» «

מנוע חשמלי

מנוע חשמלי
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
דינמו
מהו הדינמו וכיצד הוא פועל?



מקור המילה דינמו (dynamo) הוא ביוונית ומשמעותה "כוח". ואכן, הדינמו הוא סוג של גנרטור שהפך לאבן דרך משמעותית בהתפתחות החשמל המודרני.

סיפור הדינמו מתחיל בתקופה שבה החשמל היה עדיין תעלומה גדולה. בימי יוון העתיקה, אנשים כבר הבחינו בתופעות חשמליות פשוטות, כמו היכולת של ענבר משופשף למשוך עלים קטנים. אך רק במאה ה-18 החלה ההבנה המדעית של החשמל להתפתח באמת.

הפריצה הגדולה הגיעה בסוף המאה ה-18, כאשר מדען איטלקי בשם לואיג'י גלוואני גילה את קיומו של זרם חשמלי. במהלך ניסוי בצפרדע מתה, הוא הבחין שנגיעה של כלי מתכת ברגל הצפרדע גרמה לה לזוז. תגלית זו הובילה לסדרת מחקרים שהגיעו לשיאם עם המצאת הסוללה הראשונה על ידי אלסנדרו וולטה.

אך למרות ההתקדמות הזו, עדיין היה חסר מקור חשמל יעיל ורב-עוצמה שיכול לספק אנרגיה באופן מתמשך.

וכאן נכנס לתמונה הדינמו.

הדינמו, שהומצא בשנות ה-30 של המאה ה-19 על ידי מייקל פאראדיי (Michael Faraday), היה פריצת דרך אמיתית. פאראדיי גילה את עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית ב-1831, מה שאפשר לו להדגים שנה אחר כך את הדינמו הראשון.

בלשון פשוטה נסביר שהתגלית שלו הייתה שכשמניעים מוליך חשמלי בתוך שדה מגנטי, נוצר זרם חשמלי. תגלית זו הובילה אותו להמצאת הדינמו, שהיה למעשה המחולל החשמלי הראשון שיכול היה לספק חשמל לשימוש ביתי ותעשייתי.

שימו לב, זה המנוע הראשון בעולם. פשוט אבל מנוע ובעצם גם הסבא רבא של כל מנועי העולם של ימינו.


#אז איך בדיוק עובד הדינמו?
העיקרון פשוט למדי, אם כי היישום שלו מורכב יותר. בליבו של הדינמו נמצאת לולאת תיל המסתובבת בתוך שדה מגנטי חזק. כאשר הלולאה מסתובבת, היא חותכת את קווי השדה המגנטי, וזה גורם לאלקטרונים בתיל לנוע. תנועה זו של האלקטרונים היא זרם חשמלי.

הדינמו יכול לייצר גם זרם חילופין וגם זרם ישר, תלוי בתכנון שלו. כדי להפוך את התנועה הסיבובית הזו לזרם ישר שימושי, הדינמו משתמש במרכיב נוסף שנקרא קומוטטור. זהו מתקן פשוט יחסית שתפקידו להפוך זרם חילופין לזרם ישר, שניתן להשתמש בו.

חשוב לציין שהדינמו לא יוצר אנרגיה מכלום. הוא פשוט ממיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. לכן, כדי שהדינמו יפעל, צריך להיות מקור כוח שיסובב אותו. בימים הראשונים, זה היה לרוב מנוע קיטור. בשנות ה-60 והלאה ההורים שלכם נסעו באופניים, כשהחשמל שהזין את הפנס בא מדינמו קטן שהוצמד לגלגל המסתובב.

היום, אנחנו משתמשים במגוון רחב של מקורות אנרגיה, מגנרטורים ביתיים, דרך טורבינות רוח או מים ועד כורים גרעיניים, כדי לסובב גנרטורים שהם למעשה צאצאים מתקדמים של הדינמו המקורי.

המצאת הדינמו הייתה צעד ענק קדימה בדרך לעידן החשמל המודרני. היא אפשרה לראשונה ייצור חשמל בכמויות גדולות ובאופן יעיל תוך שהיא פותחת את הדרך למהפכה התעשייתית. היום, למרות שהטכנולוגיה התקדמה מאוד, העקרונות הבסיסיים של הדינמו עדיין משמשים אותנו בייצור מרבית החשמל בעולם.


הנה תולדות הדינמו:

https://youtu.be/YkAzAnd-jMY


הסבר הדינמו:

https://youtu.be/kXUA6eAl_yM


דינמו בצורת בקבוק באופניים (ללא מילים):

https://youtu.be/qoVhqK4Hbrs


הרכבה עצמית של "דינמו בקבוק":

https://youtu.be/6Pa3up4hoXI


והדינמו של טסלה:

https://youtu.be/8xiIDWrfbdM
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, אף שלא זכה ללמוד באוניברסיטה או בבית ספר תיכון ואת מרבית הידע המדעי שלו רכש בעצמו, בסקרנות, בקריאת ספרים, בהאזנה להרצאות ציבוריות ובהתלהבות אינסופית מהמדע.

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, התגבר על קשיים כלכליים ופערי המעמדות האנגליים וחתר לרכוש ידע בהאזנה להרצאות שעליהן שילם בכספו המועט.

כשביקר בהרצאות של מדען מפורסם אז בשם סר המפרי דייווי הוא כתב רשימות של כל מה ששמע ממנו, כרך אותן לספר שלם, עם כל תוכן ההרצאות ושלח למרצה המדען.

בשלב מסוים אותו דייווי, שמעט הסתייג ממנו בתחילה, נפצע בתאונת מעבדה. כתוצאה מכך, ראייתו נפגעה והוא התקשה לכתוב. הוא הזמין את פאראדי לעבוד במעבדתו, ברישום פרטי המחקרים שלו. כך זכה מייקל הצעיר בהזדמנות ושימש בתור כותב הפתקים ומסכם של כל מה שהמדען חשב, הסיק וגילה.

