Ηλεκτρισμός-Μαγνητισμός

Εισαγωγή Η ιστορία αρχίζει με τη βιομηχανική επανάσταση στο τέλος του 18ου αιώνα Η Δεύτερη βιομηχανική επανάσταση (1870 - …) σημαίνει την αρχή της κυριαρχίας του ηλεκτρισμού στην καθημερινή ζωή …

στο φωτισμό

στις μεταφορές

στη θέρμανση ή ψύξη

στην επικοινωνία

στους υπολογιστές

Εκατομμύρια μέτρα καλωδίων μεταφέρουν το ηλεκτρικό ρεύμα και την ενέργεια από τα σημεία παραγωγής στους καταναλωτές

Η ιστορία των ανακαλύψεων Ο πρώτος που μίλησε για ηλεκτρισμό ήταν ένας σοφός στις ακτές της Ιωνίας ο Θαλής ο Μιλήσιος τον 6ο αιώνα π.χ. Τι παρατήρησε; Ήλεκτρο (κεχριμπάρι) → Ηλεκτρισμός

Θα περιμένουμε 22 αιώνες ως ότου, το 1600, γίνεται η έκδοση του βιβλίου του William Gilbert με τίτλο «De Magnete» που μας ανοίγει την πόρτα στο νέο κόσμο της επιστήμης του μαγνητισμού

Έρώτηση: Τόση ώρα μιλάμε για ηλεκτρισμό. Τι σχέση έχει ο μαγνητισμός με τον ηλεκτρισμό; Απάντηση: Τον 17ο αιώνα καμμία, αλλά …

Η επόμενη μεγάλη συμβολή στην εξέλιξη γίνεται το 1785 από τον Γάλλο Charles Coulomb που ανακαλύπτει τον ομώνυμο νόμο.

σημαντική είναι η συμβολή του Ιταλού Α. Volta, Την ίδια περίπου εποχή σημαντική είναι η συμβολή του Ιταλού Α. Volta, του Αμερικανού Benjamin Franklin, A. Volta Benjamin Franklin

αλλά και των Γάλλων Α. Ampere και Pierre-Simon Laplace Andre Ampere P.S. Laplace

To 1820, o Δανός Hans Oersted κάνει μια σπουδαία ανακάλυψη: το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί μαγνητικά φαινόμενα

http://www. magnet. fsu. edu/education/tutorials/java/oersted/index http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/oersted/index.html

To 1831, ο Βρετανός Michael Faraday ανακαλύπτει την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή Στο φαινόμενο αυτό βασίζεται η σημερινή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/electromagneticinduction/index.html

ο Σκωτσέζος James Clerk Maxwell διατυπώνει τις ομώνυμες εξισώσεις. To 1865, ο Σκωτσέζος James Clerk Maxwell διατυπώνει τις ομώνυμες εξισώσεις. Με αυτές γίνεται η ενοποίηση ηλεκτρισμού και μαγνητισμού James Clerk Maxwell

Hλεκτροστατικές δυνάμεις Στο κεφάλαιο αυτό εξετάζουμε τις δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων που είναι ακίνητα. Αυτές λέγονται ηλεκτροστατικές δυνάμεις. Οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις υπακούουν στο νόμο Coulomb και περιγράφονται με την έννοια του ηλεκτρικού πεδίου.

Εφαρμογές Τα ηλεκτρικά φορτία και οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις βρίσκονται παντού … Όταν τρίβουμε τα παπούτσια στο χαλί Οι άδειες σακούλες που κολλάνε Κατά την μεταφορά ενός τσιπ υπολογιστή

αλλά και εδώ …

και εδώ …

http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/wavpart2.html

Νόμος Coulomb Tί ήταν γνωστό πριν ο Coulomb ανακαλύψει πειραματικά το νόμο του; Οι ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις) προκαλούνται από την παρουσία ηλεκτρικών φορτίων. Υπάρχουν δύο είδη ηλεκτρικών φορτίων: το θετικό και το αρνητικό (Β. Franklin (1750)). Τα ομώνυμα φορτία απωθούνται και τα ετερώνυμα έλκονται. Σχέση δύναμης και φορτίου: Η δύναμη μεταξύ δύο ηλεκτρικών φορτίων μεγαλώνει όσο τα φορτία μεγαλώνουν. Σχέση δύναμης και απόστασης: Η δύναμη μεταξύ δύο ηλεκτρικών φορτίων μεγαλώνει όσο η απόσταση των φορτίων μικραίνει.

Ο Coulomb, βαδίζοντας στον δρόμο που είχαν ανοίξει οι προηγούμενοι, έφτασε με το πείραμα στον νόμο που έχει από τότε το όνομά του. Για να το πετύχει επινόησε τρόπο για τη μέτρηση του ηλεκτρικού φορτίου, κατασκεύασε το ζυγό στρέψης, για τη μέτρηση της δύναμης και οπλίστηκε με υπομονή και κουράγιο.

Ήταν ακόμα γνωστός ο νόμος της παγκόσμιας έλξης (Newton): που είναι νόμος αντιστρόφου τετραγώνου. Μήπως και οι ηλεκτρικές δυνάμεις υπακούουν σε νόμο αντιστρόφου τετραγώνου;

Ο νόμος Coulomb

Ο νόμος Coulomb Η δύναμη μεταξύ ακίνητων ηλεκτρικών φορτίων (δύναμη Coulomb) έχει: σημείο εφαρμογής διεύθυνση φορά

Ο νόμος Coulomb και μέτρο: Η σταθερή k του νόμου εξαρτάται από το σύστημα μονάδων και το μέσο μεταξύ των φορτίων. Ο νόμος ισχύει ακριβώς για σημειακά ή σφαιρικά φορτία. Ο τύπος πρέπει να έχει απόλυτα ή όχι;

Ερώτηση 3β, σελ. 44. Παράδειγμα 2α, σελ. 15, Προσθήκη: Να σχεδιαστεί η κάθε μία δύναμη.

Για το σπίτι Μελέτη: σ. 13-16 Ερωτήσεις: 3α, γ, 6, 7 Προβλήματα: 2, 6