ה. מבוא לחשמל
מקצוע א - מערכות חוזי ט
חשיבות הנושא
להבנה מהו חשמל יש חשיבות רבה בסט הצילומים. הבנה זו מהווה חלק חשוב מאוד בתהליך ההפקה ומאפשרת לעוסקים במלאכה בלוקיישן לאתֵר ולפתור בעיות הקשורות לחשמל. בנוסף, היא חיונית לבטיחות העוסקים בחשמל ולכל אנשי ההפקה שעל סט הצילום. בפרק זה נלמד את מושגי היסוד בתורת החשמל, נבין מהו הספק חשמלי ומהי החשיבות שבחלוקת הספקים בסט הצילום.
תת-הנושאים
ה.1 חומרים מוליכים וחומרים מבודדים.
ה.2 זרם חשמלי.
ה.3 מקור מתח.
ה.4 הספק חשמלי.
ה.5 חלוקת הספקים.
ה.6 מערכת חד-פאזית ומערכת תלת-פאזית.
ה.7 זרם ישר.
ה.8 זרם חילופין.
מטרות אופרטיביות
התלמיד ידע מה ההבדל בין חומרים מוליכים לחומרים מבודדים.
התלמיד יכיר את המושגים זרם, מתח והספק ויבין את יחסי הגומלין ביניהם.
התלמיד יבין את המושג חלוקת הספקים ואת חשיבות השימוש בו בסט צילום.
התלמיד יבין מהי מערכת תלת-פאזית ומערכת חד-פאזית ואת ההבדלים ביניהן.
התלמיד יבין מהו זרם חילופין וזרם ישר.
מושגים מרכזיים
חומרים מוליכים – חומרים עשירים באלקטרונים חופשיים, מאפשרים מעבר קל וזרימה של מטענים חשמליים.
חומרים מבודדים – חומרים שרמת המוליכות החשמלית שלהם נמוכה מאוד וכתוצאה מכך הזרם העובר דרכם קטן מאוד.
זרם חשמלי – תנועה מכוונת ומסודרת של אלקטרונים חופשיים (חלקיקים טעונים) לאורכו של מוליך.
מקור מתח – סוללה או תא חשמלי שתפקידו ליצור הפרש קבוע בריכוזי האלקטרונים החופשיים בין שני קצוות של תיל מוליך, כדי שזרם חשמלי קבוע יזרום דרך התיל.
הספק חשמלי – האנרגיה הנצרכת על ידי הצרכן ביחידת זמן.
חלוקת הספקים – תהליך שנועד לצמצם עומס חשמלי על צרכנים.
מערכת תלת-פאזית – השיטה הנפוצה ביותר לייצור והולכה של אנרגיה חשמלית. השיטה מבוססת על זרמי חילופין בתדר זהה הזורמים בשלושה מוליכים, כאשר בין הזרמים קיים הפרש מופע של 120°.
מערכת חד-פאזית – מערכת בסיסית המקשרת בין מקור מתח לבין עומס (צרכן) באמצעות שני מוליכים.
זרם חילופין – זרם המשנה את עוצמתו ומחליף את כיוונו.
זרם ישר – זרם חשמלי שלא משנה את כיוון זרימתו.
ה.1 חומרים מוליכים וחומרים מבודדים
חומר הוא כל דבר שתופס מקום במרחב ויש לו מידות ומשקל. החומרים המוליכים מאפשרים מעבר קל וזרימה של מטענים חשמליים (זרם חשמלי). דוגמאות לחומרים מוליכים הן המתכות השונות: כסף, נחושת, אלומיניום וזהב, וגם מים. החומרים המבודדים אינם מאפשרים מעבר קל או לא מאפשרים כלל זרימת מטענים חשמליים. חומרים מבודדים טובים נחשבים: חרסינה, סיליקון, נייר, גומי, שמן, פלסטיק, שעם, עץ, זכוכית ואוויר.
ה.2 זרם חשמלי
זרם חשמלי הוא תנועה מכוונת ומסודרת של מטענים חשמליים לאורכו של מוליך. כדי שבמעגל חשמלי יזרום זרם קבוע, יש לחבר אליו מקור מתח. את עוצמת הזרם החשמלי מקובל לסמן באות I, ויחידת המידה שלו היא אמפר (A). חשוב להבין כמה זרם זורם במעגל חשמלי מפני שכבלים, מחברים וציוד נוסף זקוקים ליכולת הכלה של כמות הזרם לעבודה באמצעותם. ציוד שאינו מתאים, כמו כבלים בעלי קוטר קטן מדי, עלול להתחמם יתר על המידה ואפילו להישרף.
