בניית מעגלי זרם חשמלי ישר (DC)

מטרת ההדמיה
תרגול בניית מעגלים חשמליים של זרם ישר.

 

קישור להדמיה

http://stwww.weizmann.ac.il/ptc/applets/cck-dc.jar

 

סוג הקובץ

Java-based simulation

להורדת Java לחצו כאן

 

מקור ההדמיה

PhET – Physics Education Technology, University of Colorado, Boulder

להנחיות כלליות לשימוש בהדמיות PhET לחצו כאן

 

הסעיף המתאים בסילבוס להדמיה

מעגלי זרם ישר

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.1

הזרם החשמלי ועצמת הזרם החשמלי

-       הגדרת הזרם החשמלי ועוצמתו.

-       תופעות לוואי של הזרם החשמלי.

-       הזרם הרגעי כשיפוע גרף מטען-זמן.

-       המטען כשטח שמתחת לגרף זרם-זמן.

-       יחידת עצמת הזרם והקשר בין  עצמת הזרם החשמלי למהירות הסחיפה של האלקטרונים.

 

2

3.2

המתח החשמלי וחוק אום

-       הגדרת המתח החשמלי.

-       חוק אוהם

 

-       אופייני נגד ונורת להט.

2

3.3

התנגדות

- תלות ההתנגדות בפרמטרים שונים.

- נגד משתנה, חיבור כראוסטט וכפוטנציומטר.

-  תלות ההתנגדות בפרמטרים.

-  ניסויים בעזרת נייר מוליך.

-  גילוי תוכנהּ של קופסה סגורה (שני הדקים).

2

3.4

כא"מ ומתח הדקים

- מקור מתח.

- הגדרת כא"מ ומתח הדקים.

- התנגדות פנימית.

- הקשר בין כא"מ ומתח הדקים.

 

- תלות  מתח ההדקים בזרם.

3

3.7

מעגלים חשמליים

- חיבור נגדים.

- חיבור מקורות.

- חוקי קירכהוף
 (רק עבור מעגלים עם 2 צמתים).

 

 

     

 

- גילוי תוכנהּ של קופסה סגורה (ארבעה הדקים).

8

 

3.8

מכשירי מדידה

- מד-זרם ומד-מתח אידאליים.

-   השפעת מכשירים לא אידאליים על המעגל.

 

 

- הצגה של גלוונומטר.

1

 

שימוש בהוראה

כעזר בזמן הוראת הנושא (הקרנה על הלוח), כשיעורי בית, כפעילות תלמידים (ראה דפי פעילות באנגלית שפותחו באוניברסיטת קולורדו).

 

הנחיות הפעלה

קיימים רכיבים חשמליים רבים אותם ניתן לחבר במעגל החשמלי בהדמיה זו (ראה תמונה משמאל):

 

1.    חוט חיבור (Wire) - תחילה גוררים את רכיב החוט למעגל, ואז ניתן באמצעות גרירה עם העכבר של קצות החוט, לשנות את אורכו ומיקומו.

2.       נגד קבוע (Resistor), באמצעות גרירת הנגד ניתן לחברו למעגל.

3.       סוללה (Battery) באמצעות גרירתה ניתן לחברה למעגל.

4.       נורית להט (Light Bulb) באמצעות גרירתה ניתן לחברה למעגל.

5.       מפסק (Switch), באמצעות גרירתו ניתן לחברו למעגל. ניתן לחבר או לנתק את המפסק באמצעות גרירת הידית שלו.

6.       מד זרם (Ammeter), באמצעות גרירתו ניתן לחברו למעגל.

7.       מד מתח (Voltmeter), באמצעות גרירתו ניתן לחברו למעגל.

 

 

כפתורי הרצת ההדמיה

מתחת לחלון ההדמיה ניתן להפעיל את ההדמיה (Play). לעצור אותה (Pause), ולהריץ אותה צעד אחר צעד (Step).

תצוגות ההדמיה

בחלון מימין ניתן למצוא אפשרות להצגת התוצאות במספר דרכים:

בחירה בכל אחת מהמשבצות מציגה את הגרף המתאים:

  • זרם כפונקציה של הזמן.
  • מתח כפונקציה של הזמן.

 

קיימת בהדמיה אפשרות להוסיף מרכיבים מתוך סל החפצים באמצעות לחיצה על הכפתור:

 

התוצאה המתקבלת היא חלון עם רכיבים נוספים שניתן לצרף למעגל החשמלי (לדוגמה כדי לראות אם הם מוליכים זרם חשמלי דרכם):

 

קיימת אפשרות להוסיף התנגדות חשמלית לתיילי החשמל

המוליכים את הזרם במעגל, באמצעות לחיצה על כפתור "מתקדם" (Advanced), ובגרירה עם העכבר לשנות את ערך ההתנגדות.

יש גם אפשרות בחלון שנפתח להראות את משוואות המעגל החשמלי (Show Equations):

 

 

 


ישנה אפשרות להגדיל או להקטין את המעגל על המסך, באמצעות הכפתורים גדול (Large), בינוני (Medium) וקטן (Small):

 

 

 

 

ישנה אפשרות לנקות את המסך (Clear), לשמור את קבצי המעגלים (Save), ולטעון קבצים שמורים (Load):

יש אפשרות להוסיף מכשירי מדידה (אמפרמטר (Ammeter) וולטמטר (Voltmeter)), כולל מכשיר וירטואלי המראה בנקודה מסוימת מה הזרם, מבלי לחברו במעגל (NonContact Ammeter):

 

 


קיימת אפשרות לשינוי התצוגה (Visual) של המעגל החשמלי, בין הצורה בה ניראים הרכיבים (Lifelike), לבין הצורה הסכימטית (Svhematic) של שרטוטי מעגלים חשמלייים. ניתן גם להציג את הערכים המספריים של הרכיבים (Show Values):

 

 

  Circuit Construction Kit Lesson Plans
  Some Properties of Electric Circuits - lab equipment and CCK
  Some Properties of Electric Circuits - CCK only
  Resistors in Series and Parallel Circuits - CCK and equipment
  Resistors in Series and Parallel Circuits - CCK only
  Combo Circuit Lab - uses lab equipment
  Combo Circuit Lab - CCK jnly
  Homework Activity 1
  Electron Flow Rate through Simple Circuits
  Circuit Construction Kit: Series And Parallel – Current Flow
  Simulation: Circuit Construction Kit
  PhET Exploration: Circuit Construction Kit: DC & AC KEY
  PhET Exploration: Circuit Construction Kit: DC & AC
  Lab: DC Circuits II
  Lab: Parallel Circuits
   Lab: Parallel Circuits II
  Lab: Series Circuits
  Lab: Series Circuits II
  Lab: Series Circuits III
  Circuit Principles and Applications
  Notes: Current and Resistance
  Notes 2: Current and Resistance
  Notes 3: Ohm’s Law
  Notes: Building Circuits
  Ohm's Law Lab Template
  PhET Parallel and Series Circuits Lab
  Series and Parallel Circuits
  Series & Parallel Circuits: questions