η ΦΥΣΙΚΗ Γ΄ Γυμνασίου

2. Το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

με μια μπαταρία και σώματα που να είναι ΑΓΩΓΟΙ μπορούμε να έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα, αρκεί να τα συναρμολογήσουμε κατάλληλα πώς δημιουργείται το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ; όταν λέμε ΑΓΩΓΟΙ εννοούμε υλικά, όπως τα μέταλλα, που επιτρέπουν τα ταξίδια ηλεκτρικού φορτίου; Ακριβώς. Δηλαδή το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ έχει κάποια σχέση με ταξίδια του ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ ; ΥΠΟΜΟΝΗ . . . . .. Τα μεταλλικά καλώδια είναι αγωγοί αλλά όχι μόνο αυτά. Αγωγοί είναι τα καλώδια ; Όταν λέμε «να τα συναρμολογήσουμε κατάλληλα» τι εννοούμε; Και πώς θα καταλάβουμε ότι εκδηλώθηκε ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ;

Χωρίς τη μπαταρία δεν θα γινόταν τίποτα κάνουμε παίρνουμε ορισμένα ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ μια μπαταρία, ένα λαμπάκι, έναν διακόπτη και καλώδια τα συναρμολογούμε ώστε να δημιουργηθεί ΚΥΚΛΩΜΑ κλείνουμε τον διακόπτη βλέπουμε Χωρίς τη μπαταρία δεν θα γινόταν τίποτα Το λαμπάκι να ΑΝΑΒΕΙ συμπεραίνουμε Ακόμα και με μπαταρία το λαμπάκι δεν θα άναβε εάν τα αντικείμενα δεν ήταν όλα αγωγοί ότι έχουμε ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

όταν ανάβει το λαμπάκι εμείς θα μπορούσαμε να προβλέψουμε ότι μια μπαταρία, ένα λαμπάκι, καλώδια, ένα κουτί από αναψυκτικό, ένα ψαλίδι, ένα μολύβι εάν ακουμπήσουμε τις άκρες των καλωδίων σε καθένα από τα τρία αντικείμενα το ξύλο του μολυβιού δεν είναι αγωγός και το λαμπάκι δεν θα ανάψει όταν ανάβει το λαμπάκι εμείς συμπεραίνουμε ότι εκδηλώνεται ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ το κουτί έχει μονωτικό περίβλημα και το λαμπάκι δεν θα ανάψει το ψαλίδι είναι σιδερένιο και το λαμπάκι ΘΑ ΑΝΑΨΕΙ

Μπορούμε δηλαδή να υποστηρίξουμε ότι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΛΕΓΕΤΑΙ «αυτό που κάνει να ανάβουν τα λαμπάκια» ; «αυτό που κάνει να ανάβουν τα λαμπάκια» ΕΙΝΑΙ ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ δεν είναι ΜΟΝΟ αυτό. Είναι κάτι πολύ γενικότερο

η Φυσική είναι ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ, ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ , ΕΝΝΟΙΕΣ, ΝΟΜΟΙ

Και στην αφετηρία της Επιστήμης βρίσκονται ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ και ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ οι ΕΝΝΟΙΕΣ και οι ΝΟΜΟΙ ακολουθούν

