» «
מייקל פאראדיי
מיהו מייקל פאראדיי שאילף את החשמל?



מייקל פאראדיי (Michael Faraday) היה חוקר יוצא דופן בהיסטוריה האנושית. הוא נחשב לאחד מאנשי המדע החשובים בהיסטוריה, וזאת על אף שלא זכה ללמוד באוניברסיטה.

כן, בניגוד לחוקרים שרוכשים השכלה ואז חוקרים, האיש לא רכש השכלה מדעית של ממש והידע שלו במתמטיקה היה מועט. למעשה, הוא היה בן עניים שנאלץ לעבוד בעבודות קשות לפרנסתו וכדי לפרנס את משפחתו.

במהלך עבודתו ככורך ספרים הוא קרא כמעט כל ספר שעבר תחת ידיו. כשביקר בהרצאות של מדען מפורסם בשם המפרי דייווי הוא כתב כרך שלם, של כל תוכן ההרצאות ושלח למרצה המדען.

כשהמדען דייווי, שמעט הסתייג ממנו בתחילה, נפצע בתאונת מעבדה, נפגעה ראייתו והוא התקשה לכתוב. אז החליט לתת למייקל הצעיר הזדמנות ולקח אותו בתור כותב פתקים ומסכם של מה שהמדען חשב, הסיק וגילה. דיווי התרשם מהבחור וכשאחד מעובדי המעבדה פוטר, הוא הציע לפאראדיי לעבוד במעבדה בתור אסיסטנט לכימיה.

די מהר התלמיד עלה על המורה. כי במהלך העבודה פאראדיי החל ללמוד מדע בעצמו. הסקרנות האינסופית שלו והתשוקה לידע ולמדע, ביחד עם חריצות ותבונה נדירים, אפשרו למייקל פאראדיי ללמוד במהירות, כמעט בעצמו, את כל מה שצריך ואף יותר.

הוא היה עקבי ועקשן. שוב ושוב הוא ערך ניסויים במעבדה, בחן ולמד איפה טעה, שיפר וחזר על הניסוי המתוקן, עד שקיבל את התוצאה שצפה.

כך הוא בנה למשל את הדינמו - המנוע החשמלי הראשון אי-פעם. בתגית "מנוע הומופולרי" תוכלו לראות כיצד הבין את הכוחות האלקטרומגנטיים כבר ב-1831 והביא את האנושות לעידן המנוע החשמלי.

תגליותיו של פאראדיי הפכו את החשמל, שאנו מרבים להשתמש בו כל כך הרבה, למקור אנרגיה עיקרי וזמין לכולם. החשמל הוא אחד הגורמים החשובים למהפכה התעשייתית של אירופה.

פאראדיי שהיה בעצם כימאי, נודע מאז כאחד מגדולי הפיזיקאים וכראשון שהבין את האנרגיה החשמלית.

בתחומים של המגנטיות והחשמל פאראדיי נחשב לחוקר החשוב ביותר בהיסטוריה. הניסויים הרבים שעשה בחייו תרמו רבות לתחומי האלקטרומגנטיות והאלקטרוכימיה. הם גם אפשרו לו לנסח את חוק פאראדיי ולהמציא את מבער הבונזן. הוא גם מי שניסח את שיטת האלקטרוליזה להפרדת כימיקלים על ידי זרם חשמלי ועוד.

הענווה של פאראדיי הייתה גם היא נדירה. תגליותיו והמצאותיו הקנו לו פרסום רב, אך הוא סירב לכיבודים. הוא דחה את תואר האבירות ותואר סר שהוצעו לו מבית המלוכה, בטענה שהוא מעדיף להיקרא עד יומו האחרון "רק מר פאראדיי".

גם להצעה שקיבל פעמיים, להיות לנשיא החברה המלכותית, תפקיד ותואר מהחשובים בקהילה המדעית של האימפריה הבריטית, הוא ענה בשלילה שוב ושוב.


הנה בקצרה על תולדות חייו של מייקל פאראדיי, ממציא החשמל:

http://youtu.be/dNXdF12U4wo


טבעת ההשראה החשמלית שמייקל פאראדיי יצר (מתורגם):

https://youtu.be/5HlQnEPalS4


סרט מומלץ בשני חלקים, שבו מוצגת דרכו של פאראדיי אל המחקר המדעי, גילוי האלקטרומגנטיות ובניית המנוע החשמלי הראשון בהיסטוריה.

חלק א':

http://youtu.be/TEVEBzNSwTU


חלק ב':

http://youtu.be/yVDHKKTC4tA


סיפורו של מייקל פאראדיי והמצאת החשמל לילדים (עברית):

https://youtu.be/OmfypSQlx-A?t=1m20s&longyes
גנרטור
מה זה גנרטור ואיך הוא פועל?



גנרטור (Generator), בעברית: מְחוֹלֵל, הוא מכשיר שמשתמש באנרגיה כדי לסובב מנוע ולייצר חשמל. בעזרת הגנרטור אנו מייצרים חשמל.

הגנרטור ממיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. הפעולה נעשית על ידי שימוש במקורות אנרגיה כמו בנזין או דיזל, שמאפשרים לסובב מנוע.

יש גם גנרטורים שמופעלים מכוח הרוח, כמו תחנות רוח, או מלחץ מים, כמו הטורבינות שמייצרות חשמל בסכרים ובמפלים רבים. שם כוחות הטבע הם מקור האנרגיה, שמסובבים מגנט במהירות גדולה ומייצר חשמל.


#שימושים בגנרטור
בגנרטור משתמשים במקרים בהם אין גישה לרשת החשמל או שהנגישות מוגבלת ופגומה. כמו במקרים של צורך בחשמל קבוע, שאינו נפסק ושרשת החשמל לא מסוגלת לספק, בשל תקלות והפסקות חשמל רבות. כאלו המקרים, למשל, במתקנים ביטחוניים, בבתי חולים וכדומה.

