המעגל החשמלי

נגד חשמלי

עד עתה עסקנו בהתנגדות החשמלית של מוליך לזרימת זרם חשמל דרכו, אך ההתנגדות החשמלית מאפיינת צרכני חשמל רבים כגון: נורת להט, מנוע חשמלי, מעגל אלקטרוני ועוד.

נורת להט למשל מורכבת מתיל טונגסטן המפיץ אור כאשר זורם דרכו זרם חשמלי (על המצאת הנורה החשמלית ניתן לקרוא בפרק מיוחד באתר זה). עוצמת ההארה של הנורה תלויה בעוצמת הזרם החשמלי המוזרם דרכה. בזרימת זרם חשמלי נמוך עוצמת ההארה תהיה נמוכה. הגברת עוצמת הזרם החשמלי תגדיל את עוצמת ההארה של הנורה. חוט הלהט שבתוך הנורה לא רק מפיץ אור כאשר זורם דרכו זרם חשמלי, אלא גם מתחמם מאוד ומכאן שמה נורת להט. אם נזרים זרם חשמלי גבוה מידי חוט הלהט יתחמם עד לחום גבוה מידי ויגרום להתפחמותו, ליצירת נתק בו אשר יהפוך את הנורה ללא שמישה יותר.

מעגל חשמלי פשוט הכולל נורת להט יכלול מקור מתח חשמלי, תילים מוליכים, מתג הפעלה וכמובן נורת להט.

מעגל חשמלי הכולל נורת להט

כעת נניח לשם הדוגמה שיש בידנו מקור מתח חשמלי המספק רמת מתח גבוהה מאוד. רמת המתח הגבוהה תגרום לכך שבמעגל החשמלי יזרום זרם גדול מידי, אשר אם יזרום דרך הנורה החשמלית יגרום להתלהטות ולהתפחמות חוט התיל שבה. דרך פשוטה וקלה להורדת עוצמת הזרם החשמלי הזורם במעגל היא על-ידי העלאה של ההתנגדות החשמלית שבו.

נניח לשם פשטות הדוגמה שלנו שההתנגדות החשמלית של התילים המוליכים ושל נורת הלהט היא אפסית וזניחה (בפרק הבא נלמד כיצד לחבר התנגדויות חשמליות). נרצה להכניס למעגל שלעיל התנגדות חשמלית שתקטין משמעותית את עוצמת הזרם החשמלי שבו. לשם כך הומצא הנגד החשמלי.

הנגד החשמלי הוא התקן פשוט בעל שני הדקים שביניהם נמצא מוליך העשוי סוג חומר מסוים ובעל מימדי עובי ואורך מסוימים.

נגד חשמלי

בעזרת בחירת סוג חומר מתאימה ומימדים פיזיים מסוימים ניתן ליצור נגדים שונים בעלי רמות שונות של התנגדות חשמלית.

הנגד הטיפוסי הנפוץ לשימוש הוא קטן מידות ובעל צורה גלילית מוארכת. על גוף הנגד עצמו מקובל לסמן את רמת ההתנגדות החשמלית ואת הדיוק שלה בעזרת 4 או 5 טבעות צבעוניות. הטבעת הימנית הקיצונית (הטבעת האחרונה ברצף) היא נפרדת משאר הטבעות והיא מציינת באחוזים את רמת הדיוק של ההתנגדות החשמלית. בקבוצת הטבעות הנמצאות יחד משמאל לה הטבעת הימנית הקיצונית מביניהן קובעת את מכפל היחידות (למשל 1Ω, 10Ω, 100Ω וכו') בו יש להכפיל את המספר המיוצג על ידי שאר הטבעות הנותרות (3 טבעות או 2 טבעות, תלוי אם הסימון הכולל הוא של 4 או 5 טבעות) כדי לקבל את ערך ההתנגדות החשמלית.

להלן טבלה המרכזת את הפירוש של הצבעים שונים המופיעים על הנגד:

צבע	טבעת 5	טבעת 4	טבעת 3	טבעת 2	טבעת 1
שחור	-	1 Ω	0	0	0
חום	±1 %	10 Ω	1	1	1
אדום	±2 %	100 Ω	2	2	2
כתום	-	1K Ω	3	3	3
צהוב	-	10K Ω	4	4	4
ירוק	±0.5 %	100K Ω	5	5	5
כחול	±0.25 %	1M Ω	6	6	6
סגול	±0.1 %	10M Ω	7	7	7
אפור	±0.05 %	-	8	8	8
לבן	-	-	9	9	9
זהב	±5 %	0.1 Ω	-	-	-
כסף	±10 %	0.01 Ω	-	-	-

קוד לדוגמה של נגד חשמלי

הסמל של נגד חשמלי בשרטוט של מעגל חשמלי הוא לרוב קו משונן, אבל לפעמים גם מלבן צר:

סמל של נגד חשמלי במעגל חשמלי

לדוגמה, ברשותנו מקור מתח המספק מתח של 240V ונורת להט שעליה מצוין שיש להפעילה בצריכת זרם חשמלי דרכה של 0.25A. בהנחה שההתנגדות החשמלית של שאר המרכיבים במעגל היא אפסית, מהי התנגדות הנגד שיש לחבר במעגל החשמלי על-מנת שבנורה יזרום זרם חשמלי כפי שמצוין עליה?

לפי חוק אוהם נקבל את הקשר,

U = I R

נחלץ את ההתנגדות החשמלית ונציב את הערכים המתאימים,

R = U / I

R = 240V / 0.25A

R = 960Ω

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - חשמל | המעגל החשמלי : מבוא | מעגל חשמלי בסיסי | הזרם החשמלי | חוק אוהם | ההתנגדות החשמלית | נגד חשמלי | נגד משתנה | חיבור נגדים | סיכום ]