Η έννοια του πεδίου Πεδίο είναι μία περιοχή του χώρου η οποία έχει την ιδιότητα να ασκεί δυνάμεις σε κάθε σώμα που φέρεται μέσα σε αυτή Βαρυτικό Πεδίο είναι μία περιοχή του χώρου η οποία έχει την ιδιότητα να ασκεί βαρυτικές δυνάμεις σε κάθε σώμα που φέρεται μέσα σε αυτή

B

Βαρυτικό πεδίο Γύρω από τη Γη δημιουργείται πεδίο. Τα σώματα που υπάρ-χουν μέσα στο πεδίο αυτό (π.χ. αντικείμενα, άνθρωποι, δορυ-φόροι κ.α.) δέχονται βαρυτικές δυνάμεις. Οι βαρυτικές δυνάμεις είναι ελκτικές. Έτσι κάθε σώμα έλκεται από τη Γη, με μία δύναμη που τη λέμε Βάρος. Όσο απομακρυνόμαστε (δηλαδή αυξάνει η απόσταση)από την επιφάνεια της Γης το πεδίο εξασθενεί και οι βαρυτικές δυνά-μεις μικραίνουν. Κάποια στιγμή (π.χ. στο διάστημα πολύ μα-κριά από τη Γη), δεν υφίσταται το γήινο πεδίο και το βάρος μηδενίζεται, οπότε λέμε ότι έχουμε «έλλειψη βαρύτητας» και τα σώματα αιωρούνται.

Ηλεκτρικό πεδίο είναι μία περιοχή του χώρου, στην οποία ασκούνται ηλεκτρικές δυνάμεις σε κάθε φορτισμένο σώμα που φέρνουμε μέσα σε αυτή http://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_el.html

Αν σε ένα σημείο του χώρου φέρουμε ένα ηλεκτρικό φορτίο Q τότε η περιοχή του χώρου γύρω από το φορτίο αυτό αποκτά την ιδιότητα να ασκεί ηλεκτρική δύναμη σε κάθε άλλο φορτίο q, που θα βρεθεί μέσα στο χώρο αυτό. +Q +Q +q

Δηλαδή τα δύο φορτία αλληλεπιδρούν. -Q +q -Q Aν το ηλεκτρικό φορτίο +q βρεθεί μέσα στο ηλεκτρικό πεδίο, που δη-μιουργεί το ηλεκτρικό φορτίο -Q, τότε θα δεχθεί μία δύναμη F εξ αι-τίας του πεδίου αυτού. Όμως τότε και το ηλεκτρικό φορτίο -Q θα βρεθεί μέσα στο ηλεκτρικό πεδίο, που δημιουργεί το ηλεκτρικό φορτίο +q, οπότε θα δεχθεί και αυτό μία δύναμη F΄ εξ αιτίας του πεδίου. Δηλαδή τα δύο φορτία αλληλεπιδρούν.

ΕΡΩΤΗΣΗ 1: Στο παραπάνω σχήμα, οι δυνάμεις F και F΄ είναι ελκτικές ή απωστικές; ΕΡΩΤΗΣΗ 2: Αν το φορτίο +Q= +4nC και το φορτίο - Q=-2nC, τότε ποια σχέ-ση ισχύει για τις δυνάμεις F και F΄; α. F > F΄ , β. F = F΄ , γ. F < F΄  Ισχύει: F = F΄ , διότι εφόσον τα δύο φορτία αλληλεπιδρούν, σύμφωνα με τον 3ο νόμο του Νεύτωνα (δράσης-αντίδρασης), οι δύο δυνάμεις θα είναι ίσου μέτρου και αντίθετης φοράς.

ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης ( F = - F΄) Ας θυμηθούμε 3ος νόμος του Νεύτωνα Δράσης – Αντίδρασης Όταν ένα σώμα Α ασκεί δύναμη F (δράση) σε ένα άλλο σώμα Β τότε και το σώμα Β ασκεί στο σώμα Α δύναμη F΄ (αντίδραση) ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης ( F = - F΄) F΄ F

Μεταξύ των ηλεκτρικών φορτίων, που βρίσκονται σε απόσταση r, αναπτύσσονται ηλεκτρικές δυνάμεις. F F΄ r

Γνωρίζουμε ότι η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί (ή ασκείται σε) ένα φορτισμένο σώμα είναι ανάλογη του φορτίου του (σελ. 14) ΕΡΩΤΗΣΗ 3: Τι πιστεύετε ότι θα συμβεί με το μέτρο των δυνάμεων F και F΄, αν διπλασιαστεί το φορτίο +Q (=8nC); α. θα παραμείνει ίδιο β. θα αυξηθεί γ. θα αυξηθεί το μέτρο μόνο της F ενώ το μέτρο της F΄ θα παραμείνει ίδιο δ. θα αυξηθεί το μέτρο μόνο της F΄ ενώ το μέτρο της F θα παραμείνει ίδιο  Σωστό είναι το β. Θα αυξηθεί το μέτρο και των δύο δυνάμεων. ΕΡΩΤΗΣΗ 4: Αν αυξήσουμε (π.χ. διπλασιάσουμε) την απόσταση μεταξύ των δύο φορ-τίων +Q και –Q, τότε κατά τη γνώμη σας το μέτρο των ελκτικών δυνάμεων F και F΄: α. θα αυξηθεί β. θα παραμείνει ίδιο γ. θα ελαττωθεί  Γνωρίζουμε ότι οι αστροναύτες όσο απομακρύνονται από το πεδίο της Γης τόσο το βάρος τους (βαρυτική δύναμη) μειώνεται μέχρις ότου από κάποιο σημείο και μετά να μηδενιστεί (έλλειψη βαρύτητας). Κατά ανάλογο τρόπο, αν αυξήσουμε την απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων +Q και –Q, τότε το μέτρο των ελκτικών δυνάμεων F και F΄: θα ελαττωθεί.

Ας παρακολουθήσουμε τα παρακάτω, συμπληρώνοντας κατάλληλα την αντίστοιχη άσκηση στο φύλλο εργασίας: http://photodentro.edu.gr/jspui/retrieve/11956/kef1.5_Coulomb2.swf

Με βάση τα όσα παρακολουθήσατε, επιβεβαιώνονται οι παραπάνω απαντήσεις; ΝΟΜΟΣ του Coulomb Το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης F με την οποία αλληλεπιδρούν δύο σημειακά ηλεκτρικά φορτία (Q1 και Q2) είναι: ανάλογο του γινομένου των δύο φορτίων και αντιστρόφως ανάλογο του τετραγώνου της μεταξύ τους απόστασης r H σταθερά Κ εξαρτάται από το σύστημα μονάδων που χρησιμοποιούμε και από το υλικό (π.χ. αέρας, κενό, …) μέσα στο οποίο βρίσκονται τα φορτισμένα σώματα. Στο SI και για το κενό: Κ=9·109 Ν·m2/C2 Q1·Q2 F = K· r2

Σύμφωνα λοιπόν με το νόμο του Κουλόμπ: 1 Σύμφωνα λοιπόν με το νόμο του Κουλόμπ: 1. στην ερώτηση 3, με το διπλασιασμό του φορτίου Q από +4nC σε +8nC, το μέτρο των δυνάμεων F και F΄ διπλασιάζεται. 2. στην ερώτηση 4, με το διπλασιασμό της απόστασης των δύο φορτίων, το μέτρο των δυνάμεων F και F΄ υποτετραπλασιάζεται. 4 3 +8nC r -2nC +4nC r -2nC F F 2F 2F +8nC -2nC 2r +8nC r -2nC F/2 F/2 2F 2F

ΕΡΩΤΗΣΗ 5: Υπάρχουν δύο λάθη στο παρακάτω σχήμα ΕΡΩΤΗΣΗ 5: Υπάρχουν δύο λάθη στο παρακάτω σχήμα. Να αναφέρεις ποια είναι αυτά και να τα αιτιολογήσεις. 4nC 2nC F2 F1