ΕΠΑΓΩΓΗ

Ας παρακολουθήσουμε πρώτα το παρακάτω βίντεο από την "Εκπαιδευτική τηλεόραση"

Προσεχή θέματα για συζήτηση :

Το ηλεκτρικό ρεύμα ως πηγή μαγνητικού πεδίου:
Μαγνητικό πεδίο ευθυγράμμου αγωγού , κυκλικού αγωγού και σωληνοειδούς πηνίου

Το μαγνητικό πεδίο ως πηγή ηλεκτρικού ρεύματος μέσω του φαινομένου της επαγωγής:
είδη επαγωγής, αμοιβαία επαγωγή , αυτεπαγωγή , νόμος του Lenz

Μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας και εναλλασσόμενο ρεύμα

παραγωγή και διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ-ΕΡΓΟ-ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

Πως γίνεται στην ισόθερμη μεταβολή ενός αερίου να απορροφά θερμότητα το αέριο και να μην αυξάνει τη θερμοκρασία του;

Στη σελίδα 41 του βιβλίου φυσικής κατεύθυνσης της Β΄Λυκείου αναγράφεται :"H ενέργεια που μεταφέρεται λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας δύο σωμάτων ονομάζεται θερμότητα και συμβολίζεται με Q.".

Αυτό ισχύει πάντα; Κι αν ναι πως είναι δυνατόν να απορροφά ένα αέριο θερμότητα κατά την ισόθερμη μεταβολή και να μην αυξάνει τη θερμοκρασία του;

Όντως κάποιοι ορισμοί με τον τρόπο που δίδονται , ναι μεν κάνουν "εύπεπτη" την εισαγωγή μιας έννοιας ,αλλά παρακωλύουν την κατανόηση εννοιών που ακολουθούν.

• Τόσο η Θερμότητα όσο και το Έργο είναι μορφές ενέργειας που δεν μπορεί να "έχει" ένα σώμα , αλλά μόνο μπορεί να δώσει σε ένα άλλο σώμα ή να πάρει από ένα άλλο σώμα."Άλλο σώμα" είναι και ότι περιβάλλει το σώμα που μελετάμε (δηλαδή το περιβάλλον του σώματος.)
• Στη πραγματικότητα η θερμοκρασία ενός σώματος μπορεί να αλλάξει όχι μόνο όταν το σώμα ανταλλάξει ενέργεια υπό μορφή θερμότητας με το περιβάλλον του αλλά και όταν ανταλλάξει ενέργεια υπό μορφή έργου με το περιβάλλον του.
  Πράγματι στην αδιαβατική μεταβολή μπορεί το αέριο να μην ανταλλάσει θερμότητα με το περιβάλλον του , παρόλα αυτά μεταβάλλει τη θερμοκρασία του. Όταν μάλιστα παράγει έργο ψύχεται , ενώ όταν δαπανά έργο θερμαίνεται.
  Αλλά και στη περίπτωση του φαινομένου του Joule ένας αγωγός αυξάνει τη θερμοκρασία του λόγω του έργου των ηλεκτρικών δυνάμεων (στο εσωτερικό του αγωγού επικρατεί ηλεκτρικό πεδίο και οι δυνάμεις του πεδίου πάνω στα ηλεκτρόνια παράγουν έργο θέτοντάς τα σε κίνηση -στη περίπτωση μιλάμε που ο αγωγός μας διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα)
• Το δε φαινόμενο να απορροφά ένα αέριο θερμότητα από το περιβάλλον του ή να δίνει θερμότητα στο περιβάλλον του χωρίς να μεταβάλλεται η θερμοκρασία του , συμβαίνει όχι μόνο στην ισόθερμη μεταβολή αλλά και στη περίπτωση αλλαγής φάσης (από αέριο σε υγρό:υγροποίηση). Σε κάθε μάλιστα περίπτωση αλλαγής φάσης δεν παρατηρείται κατά τη διάρκεια που η αλλαγή αυτή λαμβάνει χώρα , καμία μεταβολή της θερμοκρασίας μολονότι ανταλλάσσεται θερμότητα μεταξύ του υλικού και του περιβάλλοντός του.(Αλλαγές φάσεις:Εξαέρωση, εξάχνωση,βρασμός,τήξη, πήξη)
• Στον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο οι μορφές αυτές ενέργειας -η θερμότητα και το έργο -σχετίζονται άμεσα με την μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου. Ας μη ξεχνάμε ότι στο ιδανικό αέριο η εσωτερική ενέργεια είναι μόνο κινητική ενέργεια των δομικών του λίθων, ενώ γενικότερα μέρος της εσωτερικής ενέργειας είναι και η δυναμική ενέργεια αλληλεπίδρασης των δομικών λίθων (απλά στο ιδανικό αέριο δεχόμαστε ότι δεν έχουμε αλληλεπίδραση μορίων -παρά μόνο κατά τη διάρκεια της μεταξύ τους σύγκρουσης).Όταν όμως εξαερώνεται ένα υγρό, καταλύονται οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης των μορίων χωρίς να μεταβληθεί η μέση κινητική τους κατάσταση -η οποία όπως είπαμε σχετίζεται με τη θερμοκρασία.Έτσι κατά τη διάρκεια που λαμβάνει χώρα το φαινόμενο εξαέρωση δεν έχουμε μεταβολή θερμοκρασίας μολονότι έχουμε ανταλλαγή θερμότητας.
• Και πάλι γυρίζουμε στον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο που αν τον γράψουμε ΔU=Q-W καταλαβαίνουμε ότι μπορούμε να αυξήσουμε την εσωτερική ενέργεια ενός αερίου είτε προσφέροντάς του θερμότητα (πρόσημο + στη θερμότητα) είτε παράγοντας εμείς έργο (ασκώντας δύναμη και μετακινόντας το έμβολο που φράσσει τον κύλινδρο μέσα στο οποίο είναι το αέριό μας-πρόσημο έργου για το αέριο: αρνητικό)

