הצגת המקור של הדף "מכשיר חשמלי"

{{תמונות מרובות
| כיוון=אנכי
| כותרת='''מכשירי חשמל'''
| רוחב=240
| תמונה1 =LASER.jpg
| חלופי1 = אור
| תמונה2 =Electric kettle - Электрический чайник.JPG
| חלופי2 = חום
| תמונה3 =Quadcopter camera drone in flight.jpg
| חלופי3 = תנועה
| הערה3 = '''למעלה''': [[לייזר]]ים, '''במרכז''': [[קומקום חשמלי]] '''למטה''': [[רחפן]]
|יישור=שמאל
}}
'''מכשיר חשמלי''' הוא כל [[כלי]] או [[מכונה]] המשתמש ב[[אנרגיה חשמלית]] כמקור האנרגיה העיקרי לפעולתו.

== היסטוריה ==

השימוש [[אדם|האנושי]] בכלים הוא [[פרהיסטוריה|פרה-היסטורי]]. המין האנושי עשה שימוש בכלים שונים משחר התפתחותו. בתחילה, מקור הכוח ששימש להפעלת הכלים היו [[שריר]]י האדם עצמו. ככל שהתפתחה ה[[ציוויליזציה|ציווילזציה]], רתם האדם מקורות כוח חיצוניים לו להפעלת הכלים: בתחילה, היה זה כוחם של [[ביות בעלי חיים|בעלי חיים]]. לאחר מכן הוחל בניצול האנרגיה הטמונה בכוחות הטבע של [[זרם מים|זרימת מים]] ו[[רוח]].

בסוף [[המאה ה-17]] הומצא [[מנוע קיטור|מנוע הקיטור]], ובמהרה נוצל הקיטור להפעלת מגוון רחב של כלים ומכונות, ואף להמצאתם של חדשים. התפתחות זו הייתה אחד הגורמים ל{{ה|מהפכה התעשייתית}}.

על אף שתופעות חשמליות היו ידועות לאדם זה מכבר, רק באמצע [[המאה ה-19]] התגלו חוקי ה[[פיזיקה]] העומדים מאחורי תופעות אלו, והוחל בפיתוח האמצעים שיאפשרו את השימוש באנרגיה חשמלית להפעלת מכשירים – מאמצעי [[ייצור חשמל|ייצור החשמל]], הפצתו, וכמובן הטמעתו כמקור אנרגיה במכשירים השונים. כמו עם המצאת מנוע הקיטור, המעבר לשימוש באנרגיה חשמלית איפשר התפתחות מהירה של מכשירים רבים נוספים ואף [[ענף כלכלי|ענפי משק]] שלמים חדשים, התפתחות הממשיכה עד עצם היום הזה.

=== אבני דרך ===
==== המאה ה-19 ====
* [[העשור הראשון של המאה ה-19]] – [[נורת קשת פחם]] {{אנ|Carbon arc lamp}}.
* [[שנות ה-20 של המאה ה-19|העשור השלישי של המאה ה-19]] – [[מנוע חשמלי]] הודגם לראשונה בשנת 1821 על ידי [[מייקל פאראדיי]]. בשנת 1832 הודגמה לראשונה מכונה הפועלת באמצעות מנוע חשמלי על ידי [[ויליאם סטרג'ן]].
* [[שנות ה-30 של המאה ה-19|העשור הרביעי של המאה ה-19]] – התחלת הפיתוח של ה[[טלגרף]] ב-1834, וסיומו ב-1838. היישום המעשי הראשון של הטלגרף התרחש ב-1844.
* [[שנות ה-60 של המאה ה-19|העשור השביעי של המאה ה-19]] – הדגמה של מכונה דמוית [[פקס]].
* העשורים השביעי [[שנות ה-70 של המאה ה-19|והשמיני]] של המאה ה-19 – ממציאים שונים מפתחים סוגים של [[נורת להט]].
* העשור השמיני של המאה ה-19 – ה[[טלפון]].
* 1893 – מכשיר ה[[רדיו]] הראשון נבנה על ידי [[ניקולה טסלה]].
==== המאה ה-20 ====
* 1924 – מוצג מכשיר ה[[טלוויזיה]] הראשון.
* [[שנות ה-30 של המאה ה-20|שנות השלושים של המאה ה-20]] – ה[[מחשב]].
* 1941 – [[מעגל מודפס]].
* 1947 – [[תנור מיקרוגל]]. 
* 1958 – [[מעגל משולב]] ("צ'יפ").
* 1960 – [[לייזר]].
* 1969 – [[מדפסת לייזר]].
* 1984 – [[זיכרון הבזק]].