דיווי התרשם יותר ויותר מהבחור הצעיר והחכם. כשאחד מעובדי המעבדה פוטר, הוא הציע לפאראדיי לעבוד במעבדה בתור אסיסטנט לכימיה.

די מהר התלמיד עלה על המורה. כי במהלך העבודה החל פאראדיי 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. אם עלה בראשו רעיון חדש, שנתמך ביסודות תיאורטיים משמעותיים, הוא לא ויתר על בדיקתו, בניסויים חוזרים ומכל כיוון אפשרי, עד שקיבל את התוצאה המצופה ולמד את סיבת הכישלונות הקודמים.

פאראדיי היה חכם ועניו. לעתים רחוקות הוא גילה שהשערותיו המוקדמות היו שגויות והוא הקפיד לתעד אותן ולהבינן היטב, בחתירה המתמדת שלו - להבין ולהצליח.

כך הוא גילה את תכונותיו של השדה המגנטי ובנה 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, ענה בשלילה שוב ושוב מי שגבר בחייו על הקשיים הכלכליים, פערי המעמדות והחוסר בהשכלה והיה לאחד מגדולי המדענים בהיסטוריה.


הנה קיצור 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


וסיפורו של מייקל פאראדיי והמצאת החשמל לילדים (עברית):

https://youtu.be/OmfypSQlx-A?t=1m20s&longyes?long=yes
רכב חשמלי מונע מצבר
מתי תשתלט המכונית החשמלית?



המכונית החשמלית הולכת ותופסת את מקומה על כבישי העולם. מעבר לתחזוקה הפשוטה יותר והנסיעה השקטה שלו, רכב חשמלי מציע אלטרנטיבה סביבתית מצוינת לכלי רכב מסורתיים מונעי בנזין, היוצרים זיהום ופוגעים קשות בסביבה.

לפני עשור רבים שאלו מה העתיד של המכונית החשמלית. בארץ התעוררה השאלה, במיוחד לאחר קריסתה של חברת בטר-פלייס הישראלית, שניסתה לייצר מכונית חשמלית ולא הצליחה להפוך את המוצר להצלחה עיסקית.

גם אם כי לא נמצאו הוכחות ממשיות לכך, בעבר הואשמו יצרני הרכב העיקריים של ארצות הברית למשל, בחבלה מכוונת במאמצי היצור של המכוניות החשמליות.

כיום המצב השתנה מן הקצה אל הקצה. כל ענקיות הרכב מייצרות מכוניות חשמליות ודגמים רבים מתחרים בטסלה הוותיקה והמצליחה.

עם התגברות משבר האקלים מבינים כולם שהמכונית החשמלית מפחיתה זיהום ותורמת לסביבה נקייה יותר. מכאן היא הולכת ותופסת במהירות את מקומה במכירות כלי הרכב.

המומחים גורסים שבתוך שנים אחדות תהיה המכונית החשמלית נמכרת יותר מהמכוניות המונעות בדלקים.

סטארטאפים קטנים יחסית, שנכנסו לתחום הרכב בזכות רעיונות חדשניים לפיתוח של רכב חשמלי, נאבקים במפלצות כמו מרצדס, טויוטה ואחרות, שמצד אחד מוכיחות בהגעה אליו שהשינוי מתקרב ומנגד מאיימות לדחוק אותן החוצה.

בעבר, הבעיה ליצירת רכב חשמלי יעיל ואיכותי היתה בסוללות החשמליות שזמן הטעינה שלהן היה ממושך מדי, ההספקים החשמליים נמוכים והעלות של ייצורן היתה יקרה מדי. כיום, מאפשרים פיתוחים חדשניים, כמו סוללות הליתיום וחידושים בעולם הננוטכנולוגיה, טעינה של שעות אחדות בזרם בית או טעינת בזק מסחרית על הדרך. הללו פותרים את הבעיה העיקרית, אם כי טווח הנסיעה מטעינה לטעינה דורש שיפור.

כיום מצליחות חברות שונות בעולם לייצר מכוניות חשמליות איכותיות, אם כי יקרות יחסית לציבור הרחב. החברה הבולטת מביניהן היא חברת טסלה האמריקאית, שהקים ומנהל היזם הסדרתי המצליח אילון מאסק.

מכונית הספורט החשמלית של טסלה נחשבת מעולה והוכרזה כמכונית החסכונית ביותר בארה"ב, עם ציון שמקביל לצריכת דלק של 47.3 ק"מ לליטר והכנסות שיא, שהפכו אותו תוך זמן קצר לאדם העשיר ביותר בעולם.


הנה סיפורה המוקדם של המכונית החשמלית של טסלה:

http://youtu.be/YVqlZO7tHFE


תולדות המנוע החשמלי ארוכים שחושבים (מתורגם):

https://youtu.be/-EG6rqA2vvA


התגובה הסינית הנגישה יותר והמשתפרת (עברית):

https://youtu.be/FkVNr4TLLNo


נסיעה בטסלה החשמלית:

http://youtu.be/_DnW3tpQ57I


טסלה "סייבר טראק" חסינת הכדורים:

https://youtu.be/Q7nlMapFAM4


מכונית מרוץ? - טסלה רודסטר המהירה גומעת 1,000 ק"מ לכל טעינה (עברית):

https://youtu.be/o4GxmUHBtMY


יש גם מתחרים, כמו היפנים הבאים (עברית):

https://youtu.be/qb2Bo4-nc7E


והמהפך בזמן אמת 2022 (עברית):

https://youtu.be/Ukcysjg9F9Q?long=yes


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.