בניית מעגלי זרם חשמלי ישר (DC)

PhET

מטרת ההדמיה
תרגול בניית מעגלים חשמליים של זרם ישר.

קישור להדמיה

https://phet.colorado.edu/sims/circuit-construction-kit/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_iw.jnlp

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.

3.2

המתח החשמלי וחוק אום

- הגדרת המתח החשמלי.

- חוק אוהם

- אופייני נגד ונורת להט.

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).

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.

3.7

מעגלים חשמליים

- חיבור נגדים.

- חיבור מקורות.

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

- גילוי תוכנהּ של קופסה סגורה (ארבעה הדקים).

3.8

מכשירי מדידה

- מד-זרם ומד-מתח אידאליים.

- השפעת מכשירים לא אידאליים על המעגל.

- הצגה של גלוונומטר.

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):