ה.3 מקור מתח
מתח חשמלי הוא הגורם שמאלץ את האלקטרונים החופשיים לנוע לאורכו של המוליך. המתח נוצר כתוצאה מהפרש במטענים חשמליים בין ההדק השלילי של מקור המתח (סוללה או תא חשמלי) לבין ההדק החיובי שלו. בסוללה, לדוגמה, התהליך הכימי מאפשר לשמר הפרש זה ולייצר זרם חשמלי במעגל. הדק שלילי או קוטב שלילי הוא ההדק (הצד) שבו מצוי ריכוז אלקטרונים חופשיים, והוא מסומן בסימן (-). הדק חיובי או קוטב חיובי הוא ההדק שבו מצוי חוסר באלקטרונים חופשיים, והוא מסומן בסימן (+). את המתח החשמלי מקובל לסמן באות U, ויחידת המידה שלו היא וולט (V). ככל שהמתח גבוה יותר, יזרום במעגל זרם חשמלי חזק יותר.
ה.4 הספק חשמלי
הספק חשמלי מבטא את האנרגיה המושקעת בצרכן ביחידת זמן. כלומר, הספק חשמלי הוא האנרגיה שצורך הצרכן ביחידת זמן. צרכנים הם מכשירים חשמליים שונים כגון נורות, מנועים, מגהצים וכדומה, המנצלים זרם חשמלי להפעלתם. את ההספק החשמלי מקובל לסמן באות P, ויחידת ההספק החשמלי היא ואט (W). בנורות תאורה, ככל שההספק שלהן גדול יותר עוצמת ההארה גדולה יותר. ניתן לחשב את ההספק לפי הנוסחה הבאה:
P – ההספק ביחידות ואט (W).
U – המתח ביחידות וולט (V).
I – הזרם ביחידות אמפר (A).ה.5 חלוקת הספקים
חלוקת הספקים (עומסים חשמליים) היא תהליך שנועד לצמצם עומס חשמלי על צרכנים. כדי למנוע עומסי חשמל, חימום יתר ושריפת כבלי החשמל על סט הצילום יש צורך לחלק את חיבור הצרכנים למערכת החשמל בדרך שתאפשר פעילות תקינה ובטוחה. חלוקה זו מאפשרת לחשב את ההספק הכולל של הצרכנים במערכת (לפי הנוסחה) ולנתב בהתאם למגבלת לוח החשמל את העומסים המותרים.
ה.6 מערכת חד-פאזית ומערכת תלת-פאזית
מערכת חד-פאזית היא מערכת בסיסית שמקשרת בין מקור מתח לבין עומס (צרכן) באמצעות שני מוליכים: האחד נקרא פאזה (מתח), השני הוא אפס (נטורל) ומוליך שלישי אדמה. לעומתה, השיטה הנפוצה ביותר לייצור ולהולכה של אנרגיה חשמלית היא באמצעות מערכת תלת-פאזית. השיטה מבוססת על זרמי חילופין בתדר זהה כאשר בין הזרמים קיים הפרש מופע של 120°. למערכת זו ארבעה מוליכים: שלושה מוליכי מתח (פאזה), מוליך אפס (נטורל) ומוליך חמישי אדמה.
קיימים שני סוגים של זרם חשמלי: זרם ישר וזרם חילופין.
ה.7 זרם ישר
זרם חשמלי שלא משנה את כיוון זרימתו. הוא עשוי לזרום בכל עוצמה, וזרימתו תמיד באותו כיוון. ניתן לספק אותו באמצעות מצבר, סוללה או תאים סולאריים. הזרם זורם דרך שני ההדקים: מההדק השלילי (-) להדק החיובי (+).
ה.8 זרם חילופין
זרם חשמלי שמשנה את עוצמתו ומחליף את כיוונו. זהו זרם מחזורי, וכיוונו משתנה בפרקי זמן שווים. בישראל החשמל המסופק לבתים, בשקע, הוא זרם חילופין בתדירות של 50 מחזורים בשנייה. ניתן לספק אותו גם באמצעות גנרטור.
אזהרה: חל איסור מוחלט לפרק/לנסות לתקן ציוד תקול חשמלית. קיימת סכנת התחשמלות ומוות! פעולות הקשורות בתיקון חשמל נעשות אך ורק על ידי חשמלאי מוסמך!!!
התלמידים ילמדו לזהות את מיקום הכיתוב של נתוני החשמל (זרם, מתח והספק) בפנסי תאורה שונים.
התלמידים יתרגלו חישוב הספק וזרם במעגל החשמלי.
התלמידים יתרגלו חלוקת הספקים במעגל חשמלי בפלור פלאן של תרגילי הכיתה.
תמונה 1
https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%99%D7%91%D7%95%D7%A8_%D7%A9%D7%A7%D7%A2-%D7%AA%D7%A7%D7%A2
Set Lighting Technician’s Handbook Film Lighting Equipment, Practice, and Electrical Distribution Fifth Edition Harry C. Box Focal Press