==== המאה ה-21 ====
* 2000 – [[דיסק און קי]].

== שימוש בחשמל במכשירים ==

אנרגיה חשמלית ניתנת לניצול במכשירים בשלושה אופנים:
* [[תנועה (פיזיקה)|תנועה]] – על ידי ניצול התכונות ה[[מגנט]]יות של החשמל ניתן לגרום לתנועה של רכיבים שונים. האמצעים העיקריים המשמשים להנעת מכשירים חשמליים הם [[מנוע חשמלי|מנועים]] ו[[סלילונית (חשמל)|סולנואידים]].
* [[חום (פיזיקה)|חום]] – ל[[מוליכות חשמלית]] תכונה של פליטת אנרגיה בצורת חום. חימום באמצעות חשמל מתבצע על ידי [[גוף חימום|גופי חימום]].
* [[אור]] – האנרגיה החשמלית מנוצלת ליצירת [[שדה חשמלי|שדות חשמליים]] הגורמים לפליטת [[פוטון|פוטונים]].

מכשירי חשמל רבים עושים שימוש בשניים או אף בכל שלושת האופנים הללו. לעיתים קרובות על אף שתפוקת המכשיר נראית כסוג מסוים מתוך השלושה, בפועל היא נעשית באופן אחר. לדוגמה, על אף ש[[נורת להט]] משמשת להפקת אור, הרי שהאמצעי בו היא עושה שימוש הוא דווקא חום, כשהאור הוא [[תוצר לוואי]] של החום שהיא מייצרת. דוגמה נוספת היא חימום באמצעות [[מזגן]] – על אף שהתוצר הוא חום, האמצעי שמייצר את החום הוא תנועה של מנוע המזגן.

== תכונות ==
=== הספק ===
{{ערך מורחב|הספק חשמלי}}
התכונה החשובה ביותר של מכשיר חשמלי היא ההספק שלו. מתכונה זו נגזרות כל יתר תכונותיו. ההספק של מכשיר נקבע על ידי ה[[עבודה (פיזיקה)|עבודה]] אותה המכשיר מיועד לבצע. ההספק מאלץ תכונות של [[פיזור חום]], [[בידוד חשמלי]] ו[[חוזק חומרים]] במכשיר, ואלו בתורן מכתיבות את הגודל המינימלי של המכשיר. באופן הפוך, מגבלות על גודלו של מכשיר חשמלי מכתיבות הגבלה של ההספק שלו (למשל הצורך להחנות [[מכונית חשמלית]] ב[[חניה]] בגודל סטנדרטי מכתיב את גודלה, וזה מציב גבול עליון להספק האפשרי שלה וכפועל יוצא גם לטווח הנסיעה שלה).

טווח ההספק של מכשירי חשמל נע ממכשירים הצורכים [[ואט|מילי-ואטים]] בודדים (למשל להפעלת [[שעון יד]]) ועד למכשירים הצורכים עשרות מגה-ואטים (למשל [[משאבה|משאבות]] של [[באר נפט]]).{{הערה|ראו למשל [https://www.menzel-motors.com/squirrel-cage-motor/ כאן]}}

