הבנת הזרם דרך זרימת המטען — צעד אחר צעדفهم التيار من خلال تدفّق الشحنة — خطوة بخطوة
דמיין צינור מים. ככל שיותר מים עוברים דרך חתך הצינור בכל שנייה — כך הזרימה חזקה יותר. בחשמל זה בדיוק אותו רעיון: במקום מים זורמים מטענים חשמליים (אלקטרונים) בתוך התיל, והזרם מודד כמה מטען עובר בכל שנייה.
تخيّل أنبوب ماء. كلّما مرّ ماء أكثر عبر مقطع الأنبوب في كل ثانية — كان التدفّق أقوى. في الكهرباء الفكرة نفسها تمامًا: بدل الماء تتدفّق شحنات كهربائية (إلكترونات) داخل السلك، والتيار يقيس كم شحنة تمرّ في كل ثانية.
המטען החשמלי הוא תכונה בסיסית של החלקיקים. האלקטרון נושא מטען שלילי, ומסומן באות Q. נמדד ביחידת קולון (C).
الشحنة الكهربائية خاصية أساسية للجسيمات. الإلكترون يحمل شحنة سالبة، وتُرمز بالحرف Q. تُقاس بوحدة الكولوم (C).
לכל אלקטרון מטען זעיר וקבוע: e = 1.6×10⁻¹⁹ C. כדי לקבל קולון אחד צריך בערך 6.25×10¹⁸ אלקטרונים!
لكل إلكترون شحنة صغيرة جدًّا وثابتة: e = 1.6×10⁻¹⁹ C. للحصول على كولوم واحد نحتاج نحو 6.25×10¹⁸ إلكترون!
הזרם I מוגדר ככמות המטען שעוברת דרך חתך התיל בכל יחידת זמן. מחלקים את המטען שעבר בזמן שלקח לו לעבור:
يُعرَّف التيار I بأنّه كمية الشحنة التي تمرّ عبر مقطع السلك في وحدة الزمن. نقسم الشحنة التي مرّت على الزمن الذي استغرقته:
הזרם
אמפר (A)
التيار
أمبير (A)
המטען
קולון (C)
الشحنة
كولوم (C)
הזמן
שנייה (s)
الزمن
ثانية (s)
הזז את הבקרים ושים לב: ככל שהזרם I גדול יותר — האלקטרונים נעים מהר יותר, ויותר מטען חוצה את הקו המקווקו בכל שנייה.
حرّك أشرطة التحكّم ولاحظ: كلّما كان التيار I أكبر — تتحرّك الإلكترونات أسرع، وتعبر شحنة أكبر الخط المتقطّع في كل ثانية.
לפי המוסכמה ההיסטורית, הזרם זורם מהקוטב החיובי (+) אל השלילי (−). זה הכיוון שבו משתמשים בכל החישובים ובכל הסכמות.
حسب الاصطلاح التاريخي، يسري التيار من القطب الموجب (+) إلى السالب (−). هذا هو الاتّجاه المُستخدَم في كل الحسابات والمخطّطات.
בפועל האלקטרונים (מטען שלילי) נעים בכיוון ההפוך — מ־(−) אל (+). שני התיאורים נכונים, פשוט מסתכלים על נושא מטען אחר.
في الواقع تتحرّك الإلكترونات (شحنة سالبة) في الاتّجاه المعاكس — من (−) إلى (+). كلا الوصفين صحيح، لكنّنا ننظر إلى حامل شحنة مختلف.
שאלה: דרך חתך של תיל עוברים 12 C של מטען במשך 4 s. מהו הזרם?
سؤال: يمرّ عبر مقطع سلك 12 C من الشحنة خلال 4 s. ما هو التيار؟
תשובה: הזרם הוא 3 אמפר — כלומר 3 קולון עוברים בכל שנייה.
الجواب: التيار هو 3 أمبير — أي 3 كولوم تمرّ في كل ثانية.