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ και ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Χιλιάδες αναμμένοι θερμοσίφωνες, τοστιέρες, ηλεκτρικές σκούπες, λαμπτήρες φωτισμού σεσουάρ, κουζίνες, ασανσέρ, ψυγεία, ηλεκτρικά καλοριφέρ, ηλεκτρικά πλυντήρια, μπλακ εντ ντέκερ, τόρνοι, ηλεκτρικά σίδερα, βιομηχανικοί κινητήρες, τρόλεϊ, λαμπάκια στο χριστουγεννιάτικο δέντρο, τροχοί οδοντογιατρών, το φανάρι του δύτη, τα μακρινά φώτα και οι μίζες των γιωταχί, τηλεοράσεις, κλιματιστικά, ηλεκτρικά σίδερα, μίξερ, κομπρεσέρ, φούρνοι μικροκυμάτων. Μια μεγάλη ποικιλία ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΩΝ και ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ. Ωστόσο ανάμεσά τους υπάρχει κάτι κοινό. Είναι το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ. Η πολιτεία ζει μέσα από το ηλεκτρικό ρεύμα. Εξαρτημένη από αυτό ξεχνάει και να το ομολογήσει. Το θυμάται κάθε φορά που η βλάβη σε κάποιο υποσταθμό την αναγκάζει να το θυμηθεί Σε σχολικό εργαστήριο η μαθήτρια έχει μπροστά της ένα σωρό ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ. Σε λίγο δύο στήλες των έξι βολτ, ένας διακόπτης, μια σειρά από καλώδια, ένα μικρό λαμπάκι κι ένα διάλυμα θειικού οξέος συνδέονται σε σειρά και δημιουργούν ηλεκτρικό κύκλωμα. Κάπου κοντά βρίσκεται ένας μικρός και ελαφρός μαγνήτης, μία μαγνητική βελόνα δείχνει τον βορρά. Η μαθήτρια κλείνει τον διακόπτη και τρία διαφορετικά ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ προδίδουν την ύπαρξη ηλεκτρικού ρεύματος. Το λαμπάκι ανάβει, η μαγνητική βελόνα εκτρέπεται και δεν δείχνει πια τον βορρά ενώ στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα παρατηρείται ηλεκτρόλυση. Ανιχνεύεται οξυγόνο στην άνοδο και στην κάθοδο υδρογόνο.

Ένα ΧΑΟΣ φαινομένων με ηλεκτρικό ρεύμα και η Σκέψη μας θέλει να βάλει μια ΤΑΞΗ Ένα ΧΑΟΣ φαινομένων με ηλεκτρικό ρεύμα

Μέσα σε κάθε ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ μοτέρ υπάρχει ένας ΜΑΓΝΗΤΗΣ Ταξινομεί τα ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ σε εκείνα στα οποία παρατηρείται μόνο «αύξηση της θερμοκρασίας», όπως αυτό που συμβαίνει στον λαμπτήρα, στον θερμοσίφωνα, στο ηλεκτρικό σίδερο, στην τοστιέρα, στην κουζίνα, στο καλοριφέρ . Τα χαρακτηρίζει ΘΕΡΜΙΚΑ σε εκείνα όπως η ηλεκτρόλυση και η ηλεκτροπληξία στα οποία παρατηρείται χημική δράση Τα χαρακτηρίζει ΧΗΜΙΚΑ σε εκείνα όπως η εκτροπή της μαγνητικής βελόνας στο εργαστήριο, η λειτουργία του ασανσέρ, της ξυριστικής μηχανής του μπλακ εντ ντέκερ, της μίζας, του σεσουάρ, του τροχού ου οδοντογιατρού, του ψυγείου, του τόρνου, του μίξερ, του κομπρεσέρ και του τρόλεϊ Τα χαρακτηρίζει ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ Καλά η εκτροπή της μαγνητικής βελόνας από το ρευματοφόρο καλώδιο αλλά στη λειτουργία του ασανσέρ, του σεσουάρ, της ξυριστικής μηχανής, του κομπρεσέρ και του μίξερ δεν βλέπω τίποτα το «μαγνητικό» Είναι κάτι που δεν το ξέρεις. Μέσα σε κάθε ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ μοτέρ υπάρχει ένας ΜΑΓΝΗΤΗΣ

και τι ακριβώς εννοούμε όταν λέμε ότι «το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Ακριβώς . και τι ακριβώς εννοούμε όταν λέμε ότι «το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ προκαλεί μαγνητικά ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ»; εννοούμε ότι ένα ρευματοφόρο καλώδιο ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑ με μαγνήτη αυτό θα πει ότι το ρευματοφόρο καλώδιο προκαλεί την εκτροπή της μαγνητικής βελόνας, όπως αυτή που είδα με τα μάτια μου στο εργαστήριο ; Ναι αλλά όχι μόνο αυτό. Η αλληλεπίδραση έχει δύο όψεις. Το ρευματοφόρο καλώδιο επιδρά σε μαγνήτη αλλά και ο μαγνήτης επιδρά σε ρευματοφόρο καλώδιο. Ο κρυμμένος δηλαδή μαγνήτης στο μίξερ επιδρά σε κάποια καλώδιο και το μοτεράκι αρχίζει να στρέφεται;