שימוש שכיח נוסף בגנרטור הוא לצורך עבודה במקומות בהם אין חיבור לרשת החשמל. כך למשל מקיימים אירועים בטבע או בשטחים פתוחים. באירועים כמו מסיבות או הופעות, מפעילים בעזרת הגנרטור מערכות הגברה, תאורה, מזנונים ומערכות קירור וחימום של מזון.

שימוש נוסף בגנרטור הוא בטיולי שטח, שבהם הלינה והשהות בלילה מתאפשרת על ידי הפעלת גנרטור. תאורה, הכנת אוכל, השמעת מוסיקה וכדומה - כל אלו מקבלים חשמל ממנו.


#איך הגנרטור מייצר חשמל?
שיטת הפעולה של הגנרטור היא מעניינת - בשנת 1831 גילה המדען הבריטי מייקל פאראדיי שהזזה של מגנט ליד מוליך חשמלי כלשהו, כמו כבל חשמלי מלופף למשל, מייצרת מתח חשמלי. השיטה הזו מייצרת שדה מגנטי.

שיטתו של פאראדיי משמשת עד היום לייצור מרבית החשמל בעולם, באמצעות גנרטורים ומנועים חשמליים, המייצרים את השדות המגנטיים, הנחוצים לייצור חשמל.

הגנרטור משתמש בעיקרון הזה כדי לסובב מגנט בתוך מוליך חשמלי שמסביבו.

כשהמגנט, בעל שני הקטבים, מסתובב בגנרטור בתוך סליל חשמלי, שהוא בעצם מוליך חשמלי מלופף. תוך כדי הסיבוב נוצר בין שני הקצוות של הסליל מתח חשמלי.

בכל פעם שאחד הקטבים של המגנט, קוטב הפלוס או קוטב המינוס, מתקרב לקצה אחד של המוליך, נדחפים כל האלקטרונים שלו לאותו קוטב, בעוד הקצה השני נשאר ללא אלקטרונים. כך הופך הסליל למקור מתח חשמלי. את התנועה הסיבובית של המגנט בתוך הסליל החשמלי, מייצר המנוע של הגנרטור. כך מייצרים הגנרטור והטורבינה הגדולה ממנו, את החשמל.


הנה הדגמה של יצירת חשמל בהזזת מגנט אל מול כבל חשמלי (עברית):

https://youtu.be/6m5wu1itNQA


חידה על גנרטור (עברית):

https://youtu.be/dgD-qLY0XIw


כך משתמשים בעיקרון הפעולה של הגנרטור בשיטות שונות לייצור חשמל (עברית):

https://youtu.be/mPMyyAwrDJ8


למשל בתחנת רוח, שבה הרוח היא הכוח שמסובב את הגנרטור ומאפשרת לו לייצר חשמל:

https://youtu.be/qSWm_nprfqE


או בתחנות כוח שכדי לייצר חשמל עם גנרטור מתבססות על זרימת המים:

https://youtu.be/q8HmRLCgDAI
פחם
איך מייצרים חשמל מפחם?



את הפחם כורים מהאדמה במכרות הפחם הגדולים. משם הוא מובל לתחנות כוח שבהן הופך הפחם לחשמל. בכל יום משתמשים במעל 20 אלף טון של פחם לייצור החשמל.

הפחם הזה מוסע על גבי מסועים אל התחנה, שבה הופך הפחם לאבקה. אבקה זו מורתחת בדודים שיוצרים ממנה קיטור ומסובבים טורבינות שיוצרות חשמל.


כך הפחם הופך לאבקת הפחם שמשמשת לייצור חשמל:

http://youtu.be/UbtZwZrotDY


והנה תהליך ייצור החשמל כולו:

http://youtu.be/GI7AhajfhWE?t=4s
חשמל סטטי
מה זה חשמל סטטי?



קרה לכם שפשטתם סוודר ושמעתם קולות חשמליים קטנים? נגעתם פעם במכונית והיה מעין ניצוץ או ברק קטן? - נעים מאד! היכרתם את החשמל הסטטי?

אין סכנה בחשמל הסטטי. חשמל סטטי הוא מיטען חשמלי שנוצר כששני חומרים מתחככים ואלקטרונים עוברים מאחד לשני. המטען החשמלי שנוצר הופך את החומר שאיבד אלקטרונים לחומר שטעון במטען חיובי ומקבל האלקטרונים ייטען במטען שלילי.


כך נוצר החשמל הסטטי (מתורגם):

https://youtu.be/yc2-363MIQs


כמה קסמים נחמדים שאפשר לעשות עם חשמל סטטי:

https://youtu.be/ViZNgU-Yt-Y


מחולל ואן דה גראאף שיוצר חשמל סטטי (עברית):

http://youtu.be/Ii1UifBoTb0?t=14s


תכנית נהדרת על חשמל סטטי לילדים (עברית):

https://youtu.be/mlKydkqIlX0


ראו מה חשמל סטטי יכול לעשות לשיער:

http://youtu.be/aO-phqmyqdY


וסרטון הדרכה לשימוש בחשמל סטטי כדי להזיז דברים (עברית):

http://youtu.be/Fd8JigRWbQ4

חשמל

דג חשמל
כיצד דגי חשמל מחשמלים את יריביהם?



בים קיימים סוגי דגי חשמל רבים, כשחלקם פורקים מתח חשמלי גדול, בעוד אצל אחרים המתח החשמלי נמוך יותר.

אחד הידועים שבהם הוא דג חשמל (Electric fish), המכונה בטעות "צלופח חשמלי" (Electric Eel). הכירו אותו בתגית "צלופח חשמלי".