παρακαταθήκη ασκήσεων για τη Β΄Λυκείου: Αυτεπαγωγή

Για το κύκλωμα του σχήματος γνωρίζουμε ότι κατά τη χρονική στιγμή t=0 που κλείνουμε τον διακόπτη , ο ρυθμός μεταβολής του ρεύματος στο κύκλωμα είναι 120A/s ενώ μετά την πάροδο αρκετού χρονικού διαστήματος το ρεύμα αποκαθίσταται στο κύκλωμα παίρνοντας σταθερή τιμή I0=4A

Να βρείτε

α)την ηλεκτρεγερτική δύναμη της πηγής αν γνωρίζετε ότι η εσωτερική της αντίσταση είναι 1Ω ενώ R=5Ω

β)το συντελεστή αυτεπαγωγής του πηνίου

γ)το ρυθμό μεταβολής της έντασης του ρεύματος στο κύκλωμα κατά τη χρονική στιγμή t1 κατά την οποία η αποθηκευμένη ενέργεια στο πηνίο είναι 0,4J

δ)

• τον ρυθμό με τον οποίο παρέχει η πηγή ενέργεια στο κύκλωμα τη χρονική στιγμή t1 καθώς και
• τον ρυθμό που η ενέργεια αυτή μετατρέπεται σε θερμότητα πάνω στην αντίσταση R όπως επίσης
• τον ρυθμό με τον οποίο αποταμιεύει ενέργεια το πηνίο εκείνη τη χρονική στιγμή

ε)ποια είναι τελικά η ενέργεια που αποθηκεύεται στο πηνίο.

Απάντηση.

1.pdf

παρακαταθήκη ασκήσεων για τη Β΄λυκείου:κίνηση φορτίου εντός μαγνητικού πεδίου 1

Εκφώνηση
Λύση

• Δεδομένου ότι η δύναμη Laplace θα παίξει για το κάθε φορτίο το ρόλο της κεντρομόλου δύναμης , με τον κανόνα του δεξιού χεριού βρίσκουμε ότι το φορτίο q2 είναι θετικό ενώ το φορτίο q1 είναι αρνητικό.
• Αφού τα φορτία έχουν την ίδια μάζα και την ίδια ταχύτητα ,μεγαλύτερο θα είναι το φορτίο που διαγράφει τον μικρότερο κύκλο, όπως αυτό προκύπτει από τη σχέση R=mu/|q|B

παρακαταθήκη ασκήσεων για τη Β΄ Λυκείου

Δύο κατακόρυφοι αγωγοί ΑΜ και ΓΝ μεγάλου μήκους και αμελητέας αντίστασης
βρίσκονται σε απόσταση 1m και συνδέονται με πηγή Ε=24V ,r=1Ω.