ο μαγνήτης ΕΠΙΔΡΑ σε ηλεκτρικό ρεύμα το ηλεκτρικό ρεύμα ΑΙΤΙΕΣ και ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΘΕΡΜΙΚΑ φαινόμενα ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ η θερμοκρασία των ρευματοφόρων αγωγών αγωγός «κάτι» που προσφέρει η μπαταρία ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΧΗΜΙΚΑ φαινόμενα εκδηλώνονται χημικές αντιδράσεις Και όλα αυτά τα φαινόμενα εκδηλώνονται πάντα ; Κάθε φορά δηλαδή που θα έχουμε ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ θα έχουμε ΘΕΡΜΙΚΑ, ΧΗΜΙΚΑ και ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ φαινόμενα; ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ φαινόμενα Το ηλεκτρικό ρεύμα ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑ με μαγνήτη το ηλεκτρικό ρεύμα ΕΠΙΔΡΑ σε μαγνήτη ο μαγνήτης ΕΠΙΔΡΑ σε ηλεκτρικό ρεύμα ένα εντελώς ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ «πράγμα», όπως το ρεύμα δημιουργεί κάτι ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ Ακούγεται παράξενα στη γλώσσα των φυσικών δημιουργεί ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ το οποίο επιδρά σε οποιονδήποτε μαγνήτη βρεθεί σε αυτό Όχι . . εκείνο που συμβαίνει πάντα είναι ότι το οποιοδήποτε ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ θα δημιουργεί οπωσδήποτε ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ .

ΚΑΤΕΥΘΥΝΟΜΕΝΗ ΚΙΝΗΣΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ μια ΙΔΕΑ είναι ένα ερώτημα στο οποίο άργησαν να δώσουν απάντηση οι φυσικοί Και ποιο είναι το μυστικό του ρεύματος ; Τι συμβαίνει μέσα στον ρευματοφόρο αγωγό όταν ανάβει το λαμπάκι ή όταν επιδρά σε μαγνήτη; Η ιδέα ενισχύθηκε από το γεγονός ότι το ηλεκτρικό ρεύμα εκδηλώνεται μόνο σε ΑΓΩΓΟΥΣ και όχι σε μονωτές μια ΙΔΕΑ που έκανε την εμφάνισή της τον 19ο αιώνα συσχέτιζε το ηλεκτρικό ρεύμα με το ηλεκτρικό φορτίο και οι αγωγοί είναι σώματα που επιτρέπουν τα ταξίδια ηλεκτρικού φορτίου, ενώ οι μονωτές τα απαγορεύουν. ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ είναι ΚΑΤΕΥΘΥΝΟΜΕΝΗ ΚΙΝΗΣΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ

επίσκεψη στον ΜΙΚΡΟΚΟΣΜΟ το αγαπημένο των χημικών και των ηλεκτρολόγων

το «αγαπημένο» των χημικών και των ηλεκτρολόγων και αυτό το ερώτημα έμενε χωρίς απάντηση για δεκάδες χρόνια Και ποια είναι αυτά τα σωματίδια με ηλεκτρικό φορτίο η κίνηση των οποίων συνιστά το ηλεκτρικό ρεύμα ; κι όπως ξέρεις προς το τέλος του 19ου αιώνα οι Ευρωπαίοι φυσικοί με μία εντυπωσιακή «κατάδυση» στον Μικρόκοσμο της ύλης «ανακάλυψαν ένα πιτσιρίκι αόρατο σωματίδιο, πολύ πολύ μικρότερο από το άτομο, το οποίο επρόκειτο να γίνει το «αγαπημένο» των χημικών και των ηλεκτρολόγων και ; Υποθέτω ότι εννοείτε το ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ Γιατί λες « σε ΜΕΤΑΛΛΙΚΟΥΣ αγωγούς» ; Υπονοείς ότι υπάρχουν και αγωγοί όπου τα κινούμενα σωματίδια δεν είναι ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ; αυτό εννοώ . . και σήμερα εξακολουθούμε να αποδεχόμαστε τη θεωρία ότι τα σωματίδια που ευθύνονται για το ηλεκτρικό ρεύμα σε ΜΕΤΑΛΛΙΚΟΥΣ αγωγούς είναι τα ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ακριβώς . . μόνο σε μεταλλικούς αγωγούς τα σε κατευθυνόμενη κίνηση «φορτηγά» του ηλεκτρικού φορτίου είναι αποκλειστικά τα ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ

