החשמל והנורה — מפרנקלין ועד אדיסון וסוואן

ממציאים · לכיתות ד׳–ט׳

״מי המציא את החשמל?״ היא אחת השאלות הנפוצות בחיפוש — והתשובה מפתיעה: אף אחד. החשמל קיים בטבע, בברקים, בדגים מסוימים ובעצבים של הגוף שלנו. מה שבני אדם עשו הוא לגלות איך הוא עובד, ואחר כך להמציא מכשירים שמשתמשים בו. בשיעור הזה נכיר את האנשים שעשו את שני הצעדים האלה.

פרנקלין והעפיפון

כבר ביוון העתיקה שמו לב שאם משפשפים ענבר בצמר, הוא מושך אליו נוצות קטנות. המילה ״אלקטרון״ — וממנה ״אלקטריציטי״, חשמל באנגלית — באה מהמילה היוונית לענבר. במשך מאות שנים זה היה בעיקר שעשוע. במאה ה־18 מדענים כבר ידעו לאגור חשמל סטטי בצנצנות מיוחדות ולהפיק ניצוצות.

בנג׳מין פרנקלין, מדען ומדינאי אמריקני, הציע שהברק הוא ניצוץ חשמלי ענק. לפי הסיפור המפורסם, ב־1752 הוא הטיס עפיפון בסערה והראה שהחשמל מהענן עובר לאורך החוט. ההיסטוריונים לא בטוחים בכל הפרטים של הניסוי, ומה שבטוח הוא שזה היה ניסוי מסוכן מאוד — אנשים אחרים נהרגו בניסויים דומים. מהידע הזה פרנקלין המציא את כליא הברק: מוט מתכת על גג הבניין שמוביל את הברק בבטחה לאדמה.

וולטה ופאראדיי — חשמל שזורם

חשמל סטטי הוא ניצוץ קצר. כדי להפעיל מכונות צריך זרם שזורם כל הזמן. ב־1800 בנה המדען האיטלקי אלסנדרו וולטה את הסוללה הראשונה: ערימה של דיסקיות אבץ ונחושת, ובין כל זוג — בד ספוג במים מלוחים. לראשונה היה מקור לזרם חשמלי קבוע. לכבודו נקראת יחידת המתח החשמלי ״וולט״.

הצעד הגדול הבא היה של מייקל פאראדיי, מדען אנגלי שהתחיל את דרכו כשוליה בכריכיית ספרים, בלי השכלה פורמלית. ב־1831 הוא גילה שאם מזיזים מגנט בתוך סליל של חוט — נוצר בחוט זרם חשמלי. זה העיקרון של הגנרטור, שבזכותו תחנות כוח מייצרות חשמל עד היום, וגם העיקרון של המנוע החשמלי, שבו החשמל הופך לתנועה. בלי הגילוי של פאראדיי לא היה לנו חשמל בשקע.

הנורה — מרוץ של עשרות ממציאים

הרעיון של נורה פשוט: מעבירים זרם בחוט דק (״להט״), הוא מתחמם עד שהוא זוהר. הבעיה היא שבאוויר החוט נשרף תוך שניות. במשך יותר מחמישים שנה ניסו עשרות ממציאים בכמה ארצות לבנות נורה שתחזיק מעמד: הם ניסו חוטים מפלטינה ומפחם, ושאבו את האוויר מתוך הזכוכית. רבים הצליחו להדליק נורה לזמן קצר, אבל אף אחת לא הייתה מעשית.

באנגליה עבד הכימאי ג׳וזף סוואן במשך שנים על נורה עם להט פחם. בתחילת 1879 הוא הציג נורה דולקת בפני קהל בניוקאסל. באמריקה, תומאס אדיסון והצוות הגדול שלו במעבדה במנלו פארק ניסו אלפי חומרים, ובאוקטובר 1879 הצליחו להפעיל נורה עם להט פחם במשך שעות רבות. בהמשך מצאו שסיבי במבו מפוחמים מחזיקים עוד יותר זמן.

אז מי המציא את הנורה?

שניהם — ועוד רבים לפניהם. סוואן הקדים מעט בהדגמה, ואדיסון בנה נורה שמחזיקה הרבה זמן, ובעיקר בנה מסביבה מערכת שלמה: תחנת כוח, כבלים, מונים, מתגים ושקעים, כך שאנשים יוכלו באמת להאיר את הבתים. באנגליה תבע סוואן את אדיסון על הפרת פטנט, ובסוף ב־1883 הם איחדו את החברות שלהם לחברה משותפת. גם זה חלק מהסיפור: המצאה גדולה היא לא רק חפץ, אלא גם הדרך להביא אותו לאנשים.

במאה ה־20 החליפו את הפחם בחוטי טונגסטן, ובשנים האחרונות את נורות הלהט מחליפות נורות לד, שצורכות הרבה פחות חשמל. נורת הלד הלבנה התאפשרה רק אחרי המצאת הלד הכחול, שזיכתה שלושה חוקרים ממוצא יפני בפרס נובל לפיזיקה ב־2014. וכמו תמיד — עבדו עליה הרבה מאוד אנשים.

✅ חידון: החשמל והנורה — מפרנקלין ועד אדיסון וסוואן

1. מי ״המציא״ את החשמל?

2. מה המציא בנג׳מין פרנקלין?

3. מה בנה וולטה ב־1800?

4. מה גילה מייקל פאראדיי?

5. מה הייתה הבעיה העיקרית בבניית נורה?

6. מי הציג נורה דולקת באנגליה בתחילת 1879?