איברים מיוחדים משמשים את דגי החשמל כדי לייצר חשמל. אצל דגים שונים החשמל משמש לצרכים שונים. מתקשורת או ניווט ועד להתקפה של יריב או טרף.

אצל המתקיפים בעזרת חשמל נועד איבר החשמל לייצור של מתח חשמלי גבוה. החשמל במתח כזה, כשהוא מופנה לבעל חיים אחר, נועד להמם את טרפם או את היריב שנגדו הם נלחמים.

מכת חשמל מדג כזה היא מאוד לא נעימה ויכולה להגיע עד מוות מיידי. יש דגי חשמל שמייצרים מכת חשמל במתח שהוא עד פי 3 ממתח חשמל של 220 וולט, כמו זה שזורם במערכת החשמל שלנו.


#איך דגי חשמל מייצרים את החשמל בגופם?
חשמל פועל בגופו של כל יצור חי. רק שאצל רובם החשמל הוא השפה או כלי התקשורת של כל מערכת העצבים. בגופם של דגי חשמל, לעומת זאת, התאים שיוצרים את החשמל הם גדולים מתאי העצב.

כמו במכשירים חשמליים, בהם הסוללות מחוברות בטור, ראש אל זנב, כשתאי החשמל מסודרים בטור, אחד אחרי השני, הם יוצרים מתח גבוה יותר. המתח הזה הוא סכום המתח שיוצר כל אחד מהם בנפרד. כל דג חשמל יכול לייצר חשמל במתח של מעל 850 וולט, פי 4 מהמתח החשמלי שבשקעים בבתינו ובמערכת החשמל שלנו.


#מאיפה בא החשמל בגופם?
אם חשמל בעולם שלנו נוצר על ידי מחוללים (ראו בתגית "חשמל"), הגוף החי אינו יכול לייצר את השדות המגנטיים הנחוצים לייצור של חשמל בדרך זו. במקומה, מייצר הגוף את החשמל קצת כמו בסוללות - באמצעים כימיים.

בעלי חיים מחשמלים מתבססים על מולקולות גדולות המתמחות בכך. הן מצויות בקרומי כל התאים. המולקולות הללו מעבירות יונים מצד אחד של קרום התא אל הצד השני, כלומר מתוך פנים התא החוצה. לכן הן נקראות "משאבות יונים".

את האנרגיה הדרושה לפעולה זו, שגם היא מחייבת מן הסתם אנרגיה, מספק בעקיפין המזון שנכנס לגוף, אבל לפעולה זו הם מקבלים את האנרגיה דרך איבר ששמו ATP, הנחשב ספק האנרגיה הבסיסי בגוף.

אגב, המנגנון הטבעי הזה ליצירת חשמל הוא יעיל להפליא והטכנולוגיה המודרנית עדיין מנסה לחקות אותו ולא כל כך בהצלחה.


איך מייצר דג החשמל את האנרגיה החשמלית שלו (מתורגם):

https://youtu.be/z0M7_HPSi14


בציד מתואם הם יודעים לצוד ולחשמל ביחד להקת דגים כדי לטרוף אותם:

https://youtu.be/dbZmBJ1FpJg


וכך חוקרים אותם:

https://youtu.be/9RE5LwkaeCo
סוללת בגדד
מהי סוללת בגדד?



יש הטוענים שהפקת חשמל היא תגלית עתיקה הרבה יותר משידענו. סוללת בגדד היא אולי סוללה עתיקה במיוחד, "בטרייה" בת כ-2,000 שנה.

בשנת 1936 נמצאו סוללות כאלה עשויות חימר, בהריסות הכפר פארטיאן, במקום שבו בנויה כיום בגדד בירת עיראק.

החוקרים מעריכים שאת המתקן בנו הפרתים, ששלטו באזור בסביבות שנת 250 לפני הספירה.

היה זה הארכיאולוג הגרמני וילהלם קניג שחקר את המתקן עשוי החימר, שהתגלה כשהפועלים הניחו פסי רכבת. כשבחן היטב את הסיר העשוי קרמיקה ובתוכו מוט ברזל וצילינדר מנחושת, הוא נדהם. התברר לו שככל הנראה ולמרבה ההפתעה הוא אוחז בידיו מתקן קדום שיתכן ששימש להפקת חשמל מחומרים חומציים (מיצי הדרים, ענבים וסוגי חומץ).

מטרת המכשיר, לדעתו של קניג, הייתה לצורך ציפוי של חפצים באלקטרופלט. טענה זו אינה מקובלת היום, מאחר שמעולם לא התגלו באזור חפצים מצופים מאותה תקופה.

מתנגדים להשערה הזו גורסים שאותם כדי חימר שימשו לאיחסון מגילות, או כמשככי כאבים, המקילים על הכאב באמצעות העברת מטען חשמלי, תחליף לדגי החשמל ששימשו לא פעם את התרבויות היוונית והרומית לטיפול בכאבי ראש ושאר מיחושים.

מכל מקום, ההשערה הפופולרית היא שזו אולי סוללה עתיקה, שקדמה באלפי שנים לכל טכנולוגיה חשמלית מודרנית. הרי הסוללה החשמלית המודרנית הומצאה רק בשנת 1867.

כך או כך, סוללות בגדד ההן הפיקו באמצעים כימיים בערך וולט אחד של חשמל. זה אולי לא הרבה אבל זה הספיק לפרתים כדי לצפות מטבעות כסף בציפוי זהב, או לאלקטרוליזה, גלוון או ציפוי של תכשיטים וחפצי אמנות בזהב.

