שאלה מוזרה בחשמל

[amittido]

שאלה מוזרה בחשמל

אלה מכם שעסקו בחשמל בוודאי מכירים, וגם מי שהיה צריך לנקות פעם M16 בטח זוכר לטובה את הטסטר, אותו מברג קטן שנכנס לכל הפינות הקטנות. הטסטר, כידוע, נקרא כך כי הוא משמש לבדיקת זרם חשמלי בשקעים. הכנסתו לשקע (צד ימין, שכרגע אני לא זוכר איך קוראים לו), מדליקה נורה קטנה בתוך הטסטר. השאלה שלי היא למה. מה בדיוק סוגר שם מעגל, והאם חייבים לצור מגע עם הצד השני של המברג. בתודה מראש עדו.

 

[bigbang]

תשובה

הצד הימני של השקע (לא יודע אם הוא באמת ימני, אבל אם אתה אומר..

) הוא הפזה, כלומר המתח החשמלי עליו כל הזמן משתנה (בתדירות של 50 הרץ ועם אמפליטודה של כ-310 וולט) ביחס לצד השמאלי (בהתאם..

) שהוא ה"אדמה". ברוב המקרים אין הפרש פוטנטיאלים בין החוט בצד השמאלי של השקע לאדמה האמיתית (וכל מה שנמצא עליה), כלומר אם נחבר את הצד השמאלי של השקע לאדמה, ברוב המקרים הזרם לא יזרום. מצד שני, יש הפרש פוטנציאלים בין הצד הימני לאדמה (במילים אחרות, "שווה" לאלקטרונים להיות על אחד מהם), לכן אם נחבר את הצד הימני לאדמה, האלקטרומים יתחילו לזרום. הטסטר הוא למעשה מנורת נאון שדולקת כאשר האלקטרונים עוברים דרכה, היא גם בעלת התנגדות גבוהה מאוד ביחס להתנגדות גוף האדם או דברים אחרים בסגנון. אם נחבר את המנורה עם בן אדם שעומד על הרצפה מצד אחד ו"פזה" של השקע בצד שני, יזרום זרם חלש (גם דרך האדם), ורוב המתח החשמלי יפול על המנורה. כמובן חייבים מגע עם הצד השני של הטסטר, אחרת אין לאלקטרונים לאן (או מאיפה) לזרום.

 

[amittido]

../images/Emo51.gif

 

[ailag]

שאלה

מה זה החור למטה? גם הארקה?

 

[רדיקל חפשי]

החור למטה

מחובר (או אמור - פרטים בהמשך) לאדמה ברמת מערכת החשמל של הבית. בד"כ מחברים את החור למטה לצנרת (המתכתית\המוליכה\התת קרקעית בחלקה) של מערכת המים של הבית או שפשוט נועצים מוט מוליך לאדמה ואליו מחברים את החור. זה אמור להעלות את רמת הבטיחות של רשת החשמל הביתית (לא ברור לי איך בדיוק). לפעמים מגיע אינסטלטור לבית ומחליף חלק מהצנרת לפלסטיק. זה עלול לבודד את מערכת החשמל מהחיבור הישיר לאדמה. ככה שרק חושבים שיש הארקה למערכת אבל תכלס אין.

 

[meshoamam]

עד כמה שידוע לי

ואני לא חשמלטור

... תפקידה של ההארקה המדוברת לספק הולכה יעילה לאדמה במקרה של קצר (אם נוצר מגע בין אחד המוליכים של רשת החשמל, לדוגמא, עם הצנרת). במקרה כזה המטען נפרק לאדמה ולא אל ידו של אדם אומלל שמנסה להתקלח ונוגע בברז... הארקה דומה יש גם בין קורות הברזל שביסודות הבניין ובחלקי מתכת אחרים בבניינים ומבנים. שוב אני מדגיש שכל קשר בין מה שכתבתי כאן למציאות מקרי בהחלט

 

[טל ר]

הארקה ובטיחות

מה שכתבת נכון בקרוב. קצר הוא מצב בו הפאזה והאפס מתקצרים זה לזה - אין סכנת התחשמלות, אך יש סכנת שריפה, והנתיך בד"כ ישרף או יקפוץ (לכן הוא שם). הארקה בדרך כלל מחוברת לחלקי המתכת במכשיר החשמלי שאנו באים איתם במגע, למשל גוף של מקרר וכו'. אם ישנו חיבור חשמלי (שלא אמור להיות) בין הפאזה לבין גוף המכשיר, ללא ההארקה היינו מתחשמלים עם המגע במכשיר, לעיתים גם ללא חיבור לאדמה - בכל זאת, לגוף האנושי יש גם קיבול, וזהו מתח חילופין. ההארקה מהווה נתיב חלופי לאדמה, נתיב בעל התנגדות נמוכה יותר באופן משמעותי מהגוף האנושי. בנוסף לכך, ברוב הבתים היום מותקן מפסק פחת. מפסק הפחת משווה בין הזרם ב-0 לזרם בפאזה. אם יש הפרש ביניהם, כנראה שיש "דליפת זרם" דרך ההארקה או דרך מישהו שמתחשמל כעת, ואספקת הזרם מופסקת. טל.

