Η σκάλα του Ιακώβ

Η ονομασία αυτή προέρχεται από τον Ιακώβ ο οποίος κατά τη παλαιά διαθήκη οραματίστηκε μια σκάλα που έφτανε μέχρι τον ουρανό, πάνω στην οποία ανέβαιναν άγγελοι .

Στο πρόσφατο διήγημα επιστημονικής φαντασίας του Άρθουρ Κλαρκ και του Στέφεν Μπάξτερ, αναφέρεται ότι κάπου στο μακρινό μέλλον η αρχή της φυσικής πάνω στην οποία βασίστηκε η «σκάλα του Ιακώβ», χρησιμοποιήθηκε για τη κατασκευή διαστημικών ανελκυστήρων που ανέβαζαν ανθρώπους και μηχανές στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας . Να θυμίσουμε ότι ο Άρθουρ Κλάρκ ήταν διάσημος φυσικός και συγγραφέας διηγημάτων επιστημονικής φαντασίας που σε αντίστοιχο διήγημά του το 1945 αναφέρθηκε σε δορυφόρους γεωστατικής τροχιάς, κάτι που είναι σήμερα γεγονός και μάλιστα η αντίστοιχη τροχιά λέγεται τροχιά Κλάρκ. Ο Άρθουρ Κλάρκ πέθανε την άνοιξη του 2008.

Μπορείτε να ακούσετε και το ομότιτλο τραγούδι από τους Rush στη συλλογή μας από βίντεο.

• το πείραμα εξηγείται ως εξής:

Τα ηλεκτρόδια είναι συνδεδεμένα σε σωληνοειδές στο οποίο επάγεται επαγωγική ηλεκτρεγερτική δύναμη καθώς αυτό είναι τοποθετημένο ώστε να έχει τον ίδιο άξονα με ένα άλλο σωληνοειδές πηνίου που τροφοδοτείται από εναλλασσόμενη τάση. Έτσι στα άκρα του σωληνοειδούς και κατά συνέπεια στα ηλεκτρόδια επάγεται μεγάλη διαφορά δυναμικού .Λόγω της μεγάλης τιμής της διαφοράς δυναμικού ο μεταξύ των ηλεκτροδίων αέρας πάει να
είναι μονωτής,αλλά άγει (το φαινόμενο λέγεται «σπάσιμο του διηλεκτρικού, και για τον αέρα απαιτείται δεδομένη ελάχιστη διαφορά δυναμικού με βάση την απόσταση των ηλεκτροδίων).

Μεταξύ των ηλεκτροδίων δημιουργούνται ηλεκτρικές εκκενώσεις σχήματος τόξου που κατευθύνονται προς τα πάνω .

Κινητική επαγωγή

Η ανάρτηση αναφέρεται σε αυτήν εδώ την προσομοίωση
Είναι σημαντική η ακολουθία των φαινομένων :
Κίνηση αγωγού εντός μαγνητικού πεδίου-->ανάπτυξη ηλεκτρεγερτικής δύναμης από επαγωγή--->εφόσον ο αγωγός είναι τμήμα κλειστού κυκλώματος, εμφάνιση επαγωγικού ρεύματος-->ο ρευματοφόρος πλέον αγωγός βρισκόμενος εντός μαγνητικου πεδίου δέχεται δύναμη Λαπλάς.
Πειραματιστείτε έτσι ώστε να είστε σε θέση να προβλέπετε

• τη πολικότητα της επαγώμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης
• τη φορά της δύναμης Laplace

αναλόγως τις φοράς του μαγνητικού πεδίου , αλλά και της φοράς της κίνησης του αγωγού

Παρατηρείστε ότι αν αυξήσουμε τη ταχύτητα με την οποία μετακινούμε τη ράβδο τότε μεγαλώνουν τα μέτρα τόσο του επαγωγικού ρεύματος , όσο και της δύναμης από το μαγνητικό πεδίο.