מהיחס I = Qt אפשר לחלץ כל גודל. כסה באצבע את מה שמחפשים:
من العلاقة I = Qt يمكن استخراج أيّ مقدار. غطِّ بإصبعك ما تبحث عنه:
זרם יכול לזרום רק במסלול סגור: מן ההדק האחד של המקור, דרך המוליכים והרכיבים, וחזרה אל ההדק השני. די בנקודה אחת פתוחה כדי שהזרם ייפסק בכל המעגל — גם אם המקור עדיין מחובר.
لا يمرّ التيار إلا في مسار مغلق: من أحد طرفَي المصدر، عبر الموصلات والمكوّنات، والعودة إلى الطرف الآخر. تكفي نقطة مفتوحة واحدة ليتوقّف التيار في الدائرة كلها — حتى لو بقي المصدر موصولاً.
מה שמסוכן אינו המתח אלא הזרם שעובר בגוף, ומשך הזמן שהוא עובר. התנגדות גוף האדם היא כ-1000 Ω כאשר העור יבש, אך היא צונחת לכ-300 Ω כאשר העור רטוב — ולכן אותו מתח מסוכן פי כמה במקלחת או בבריכה.
الخطِر ليس الجهد بل التيار المارّ في الجسم، ومدّة مروره. مقاومة جسم الإنسان نحو 1000 Ω عندما يكون الجلد جافاً، لكنها تهبط إلى نحو 300 Ω عندما يكون مبلولاً — ولذلك يصبح الجهد نفسه أخطر بأضعاف في الاستحمام أو المسبح.
| הזרם דרך הגוףالتيار عبر الجسم | ההשפעהالتأثير |
|---|---|
| 1 mA | סף התחושה — עקצוץ קלعتبة الإحساس — وخز خفيف |
| 10 mA | התכווצות שרירים — קשה מאוד להרפות את האחיזהتقلّص عضلي — يصعب جداً إفلات القبضة |
| 30 mA | שיתוק שרירי הנשימה — זהו סף הפעולה של מפסק מגן (ממסר פחת)شلل عضلات التنفّس — هذه عتبة عمل قاطع الحماية (تيار التسرّب) |
| 50 mA + | פרפור חדרי הלב — מסוכן לחיים תוך שניותرجفان بطيني في القلب — خطر على الحياة خلال ثوانٍ |
גדלים חשמליים פורשים טווח עצום: זרם של מיליאמפרים בחיישן, וזרם של אלפי אמפרים בקו הולכה. במקום לגרור אפסים משתמשים בתחילית — אות שמייצגת חזקה של עשר, ונכתבת לפני יחידת המידה.
المقادير الكهربائية تمتدّ على مجال هائل: تيار بالمللي أمبير في حسّاس، وتيار بآلاف الأمبيرات في خط نقل. بدل جرّ الأصفار نستخدم بادئة — حرف يمثّل قوة للعشرة، ويُكتب قبل وحدة القياس.
| תחיליתالبادئة | סימןالرمز | הכפולהالمضاعف | דוגמה מן החשמלمثال من الكهرباء |
|---|---|---|---|
| ננוنانو | n | 10⁻⁹ | קבל 100 nF במסנןمكثّف 100 nF في مرشّح |
| מיקרוمايكرو | µ | 10⁻⁶ | קבל 470 µF בספק כוחمكثّف 470 µF في مزوّد قدرة |
| מיליمِلّي | m | 10⁻³ | זרם 30 mA במפסק פחתتيار 30 mA في قاطع التسرّب |
| — | — | 10⁰ | היחידה עצמה: A, V, Ωالوحدة نفسها: A, V, Ω |
| קילוكيلو | k | 10³ | נגד 4.7 kΩمقاوم 4.7 kΩ |
| מגהميغا | M | 10⁶ | התנגדות בידוד 5 MΩمقاومة عزل 5 MΩ |