Τα ηλεκτρόνια δεν τα στέλνει η μπαταρία στους υγρούς αγωγούς τα «φορτηγά» είναι ιόντα και στους υγρούς αγωγούς όπως είναι το αλατόνερο ποια είναι τα «φορτηγά» ; σε αέριους αγωγούς ; Αν το ουδέτερο άτομο «χάσει» ηλεκτρόνια γίνεται θετικό ιόν. Αν προσλάβει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια γίνεται αρνητικό ιόν . ιόντα ; Όταν δηλαδή πέφτει κεραυνός συμβαίνει κατευθυνόμενη κίνηση ιόντων και ηλεκτρονίων στην ατμόσφαιρα ; και ηλεκτρόνια και ιόντα έτσι γίνεται Όχι ακριβώς . Τα ηλεκτρόνια δεν τα στέλνει η μπαταρία Όταν λοιπόν συνδέω τους πόλους της με ένα καλώδιο, η μπαταρία στέλνει στο καλώδιο ηλεκτρόνια.

που βρέθηκαν τα ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ;

και που βρέθηκαν τα ηλεκτρόνια; υπάρχουν στο μεταλλικό καλώδιο και η μπαταρία δημιουργεί στο εσωτερικό του ένα ηλεκτρικό πεδίο το οποίο τους ασκεί δυνάμεις Και το πεδίο αυτό μπορεί και τα «ξεκολλάει» από τα άτομα; Για να κάνεις αυτή την ερώτηση υποθέτω ότι τα φαντάζεσαι να περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα Όχι τα ηλεκτρόνια που σχετίζονται με το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ΕΛΕΥΘΕΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ τα οποία υπάρχουν στα μέταλλα και «αλητεύουν» ανάμεσα στα ιόντα του μετάλλου Έτσι τα φαντάζομαι γιατί έτσι μάθαμε στη Χημεία. εφόσον βρίσκονται σε ΚΙΝΗΣΗ γιατί δεν εκδηλώνεται ηλεκτρικό ρεύμα ; Και υπονοείς ότι τέτοια ΕΛΕΥΘΕΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ δεν υπάρχουν σε υλικά όπως το ξύλο, το γυαλί, ο φελλός κι όλα εκείνα που λέγονται ΜΟΝΩΤΕΣ Τώρα κατάλαβα . . . Ξέρεις όταν είχα πρωτακούσει για ηλεκτρικό ρεύμα και ηλεκτρόνια φανταζόμουνα ότι το βραδάκι όταν ανάβουμε το φως έρχονται ηλεκτρόνια από τη ΔΕΗ περνούν από το διακόπτη και μας ανάβουν το φως γιατί η κίνησή τους είναι άτακτη . . όταν όμως «εμφανιστεί» το ηλεκτρικό πεδίο η κίνησή τους γίνεται ΚΑΤΕΥΘΥΝΟΜΕΝΗ ακριβώς έτσι

Τα ηλεκτρόνια δεν είναι της ΔΕΗ, ούτε της μπαταρίας Υπάρχουν ως ΕΛΕΥΘΕΡΑ σε άτακτη κίνηση σε όλα τα αγώγιμα αντικείμενα και περιμένουν

Στον ΜΙΚΡΟΚΟΣΜΟ του χαλκού ΕΛΕΥΘΕΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΙΟΝΤΑ ΧΑΛΚΟΥ

η έννοια ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ

Στη Φυσική έχει επικρατήσει να περιγράφονται τα φαινόμενα με την έννοια ΕΝΕΡΓΕΙΑ ναι αλλά τι είναι αυτό το «κάτι» που προσφέρει μια μπαταρία ; Αυτό που λέγαμε σε προηγούμενη τάξη ότι αν σπρώξω ένα αντικείμενο και το μετατοπίσω α. ασκώ δύναμη β. μεταβιβάζω ενέργεια Ακριβώς αυτό . . όπως κάποιος που ασκεί δύναμη σε ένα αντικείμενο και το μετατοπίζει μεταβιβάζει ενέργεια από το σώμα του στο αντικείμενο Ναι αλλά τι σχέση έχει αυτό με τη μπαταρία και τα καλώδια ; εάν συνδέσουμε τους πόλους μιας μπαταρίας με μεταλλικό αγωγό η μπαταρία μεταβιβάζει ΕΝΕΡΓΕΙΑ σε ποιον τη μεταβιβάζει ; στα ελεύθερα ηλεκτρόνια του αγωγού η ενέργεια δηλαδή που μεταβιβάζει η μπαταρία είναι κάτι σαν το έργο ; Βέβαια . . Και τη μετράμε με τζάουλ