Ράβδος ΚΛ με μήκος L=1m ,μάζα m=400gr και αντίσταση R=5Ω τη χρονική στιγμή t=0 αφήνεται να ολισθήσει πάνω σε αυτές διατηρούμενη συνεχώς οριζόντια. Η όλη διάταξη βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο Β=2Τ1.

1. Ποιο ρεύμα τη διαρρέει τη χρονική στιγμή t=0
2. Πόση είναι η ταχύτητά της όταν Ι=0
3. Ποια είναι η οριακή ταχύτητα που αυτή αποκτά

Λύση

induction_exercise_solution0001.pdf

Επαγωγή σε κινούμενο αγωγό:ενεργειακή προσέγγιση

Για τον αγωγό ΑΓ του σχήματος δίδονται :m=2Kg ,l=1m. Ο αγωγός αφήνεται να κινηθεί υπό την επίδραση του βάρους ενώ βρίσκεται εντός μαγνητικού πεδίου Β=2Τ. Διαπιστώνουμε ότι όταν ο αγωγός έχει κατέβει κατά 1m έχει αποκτήσει ταχύτητα 2m/sec.

Α. Μέχρι τη χρονική αυτή στιγμή βρείτε

• 1. Πόσο αυξήθηκε η κινητική ενέργεια του αγωγού
• 2. Πόσο ελαττώθηκε η δυναμική ενέργεια του αγωγού
• 3. Με βάση τις απαντήσεις που δώσατε, πιστεύετε ότι διατηρείται η μηχανική ενέργεια; Αν όχι τι έγινε η μηχανική ενέργεια που χάθηκε;

Β. για τη χρονική αυτή στιγμή βρείτε

1. Το ρυθμό με τον οποίο μειώνεται η δυναμική ενέργεια

• 2. Το ρυθμό με τον οποίο αυξάνεται η κινητική ενέργεια
• 3. Το ρυθμό με τον οποίο μειώνεται η μηχανική ενέργεια

Δ.Να σχολιάσετε το παρακάτω σχήμα

Ε. Μπορείτε να εξηγήσετε στη «γλώσσα της ενέργειας» τι συμβαίνει
όταν ο αγωγός αποκτήσει οριακή ταχύτητα;

1. Δίδονται :g=10m/s² Και R=1Ω

ΑΤΕΡΜΟΝΟΣ ΜΑΘΗΣΗ:ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΓΙΑ ΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Β΄ΛΥΚΕΙΟΥ

1.Πεδίο Δυνάμεων: εννοιολογικός χάρτης

2. Εννοιολογικό διάγραμμα για την Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή

3.Αυτεπαγωγή :Πείραμα(εικόνα)

4. Οδηγός για την επανάληψη του Πάσχα: Θεωρία της φυσικής κατεύθυνσης

5. Πείραμα επίδειξης :Αυτεπαγωγή (βίντεο)

6. Αέναη κίνηση (βίντεο)

7. κανόνας του Λένζ (βίντεο)

8. 1η άσκηση (4ο θέμα στη κινητική επαγωγή),περιέχει και τη λύση

9. 2η άσκηση(4ο θέμα στη κινητική επαγωγή)

10. Διαγώνισμα στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή-περιέχει και τις λύσεις

...............συνεχίζεται

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 .

Κανόνας του Lenz 2

Δείτε το βίντεο εδώ

Το πείραμα έχει ως εξής:

Ο δακτύλιος αναπηδά όταν τοποθετείται στον πυρήνα από μαλακό σίδηρο του σωληνοειδούς, όταν αυτό ξεκινά να τροφοδοτείται από ρεύμα και μόνον εφόσον δεν έχει διάκενο. Αν το βαπτίσσουμε για λίγο σε υγρό άζωτο,τότε το ύψος στο οποίο αυτός αναπηδά είναι μεγαλύτερο.Αν μάλιστα το σωληνοειδές τροφοδοτηθεί από εναλλασσόμενο ρεύμα τότε γίνεται θεαματικότερο το άλμα του!