=== מקור מתח ===
{{ערך מורחב|ייצור חשמל}}
[[מקור מתח|מקור המתח]] של מכשיר חשמלי מספק למכשיר את האנרגיה הדרושה להפעלתו. מקור המתח נבחר בהתאם להספק של המכשיר – ככל שהספק המכשיר גבוה יותר, נדרשת רמת מתח גבוהה יותר להפעלתו. מקורות המתח העיקריים הקיימים הם:
* [[רשת חשמל]] – החשמל מיוצר ב[[תחנת כוח]] או על ידי [[גנרטור]]ים, ומגיע אל המכשיר באמצעות [[מערכת חלוקה]]. שיטה זו מאפשרת הזנה של סוגי מכשירים רבים, כל עוד הם נמצאים בקרבה לרשת החשמל. רשתות חשמל מוגבלות ביכולתן לספק חשמל כפונקציה של כושר הייצור שלהן מחד, וכמות הצרכנים המוזנת מהן מאידך. בדרך כלל רשתות חשמל מסוגלות לספק חשמל למכשירים שהספקם אינו עולה על מאות קילו-ואט – מכשירים גדולים יותר עלולים לגרום לתקלות ברשת. ברוב העולם שיטת האספקה של מתח מהרשת היא [[זרם חילופין|מתח חילופין]] (AC) 220 [[וולט]] (חד פאזי) או 400 וולט ([[מערכת תלת-פאזית|תלת פאזי]]) וב[[תדירות|תדר]] 50 הרץ. רוב מכשירי החשמל המוזנים מרשתות חשמל פועלים במתחים הללו. עם זאת, ניתן לקבל חיבורי רשת גם במתחים גבוהים יותר, המאפשרים הפעלת מכשירים הדורשים מתח גבוה יותר.
* גנרציה עצמאית – עבור מכשירי חשמל בהספקים גדולים במיוחד, או כאלה שאין אפשרות – פיזית או כלכלית – לחברם לרשת החשמל, מותקנים גנרטורים (אחד או יותר) המשמשים להפעלתם.
* [[סוללה חשמלית|מצברים וסוללות]] – מצברים וסוללות יכולים לספק את האנרגיה החשמלית הנדרשת למכשיר. השימוש בסוללות יעיל ביותר כאשר מדובר במכשיר שאינו יכול להיות מחובר לרשת החשמל או לגנרטור, למשל עקב ניידות המכשיר שמאלצת אותו לשאת את מקור האנרגיה עימו, אך קיימים גם מכשירים המוזנים מסוללות מסיבות אחרות, למשל בגלל גודל פיזי קטן שאינו מאפשר חיבורם לרשת חשמל (ראו להלן).

כאמור, מקורות המתח מספקים את החשמל למכשירים בשיטות שונות. מכשירי חשמל שונים צורכים מתחים שונים – הן מתחי [[זרם ישר|DC]] ברמות שונות (הנפוצות הן 12, 24 ו-50 וולט) והן מתחי AC מ-12 ועד אלפי וולט. לעיתים המתח הדרוש להפעלתו של מכשיר חשמלי אינו זהה למתח המסופק לו או שהמכשיר כולל רכיבים הפועלים במתחים שונים – במקרים אלה יכלול המכשיר [[מהפך מתח|ממירי זרם]] ו[[שנאי]]ם שהופכים את המתח אותו הוא מקבל מהמקור למתח הדרוש להפעלתו.

=== ניידות ===
[[קובץ:Defense.gov News Photo 090815-F-3140L-048.jpg|250px|ממוזער|שמאל|שימוש ב[[מקדחה]] – מכשיר חשמלי מיטלטל]]
באופן כללי, ניתן לחלק את מכשירי החשמל לשלושה סוגים בהתאם לניידות שלהם:
* מכשירים נייחים – אלו הם מכשירים המקובעים למקומם, כגון [[מיזוג אוויר|מזגן]], [[רמזור]] או [[משאבה]]. מכשירים אלו יחוברו בדרך כלל לרשת החשמל והם יכולים להגיע להספקים גבוהים מאוד, שכן אינם מוגבלים במשקלם – ניתן להציב אותם ישירות על הקרקע או לבנות עבורם קונסטרוקציה קבועה שתישא את משקלם.
:במידה והם מרוחקים מרשת החשמל יותקן עבורם גנרטור. במקרים נדירים יותר, פועלים מכשירים אלו באמצעות סוללות – בדרך כלל כאשר הם מותקנים במקומות שאינם מאפשרים הזנתם באף אחת מהדרכים הללו. הזנת מכשיר בסוללות מחייבת שיטה להחלפתן על מנת להבטיח פעולה רצופה של המכשיר.
:פתרון נוסף, חדשני, הוא הזנת מכשירים כאלה באמצעות [[פאנלים סולאריים]], אולם פתרון זה חלקי בלבד כיוון שאינו יעיל כאשר אין קרינת שמש ישירה – בשעות הלילה וב[[ענן|עננות]] רבה.
* מכשירים ניידים – מכשירי חשמל ניידים הם מכשירים הנושאים את עצמם ממקום למקום באמצעות [[מנוע חשמלי]] המותקן בהם. מכשירים אלו יכולים לכלול בתוכם את מקור המתח (כדוגמת [[רחפן]]) או להיות מחוברים בכל מהלך תנועתם למקור מתח חיצוני (כדוגמת [[חשמלית]]). כאשר מכשיר נייד נושא את מקור המתח עליו, טווח הפעולה שלו בהכרח מוגבל ומקור המתח חייב להיטען או להיות מוחלף על מנת שהמכשיר ימשיך בפעולתו.
* מכשירים מיטלטלים – מכשיר מיטלטל הוא מכשיר אשר אינו מקובע למקומו, אך אינו מניע את עצמו כי אם מועבר ממקום למקום על ידי אמצעי אחר – במקרים רבים נישא על ידי אדם, אולם קיימים גם מכשירים מיטלטלים כבדים הדורשים אמצעים להעברתם. מכשירים מיטלטלים עשויים להיות מוזנים מרשת החשמל באמצעות [[כבל חשמלי|פתיל זינה]], או ממקור הנמצא בתוכם כסוללות. [[מכשירי חשמל ביתיים]] ו[[כלי עבודה]] חשמליים רבים הם מכשירים מיטלטלים.