και πόση ενέργεια μπορεί και μεταβιβάζει μια μπαταρία ; όταν μια μπαταρία είναι 6 βολτ μεταβιβάζει 6 τζάουλ σε σωματίδια (ηλεκτρόνια) του μεταλλικού αγωγού με συνολικό φορτίο ενός coulomb, ή 12 τζάουλ σε σωματίδια με φορτίο 2 coulomb ή 48 τζάουλ σε σωματίδια με φορτίο 8 coulomb . Ακριβώς . Κάθε φορά που διαιρείς την ΕΝΕΡΓΕΙΑ (σε τζάουλ) την οποία μεταβιβάζει η συγκεκριμένη μπαταρία με το ηλεκτρικό φορτίο (σε coulomb) των σωματιδίων στα οποία μεταβιβάζεται θα βγαίνει το 6 βολτ. Νομίζω ότι κατάλαβα. Αν μια μπαταρία είναι έτσι ώστε να μεταβιβάζει 9 τζάουλ σε 6 coulomb ηλεκτρικού φορτίου ή 15 τζάουλ και σε 10 coulomb φορτίου των σωματιδίων σημαίνει ότι έχει διαφορά δυναμικού 1,5 βολτ . Αυτό το «6 βολτ» , οι φυσικοί το λένε ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ Κι εγώ νομίζω ότι κατάλαβες .

W VΑΒ = q Αν συνδέσουμε τους πόλους Α και Β μιας μπαταρίας με αγωγό ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ στους πόλους της μπαταρίας W λέγεται VΑΒ = Αυτό που προκύπτει από τη διαίρεση της ενέργειας W που μεταβιβάζει η μπαταρία σε σωματίδια φορτίοu q q με το φορτίο q. Σε περίπτωση που ο αγωγός είναι μεταλλικός τα σωματίδια είναι ηλεκτρόνια Σε κάθε μπαταρία ο πόλος με το συν ( + ) θεωρείται ότι έχει μεγαλύτερο δυναμικό από τον πόλο με το πλην ( - ) Και γιατί λέμε «ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ» ; Υπάρχουν δύο δυναμικά τα οποία ΔΙΑΕΡΕΡΟΥΝ; Διαφορά δυναμικού μπορεί να υπάρχει και στα άκρα Γ και Δ ενός αγωγού ακόμα κι αν τα δύο αυτά άκρα δεν συνδέονται άμεσα με τους πόλους μιας μπαταρίας αλλά συνδέονται μέσω άλλων αγωγών. Η διαφορά δυναμικού εμφανίζεται μόνο στους πόλους Α και Β μιας μπαταρίας ; Διαφορά δυναμικού βέβαια προσφέρεται και από τη ΔΕΗ στις διάφορες πρίζες μέσα στο σπίτι

Υποθέτω από το όνομα κάποιου φυσικού που τον έλεγαν Volt Και γιατί λέμε « τόσα ΒΟΛΤ;» Τι είναι ΒΟΛΤ ; Γιατί το λένε έτσι ; Ακριβώς Το ένα VOLT είναι η μονάδα μέτρησης της διαφοράς δυναμικού σε όλο τον κόσμο; Υποθέτω από το όνομα κάποιου φυσικού που τον έλεγαν Volt Όχι ακριβώς, αλλά περίπου έτσι . Η λέξη δημιουργήθηκε από το όνομα του Ιταλού Alessandro VOLTA, ο οποίος επινόησε και κατασκεύασε την πρώτη ηλεκτρική στήλη και πρόσφερε στους ερευνητές τη δυνατότητα να διαθέτουν ηλεκτρικό ρεύμα Και αυτό που λέγεται ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ, είναι το όργανο με το οποίο τη μετράμε τη διαφορά δυναμικού ; Η νέα συσκευή προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον στην επιστημονική κοινότητα της αυγής του 19ου αιώνα. Τον Νοέμβριο του 1800 προσκεκλημένος στο Παρίσι εποχής εκτελεί πειράματα με την ηλεκτρική στήλη παρουσία του Αυτοκράτορα. Λίγο αργότερα ο Ναπολέων παραγγέλνει να κατασκευαστεί μια μεγάλη συστοιχία ( γαλλλικά BATTERIE, ελληνικά μπαταρία ) από 600 στήλες την οποία προσφέρει στην Πολυτεχνική Σχολή του Παρισιού.