ואכן, אם צודקים החוקרים התומכים בטענת הסוללה, הרי שהידע לגבי יצור של חשמל ושמירתו במעין סוללה, היה בידי האדם הרבה לפני מחקריו של אלסנדרו וולטה, מי שייצר את הסוללה הראשונה.


הנה הדגמה של הסוללות העתיקות של בגדד:

http://youtu.be/fSDGpJwRSzM


וסיפור התגלית של הסוללות העתיקות הללו:

http://youtu.be/8Evm9hTWYxQ
רעם
למה הרעם כל כך רועש?



הרעמים הם דוגמאות טבעיות להיווצרות של חשמל בטבע. מטען חשמלי שעובר בין העננים גורם לעיתים לפיצוץ חשמלי, שאנו רואים היטב והוא הברק.

גלי האוויר הלוהטים שנגרמים מהפיצוץ הזה מתנפצים ברעש אדיר ויוצרים רעש פיצוץ שאנו קוראים לו רעם.

גם בבית עלול להיווצר לעיתים קצר חשמלי. פעמים רבות, גם בבית וכשהקצר החשמלי גדול, הוא דומה לברק ונשמע כמו רעם קטן. יש בו רשף של אור ורעש של פיצוץ זעיר.

מכאן אנו לומדים שככל שהפיצוץ הוא גדול, הרעש של הרעם שהוא יוצר יהיה גדול ומפחיד יותר.


הנה הסבר על הרעם:

http://youtu.be/0RpNuXP7XBw?t=3s


הרעם בהקשר של הברק (מתורגם):

http://youtu.be/HkSWuoF9_NM


ומטוס "צווחת הרעם" שיצר בום על קולי שלא נגמר וליטרלי פוצץ מוחות של אנשים (עברית):

https://youtu.be/9acmcGABiNM
כדור פלזמה
מהו כדור פלזמה?


כדור פלזמה (Plasma globe), או מנורת פלזמה, הוא כדור מלא בזרמים של אור וחשמל, שיוצרים מראות יפים ומהפנטים. זהו כדור הזכוכית שמלא בגזים אצילים בלחץ גבוה. כשמחברים אותו לחשמל, נוצר בו שדה אלקטרומגנטי, הנובע מאלקטרודת מתח גבוה.

כתוצאה מהמתח הגבוה, עוברת תערובת הגזים יינון ויוצרת פריצה חשמלית. כלומר, במגע של הגז עם השדה האלקטרומגנטי, מופקת אנרגיה מתפרצת, שנראית כאלומות רבות של אור צבעוני. אלומות האור הללו מזכירות חוטי פלזמה דמיוניים ויפים להפליא, המתפשטים בתוך חלל הכדור וכאילו מחברים בין האלקטרודה והזכוכית.

התופעה הייחודית הזו לפלזמה, נקראת "פילמנטציה". פלזמה היא מצב צבירה רביעי (אחרי מוצק, נוזל וגז), מצב של אנרגיה גבוהה מאד.

הממציא של כדור הפלזמה היה הממציא הדגול ניקולה טסלה, מי שהיה מחלוצי עולם החשמל ונחשב לאחד מגדולי הממציאים בכל הזמנים. טסלה המציא את כדור הפלסמה בעקבות ניסיונות שעשה בזרם חשמלי בתדר גבוה. הוא, אגב, כינה את ההמצאה "פריקה בגז אינרטי".

כיום ניתן לרכוש בחנויות כדור פלזמה פשוט בגרסתו הפופולארית. מי שמסחר את ההמצאה, בשנת 1971, היה יזם אמריקאי בשם ביל פארקר.


הנה כדור הפלזמה בפעולה:

https://youtu.be/pMqcA0NzjkA


מצגת וידאו עם הסבר (עברית):

https://youtu.be/-U2d57_CQ2o


והסבר באנגלית לפעולתו:

https://youtu.be/IDiyldCkdD0


מגדלים סולאריים
אילו מבנים ייצרו חשמל בעתיד?



המירוץ לייצור חשמל ואנרגיה נקיים ולא מתכלים הוא בעיצומו. חברות רבות בעולם מנסות לחשוב על רעיונות יצירתיים לייצור של אנרגיה מהשמש, הרוח והמים. חברות שונות כבר בנו דגמים בגודל טבעי של איים סולאריים שמייצרים חשמל מהשמש בלבד. איים כאלה ירוצפו בלוחות סולריים, קולטים סולריים של קרני השמש, שימירו את החום של קרני הזמש לאנרגיה חשמלית.

הכוונה היא שאם הדגמים הללו יוכחו ככדאיים, כבר בעשור הבא יתחילו בבניית איים כאלו בלב ים. רעיונות אחרים עדיין בשלב הסקיצות ובדיקת התכנות, ביניהם גשרים לייצור חשמל ומגדלים סולאריים שייצרו אנרגיה מאוויר חם שעולה ואוויר קר שיורד.


הנה התכנית של איים סולאריים לייצור חשמל:

http://youtu.be/D1XyR3YOVZQ


אבטיפוס של האי הסולארי כבר נבנה:

http://youtu.be/TcC3WHkAnuM


גשרים שיוכלו להיות תחנות כוח של ממש:

http://youtu.be/TkaPjhYuPtQ


ואולי הפתרון הוא מגדלים סולאריים בגובה של קילומטר:

http://youtu.be/0tWlP0knKQU
איך פועלת טעינה אלחוטית?



טעינה אלחוטית (Wireless charging) היא טכנולוגיה שמאפשרת לטעון מכשירים חשמליים ללא חיבור חוטי. למעשה, הטכנולוגיה הזו מאפשרת מעבר של חשמל ממקום למקום "דרך האוויר".

כיצד ניתן להעביר חשמל באוויר?

