סדרת הדגמות פשוטות בחשמל בעזרת טסטר חשמלי
מאת שלמה פישר

לטסטר מספר יתרונות:
- הוא זול - מחירו עד 20 שקל
- תלמידים משתכנעים יותר מנורה דולקת מאשר ממחוג במכשיר או מספר על צג בחדר חשוך
- כל הכיתה רואה את הנורה
- ניתן להשתמש בטסטר כדי להבליט תכונות חשמליות שונות כחלק מלימודי החשמל בכל הרמות
הגדל

להורדת הקובץ

הציוד

  • טסטר חשמלי עם גוף פלסטי שקוף
  • נורת דיודה וסוללה פנימית.

הטסטר מתפקד כגשש סופר רגיש לזרם חשמלי, ע"י הדלקת הנורה בתנאי זרם בסדר גודל של עשרות ננואמפר. את כל ההדגמות רצוי לבצע בחדר חשוך.

א. כולנו מוליכים

מבקשים מכל התלמידים בכיתה לאחוז ידיים. המורה אוחז בתלמיד הראשון וסוגר מעגל עם נגיעה במברג בתלמיד שבקצה השני. עוצמת ההארה של הנורה תלויה בחוזק האחיזה של התלמידים.

ב. מחולל חשמל מסרגל טעון אלקטרוסטטי

טוענים סרגל ומעבירים אותו במהירות מעל אזור הנורה והיא נדלקת.

במקום בסרגל ניתן להשתמש בנייר צלופן או בשקית ניילון, כשאת הטעינה האלקטרוסטטית מבצעים ע"י חיכוך עם הגוף הפלסטי של הטסטר. כדי שהנורה תדלק באופן רצוף יש להזיז את הטסטר קדימה ואחורה מעל החומר הטעון (בלי מגע) וכך הנורה נדלקת ע"י השראה אלקטרוסטטית.

ג. זרם בתאוצה

אוחזים את הטסטר עם הראש למטה, נותנים לו מהירות ועוצרים אותו מיד על שולחן. הנורה נדלקת לשבריר שניה.  רצוי לבצע זאת בחדר חשוך.
אין זה משנה אם מכים על הראש או על המברג, בשני המקרים מקבלים הבזק אור. מקורו של זרם זה הוא כנראה החיכוך בין הגוף הפלסטי לבין היד והגוף.

ד. הצעה לניסוי עם קבל תיל ארוך
דרוש: ספק כוח 0-6000v, מד-אור, תיל ארוך, טסטר.
כשהתיל מחובר לאחד מההדקים של הספק הוא מתפקד כמו קבל.
טסטר המצוי בקרבת שדה חשמלי חזק מפיץ אור. עוצמת האור תלויה במתח על הקבל והמרחק של הטסטר מהתיל.
ניסויים ראשוניים בלי מד-אור מראים שכשמניחים את ראש הטסטר במרחק מסוים מהתיל הטעון, אכן מופץ אור מהנורה ביחס לעוצמת השדה של הקבל. במרחקים גדולים מדי או במתחים נמוכים מדי (מתחת ל- 100v) הנורה לא מגיבה. באותו עניין, המתח ברשת של 230vבהחלט מייצר שדה חשמלי מספיק כדי להדליק את הנורה של הטסטר, אך במרחק גדול יותר מאשר סנטימטר מהתיל -הנורה לא מגיבה.

ה. מה ניתן לעשות עם חצי כוס מים?

עם האגודל הימני אוחזים בראש הטסטר, טובלים את המברג במים ועם האצבע השמאלית טובלים במרחק מה מהמברג והנורה נדלקת. כך מסבירים מדוע כולנו מוליכים.

עכשיו תחלצו את נעליכם, פנו אל ברז  (שמחובר לצינורות מתכתיים) ותנו למים לזרום. בעוד אתם ממשיכים לנגוע בראש הטסטר ,שימו את המברג במים והנורה תדלק.
מסתבר שגם האדמה מוליכה. יש להזהיר את התלמידים שנעלים הן מגן מפני מתח של 230 וולט  ושלטסטר יש מתח של 3 וולט בלבד.