7. מה עשה אדיסון מעבר לנורה עצמה?

8. איך הסתיים המאבק בין סוואן לאדיסון באנגליה?

🖨️ דף עבודה להדפסה

8 שאלות, שאלות לחשיבה ודף תשובות עם הסברים.

🏭 איך מכינים את זה: מאיפה מגיע החשמל ←מתחנת הכוח ועד השקע בקיר.🔬 שיעור במדעים: מעגל חשמלי ←איך זרם עובר בנורה ובסוללה, עם ניסוי בטוח.🔬 שיעור במדעים: מגנטים ←הקטבים והשדה המגנטי — הבסיס לגנרטור.

📘 מושגים מהשיעור

💬 שאלות לשיחה

  1. למה לדעתכם ההיסטוריה זוכרת בעיקר את אדיסון ופחות את סוואן?
  2. פאראדיי לא למד באוניברסיטה. מה זה מלמד אתכם על מי יכול להיות מדען או ממציא?
  3. אם הייתם צריכים לבחור מי חשוב יותר — מי שגילה עיקרון או מי שבנה ממנו מכשיר — במי הייתם בוחרים, ולמה?

📖 קטע קריאה בנושא: 💡 אדיסון והאור שלא כבה

תומס אלווה אדיסון נולד בשנת 1847 בארצות הברית. הוא למד בבית ספר רק זמן קצר, ואת רוב הידע שלו מקריאה ומניסויים שערך בעצמו. כבר כנער הקים מעבדה קטנה במרתף של בית הוריו.

כשגדל הקים אדיסון במנלו פארק מקום חדש מסוגו: מעבדה שכל תפקידה לפתח המצאות. עבדו בה מהנדסים, מכונאים ומדענים, וכל אחד תרם את הכישרון שלו. אדיסון רשם על שמו יותר מאלף , ובהם ומצלמת קולנוע מוקדמת, אבל ההמצאה המפורסמת ביותר שקשורה בשמו היא נורת החשמל.

למעשה, אדיסון לא היה הראשון שניסה לייצר אור בעזרת חשמל. כמה ממציאים הצליחו לפניו להדליק נורות, אבל הן נשרפו אחרי זמן קצר. באנגליה עבד באותן שנים ממציא בשם ג׳וזף סוואן על נורה דומה. האתגר היה למצוא חוט דק בתוך הנורה ולא יישרף.

הצוות של אדיסון ניסה אלפי חומרים. בשנת 1879 הם הצליחו להדליק נורה עם חוט פחם, שזהרה יותר מחצי יום. אחר כך מצאו שחוט מסיבי במבוק מחזיק מעמד יותר מאלף שעות. זו הייתה נורה שאפשר להשתמש בה באמת בבית.

אבל אדיסון הבין שנורה לבדה אינה מספיקה. כדי שבתים יוארו, צריך תחנת כוח, כבלים, ומונים. בשנת 1882 פתח תחנת כוח בניו יורק, שסיפקה חשמל לבתים ולמשרדים בסביבה.

הסיפור של אדיסון מלמד שהמצאה גדולה היא לא רק רגע של . היא גם עבודת צוות, הרבה ניסויים שנכשלו — ומחשבה על כל המערכת שסביב הרעיון.

📖 מילון הקטע
  • רכש — קנה; כאן: השיג, למד
  • פטנטים — תעודות שקובעות שההמצאה שייכת לממציא
  • הפטיפון — מכשיר שמשמיע מוזיקה מתקליט
  • שיזהר — שיאיר ויבריק
  • מפוחמים — שחוממו מאוד בלי אש עד שהפכו לפחם
  • מתגים — מפסקים להדלקה ולכיבוי
  • השראה — רעיון פתאומי שמעורר ליצור

שאלות

1. מה היה מיוחד במעבדה במנלו פארק?
2. מה הייתה הבעיה של הנורות שלפני הנורה של אדיסון?
3. למה מוזכר בקטע ג׳וזף סוואן?
4. למה פתח אדיסון תחנת כוח?
5. לפי הקטע, הצלחה של המצאה היא ״לא רק רגע של השראה״. אילו עוד דברים צריך? הביאו דוגמאות מהסיפור של אדיסון.

עוד שיעורים בממציאים

לכל 15 השיעורים בממציאים ←

חוברת ומבחן לדוגמה לכיתה

שאלות נפוצות

מי המציא את החשמל?

אף אחד. החשמל הוא תופעה טבעית. מדענים כמו פרנקלין, וולטה ופאראדיי גילו איך הוא מתנהג, וממציאים בנו בעזרת הידע הזה סוללות, גנרטורים, מנועים ונורות.

מי המציא את הנורה?

עשרות ממציאים עבדו עליה במשך יותר מחמישים שנה. באנגליה הציג ג׳וזף סוואן נורה דולקת בתחילת 1879, ובארה״ב הפעיל תומאס אדיסון נורה ארוכת חיים באוקטובר 1879 ובנה סביבה מערכת חשמל שלמה.

האם מותר לעשות ניסוי כמו העפיפון של פרנקלין?

בשום אופן לא. ניסויים כאלה גרמו למוות. בסופת ברקים נכנסים לבניין, לא מטיסים עפיפונים, לא נוגעים בחוטי חשמל ולא מתקרבים לעמודי חשמל.

שווה להסתכל גם על ממציאים והמצאות, ולומדים.

האם זה עזר?
לא מצאתם בדיוק את הדף שחיפשתם?ספרו לנו מה צריך — ואולי הוא יחכה לכם כאן בשבוע הבא.
לבקשת דף ←או בוואטסאפ