מה רואים פה?
בתוך כל חוט מתכת יש מיליארדי אלקטרונים חופשיים. גם בלי סוללה הם לא עומדים: הם מתרוצצים לכל הכיוונים ומתנגשים באטומים. אבל כי הם זזים בכל הכיוונים באותה מידה, בסך הכול אף אחד לא "מגיע לשום מקום". המד מראה אפס.
כשמחברים סוללה, הקוטב החיובי (+) מושך את האלקטרונים והקוטב השלילי (−) דוחף אותם. הם עדיין מתנגשים ומזגזגים, אבל עכשיו יש להם כיוון. התנועה המסודרת הזאת של מטען היא זרם חשמלי.
איך מודדים זרם?
סופרים כמה מטען עובר בנקודה אחת בחוט בכל שנייה, בדיוק כמו קו המדידה הצהוב. היחידה היא אמפר.
1 אמפר ≈ 6,240,000,000,000,000,000 אלקטרונים בשנייה
נוריית LED רגילה צורכת בערך 0.02 אמפר. מנוע קטן של רובוט בערך 0.2 עד 1 אמפר.
שלושה דברים לנסות
הגדילו את המתח: האלקטרונים נמשכים חזק יותר, הזרם עולה והנורה מאירה יותר.
החליפו לניקרום: יותר התנגשויות, האלקטרונים מתקדמים לאט, הזרם יורד. זו התנגדות. ההתנגשויות האלה גם מחממות את החוט, וככה עובד מפזר חום או טוסטר.
הפעילו "עקוב אחרי אלקטרון": תראו שהוא מזגזג המון ומתקדם מעט מאוד. בחוט אמיתי האלקטרונים מתקדמים פחות ממילימטר בשנייה.
זרם מוסכם מול זרם אלקטרונים
לפני שגילו את האלקטרון, בנג'מין פרנקלין קבע שהזרם זורם מ־(+) ל־(−). מאוחר יותר התברר שבמתכות האלקטרונים זזים הפוך, מ־(−) ל־(+). את המוסכמה לא שינו, ולכן בשרטוטי מעגלים החץ עדיין מצביע מהפלוס למינוס. לחצו על "הצג כיוון זרם מוסכם" כדי לראות את שני החצים יחד.
בדקו את עצמכם
בלי סוללה האלקטרונים זזים. למה אין זרם?
כי הם זזים בכל הכיוונים באותה מידה. מספר האלקטרונים שעוברים את הקו ימינה שווה בערך למספר שעוברים שמאלה, והסכום אפס.
מה יקרה לזרם אם נכפיל את המתח?
הזרם יוכפל בערך (בחוט שלא מתחמם). זה חוק אוהם: זרם = מתח חלקי התנגדות.
למה חוט להט בטוסטר עשוי ניקרום ולא נחושת?
לניקרום יש התנגדות גבוהה: הרבה התנגשויות, והאנרגיה הופכת לחום. בנחושת האלקטרונים עוברים בקלות, ולכן משתמשים בה לחוטי חשמל שלא אמורים להתחמם.
מה קורה כשמחממים את החוט?
האטומים רועדים חזק יותר, יש יותר התנגשויות, וההתנגדות עולה. נסו את מחוון הטמפרטורה.