ו. ראש מדליק
החומר ממנו עשוי גוף הטסטר "מנדב" את האלקטרונים שלו בקלי קלות במגע עם כל חומר כמעט. ניתן להשתמש בטסטר כמסרק ולקבל ראש מדליק...

ז. דבק מחשמל

מדביקים סלוטייפ שקוף על משטח. בזמן שמסירים אותו שמים את גשש הטסטר מעליו. כתוצאה מהשדה החשמלי של הסלוטייפ נדלקת הנורה.

ח. לחנך את שטקר

הטסטר הוא כלי אידיאלי ללמד את התלמידים על ההבדל בין ספק זרם ישר לספק זרם חילופין של הרשת הארצית.

בעוד הטסטר מגיב לשני ההדקים ( +ו-) בספק זרם ישר מעל V100 הוא מגיב רק לכניסה הימנית (החיה) של השקע, הכניסה  השמאלית מתה  ומשמשת כנקודת פוטנציאל 0. כמו כן אפשר להראות שכניסת ההארקה באמת קשורה לאדמה ע"י הכנסת המברג לכניסה ונגיעה בראש הטסטר שגורמת להדלקת הנורה. הפעם הנעליים לא עוצרות את הזרם לגוף כמו בסעיף ה', כי אין כאן התנגדות של המים. אפשר להדגיש שאם הנעליים לא עוצרות את הזרם לגוף שלנו ממקור של V3 , בוודאי שלא
ב- V230. עוד תופעה מעניינת - בעוד אנחנו ממשיכים לנגוע בראש, כשהמברג בתוך כניסת ההארקה: כל תזוזה של הנעל ביחס לרצפה, או חיכוך השערות עם היד החופשית, גורם להגדלת עוצמת  האור של הנורה לזמן קצר.
כולנו שייכים לחברת החשמל.

ט. תיל מדבש - תלות ההתנגדות של תיל בקוטרו
שמים כמות קטנה של דבש בצלוחית. בעוד האגודל של היד הימנית אוחזת בראש הטסטר והמברג נוגע בדבש ,האצבע של היד השמאלית טובלת בדבש במרחק מה מהמברג. הנורה תדלק בעוצמה מסוימת. עכשיו מרימים קצת את האצבע, כך שנוצר סיב מדבש אשר קוטרו הולך וקטן. בו זמנית עוצמת האור בנורה הולכת וקטנה. חשוב להשאיר את גובה האצבע קבוע כך שאורך הסיב יישאר קבוע.

י. תלות ההתנגדות באורך התייל
על נייר חלק מציירים פס עם עפרון (ייתכן ודרושות כמה שכבות), או בעזרת דבק מקל (UHU). באגודל הימני מחזיקים בראש הטסטר, כשהמברג נוגע בקצה אחד של הפס ובעזרת האצבע השמאלית נוגעים במרחק מה מהמברג. עוצמת האור של הנורה קטנה ככל שגדל המרחק בין האצבע לבין המברג. (זה קצת מפתיע אבל דבק מקל מוליך חשמל).

יא. תלות הזרם בכא"מ הכולל
כאשר נוגעים באגודל הימני בראש הטסטר והאצבע השמאלית נוגעת במברג - הנורה נדלקת בעוצמה מסוימת הנקבעת ע"י הכא"מ הפנימי של סוללות הטסטר  (3 וולט).  אם מחברים סוללה נוספת של 1.5 וולט, כך שהמברג נוגע ב+ והאצבע ב- של הסוללה, עוצמת האור גדלה. לעומת זאת אם מחברים את המברג ל- והאצבע על + העוצמה של הנורה תקטן ביחס למצב הראשוני. (ההתנגדות הפנימית של הסוללה זניחה ביחס להתנגדות הכללית).

ניסויים נוספים