=== בקרה ===
מכשירי חשמל מאפשרים רמות שונות של [[תורת הבקרה|בקרה]] על פעולתם, וניתנים לתכנון ובניה כך שניתן לשלוט על פעולתם עד לרמת דיוק גבוהה ביותר. השליטה על פעולות המכשירים יכולה להיות באופן ידני, באופן אוטומטי, או שילוב של השניים. מכשירים רבים כוללים [[לוח בקרה]] הכולל ממתג בודד ועד מאות מתגים מסוגים שונים המאפשרים את הפעלת המכשיר באופן מיטבי.

=== תנאי סביבה ===

למכשירי חשמל רגישות גבוהה מאוד ל[[תנאי סביבה]] – הם מכילים רכיבים העלולים להיפגע כתוצאה מתנאי סביבה וכן מצורת ההפעלה. הפעלת מכשיר חשמלי ב[[טמפרטורה]] חמה מזו לה הוא תוכנן פוגעת בבידוד [[חיווט חשמלי|החיווט]] הקיים בו וכתוצאה מכך ל[[קצר חשמלי]] ול[[שריפה|שריפתו]]. פעולה בתנאי [[לחות]] או [[רטיבות]] עלולה להוביל לקצר כתוצאה מפריצות מתח – ברכיבים קטני ממדים (דוגמת [[מעגל מודפס]]) תוצאה כזו יכולה להיגרם אף מ[[אבק]] שנכנס למערכת. טילטול של מכשיר חשמלי, גם במהלך פעולתו הרגילה, עלול להוביל להתרופפות של חיבורים חשמליים, לניצוצות להתחממות ולשריפה.

עם זאת, ניתן להתאים כמעט כל מכשיר חשמלי לעבודה בכל תנאי סביבה.

=== בטיחות ===

במכשירי חשמל רבים טמונים סיכונים בטיחותיים. הסיכון הבולט הוא [[התחשמלות]], ועל מנת למנעה מכשירי חשמל הפועלים במתח מסוכן כוללים בידוד המונע מגע בחלקיהם המחושמלים. עם זאת, כאמור לעיל, בידוד זה עלול להיפגע ולחשוף אנשים ובעלי חיים לסכנת התחשמלות.

סכנה נפוצה נוספת היא חימום וניצוצות – מכשירי חשמל (למשל תנורי חימום) עשויים לפעול בטמפרטורות גבוהות מאוד, שבקרבה לחומרים דליקים עשויה להצית אותם. בנוסף, מכשירים רבים יוצרים בעצם פעולתם ניצוצות, אשר עלולים לגרום להתלקחות ולפיצוץ בסביבה של חומרים דליקים (למשל [[אדי דלק]]) או נפיצים.

== הפעלה ותחזוקה ==
[[קובץ:Ariston washing machine Oct-2011 HK Ip4.jpg|250px|ממוזער|שמאל|לוח בקרה של [[מכונת כביסה]]]]
צורת ההפעלה של מכשירי חשמל נעשית בהתאם לתפקידם. קיימים מכשירים אשר מופעלים או מופסקים באמצעות מפסק ידני או אוטומטי או שילוב של השניים, מכשירים הפועלים כל הזמן (למשל [[מקרר]]), מכשירים שדורשים מפעיל בכל מהלך הפעלתם (למשל [[מלגזה]]) ועוד.