 

[flugzeug]

ניצלוש

מכיוון שהמתח הינו מתח חילופין, אינטואיטיבית הפאזה והאפס אמורים להתחלף ביניהם כל הזמן. מדוע אין זה כך? מדוע הפאזה לא קופצת מהחור הימני לחור השמאלי ובחזרה חמישים פעם בשניה?

 

[טל ר]

מדוע?

הפרש הפוטנציאלים בין שני הקטבים מתחלף 50 פעמים בשניה לכל צד, כלומר, אם הפונטציאל ב"אפס" הוא 0, והפוטנציאל של הפאזה משתנה בין פלוס V לבין מינוס V, כך שהפרש הפוטנציאלים בין הקטבים נע בין פלוס V לבין מינוס V. נשווה את זה למים. נניח שהפרש גבהים בין שני מקורות מים הוא הפרש הפונטציאלים. כאשר מקור אחד נמצא תמיד מעל השני, זהו "מתח ישר". אם תשאיר מקור מים אחד באותו גובה, ותניע את השני למעלה ולמטה (כך שמחצית מהזמן יהיה מעל המקור הראשון ומחצית מהזמן מתחתיו), זהו "מתח חילופין".

 

[flugzeug]

איך זה קורה בפועל?

ניסיון לענות לעצמי: אני מדמיין לעצמי מין גנרטור פשוט לזרם חילופין: מגנט מסתובב, ומסביבו סליל. לסליל שני קצוות. ואז, בחצי סיבוב אחד, בקצה אחד יש 0 ובשני +V, ובחצי הסיבוב השני זה מתהפך, בקצה הראשון יש +V ובשני אפס. אלא אם כן... דואגים לשמור את אחד הקצוות בפוטנציאל 0 כל הזמן, למשל ע"י חיבור לאדמה, ואז הפוטנציאל בקצה השני נע בין -V ל- +V . האם אני צודק? דרך אגב הדוגמה עם המים הייתה טובה. במכניקת זורמים אני מבין...

 

[טל ר]

בדיוק כפי שתארת!

אם היה גנרטור פשוט למתח חילופין, אשר לא היה מחובר לשום אלמנט חיצוני, אזי מטעמי סימטריה, קוטב אחד שלו היה נע בין פלוס V/2 לבין מינוס V/2, כאשר הקוטב השני היה הפוך בדיוק. למה הדבר דומה? לאותו מתקן של מים שנתנו כדוגמא קודם, אלא שיש לנו מכשיר הקובע את ההפרש בין שני מקורות המים, כאשר שני מקורות המים חופשיים לנוע, ולכן, נקודת האמצע ביניהם תישאר קבועה, והם ינועו סביבה למעלה ולמטה. מכיוון ששני הקטבים של הגנרטור "חופשיים", ניתן לקבע אחד מהם ל-0 פשוט על ידי חיבורו למשהו בעל פוטנציאל 0 קבוע, ורצוי שיהיה זה גוף אשר יוכל לקבל עודפי זרם (למשל שינויים בתוך המחזור) בלי לשנות את הפוטנציאל שלו באופן מהותי. אנו משתמשים בכדור הארץ לצורך זה. זהו האפס. ושוב, מדוגמת המים - כעת לקחנו אחד מהמקורות וחיברנו אותו בחיבור קבוע לעצם שמאוד קשה להזיז (למשל כדור הארץ). זה פשוט יגרום למקור השני לנוע למעלה ולמטה. וכאן, שאלה קלאסית. האם בטוח לגעת ב-0 של החשמל? התשובה שלילית. ישנה התנגדות כלשהיא בין ה-"0" בשקע לבין ה-"0" האמיתי (כדה"א). אם יש עומס מספיק ברשת המקומית, התנגדות זו תגרום למפל מתחים בין ה-"0" בשקע לבין ה-"0" האמיתי, ותתחשמלו. לגבי הארקה, התנגדות זו מבוקרת היטב ע"י תקנים, שאינם כה מחמירים לגבי ה-"0". אני מקווה שהצלחתי להסביר את הדברים. אם לא, הרגש חופשי לשאול. טל.

 

[flugzeug]

תודה!

 

[2_be]

ברוך הבא קורן../images/Emo140.gif