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή 4

5. όταν ο κύριος της εικόνας μετακινεί τον ευθύγραμμο αγωγό στον οποίο είναι δεμένο το σχοινάκι που τραβάει,το αμπερόμετρο δείχνει ένδειξη. Εδώ η μεταβολή της επιφάνειας που περικλείει το κύκλωμα έχει σαν αποτέλεσμα την επαγωγή ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή 3

4. Περιστρέφοντας το πλαίσιο που είναι μέσα στο μαγνητικό πεδίο του πεταλοειδή μαγνήτη παρατηρούμε ότι ανάβει το λαμπάκι. Μάλιστα όσο πιο γρήγορα τόσο πιο έντονα ανάβει. Εδώ η μεταβολή του προσανατολισμού της επιφάνειας του κυκλώματος (πλαίσιο) σε σχέση με τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου , είχε ως αποτέλεσμα την επαγωγή ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα , γεγονός που ανιχνεύεται με τη βοήθεια του λαμπτήρα

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή 2

3. Ανοιγοκλείνοντας τον διακόπτη παρατηρώ ένδειξη ότι το Π2 διαρρέεται από ρεύμα.Ανοίγοντας τον διακόπτη το ρεύμα στο Π1 ελαττώνεται για να πάρει την τιμή μηδέν σε ελάχιστο χρονικό διάστημα. Όταν ελαττώνεται το ρεύμα στο Π1, ελαττώνεται και η ένταση του μαγνητικού πεδίου που το Π1 δημιουργεί στο γύρω χώρο. Το αντίθετο συμβαίνει όταν κλείνω τον διακόπτη. Εδώ το πείραμα δείχνει ότι η μεταβολή του ρεύματος στο Π1 επάγει ηλεκτρικό ρεύμα στο Π2

Μπορείτε να δείτε και αυτό

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή 1

1. το πηνίο Π είναι συνδεδεμένο με ένα πολύ ευαίσθητο μιλιαμπερόμετρο.Το όργανο αυτό δείχνει ένδειξη ,πράγμα που συμβαίνει όταν μετακινώ το μαγνήτη ,για το χρονικό διάστημα με το μετακινώ,ενώ σταματά να δείχνει ένδειξη όταν σταματώ να μετακινώ τον μαγνήτη. Επειδή η κίνηση ή η ακινησία είναι σχετική έννοια, το ίδιο αποτέλεσμα θα είχα αν διατηρούσα σταθερή την θέση του μαγνήτη και κινούσα το πηνίο . Συνοψίζοντας: το πείραμα δείχνει ότι μεταβάλλοντας τη σχετική θέση του μαγνήτη ή του πηνίου, επάγεται ρεύμα στο πηνίο, γεγονός που διαπιστώνεται από την ένδειξη του μιλιαμπερόμετρου

2. το πείραμα αυτό μοιάζει με το πείραμα 1 , μόνο που αντί για φυσικό μαγνήτη έχω το πηνίο Π1 που καθώς διαρρέεται από ρεύμα δημιουργεί μαγνητικό πεδίο. Εδώ το πείραμα δείχνει ότι μεταβάλλοντας τη σχετική θέση των δύο πηνίων , επάγεται ηλεκτρικό ρεύμα στο Π2, κάτι που διαπιστώνεται από την ένδειξη του οργάνου

Και στις δύο προηγούμενες περιπτώσεις : όταν ο μαγνήτης ή ο ηλεκτρομαγνήτης πλησιάζει το πηνίο στο οποίο επάγεται ηλ. ρεύμα , έχουμε αύξηση του πλήθους των μαγνητικών δυναμικών γραμμών που διέρχονται από τις σπείρες του πηνίου, καθώς όσο πιο κοντά στον μαγνήτη ή στον ηλεκτρομαγνήτη βρισκόμαστε,τόσο πυκνότερες είναι οι δυναμικές γραμμές. Το αντίθετο θα συμβαίνει όταν απομακρύνονται μαγνήτης και πηνίο.