συνολικού φορτίου των σωματιδίων θεωρείται ΑΙΤΙΑ ηλεκτρικού ρεύματος εφόσον βέβαια εμφανιστεί στα άκρα αγωγού Τη διαφορά δυναμικού σε περίπτωση που σχετίζεται με ηλεκτρικό ρεύμα τη λέμε και ΤΑΣΗ αγωγός ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ «κάτι» που προσφέρει η μπαταρία "πόση ενέργεια μεταβιβάζεται σε κάθε coulomb" Η τιμή της στα άκρα ενός αγωγού είναι το συνολικού φορτίου των σωματιδίων

η ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ V q W αναφέρεται στους πόλους Α και Β μιας μπαταρίας αλλά και γενικότερα σε δύο σημεία ενός ρευματοφόρου αγωγού συμβολίζεται με το γράμμα V λέγεται και ΤΑΣΗ συνιστά φυσικό μέγεθος με μονάδα μέτρησης το ένα βολτ 1 V μετριέται με βολτόμετρο οι ακροδέκτες του οποίου συνδέονται με τα σημεία Α και Β Γ Δ ορίζεται από τη σχέση W V = q A Β όπου W η ενέργεια που μεταβιβάζεται σε σωματίδια του αγωγού ΑΓΔΒ και q το ηλεκτρικό φορτίο των σωματιδίων αυτών

η έννοια ΦΟΡΑ ηλεκτρικού ρεύματος

φορά του ηλεκτρικού ρεύματος θα θεωρείται Από την εποχή που έκανε την πρώτη της εμφάνισή η ΙΔΕΑ για ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ, συνδέθηκε με «κάτι» το οποίο «κάπου κατευθύνεται» όπως το θαλάσσιο ρεύμα και το ρεύμα αέρα Όταν επικράτησε η άποψη ότι ΑΙΤΙΑ του ρεύματος είναι η ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ, εδραιώθηκε και η παραδοχή ότι φορά του ηλεκτρικού ρεύματος θα θεωρείται η φορά από τα μεγάλα δυναμικά προς τα μικρότερα Ήταν μια παγκόσμια συμφωνία η οποία εδραιώθηκε τον 19ο αιώνα πολύ πριν οι φυσικοί καταλήξουν στο ότι « σε μεταλλικούς ρευματοφόρους αγωγούς τα κινούμενα σωματίδια είναι ηλεκτρόνια » . Η συμφωνία εξακολουθεί να ισχύει Ναι αλλά τα ηλεκτρόνια κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Μου φαίνεται παράξενο η θέρμανση του αγωγού θα γίνεται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο . . . Πώς μπορούμε να διαπιστώσουμε ότι άλλαξε η φορά ενός ρεύματος; Το θερμικά φαινόμενα θα είναι διαφορετικά ; Εκείνο που θα είναι διαφορετικό είναι το μαγνητικό πεδίο. Θα το συζητήσουμε αργότερα

η έννοια ΕΝΤΑΣΗ ηλεκτρικού ρεύματος

το « πόσο ηλεκτρικό φορτίο περνάει από μια διατομή του αγωγού Μια από τις πρώτες αναζητήσεις των ερευνητών που ασχολήθηκαν με το ηλεκτρικό ρεύμα ήταν το να βρεθεί τρόπος να περιγράφεται το ότι «ένα ηλεκτρικό ρεύμα είναι ισχυρότερο από ένα άλλο» αλλά και να προσδιορίζεται «πόσο ισχυρότερο είναι το ένα από το άλλο» Οι αναζητήσεις οδήγησαν στην έννοια ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ και στην κατασκευή του οργάνου που θα μπορούσε να τη μετρήσει . Από τη στιγμή που εδραιώθηκε η άποψη ότι το ρεύμα είναι ΚΑΤΕΥΘΥΝΟΜΕΝΗ ΚΙΝΗΣΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ, θεωρήθηκε ότι το κριτήριο για το «πόσο ισχυρό» είναι ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα μπορούσε να είναι το « πόσο ηλεκτρικό φορτίο περνάει από μια διατομή του αγωγού σε κάθε δευτερόλεπτο » ΔΙΑΤΟΜΗ ; δηλαδή ; Φέρε στο μυαλό σου έναν αγωγό κυλινδρικό Και φαντάσου να τον κόβεις με ένα μαχαίρι όπως κάνεις με μια φραντζόλα ψωμί. διατομή Από κει που πέρασε το μαχαίρι είναι η ΔΙΑΤΟΜΗ