Η εξήγηση

Όταν κλείνει ο διακόπτης η απότομη αύξηση του ρεύματος στο σωληνοειδές οδηγεί σε απότομη μεταβολή του μαγνητικού πεδίου που αυτό δημιουργεί. Στο δακτυλίδι έχουμε αύξηση της μαγνητικής ροής που το διασχίζει με αποτέλεσμα, εφόσον δεν έχει διάκενο,να επάγεται σε αυτό ρεύμα τέτοιας φοράς ώστε να δημιουργεί δικό του μαγνητικό πεδίο αντίρροπο του μαγνητικού πεδίου του σωληνοειδούς. Έτσι το δακτυλίδι απωθείται από το σωληνοειδές με μαγνητική δύναμη αντίρροπη του βάρους του και μέτρου μεγαλύτερου από το βάρος ,οπότε το δακτυλίδι αναπηδά. Μόλις αποκατασταθεί σταθερή η τιμή του ρεύματος στο σωληνοειδές δεν έχουμε επαγωγικό φαινόμενο, οπότε το δακτυλίδι κάνει ελεύθερη πτώση λόγω του βάρους του και μόνον

Εμβαπτίζοντας το δακτυλίδι σε υγρό άζωτο πετυχαίνουμε τη μείωση της ωμικής αντίστασης με αποτέλεσμα το επαγόμενο σε αυτό ρεύμα να παίρνει μεγαλύτερες τιμές, με τελικό αποτέλεσμα η μαγνητική δύναμη που αναπτύσσεται να έχει μεγαλύτερο μέτρο και να οδηγεί σε άλμα μεγαλύτερου ύψους.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα λόγω της ταχύτατης εναλλαγής του επάγει μεγαλύτερης τιμής ρεύμα στο δακτυλίδι (η επαγωγική ηλεκτρεγερτική δύναμη είναι ανάλογη της ταχύτητας μεταβολής της μαγνητικής ροής) .

Και πάλι: αρχικό αίτιο είναι η απότομη αύξηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου στο χώρο που βρίσκεται το δακτυλίδι το οποίο αναπηδά απομακρυνόμενο από τη πηγή του μαγνητικού πεδίου.

Κανόνας του Lenz

Παρατηρείστε το βίντεο εδώ, που αποτελεί μια επίδειξη του κανόνα του Lenz.

Το πείραμα έχει ως εξής: δύο πανομοιότυποι μαγνήτες αφήνονται να πέσουν , ένας μέσα από ένα γυάλινο κύλινδρο και ο άλλος μέσα από κύλινδρο κατασκευασμένο από αλουμίνιο. Παρατηρούμε ότι ο μαγνήτης που διέρχεται πέφτοντας μέσα από τον αλουμινένιο κύλινδρο αργεί να φτάσει στο τέρμα της διαδρομής του σε σχέση με τον άλλον

Εξήγηση

Λόγω του βάρους Κατά τη πτώση του μαγνήτη , καθώς αυτός διέρχεται από τον αγώγιμο αλουμινένιο κύλινδρο, επάγει σε αυτόν ρεύματα κυκλικά, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν τέτοιο μαγνητικό πεδίο που ασκεί στο μαγνήτη δύναμη αντίρροπη του βάρους του

ΟΠΟΤΕ:

ΜΕ ΟΠΟΙΟ ΤΡΟΠΟ ΚΑΙ ΝΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΕΙ ΤΟ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΕΧΕΙ ΤΕΤΟΙΑ ΦΟΡΑ ΩΣΤΕ ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΤΟΥ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΝΑ ΑΝΤΙΔΡΟΥΝ ΣΤΟ ΑΙΤΙΟ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΕΠΑΓΩΓΗΣ

Διαγώνισμα ηλεκτρομαγνητισμού για τη β΄λυκείου (Φυσική Γενικής Παιδείας)