ובכן, הטעינה האלחוטית מתבססת על השראה אלקטרומגנטית. זהו עיקרון פיזיקלי שמאפשר לשני סלילי נחושת, המוצבים במרחק זעיר זה מזה, להעביר חשמל מאחד מהם, הטעון בזרם חילופין, אל השני. האחראי להעברת האנרגיה החשמלית באופן אלחוטי הוא השדה המגנטי שנוצר בין הסלילים.

ממש כמו ששידורי הרדיו משודרים ונקלטים דרך האוויר, במקלטי הרדיו המצויידים באנטנה, כך "נקלטת" אנרגיה חשמלית, באופן אלחוטי ובאמצעות השראה אלקטרומגנטית, ממכשירים ה"משדרים" חשמל דרך האוויר, אל מכשירים שיש בהם "מקלט" של אנרגיה כזו.

ההיסטוריה של הטעינה האלחוטית היא עתיקה למדי, שכן הטכנולוגיה הזו מתבססת על פיתוחים מהמאה ה-19, בין השאר של חוקרים וממציאים גאוניים, כמו מייקל פאראדיי וניקולה טסלה, שיצר בשנת 1891 את סליל טסלה, שנאי תהודה שמייצר זרם חילופין חזק במתח חשמלי גבוה והפך לאבן יסוד במערכת החשמל המודרנית.


כך פועלת טעינה אלחוטית ומי יוצריה:

https://youtu.be/5cILFl0tzpI


הסבר טכני:

https://youtu.be/-Wf7aadxBkE


אפילו חברת איקאה הוציאה סדרת רהיטים שטוענים אלחוטית:

https://youtu.be/Uwmm_NCKSps


ומעט על האמת על הטעינה האלחוטית של הטלפונים:

https://youtu.be/iOVg62_DUYU?long=yes
איך חוסכים בחשמל בבית?



כדי לחסוך חשמל כדאי להקפיד על הדברים הבאים:

כשיוצאים מהחדר - מכבים את הנורות.

מזגן חסכוני - מפעילים את המזגן על 25 ומקפידים לסגור חלונות ופתחים.

נורות זולות - בקשו מההורים להחליף את הנורות בבית לנורות חסכוניות, כמו נורות הפלורסנט ונורות לד שהן חסכוניות במיוחד.

מאווררים - הפעלת מאווררים זולה הרבה יותר ממזגנים ובכל מקרה שזה אפשרי - זה מומלץ!


הנה סרטון חסכון לילדים (עברית):

http://youtu.be/GWY-5TkretU


הצעות עוד יותר מתקדמות לחיסכון בחשמל (עברית):

http://youtu.be/u67K_Ed_wrA


ובשביל החיוך - הנה דרך לבזבז חשמל, כמו שתוארה במערכון על מנהל בחברת חשמל, שמקבל חשמל חינם (עברית):

http://youtu.be/9RGdG0hFYts
מהי החשמלית שהולכת ונעלמת?



החשמלית (Tram) הוא מעין אוטובוס חשמלי, שהיה נפוץ בערים רבות באירופה ושימש להסעת נוסעים בערים וסביבותיהן.

בניגוד לאוטובוסים שיש להם מנוע בנזין או דיזל, החשמליות לא משתמשות בדלק אלא בחשמל. הן מקבלות את החשמל מכבלים המתוחים במסלול שלהן ושאליו הן מתחברות באמצעות מוטות מיוחדים שנמצאים על גגותיהן.

החשמליות נחשבו נקיות וטובות יותר לסביבה, במיוחד בערים גדולות וסואנות שבהן זיהום האוויר שגרמו האוטובוסים היה גדול ורע לבריאות.

כיום החשמלית הולכת ומוחלפת במרבית הערים ברכבת קלה שמשמשת להעברת נוסעים רבים יותר וביעילות גדולה יותר.


הנה החשמלית שהולכת ונעלמת:

http://youtu.be/y4_j7uM7Eok
כיצד יצר מייקל פאראדיי את המנוע החשמלי הראשון?



מייקל פאראדיי בא ממשפחה דתית וענייה. בגיל צעיר הוציאה אותו אימו בבית הספר, לאחר שהמורה רצתה להלקותו. הוא עבד בכריכייה מגיל 13 וקרא בה הרבה ספרים. כשצפה בהרצאה של המדען בעל השם המפרי דיווי, שהדגים את החשמל, הוא סיכם את הרצאתו וכרך את הרשימות לספר, שאותו הגיש למדען במתנה.

המדען התרשם מהילד הסקרן וההחלטי וכשדיווי נפגע בעיניו הוא הפך את פאראדיי לעוזרו במכון המלכותי בלונדון. כשפרופסור דיווי לא הבין את האלקטרומגנטיות והקשר שלה לחשמל, פאראדיי חקר את הנושא והמציא את המנוע החשמלי הראשון בהיסטוריה!

שנים אחר כך כשדיווי ימות, יהפוך מייקל לראש המעבדה. בהמשך הוא ימציא את הגנרטור שייצר חשמל מתנועה ואת השנאי. גם כשחלה במוחו בגיל 49 והחל לאבד את זכרונו, הישגיו לא נעצרו.

בחייו הוא חקר את הקשר בין החשמל, המגנטיות והאור ונחשב מגדולי החוקרים בהיסטוריה.