I q = t Και εάν σε 16 δευτερόλεπτα περνά φορτίο 32 coulomb η ένταση του ρεύματος θα είναι 2 αμπέρ Ένταση Ι του ηλεκτρικού ρεύματος λέγεται αυτό που προκύπτει από τη διαίρεση του ηλεκτρικού φορτίου q που περνά από μια διατομή ενός αγωγού σε χρονικό διάστημα t δια του χρονικού διαστήματος t q I = t διατομή q Το κλάσμα δύο διαφορετικών μεγεθών, όπως το φορτίο και ο χρόνος, το λέμε και ΠΗΛΙΚΟ q q q q q q q q q q q q q q

τον ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ . Τι είναι ΑΜΠΕΡ ; Το όνομα κάποιου φυσικού ; Τη δεκαετία του 1820 κατά την οποία στην Ελλάδα έχει ξεσπάσει ο απελευθερωτικός αγώνας, οι Γάλλοι ερευνητές έχουν εστιάσει στην έρευνα του ηλεκτρικού ρεύματος και μετά από εντυπωσιακές επιτυχίες θα καταφέρουν να οικοδομήσουν τον ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ . Τι είναι ΑΜΠΕΡ ; Το όνομα κάποιου φυσικού ; Ο μεγάλος πρωταγωνιστής του «γαλλικού» εγχειρήματος ήταν ένας από τους σημαντικότερους φυσικούς του 19ου αιώνα ο Andre Marie AMPÈRE, τότε 45 περίπου ετών, λίγο δηλαδή νεώτερος από τον Θεόδωρο Κολοκοτρώνη, με ιδιαίτερη μαθηματική κατάρτιση αλλά και ικανότατος πειραματιστής συγχρόνως. Οι Γάλλοι και όχι μόνον αυτοί τον χαρακτηρίζουν « Νεύτωνα του Ηλεκτρομαγνητισμού» Πολλά χρόνια αργότερα οι φυσικοί δημιούργησαν, προς τιμήν του, τη μονάδα ένα ΑΜΠΕΡ για την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος Το άγαλμα του Ampère στην πλατεία Αμπέρ στη Λυών

η ΕΝΤΑΣΗ ηλεκτρικού ρεύματος αναφέρεται σε ρευματοφόρο αγωγό περιγράφει το «πόσο ισχυρό» είναι το ρεύμα που διαρρέει τον αγωγό συμβολίζεται με το γράμμα Ι λέγεται και ΡΕΥΜΑ συνιστά φυσικό μέγεθος με μονάδα μέτρησης το ένα αμπέρ 1 Α μετριέται με αμπερόμετρο το οποίο παρεμβάλλεται έτσι ώστε το ρεύμα που θέλουμε να μετρήσουμε να περνά από το όργανο πόσα coulomb σε κάθε δευτερόλεπτο q Ι ορίζεται από τη σχέση = όπου q το ηλεκτρικό φορτίο που περρνά από μία διατομή του αγωγού σε χρονικό διάστημα t για την περίπτωση σταθερού ρεύματος t

η ΦΥΣΙΚΗ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ εκτός από είναι και Αντικείμενα όπως το αμπερόμετρο υπάρχουν στο εργαστήριο. Και δεν πρέπει να ξεχνάς ότι Πώς είναι το αμπερόμετρο; δεν έχω δει ποτέ εκτός από η ΦΥΣΙΚΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΕΝΝΟΙΕΣ ΝΟΜΟΙ είναι και ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ που τα πιάνουμε με τα χέρια μας