• Δείτε το διαγώνισμα

diag_b_gen_2_3chapters.pdf

• και τις λύσεις εδώ

lyseis_diag_blyk_gen_ch2_30001.pdf

Μαγνητικό πεδίο δύο ευθύγραμμων παράλληλων ρευματοφόρων αγωγών

• Δύο παράλληλοι ρευματοφόροι αγωγοί δημιουργούν στο χώρο που τους περιβάλλει μαγνητικό πεδίο. Ποιά από τις πιο κάτω προτάσεις είναι σωστή:

α)το μαγνητικό πεδίο είναι δυνατόν να μηδενιστεί στο χώρο μεταξύ των αγωγών μόνο όταν τα ρεύματα είναι ομόρροπα

β)το μαγνητικό πεδίο είναι δυνατόν να μηδενιστεί στο χώρο μεταξύ των αγωγών μόνο όταν τα ρεύματα είναι είναι αντίρροπα

Λύση

Στο σχήμα στις θέσεις Α και C είναι τοποθετημένοι δύο ευθύγραμμοι ρευματοφόροι αγωγοί με διευθύνσεις κάθετες στο επίπεδο του σχήματος. Οι ) αγωγοί διαρρέονται από αντίρροπα ρεύματα (στο Α προς τα έξω ενώ στο C προς τα μέσα) Οι κύκλοι με κέντρα τις θέσεις των δύο αγωγών , παριστάνουν δυναμικές γραμμές διερχόμενες από το σημείο Σ που βρίσκεται στο χώρο μεταξύ τους. Αφού προσδιορίσουμε με το κανόνα του δεξιού χεριού τη φορά των δυναμικών γραμμών, σχεδιάζουμε τις εντάσεις στο σημείο Σ και διαπιστώνουμε ότι :όταν τα ρεύματα είναι αντίρροπα στο χώρο μεταξύ τους δημιουργούν μαγνητικά πεδία των οποίων οι εντάσεις είναι ομόρροπα διανύσματα οπότε δεν είναι δυνατόν η συνισταμένη τους να είναι μηδέν.

ι

τι ρόλο παίζουν οι μαγνήτες στην ηλεκτρική κιθάρα μου;

Σε πρώτη άποψη η ηλεκτρική κιθάρα διαφέρει από την ακουστική καθώς το σώμα της είναι συμπαγές και οι χορδές της μεταλλικές.Ο ήχος που παράγεται από την ταλάντωση της χορδής είναι ασθενικός. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η σύνδεση της κιθάρας με τον ενισχυτή.

Για την παραγωγή του ήχου οι μεταλλικές χορδές πάλλονται εντός του μαγνητικού πεδίου που δημιουργούν οι μαγνήτες που είναι κάτω από τις χορδές. Οι μαγνήτες αυτοί περιβάλλονται από σωληνοειδή όπως στο σχήμα (περίπου 7000 σπείρες το καθένα). Καθώς πάλλεται η χορδή εντός του μαγνητικού πεδίου, μεταβάλλεται η μαγνητική ροή που διασχίζει την επιφάνεια των σπειρών των πηνίων με αποτέλεσμα να επάγεται σε αυτά μικρής έντασης ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο αποτελεί το ηλεκτρικό σήμα (βλέπε σχήμα)

Το παραγόμενο ηλεκτρικό σήμα διέρχεται πρώτα μέσα από να απλό κύκλωμα για το φιλτράρισμα των άχρηστων συχνοτήτων (θόρυβος) και στη συνέχεια οδηγείται στον ενισχυτή.

Το κύκλωμα που παρεμβάλλεται είναι κάπως έτσι:

Το πάνω κομμάτι του κυκλώματος αποτελείται από το πηνίο , έναν πυκνωτή (περί 0.02F) και μια μεταβλητή αντίσταση R1 (περί τα 500ΚΩ μέγιστη τιμή). Το κύκλωμα αυτό αποτελεί ένα φίλτρο συχνοτήτων. Μεταβάλλοντας τη τιμή της αντίστασης R1 διαμορφώνουμε ποιές είναι οι συχνότητες που θα αποκοπούν (διαμόρφωση τόνου).

