זה נכיר את מושג המתח החשמלי ונלמד מהו קבל, נלמד על טעינת קבל, האנרגיה של קבל, חיבור סוללה לקבל ושימושים טכנולוגיים לקבל.
בשיעור זה נלמד על סוגי קבלים בעלי צורות ומאפיינים שונים, על התאמת הקבלים לצרכים טכנולוגיים.
בשיעור זה נלמד על מערכי קבלים: מערך קבלים כללי, פתרון מערך קבלים כללי. נלמד גל על קבלים מקביליים, קבלים טוריים ועל גשר ויסטון מאוזן.
מצגת תרגול - קיבול ומעגלי קבלים.
מעגלי קבל נגד
מעבדת קבלים (אתר PheT)
7. חומרים דיאלקטריים
בשיעור זה נכיר את המושג דיאלקטרן. נלמד על השימוש בדיאלקטרן, נלמד על השפעת השדה החשמלי על חומר מבדד ועל חומר מוליך.
מצגת תרגול - דיאלקטריות
מעבדת קבלים (אתר PheT)
אלקטרודינמיקה
8. זרם חשמלי ועוצמתו
בפרק זה נלמד על:
-
הזרם החשמלי וההתנגדות החשמלית
-
תא חשמלי, מדידת הזרם החשמלי
-
מהירות סחיפה והקשר בינה לבין הזרם
-
בשיעור זה נכיר את מושג הזרם ואת ההתנגדות החשמלית. כמו כן נלמד מהו תא חשמלי, כיצד מודדים את עוצמת הזרם החשמלי, מהי מהירות סחיפה ומה הקשר בינה לבין הזרם.
בתרגול זה תרגילים בנושא זרם חשמלי והתנגדות חשמלית כמו גם הקשר בין מהירות סחיפה לבין זרם.
9. חוק אוהם ומעגלים חשמליים
בפרק זה נלמד על:
-
מוליכות חשמלית
-
חוק אוהם והפרמטרים המשפיעים על התנגדות של מוליך
-
מעגלים חשמליים: חיבור טורי, מקבילי ומעורב
-
מכשירי מדידה, נגד משתנה, מצבי קצר ועומס יתר
-
בשיעור זה נכיר את המוליכות החשמלית, שהיא הגודל ההופכי להתנגדות. נלמד על חוק אום (נכתב גם אוהם), המתאר את הקשר הנסיוני בין הזרם במוליך לבין המתח בין קצותיו. נכיר את הפרמטרים השונים המשפיעים על התנגדות של מוליך ואת המושג "התנגדות סגולית". נלמד על מעגלים חשמליים בחיבורים שונים- חיבור טורי, מקבילי ומעורב וננתח מספר מעגלים. נלמד על מכשירי מדידה וכיצד יש לחבר אותם במעגל וכן על מצבים של קצר ועומס-יתר. נראה מהו תפקידו של הנגד המשתנה, אותו ניתן לחבר בחיבור פוטנציומטרי או ריאוסטטי.
בתרגול זה נבין יותר לעומק את החומר שלמדתם בשיעור בנושא מעגלים חשמליים. בפרט, נתרגל את חישוב התנגדות המוליך בתלות בפרמטרים שונים, נחשב התנגדויות שקולות בחיבור טורי ומקבילי, ונחשב את הזרמים בענפים שונים במעגל חשמלי נתון.
לפניכם מעבדה ממוחשבת, המאפשרת לבנות מעגלים חשמליים שונים ולבצע בהם מדידות של זרם, מתח והתנגדות.
10. כא"מ ומתח הדקים, הספק ונצילות
בפרק זה נלמד על:
-
כא"מ (כח אלקטרו-מניע)
-
הקשר בין מתח הדקים לבין התנגדות פנימית
-
הספק ונצילות במעגל חשמלי
-
בשיעור זה נכיר את הכוח האלקטרו-מניע ונלמד על הקשר בין מתח הדקים והתנגדות פנימית. כמו כן, ניזכר בנלמד בשנה שעברה בנושא הספק ונצילות ונסיק מכך על מושגים אלו במעגל החשמלי ועל ההספק המירבי.
בתרגול זה נלמד כיצד לקחת בחשבון את ההתנגדות הפנימית של מקור מתח ונתרגל את נושא ההספק והנצילות במעגל חשמלי.
מצגת תרגול - תרגילי חזרה באלקטרוסטטיקה ואלקטרודינמיקה.
סרטון: הפתעה עם נורה.
11. מעגלי קבל נגד
בשיעור זה נלמד על תהליכי דעיכה: נבין מהם תהליכי דעיכה, רקע מתמטי לתהליכים, ונלמד על זמן מחצית החיים וקבוע הזמן
בשיעור זה נלמד טעינת קבל ופריקת קבל. הסבר כללי, פיתוח נוסחאות וגרפים.
תרגול מעגלי קבל נגד
בניית מעגל זרם ישר וזרם חילופין (אתר PheT)
12. חוקי קירכהוף
בשיעור זה נלמד על מעגל חשמלי פשוט ומעגל חשמלי מורכב, על חוקי קירכהוף ופתרון מעגל פשוט ומעגל מורכב.
