שלום שרה,
ישנם כיום שני תהליכים מקובלים לייצור חשמל.
רוב החשמל בעולם מיוצר כיום באמצעות גנראטורים.
הגנראטור הינו אמצעי להמרת אנרגיה מכאנית לאנרגיה חשמלית, כאשר ההמרה לאנרגיה המכאנית נעשית באמצעות טורבינות.
המקור לאנרגיה מגוון - הידרואלקטרי (תנועת מים), גיאותרמי, הידרותרמי, רוח, שריפת דלק, שריפת פחם, שריפת גז ואף ביקוע גרעיני, אך בכל המקרים נעשה שימוש בעיקרון זה. בתחנת כוח גרעינית למשל מנצלים את האנרגיה הגרעינית להפקת חום, המשמש להפיכת מים לקיטור, המסובב את הטורבינות. הטורבינות עצמן מסובבות ציר הנמצא בתוך הגנראטור.
עד כאן לגבי הייצור.


גנרטור חשמלי. התמונה באדיבות ויקיפדיה.

עתה לגבי העיקרון:
הגנראטור מבוסס על עיקרון ההשראה האלקטרומגנטית, אשר התגלה על-ידי מיקל פאראדי ב-1831.
העיקרון אומר כי שינוי בשדה מגנטי בסמוך למעגל חשמלי משרה זרם במעגל.
השינוי יכול לנבוע משינוי השדה, הזזת מקור השדה, או הזזת המעגל.
הזרם למעשה הינו תנועה של אלקטרונים (בדרך-כלל).
משמעות ההשראה בהקשר בו אנו דנים הינה על-כן כי אנרגיה מכאנית אשר יכולה להיות מומרת לאנרגיה חשמלית.

לב הגנראטור הינו איזור גלילי, בו ממוקמים מגנטים, המהווים כמעין מעטפת ביחס למרכז הגנראטור.
במרכז הגליל ממוקם ציר מרכזי בו מלופפים תילי חשמל כסלילים.
כתוצאה מתנועתו הסיבובית של הציר ישנו שינוי בשדה המגנטי הפועל על הסלילים ועל-כן מתחיל לזרום זרם חשמלי.
ניתן דרך אגב גם לסובב את המגנטים במקום את הסלילים.

התמונה באדיבות ויקיפדיה.

דרך אחרת הקיימת כיום הינה להפיק חשמל מאנרגיה סולרית.
אין הכוונה לאנרגיה סולרית תרמית בה מחממים נוזלים או גזים, אלא להפקת אנרגיה באמצעות תאים פוטו-וולטאים (תאי שמש).
עיקרון פעולתם מבוסס על האפקט הפוטו-וולטאי, שהינו היבט של האפקט הפוטואלקטרי.
את האפקט הפוטואלקטרי גילה היינריך הרץ ב-1887, הסביר אלברט איינשטיין ב-1905 (ועל כך קיבל פרס נובל), ואישש רוברט מיליקן ב-1912-1915 (על עבודתו זו ואחרות בתחום קיבל גם הוא פרס נובל).
האפקט הפוטואלקטרי הינו שחרור מטענים מחומר בעת שפוגעת בו קרינה.

האפקט הפוטו-וולטאי נצפה למעשה קודם לכם, ב-1839 על-ידי אלכסנדר בקרל), אשר הבחין כי בעת הקרנת אור על תמיסה המכילה מלח (מתכת-הליד), החל לזרום זרם בין שתי אלקטרודות פלטינה שהיו משוקעות בתמיסה האלקטרוליטית.
תא פוטו-וולטאי בנוי מחומרים חצי מוליכים. האור הנבלע בתא יוצר הפרדת מטענים חשמליים. הפרדה זו גורמת להפרש פוטנציאלים חשמלי, ולזרימת זרם חשמלי בעת זרימת מעגל.
על-כן באמצעות אור השמש ניתן במישרין להפיק אנרגיה חשמלית.


התמונה באדיבות ויקיפדיה.

מאת: ד"ר לירן שימשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

9 תגובות

  • אנונימי

    האפקט הפוטו אלקטרי

    תודה על ההסבר! רציתי לשאול - אם החשמל נוצר מחומרים שמשחררים אלקטרונים שפגעו בהם פוטונים - האם האלקטרונים שלהם יכולים "להיגמר" (כמו שקורה בסוללה)? ואז זה אומר שצריך להחליף תאים סולריים כל פעם או לטעון אותם? הייתי שמח גם לדעת אם כשאומרים שסוללה נגמרת כי האבץ כבר לא מספק אלקטרונים - האם הכוונה היא שאין בתוכו בכלל אלקטרונים כבר, או שעדיין יש בתוכו אלקטרונים אבל כאלה שכבר אי אפשר לחלץ?
    שאלה נוספת: האם יש לכם סרטון שמסביר איך חום מפיק חשמל מחומר במישרים? אם לא אפשר לקבל הסבר תמציתי לזה? האם זה בגלל שהוא מאיץ את האלקטרונים וגורם להם ככה "לברוח" מהחומר (כמו שקורה בהתאדות של מים)?
    ממש ממש תודה!!