Η μεταβλητή αντίσταση R2 καθορίζει το πλάτος του σήματος και κατά συνέπεια διαμορφώνει ουσιαστικά την ένταση του σήματος που οδηγείται στον ενισχυτή.

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.

Δύναμη από ηλεκτρικό πεδίο /Δύναμη από μαγνητικό πεδίο (σύγκριση)

1. το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη και σε κινούμενο αλλά και σε ακίνητο φορτίο. Το μαγνητικό όχι σε ακίνητο φορτίο
2. το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη σε ένα φορτίο ακόμα και όταν αυτό έχει ταχύτητα με διευθυνση παράλληλη στο διάνυσμα της έντασής του. Το μαγνητικό πεδίο δεν ασκεί δύναμη σε φορτίο που έχει ταχύτητα παράλληλη στο διάνυσμα της έντασης
3. Το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη που έχει διεύθυνση ίδια με το διάνυσμα της έντασης , ενώ το μαγνητικό πεδίο ασκεί δύναμη που έχει διεύθυνση κάθετη τόσο στο διάνυσμα της έντασης όσο και στο διάνυσμα της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου
4. Το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί στο φορτίο δύναμη που μπορεί να αυξήσει τη κινητική ενέργεια του φορτίου , κατά συνέπεια να αυξήσει το μέτρο της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου.Το μαγνητικό πεδίο όμως δεν μπορεί να αυξήσει τη κινητική ενέργεια ενός σωματίου , παρά μόνο να μεταβάλει τη κατεύθυνση της ταχύτητάς του.
5. Η δύναμη από το ηλεκτρικό πεδίο είναι ανεξάρτητη της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου , ενώ η δύναμη από το μαγνητικό πεδίο εξαρτάται τόσο από το μέτρο όσο και από τη κατεύθυνση της ταχύτητας του φορτισμένου σωματίου.
6. τυπολόγιο: Fηλ=Eq Fμ=Buqημθ

Φύλλο εργασίας 1:Κίνηματική σε ομογενές ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο

Το παρακάτω φύλλο εργασίας αναφέρεται στη προσομοίωση 3 που θα βρείτε ακολουθώντας τους συνδέσμους αυτής εδώ της σελίδας: www.depymak.ning.com κάτω από τη καρτέλα προσομοιώσεις στη κατηγορία "με σύνδεση"
1. Να διαμορφώσετε έναν δίστηλο πίνακα όπου να αναγράφονται οι διαφορές μεταξύ της δύναμης που ασκεί το ηλεκτρικό πεδίο και της δύναμης που ασκεί το μαγνητικό πεδίο. Για παράδειγμα :το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη και σε κινούμενο και σε ακίνητο φορτίο , ενώ το μαγνητικό ασκεί δύναμη μόνο σε κινούμενο φορτίο...
2.ποιές είναι οι δυνατές κινήσεις που μπορεί να κάνει ένα φορτίο εντός μαγνητικού πεδίου; Υπό ποιές προυποθέσεις πραγματοποιείται η κάθε μια;
3. ποιες είναι οι δυνατές κινήσεις φορτίου εντός ηλεκτρικού πεδίου; Υπό ποιές προυποθέσεις πραγματοποιείται η κάθε μιά;
4. Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο ηρεμεί στην αρχή των αξόνων, σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
5. Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο ηρεμεί στην αρχή των αξόνων, σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
6. Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα x'x ,σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
7.Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα x'x ,σε ποιόν άξονα θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;
8.Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα z'z ,σε ποιό επίπεδο θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο; Ποιο είναι το είδος της τροχιάς που διαγραφεί;
Έστω το σύστημα συντεταγμένων x'x,y'y,z'z. Αν το διάνυσμα της έντασης ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλο με τον άξονα x'x , και αν φορτισμένο σωμάτιο βρίσκεται στην αρχή των αξόνων, έχοντας ταχύτητα u0 παράλληλη στον άξονα z'z ,σε ποιό επίπεδο θα κινηθεί το φορτισμένο αυτό σωμάτιο;Ποιο είναι το είδος της τροχιάς που θα διαγραφεί;