ההפעלה הפשוטה ביותר היא הדלקה וכיבוי, אולם כאמור לעיל היכולת לבצע בקרה מדויקת במכשירי חשמל הובילה לכך שלרבים מהם אמצעי הפעלה, שליטה, כוונון וקלט ברמות תחכום גבוהות (למשל [[מחשב]]).

תחזוקה של מכשירי חשמל מורכבת ממגוון רחב של פעולות, התלויות גם בסוג המכשיר. ככל שמדובר במכשיר שנועד לשימוש ממושך יותר כן עולה הכדאיות של תחזוקתו, ובדרך כלל גם מתרבים האמצעים לכך. מכשירים רבים כוללים בתוכם גם מנגנוני התראה בפני תקלות. עם זאת, בשל הסיכונים הטמונים במכשירי חשמל, פעולות תחזוקה רבות מומלצות לביצוע רק על ידי אנשי מקצוע. ישנן מספר פעולות תחזוקה נפוצות:
* הגנה מפני נזקים – ניתוק ממקור הזינה של מכשירים שאינם מופעלים לאורך זמן.
* טיפול במקור ההזנה – החלפה של סוללות וניקוי החיבורים אליהן, חיזוק של פתילי הזנה והחלפה של פתילים פגומים, החלפה של ספקי מתח פגומים.
* טיפול ברכיבים פנימיים – ניקוי פנימי מאבק ולכלוך אחר, בדיקה בראיה של תקינות רכיבים, מדידה של תקינות הבידוד, החלפה של רכיבים עם סימני נזק.
* מכשירים רבים כוללים רכיבים שאינם דווקא חשמליים, אך תחזוקתם משפיעה על התפקוד התקין של המכשיר. כך למשל ניקוי מסנני אבק של מזגנים עשוי להפחית את צריכת החשמל ואף להאריך את חיי המנוע, ניקוי מסנני מכונת כביסה מגן על המשאבות מעומס יתר, שמירה על איטום תקין במקרר מגינה על המנוע מפעולה רצופה והתחממות יתר, וכדומה.

== תקלות ==

תקלות נפוצות ברכיבים החשמליים של מכשירי חשמל:
* פגיעה בבידוד היוצרת קצר. הקצר יכול לגרום לפגיעה פיזית במכשיר (עקב היווצרות חום רב) או שריפה. קצר המוביל לחישמול של גוף המכשיר עלול לגרום התחשמלות.
* תקלות עקב עומס יתר – העמסה של המכשיר מעבר ליכולתו עלולה לגרום להתחממות, לפגיעה בבידוד, לפגיעה בהלחמות, ולהתכת מוליכים. גם פגיעה מכנית עשויה להוביל לעומס יתר ולקצר – למשל עיוות (אפילו קל) של ה[[ציר (הנדסה)|ציר]] במנוע חשמלי.
* חדירת מים למכשיר חשמלי עלולה לגרום לקצר.
* [[נחשול מתח|נחשולי מתח]] הנובעים ממקורות חיצוניים – [[ברק]]ים ואף רשת החשמל עצמה – עלולים לגרום לפריצת הבידוד ולהרס המכשיר, במיוחד ברכיבי בקרה.
* פגמים בייצור של רכיבים במכשיר המקצרים את אורך החיים שלהם.

== השפעה בריאותית ==

מכשירי חשמל, והמערכות המזינות אותם, יוצרים [[שדה מגנטי]] בקרבתם. מחקרים שונים שנעשו לא מצאו ראיות חד משמעיות להשפעה של שדות אלו על בריאות אדם ובעלי חיים, ונכון ל{{ה|עשור השני של המאה ה-21}} אין מידע מבוסס מספיק כדי לקבוע חד-משמעית אם בשדה המגנטי שיוצרים מכשירים חשמליים קיימת סכנה ממשית לבריאות. עם זאת, גופי איכות סביבה שונים ממליצים על נקיטת [[זהירות מונעת]].{{הערה|{{דוידסון|ד"ר רן טבעוני|האם קרינה ממכשירי חשמל מסוכנת לבריאות?|maagarmada/doubt/האם-קרינה-ממכשירי-חשמל-מסוכנת-לבריאות|28 ביולי 2015}}}}

== ראו גם ==
* [[הנדסת חשמל]]

== קישורים חיצוניים ==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* https://www.electricalvolt.com/2023/03/difference-between-electrical-and-electronic-devices/

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים}}
{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:מכשירי חשמל|*]]
[[קטגוריה:הנדסת חשמל]]