הנה הקשר שגילה פאראדיי בין מגנטים לייצור חשמל ואיך הוא הביא לנו את החשמל (עברית):

https://youtu.be/Hc5LhnBbH9A



טבעת ההשראה החשמלית שמייקל פאראדיי יצר במו ידיו (מתורגם):

https://youtu.be/5HlQnEPalS4


על ניסוייו של מייקל פאראדיי:

http://youtu.be/ZuO7kJZ12g8?t=20s


הדגמה מרהיבה של המנוע הפשוט מהסוג שהגה פאראדיי:

http://youtu.be/MrGW7Fod7y0


אפשרויות נוספות למנועים הומופולריים עם סוללה:

http://youtu.be/xbCN3EnYfWU


והצצה ליומן של פאראדיי שבו העלה לראשונה את הרעיון למנוע ההומופולרי:

http://youtu.be/KD5MQL3UE6o
איך ציפורים לא מתחשמלות?



הציפורים שעומדות על חוטי החשמל, עומדות על גבי חוט חשמל יחיד ולכן אינן יוצרות מעגל חשמלי סגור. רק מעגל סגור יכול לגרום להן להתחשמלות. תיאורטית, אם הציפורים היו עשויים מאותו חומר כמו חוט החשמל הן היו מתחשמלות, אבל זה כמובן שונה ומפני שההתגדות שלה הרבה יותר גבוהה מאשר של החוט, החשמל "מעדיף" לעבור בחוט ומדלג על הציפור.

אם הן יגעו בשני חוטי חשמל שונים, או בחוט חשמל ובעמוד עצמו או או בחוט חשמל ובאדמה, בתנאים כאלה ייווצר מעגל חשמלי סגור, והן יתחשמלו מיד.

ואכן, מי שנמצאות בסכנה הן ציפורים גדולות, שמוטת הכנפיים שלהן רחבה, כלומר כנפיהן יכולים לגעת בו-זמנית בשני חוטי חשמל שונים. אנחנו כבר יודעים מה קורה כשנוגעים בשני חוטי חשמל, נכון? - מתחשמלים!


הנה הסבר לזה שציפורים לא מתחשמלות מחוטי חשמל שעליהם הן עומדות:

https://youtu.be/rtnmCf2QFTc


כך ציפורים נמצאות על כבלי חשמל עם אלפי וולטים ולא מתחשמלות:

http://youtu.be/xVfBTsUSCgQ


ומנגד - על התחשמלות הנשרים הגדולים (עברית):

http://youtu.be/SO4wzMx4T48?t=22s
מהו המצבר שאוגר וצובר חשמל?



המצבר (Battery) הוא מתקן שאוגר אנרגיה חשמלית ושומר את החשמל לשעת הצורך. שום מכונית מודרנית לא תוכל לנסוע או אפילו להפעיל את המנוע שבה בדרכים, ללא המצבר. כך גם כל מערכת חשמלית קיימת, אם היא ניידת, או מסיבה כלשהי אינה מחוברת כל הזמן לרשת החשמל.

אגירת אנרגיה היא טכנולוגיה חשובה מאוד בעידן המודרני. כל מכשיר נייד חייב מקור אנרגיה וללא אגירת חשמל בתוכו לא יוכל לפעול מכשיר כזה בכל זמן שנצטרך אותו.

יש אמנם מכשירים קטנים שמותקנים בהם תאים סולאריים. אלה מתמלאים מאור השמש או הנורות. אבל הם מתמלאים לאט ובמעט אנרגיה ומאפשרים עבודה לזמן מה בלבד או טעינה ארוכה מאוד בכל פעם שנרצה לטעון את המכשיר.

לכן מצברים משמשים כיום בכל מצב בו נצטרך חשמל שיהיה זמין תמיד. כך נצטרך מצבר בכלי רכב למשל, במכשירים נטענים מסוגים רבים ובמערכות אל-פסק, המופעלות כדי לשמור מכשירים במצב עבודה, גם בזמן של הפסקת חשמל.

הטלפון הסלולרי שבכיסנו, למשל, חייב בתוכו מצבר זעיר. כשאנו טוענים את הטלפון שלנו, נטענת סוללה פנימית, שהיא בעצם מצבר זעיר, ומאפשרת לנו להשתמש בטלפון גם כשהוא לא מחובר לחשמל.

אגב, אחד הקשיים שמונעים מעבר מלא של האנושות לאנרגיה ירוקה, כזו המבוססת על שמש למשל, או רוח, הוא המחסור בטכנולוגיית מצברי ענק, שיכולים לאפשר אגירת אנרגיה בכמויות עצומות, מהקיץ המלא בשמש לחורף המעונן וקודר. רק מצברים כאלו יאפשרו לנו שימוש בחשמל שצברנו בימים עתירי השמש או הרוח, גם בעונות ובימים שחסרים את מקור האנרגיה הללו.


הנה הסבר על המצבר (עברית):

https://youtu.be/EI_uXo1iSSA


ייצור המצברים והעתיד שלו (עברית):

https://youtu.be/1Q8MQ7A52lQ


על פס הייצור של המצברים (עברית):

https://youtu.be/8CvSlL1wx2U


איך המצבר פועל?

https://youtu.be/4IgHj2Uim_0


כך בנוי המצבר:

https://youtu.be/Fo2xwTF0VTU


מצברי הענק החסרים למעבר מלא לאנרגיה חלופית בעולם:

https://youtu.be/EoTVtB-cSps
איך פועלת סוללה נטענת?



בעיקרון הסוללה הנטענת היא סוללה חשמלית. כמו סוללה רגילה, גם בה יש חומרים כימיים שמפיקים חשמל. זה קורה על ידי מעבר של אלקטרונים מצד לצד שלה.

אבל ליד חומרי יצירת החשמל הרגילים, יש בסוללה נטענת גם תא אלקטרוליטי. תפקידו של התא הזה הוא להשיב את האנרגיה החשמלית, האלקטרונים, אל הסוללה המרוקנת מחשמל.

זה נעשה באמצעות שינויים כימיים. השינויים הללו מחייבים אנרגיה ולכן מחברים את המטען אל החשמל, או לקולטי שמש שייצרו חשמל. רק אז יכולה הסוללה הנטענת להיטען מחדש.


