2.2.1 עצמת הזרם החשמלי

• (Electric current strength)

  
  

  אפשר להגדיר את עצמת הזרם החשמלי ככמות המטען שעוברת דרך חתך המוליך ביחידת זמן (קצב תנועת המטען). את עצמת הזרם החשמלי במוליך מסמנים באות I, ומודדים ביחידות "אמפר" [A].

  
  

  חישוב עצמת הזרם החשמלי על פי ההגדרה:

   

  (2.1)

  כאשר:

  I  - עצמת הזרם החשמלית ביחידות  [A]

   Q- כמות המטען שעובר דרך שטח החתך של המוליך ביחידות  [C]

  t - משך הזמן ביחידות  [sec]

  
  

  הערות:

  1.     במוליך זורם אמפר אחד, כאשר דרך שטח החתך של המוליך עובר קולון אחד במשך שנייה אחת.  

  2.     אמפר היא יחידה שקולה ל- [C/sec].

  3.    נוסחה 2.1 נכונה כשהמטען נע בקצב קבוע בכל הזמן t. ואם לא כן, נגדיר את הערך הרגעי של הזרם לפי המקרה הכללי (נגזרת של המטען לפי הזמן):

  
  

  (2.2)

  
  

  מעניין אתכם לדעת מי היה אמפר? – לחצו כאן

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

  •  הקודם                                                                                                                            
  •  המשך
    

  
  
  

  
  

• תרגול

  • תרגיל דוגמה 1

    דרך חתך של מוליך עבר מטען בקצב אחיד בשיעור של 3 [C], במשך 10 דקות. חשבו את עצמת הזרם במוליך בפרק זמן זה.

    פתרון תרגיל דוגמה 1

    ראשית יש להפוך את הזמן שנתון בדקות לשניות:

    
    

    

    מאחר שגם שיעור המטען ידוע, נחשב את עצמת הזרם במוליך לפי הנוסחה:
    

    
    

    
    

    
    

    תרגיל דוגמה 2
    

    דרך חתך של מוליך עובר זרם קבוע של 0.2A במשך שעה. חשב:

    א.   את המטען החשמלי שעבר בפרק זמן זה במוליך

    ב.     את מספר האלקטרונים שעברו במוליך בפרק זמן זה

    
    

    פתרון תרגיל דוגמה 2

    א. ראשית יש להפוך את הזמן שנתון בשעות לשניות:

    
    

    
    

    
    

    כעת נחשב את המטען החשמלי שעבר במוליך בפרק זמן זה:

    
    

    
    

    
    

    ב. בפרק קודם ראינו שמטען ביחידה של [C]1 מוגדר כריכוז שלאלקטרונים. כלומר:

    
    

    
    

    
    

    
    

    תרגיל דוגמה 3

     

    המטען העובר דרך חתך של מוליך, כתלות בזמן, מתואר באיור 2.1:

    
    

    
    

    איור 2.1

    
    

    חשבו:

    א.    את כמות המטען שעבר עד רגע t=1.2sec;

    ב.     את עצמת הזרם במוליך בפרק זמן  של 5 שניות.

    
    

    פתרון תרגיל דוגמה 3

    א. המטען גדל עם הזמן בצורה ליניארית, כלומר הוא מתנהג על פי משוואת הקו הישר.

    
    

    הערך של b שווה לאפס (נקודת החיתוך עם ציר ה- y).

    את השיפוע a נמצא כך:

    
    

    כלומר המשוואה שמתארת את השתנות המטען במוליך:

    
    

    כעת ניתן לחשב את המטען שעובר בחתך המוליך בכל רגע t נתון:

    
    

    ב. מאחר שקצב מעבר המטען איננו קבוע במוליך, ניעזר בהגדרה הכללית של עצמת הזרם (נגזרת של המטען לפי הזמן):

    
    

    
    

    
    

    
    

    
    

    •   הקודם                                                                                                                             
    • המשך