תרגול חוקי קירכהוף
אלקטרומגנטיות
13. הכוח המגנטי והשדה המגנטי
בפרק זה נלמד על:
-
הכוח המגנטי ומאפייניו
-
השדה המגנטי ומאפייניו
-
חישוב עוצמת וכיוון השדה המגנטי סביב תיל נושא זרם
-
מצגת לשיעור שפותח את נושא האלקטרומגנטיות: הכוח המגנטי ומאפייניו.
מצגת לשיעור בנושא השדה המגנטי ומאפייניו. נשווה בין השדה המגנטי לבין השדה החשמלי. נלמד כיצד לחשב את עוצמתו ואת כיוונו של שדה מגנטי שנוצר סביב תיל נושא זרם ונבחן את תלותו של השדה בעוצמת הזרם ובמרחק מהתיל.
הכוח המגנטי והשדה המגנטי. המצגת כוללת שאלות חשיבה ודיון בלבד.
14. כוח על חלקיק בשדה מגנטי
בפרק זה נלמד על:
-
כוח הפועל על חלקיק טעון הנע בשדה מגנטי (חוק לורנץ)
-
כלל יד ימין, הקשר בין כיוון הכוח המגנטי, השדה המגנטי והזרם.
-
בשיעור זה נלמד על חוק לורנץ המתאר את הכוח הפועל על מטען הנע בשדה מגנטי ועל השדה המגנטי ויחידותיו. נכיר את כלל יד ימין, ונתאר את מסלול התנועה של מטען הנע בשדה חשמלי.
בתרגול זה נפתור תרגילים העוסקים בכוח המגנטי הפועל על חלקיק טעון הנע בתוך שדה חשמלי תוך שימוש בכלל יד ימין.
15. יישומי כוח לורנץ וכוח על תיל נושא זרם
בפרק זה נלמד על:
-
יישומים של כוח לורנץ
-
כוח על תיל נושא זרם
-
16. שדה מגנטי של סילונית וכריכה
בפרק זה נלמד על:
-
שדה מגנטי בסביבת תיל ארוך נושא זרם
-
שדה מגנטי שנוצר על ידי כריכה נושאת זרם
-
שדה מגנטי הנוצר על ידי סילונית נושאת זרם
-
בשיעור זה נלמד על יצירית שדות מגנטיים ע"י זרמים חשמליים בתיל ובסליל.
בתרגול זה נשתמש בנוסחאות שנלמדו על גודלו של שדה מגנטי שנוצר ע"י תיל וסליל.
17. כא"מ מושרה
בפרק זה נלמד על:
-
תנועת מוט מוליך בשדה מגנטי והכוח הפועל עליו
-
כא"מ מושרה ושימושים שלו
-
בשיעור זה נלמד על הגילוי של פרדיי, ניתוח תנועת מוט מוליך בשדה מגנטי ומשם לגילויים בנושא כא"מ מושרה, פיתוח הנוסחה לכא"מ מושרה ושימוש בתגלית כמקור לאנרגיה.
בתרגול זה נשתמש בנושחאות שפיתחנו בנושא כא"מ מושרה כדי לחשב את הכוח הפועל על מוט הנע בשדה מגנטי, ושימוש בתופעה זו כמקור לאנרגיה
18. שטף מגנטי חוק פרדיי וחוק לנץ
בפרק זה נלמד על:
-
חוק פרדיי, הקושר בין גודל הכאמ המושרה במעגל חשמלי סגור לבין קצב השינוי בשטף המגנטי
-
חוק לנץ, לפיו כיוון השדה המגנטי, הנוצר ע"י זרם מושרה, מנוגד לכיוון השינוי בשטף שיצר אותו
-
בשיעור זה נלמד ונתרגל גם יחד את נושא השטף המגנטי (אותו נבין מתוך החומר הנלמד בפרק הכא"מ המושרה) ואת החוקים המלווים אותו, שהם חוק פרדיי וחוק לנץ.
בתרגול זה נתרגל בעיות הקשורות בשטף מגנטי, בחוק פרדיי (הקושר בין גודל הכא"מ המושרה במעגל חשמלי סגור לבין קצב השינוי בשטף המגנטי) ובחוק לנץ (לפיו כיוונו של שדה מגנטי הנוצר ע"י זרם מושרה מנוגד לכיוון השינוי בשטף שיצר אותו).
שחקו עם המגנט והסלילים כדי ללמוד על חוק פראדיי. הזיזו את המגנט לקרבת הסליל כדי להדליק את הנורה. צפו בקווי השדה המגנטי. תוכלו להציג מכשיר מדידה, המציג את כיוון ועוצמת הזרם החשמלי.
הדמיה (PheT): חוק פרדיי
19. יישומים טכנולוגיים
בשיעור זה נלמד על מתח וזרם חילופין ועל שינוע אנרגיה
תרגול יישומים טכנולוגיים
הדמיה (PheT) - תלות התנגדות תיל בפרמטרים שונים
במצגת הראשונה של פרק זה נלמד על התקנים מדעיים חשובים המבוססים על התגלית ששדה מגנטי ושדה חשמלי משפיעים על מסלול התנועה של חלקיק טעון בתנועה.
במצגת השנייה נלמד על גודל הכוח הפועל על תיל נושא זרם הנמצא בתוך שדה מגנטי ומציאת כיוונו באמצעות כלל יד ימין. נכיר את מאזני הזרם, באמצעותם מודדים את הכוח הפועל על תיל נושא זרם, וממנו מסיקים את עוצמת השדה המגנטי.