הנה סרטון מפורט על פעולת הסוללות הללו (מתורגם):

http://youtu.be/9OVtk6G2TnQ


וכך פועלת סוללה נטענת:

http://youtu.be/3KX_KuS6FPI
מהי הרכבת הקלה?



הרכבת הקלה (Light rail) היא רכבת שנוסעת ברחובות הערים וסביבתן. ממש כשמה, הרכבת הקלה משמשת לנסיעה קלה ומהירה ברחובות הערים הגדולות והסואנות.

במונח "רכבת קלה" החלו להשתמש בשנות ה-70 של המאה ה-20. בדרך כלל הוא התייחס להגדרה המצומצמת של המונח - כלומר לרכבות המאופיינות במספרי נוסעים קטנים, מגיעות בתדירות גבוהה ומופעלות בחשמל, כולל כלי התחבורה העירוני שנקרא "חשמלית" (ראו בתגית "חשמלית").

זאת לעומת "רכבות כבדות", מונח שכולל את מרבית סוגי הרכבות, כולל רכבות נוסעים, רכבות מהירות, רכבות משא ורכבות תחתית.

בהגדרה רחבה יותר מתייחס המונח "רכבת קלה" לרכבות עירוניות שפעלו במאות ה-19 וה-20, גם אם היו מבוססות על מנועי דיזל או אפילו קיטור.


#משתנים ונתונים
לרכבת הקלה מועבר החשמל ברוב המקרים דרך קווי חשמל עיליים או בחיבור לקו חשמל העובר בתחום המסילה. לשם כך מותקנים ומיושמים אמצעי בטיחות והגנה מיוחדים, המונעים מעוברי אורח לגעת בקו החשמל.

ועדיין, בשל מחסור בתקציבים בזמן ההקמה שלה, פועלת הרכבת הקלה במקומות מסוימים באמצעות מנועי דיזל.

כך או כך, המונח "קל" לא מכוון בהכרח להיותו של הקרון קל יותר במשקלו, מזה של קרון רכבת רגילה. ה"קל" מתייחס להיקף המצומצם של עומס השימוש המיועד בה, בהשוואה לרכבת רגילה.

למספר הנוסעים הקטן ברכבות קלות ובמקביל לשירות בתדירות גבוהה שהן מציעות.

ועדיין, מרבית מערכות הרכבת הקלה בעולם מציעות סוג של שילוב בין הרכבת הקלה והרכבת ה"כבדה".


#סוגי הרכבות הקלות
שני סוגים עיקריים של רכבת קלה קיימות:

רכבת קלה על גבי מסילות - נוסעת ברחובות העיר, תוך שמסילותיה עוברות על הכבישים שעליהם נעים כלי רכב אחרים. העלייה אל הרכבת הזו היא מקו הרחוב ותדירות העצירות בה גבוהה, או בלשון הנוסעים "היא מגיעה מהר".

רכבת קלה המופרדת משאר כלי הרכב - זו רכבת מודרנית יותר, הנוסעת באזור נפרד מזה שבו נעה שאר התנועה על הכביש. העלייה והירידה אל הרכבת וממנה היא בתחנות מוגבהות מקו המסילה והעצירות ברכבת כזו הרבה פחות תכופות.


#הבדלי המסילות
בין הרכבות הכבדות והרכבת הקלה, שלא לומר הקלילה, בולטים גם הבדלי המסילות.

מסילות הרכבת הקלה נועדו לתמרון ברחובות העיר הצפופה ולא נדרשות לעמוד בעומסים גדולים. זה מאפשר בהן שיפועים גדולים ופניות חדות. זאת לעומת מסילות הרכבות הכבדות שנדרשות לעמוד בעומסים גבוהים שהם תוצאה של הסעת מטענים כבדים במהירות גבוהה.


הרכבת הקלה בירושלים:

https://youtu.be/m5FSKeL9Wdk


זו של העיר סיאטל:

https://youtu.be/6ldHALn8ncU


בימים אלו בונים את תשתית הרכבת הקלה בתל אביב (עברית):

https://youtu.be/MtgLJChZm-U


ונסיעת המבחן של רכבת קלה (ללא מילים):

https://youtu.be/M-LH_5-dNaU


מהו המגדל הסולארי?



"מגדל השמש", תחנת כוח תרמו-סולארית, או המגדל הסולארי (Solar tower), הוא מגדל שתפקידו לנצל את אנרגיית השמש להפקת חשמל. סביב המגדל הסולארי מוצבות אלפי מראות קעורות, העוקבות אחרי השמש (הליוסטטים) כל הזמן, קולטות את אורה ומרכזות את הקרניים לעבר המגדל.

במרכז המגדל הסולארי מומרת האנרגיה העצומה שנאגרת מקרני השמש לקיטור, שמיוצר מחימום המים ומומר לאחר מכן לחשמל.

תפוקת המגדל הסולארי משתנה בהתאם למספר ההליוסטטים, כלומר המראות ששולחות אליו את קרני השמש. יש מגדלים סולאריים שמסביבם מוצבים עשרות אלפי מראות מתכווננות כאלה.

בשנים האחרונות הוקמה בנגב תחנת הכוח התרמו-סולארית הגדולה ביותר בעולם.