  • ברוך באגד

    המאמר לא ברור בעליל

    כתבתם לשתף,ולכן אני כותב את הדברים.החזון של מכון דוידסון כפי המשתקף,הוא לחנך ולהעביר את הקידמה אם נוכל להגדיר את זה במילה אחת,לכלל הציבור,שלא באים מהמקום הזה.יוזמתכם היא הרבה יותר ממבורכת,ועל כך המון תודות.
    אך דא עקא שמרבית המאמרים(לפחות שאני עברתי,גיל 26,השכלה ממוצעת לגמרי,ולא מדי חכם או טיפש),לא באמת מצליחים ללמד את מה שהם מתיימרים ללמד-בכותרת.הנושא בן רגע מתפרס לעוד ועוד מושגים חדשים,בו בזמן שאפשכ וצריך להקדיש מאמר נפרד וארוך לכל אחד ממושגים אלו.הדברים נכתבים בצורה די שטחית ולא מתעמקת,משמע אינה מתחילה מהבסיס,מדלגת עליו בהינף.
    אני כואב את כאבם של רבים,ואני ממש מבקש אנא אל תקחו את הדברים כפגיעה,ובפן אישי,אלא כביקורת בונה ומחזקת.שהרי אין מחזקין אלא למחוזקין,ואתם שעושים עבודה כה נהדרת ,יכולים לקחת את זה כמה צעדים קדימה.
    החלוקה צריכה להיות באופן שבו יש תוכן לילדים,לנערים,וכו וכו.
    וכל אחת מהקטגוריות צריכה לפנות דווקא אל המוח החלש ביותר באותה קטגוריה.שהרי פשוט הוא שאם הוא יבין,השאר גם כן יוכלו להבין.מה שאין כן שמלכתחילה החומר שמועבר לגילאים ולרמות השונות,מועבר כפי שזה נראה אל הרמה הגבוהה .

  • לי

    חיבור בטור ובמקביל

    שלום רב,
    אשמח אם תוכלו לעזור לי בשתי שאלות העוסקות בחיבור מעגל חשמלי בטור ובמקביל:
    א. אם התנגדות מושפעת מאורך המוליך, ככל שהמוליך ארוך יותר כך ההתנגדות גדולה יותר, איך זה יכול להיות שבחיבור במקביל אני יכולה לחבר יותר מוליכים וצרכנים מאשר ממעגל חשמלי שמחובר בטור וההתנגדות קטנה יותר בחיבור במקביל?
    ב. אם לסוללה הספק מסויים, מדוע עוצמת הזרם בחיבור בטור קטנה מאשר בחיבור במקביל כאשר מחברים את אותם רכיבי המעגל? אם אחבר 3 נורות בטור, עוצמתן קטנה מאשר שאחבר אותם במקביל, לא כל כך ברור לי איך זה קורה... אשמח לעזרה. תודה

  • משה

    על יצור החשמל

    לא אצלחתי לאבין.ואני לא מכיר את רוב המוסגים שדיברתם עלב. השמח לכבל הזבר יותר מופשת שוחל לתת תשובה לילדה שלי.תודה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןביאנה

    תשובה למשה

    משה שלום,
    לא נוכל להסביר כאן מחדש את כל המושגים, אם יש לך שאלה מסויימת נשמח לענות.

  • דוד

    כיצד שומרים על המגנטים. הם לא מאבדים מגנטיות??

    במיוחד שהם תחת זרמים. אשמח להסבר

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאנה גריבנין

    מגנטיות

    שלום דוד,

    על מנת לענות על השאלה תחילה אסביר ממה עשויים מגנטים:
    מגנט קבוע ניתן לעשות מחומרים שנקראים פרומגנטיים. בחומרים אלו כל אטום יוצר סביבו שדה מגנטי, והשדה המגנטי הכללי הוא חיבור של השדות הללו. כאשר כל האטומים מסודרים כך שהשדות המגנטיים שלהם פונים לאותו כיוון נוצר שדה מגנטי כולל.

    חומרים יכולים לאבד את תכונות המגנטיות ברגע שהקטבים של האטומים שלו מפסיקים להיות מסודרים באותו כיוון.
    זה יכול לקרות בעת חימום או הפעלת לחצים קיצוניים על החומר למשל, אבל כעקרון אם המגנטים נשמרים בתנאי טמפרוטרה קבועים ללא הפרעה זמן החיים שלהם ארוך מאוד (עשרות שנים ויותר).

  • עינב

    ממה מופק חשמל

    שלום יש לי שאלה מי יכול לעזור לי ו
    להגיד לי ממה מופק חשמל תודה עינב

  • חיים חביב