חיפוש

תיבת כלים

שפות אחרות

הספק חשמלי

מכשירים חשמליים מבצעים המרה של אנרגיה חשמלית לצורות אחרות של אנרגיה: אור או קרינה אלקטרומגנטית אחרת, חום וכוח או מומנט המתורגמים לתנועה. ההספק החשמלי הוא גודל המבטא את קצב זרימת האנרגיה לתוך המערכת. הספק חשמלי נמדד תמיד בנקודת הכניסה למערכת. למעשה, ההספק החשמלי הוא מקרה פרטי של ההספק הפיזיקלי.

[עריכה] הספק רגעי והספק ממוצע

כאשר הזרם והמתח במערכת קבועים, קבוע גם ההספק. אולם אם אחד או שניהם משתנים, אזי ניתן לדבר על הספק רגעי והספק ממוצע:

הספק רגעי הוא ההספק ברגע ביצוע המדידה, כלומר, נגזרת האנרגיה לפי הזמן.
הספק ממוצע מחושב כסך האנרגיה שצרכה המערכת בעת פעולתה (E), מחולק בזמן פעולת המערכת (t):

$P=\frac{E}{t}$

הספק ממוצע ניתן לחישוב גם על כל פרק זמן חלקי בו פעלה המערכת:

$P={\frac{{\Delta}E}{{\Delta}t}}$

[עריכה] זרם ישר

במעגלים של זרם ישר ההספק החשמלי (P) הוא מכפלת הזרם (I) במתח (v):

$P = I \cdot V \,\!$

במעגלים המקיימים את חוק אוהם מתקיימים הקשריים הבאים:

אם ההתנגדות במעגל היא (R), יהיה ההספק:

$P=I^2 \cdot R \,\!$

או

$P=\frac{V^2}{R}$

[עריכה] זרם חילופין

במעגלים של זרם חילופין המתח והזרם הרגעיים אינם קבועים, ולכן אין טעם לדבר על הספק רגעי.

כאשר במעגלים כאלה מצויים אלמנטים אוגרי אנרגיה כגון קבל או סליל, מופיעים שיא המתח ושיא הזרם לא בו זמנית. ההפרש בין זמן שיאי הזרם והמתח נקרא הפרש מופע (פאזה).

במעגלים כאלה קיימים שלושה סוגים של הספק:

[עריכה] הספק מדומה

ההספק המדומה (S) מבטא את ההספק שנכנס למערכת.

$S=I \cdot V \,\!$

כאשר:

V הוא הערך הממשי של גל המתח (rms)

I הוא הערך הממשי של הזרם.

כדי להבדיל הספק זה מסוגי ההספק האחרים, יחידת המידה שלו נקראת וולט-אמפר (ו"א - באנגלית VA)

[עריכה] הספק ממשי

ההספק הממשי או האקטיבי (P) מבטא את ההספק המנוצל בפועל במערכת.

$P=I \cdot V \cdot \cos\phi \,\!$

כאשר $φ$ היא זווית הפרש הפאזה בין המתח לזרם. ההספק הממשי נמדד בואט.

[עריכה] הספק עיוור

ההספק העיוור או הריאקטיבי (Q): מבטא את ההספק האגור במערכת.

$Q=I \cdot V \cdot \sin\phi \,\!$

ההספק המדומה נמדד ביחידות וולט-אמפר ריאקטיבי (ווא"ר - באנגלית VAr)

למעשה, יחידת ה-SI הבסיסית של יחידות המידה הללו זהה, וההבדלה ביניהן סמנטית לחלוטין ונועדה לזהות באיזה סוג הספק מדובר .

[עריכה] מקדם הספק ושיפורו

מערכת חשמלית פועלת ביעילות העברת הספק מקסימאלי כאשר שיאי המתח והזרם מופיעים בו זמנית. במצב זה:

$\cos\phi=1 \,\!$

ולפיכך

S = P

כלומר ההספק שנכנס למערכת זהה להספק המנוצל על ידה.

משולש ההספקים במעגל זרם חילופין

הגודל $c o s φ$ מכונה מקדם ההספק ומצביע על יעילות העברת ההספק של המעגל החשמלי. כאשר המקדם קטן מ-1, ישנם מקרים בהם רצוי לבצע "תיקון" של המעגל, כי על ידי כך כמות האנרגיה הזורמת למערכת קטנה (מתוך הנחה כי ההספק הנצרך קבוע). תיקון זה מתבצע על ידי הוספת רכיבים אוגרי אנרגיה.

במרבית המקרים מערכות כאלה הנן בעלות אופי השראתי, ולכן התיקון מתבצע על ידי הוספת קבלים במקביל לכניסת המערכת.

יחד עם זאת, ישנם מצבים נדירים בהן נוצרת מערכת בעלת אופי קיבולי. מצב זה נובע בדרך כלל כתוצאה מתגובת יתר למצב השראתי - כלומר חיבור של יותר מדי קבלים. מצב זה יוצר סכנה של תהודה במעגל ועליה של המתח.

[עריכה] נתוני הספק של מכשירים ומערכות

להלן נתוני הספק של מכשירים חשמליים נפוצים:

נורות ביתיות: 5-150 ואט.
נורות לתאורת מגרשי ספורט: 1000-2000 ואט.
תנור אפיה: 2000-2500 ואט.
מחשב ומסך: 100-200 ואט.
טלוויזיה: 40-150 ואט.
צריכה של דירת 4 חדרים ממוצעת בשעות השיא: 10,000 ואט.
שיא הצריכה של מדינת ישראל: 10,600,000,000 ואט או 10,600 מגה-ואט (2007)

[עריכה] ראו גם

צריכת הספק של מכשירים ביתיים

חשמל
מושגי יסוד	שדה חשמלי • מתח חשמלי • זרם חשמלי • התנגדות ומוליכות • עכבה • הספק חשמלי • קיבול חשמלי • השראות • זרם ישר • זרם חילופין • חוק אוהם • מעגל חשמלי • אנרגיה חשמלית • מעגל תהודה חשמלי • מעגל RLC
רכיבים בסיסים	מוליך • מבודד • מקור מתח • מקור זרם • סוללה • נגד • קבל • משרן • שנאי • מתג
מכשירי מדידה	אוסצילוסקופ • אמפרמטר • אוהם-מטר • גלוונומטר • וולטמטר • רב מודד • מד השראות • מד קיבול
אלקטרוניקה	מוליך למחצה • דיודה • טרנזיסטור • טריודה • מעגל משולב • מעגל מודפס • שפופרת ריק • מיקרואלקטרוניקה
יחידות מידה	וולט • אמפר • פאראד • אוהם • ואט • קולון • הנרי • סימנס • ואט-שעה • ג'ול
זרם חזק	גנרטור חשמלי • מנוע חשמלי • תחנת כוח • מערכת חלוקה
בטיחות בחשמל	התחשמלות • לוח חשמל • ממסר פחת • מאמ"ת • נתיך • הארקה • קצר חשמלי