הנה מגדל סולארי שהוקם בנגב בכדי לייצר חשמל באמצעות כוונון של קרני השמש (ללא מילים):

https://youtu.be/EUOfpgVDqdM


הסבר על תחנת הכוח התרמו-סולארית העצומה שבנגב (עברית):

https://youtu.be/n7e65NONaME


אולי הפתרון הוא מגדלים סולאריים בגובה של קילומטר:

http://youtu.be/0tWlP0knKQU


ההסבר המדעי של המגדלים הללו:

http://youtu.be/2japP5d0qCI


דגם שמסביר את זה יפה:

http://youtu.be/rMMlmqohOJs


דיון על הטכנולוגיה של המגדלים הסולאריים:

http://youtu.be/8sLej0oD1Ak


והחווה הסולארית הגדולה Ivanpah שבמדבר מואבי בקליפורניה:

https://youtu.be/JHNPKue1lyo
איך פועלת הסוללה החשמלית?



הסוללה החשמלית, או "בטריה" כמו שקראו לה פעם, מכילה חומרים כימיים שיוצרים חשמל.

את הסוללה החשמלית, המייצרת חשמל באמצעים כימיים, המציא בשנת 1800 הממציא האיטלקי אלסנדרו וולטה.

התהליך הכימי ותכונות החומרים הכימיים שבסוללה, חומרים שיש ביניהם הבדל פוטנציאלי, מאפשרים לה לייצר חשמל בזרם ישר.

הבעיה היא שעם השימוש בסוללות חשמליות כאלה, החומרים הכימיים שבהן מתרוקנים מהתכונות שלהם. במצב כזה הסוללות אינן פעילות יותר ונזרקות ומזהמות את העולם מאוד.

זו הסיבה שלצד הסוללות הרגילות הללו ובהמשך גם מתוך כוונה להחליפן החלו משתמשים בסוללות נטענות, טכנולוגיה עדיפה, מכיוון שסוללות כאלה ניתן לטעון שוב ושוב ולהשתמש בהן בחיסכון ותוך שמירה על כדור הארץ.


כך פועלות הסוללות (מתורגם):

https://youtu.be/9OVtk6G2TnQ


עוד על דרך הפעולה של הסוללה החשמלית:

http://youtu.be/gWKOjncBMCQ


ודרך מעניינת ליצור סוללה חשמלית מלימון:

http://youtu.be/D23JH30ZMK0
על מה רבו הממציאים אדיסון וטסלה?



המחלוקת בין אדיסון המפורסם, שרצה להשליט את השימוש בזרם הישר ברשתות העירוניות והתעשייתיות, לבין טסלה, שהגיע מאירופה להצטרף אליו, אך צידד בזרם חילופין, היתה חריפה.

שורשי הריב בין שני הממציאים הגאונים היו נעוצים בריב אישי בין שניהם. הוא נולד כאשר אדיסון ניצל את טסלה, שעבד אצלו לאחר שהגיע מסרביה לאמריקה, כדי לפתור בעיה שהוא עצמו לא הצליח לפתור. אך אדיסון סרב לשלם לו על כך, כפי שהתחייב לפני כן. טסלה מחה על אי הצדק והניצול ופוטר. הוא הקים את החברה שלו ופיתח את הפתרון שלו, זה של זרם החליפין.

כמובן שהנימוק שהכריע בויכוח בין שתי השיטות שהציעו השניים למערכת החשמל של אמריקה היה טכנולוגי. אם במעגל חשמלי יש מתח בגודל מסוים, נניח 10 וולט, שבא להאיר נורת חשמל אחת שצריכתו 10 ואט אחד (נוסחת חוק אום), עצמת הזרם החולף בו היא אמפר אחד. אם נוסיף נורה נוספת במקביל לקודמת תוכפל הצריכה ל-20 וואט ויזרום זרם בעצמה של 2 אמפר.

ככל שנוסיף צרכנים יגדל הזרם והחוט המוליך את החשמל ברשת יצטרך להיות עבה (ויקר יותר). על פי תכנית אדיסון ידרשו תחנות כוח בכל רחוב ורובע בעיר. לעומתה אפשרה היכולת שהציע טסלה, להגביר את המתח של זרם חילופין, להעלות את המתח.

בכך ניתן היה להקטין מאד את עובי החוטים המוליכים ולהעביר חשמל ממפלי מים לאזורים מיושבים. לאדיסון לא הייתה תשובה לאתגר הזה, והויכוח הוכרע לטובת טסלה.


הנה סיפור מאבקם של שני גאוני החשמל וההמצאה, אדיסון וטסלה:

https://www.youtube.com/watch?v=ZInLPe_bezQ


וראפ מחוייך על המאבק הזה:

https://youtu.be/gJ1Mz7kGVf0
איך מפיקים אנרגיה מנפט, פחם וגז?



תחנות כוח מאפשרות להמיר את הנפט, הגז והפחם לאנרגיה. שלושתם חומרי בערה ששריפה שלהם מאפשרת לייצר חשמל. ההבדלים ביניהם הם ברמת זיהום האוויר שנוצר מייצור החשמל מכל אחד מהם.

הפחם מזהם מאד את כדור הארץ והנפט מזהם מעט פחות, אבל הוא עדיין גורם לפגיעה באיכות הסביבה. הגז הכי פחות מזהם ולכן עדיף להשתמש בו ליצירת חשמל. אבל הכי טוב לייצר חשמל מאנרגיית השמש, שאינה נגמרת ולא מזהמת את הסביבה.


הילי הילדה שמסבירה כיצד נוצר החשמל כך (עברית):

https://youtu.be/6Qrm9SHjkOE


כל תהליך ייצור החשמל, בשיטות וחומרים שונים ועד הבית (עברית):

http://youtu.be/mPMyyAwrDJ8?t=9s


והתחליף המופלא שאנו רק צריכים לבחור בו (מתורגם):

https://youtu.be/_6gV8Fzszjg
האם יש חשמל בטבע?
מהי אלקטרומגנטיות?
כיצד מסייעים המים לייצר חשמל?
למה צריך סכרים בעולם?
איך מאירה נורת הלוגן?


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.