τα ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ |Ι ο ΑΝΤΙΣΤΑΤΗΣ είναι αγωγός ο οποίος υπακούει στον νόμο του Ohm ή συμβολίζεται με με ο ΛΑΜΠΤΗΡΑΣ συμβολίζεται με η ΜΠΑΤΑΡΙΑ |Ι συμβολίζεται με ο ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ συμβολίζεται με τα ΚΑΛΩΔΙΑ είναι αγωγοί με αμελητέα αντίσταση καθένα από αυτά συμβολίζεται με

το ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟ το ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ ο ΡΟΟΣΤΑΤΗΣ το ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΟ και και είναι ακόμα το ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟ με το οποίο μετράμε την ένταση του ρεύματος A το συμβολίζουμε με το ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ με το οποίο μετράμε τη ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ – ΤΑΣΗ - μεταξύ δύο σημείων και V το συμβολίζουμε με ο ΡΟΟΣΤΑΤΗΣ το ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΟ ο οποίος μας προσφέρει μια ποικιλία τιμών ΡΕΥΜΑΤΟΣ το οποίο μας προσφέρει μια ποικιλία τιμών ΤΑΣΗΣ

διαλέγουμε ορισμένα από αυτά τα συναρμολογούμε κι έχουμε ένα ΚΥΚΛΩΜΑ

ο ΝΟΜΟΣ του OHM

Από τι εξαρτάται η ένταση του ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό ; Έτος 1827, στην Ελλάδα η ναυμαχία του Ναυαρίνου αλλά στη Γερμανία ο Georg Simon Ohm – Γκέοργκ Ζήμον Ομ - επιχειρεί να απαντήσει στο ερώτημα: Από τι εξαρτάται η ένταση του ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό ; Η αρχική απάντηση την οποία δίδει είναι ότι η ένταση του ρεύματος διαμορφώνεται α . Από το «πόσα βολτ» εμφανίζονται στα άκρα του. ή, σε πιο αυστηρή διατύπωση από τη ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ - τάση - στα άκρα του β. από το «πώς» είναι ο αγωγός. Για να το περιγράψει εισάγει την έννοια ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ, αποδίδει δηλαδή σε κάθε αγωγό μια αντίσταση και Την τιμή της αντίστασης την υπολογίζει διαιρώντας ορισμός την τιμή της τάσης στα άκρα του αγωγού ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ = με την τιμή του ρεύματος που τον διαρρέει ΕΝΤΑΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Στην ίδια λογική, σήμερα «ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ενός αγωγού είναι το «πόσα βολτ χρειάζονται να τεθούν στα άκρα του αγωγού για να προκύψει ρεύμα ένα αμπέρ» η αντίσταση συμβολίζεται με το γράμμα R

VAB ΙAB RAB = Είναι ο λεγόμενος ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ OHM Για να καταλήξει ότι για ορισμένους αγωγούς η ένταση του ρεύματος είναι ανάλογη προς τη διαφορά δυναμικού και αντιστρόφως ανάλογη προς την αντίσταση του αγωγού Είναι ο λεγόμενος ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ OHM VAB ΙAB = Αν τα άκρα του αγωγού είναι Α και Β, ο ΝΟΜΟΣ διατυπώνεται με τη σχέση: RAB ΙΑΒ RΑΒ Α Β Πολλές δεκαετίες αργότερα το όνομα του Ohm δόθηκε στη μονάδα μέτρησης της αντίστασης. Λέγεται 1 ohm, διαβάζεται «ένα ωμ» και συμβολίζεται με 1 Ω

L ρ R = Α ΑΠΟ ΤΙ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΤΙΜΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ενός αγωγού ; Ο ίδιος, ακολουθώντας τον δρόμο των εργαστηριακών μετρήσεων, αναζητεί και την απάντηση στο ερώτημα : ΑΠΟ ΤΙ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΤΙΜΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ενός αγωγού ; Α L Για να καταλήξει ότι για ομογενείς αγωγούς κυλινδρικού σχήματος και με σταθερό πάχος, όπως είναι και το κάθε καλώδιο α. Είναι ΑΝΑΛΟΓΗ με το ΜΗΚΟΣ του αγωγού H τιμή της αντίστασης β. Είναι ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΩΣ ΑΝΑΛΟΓΗ με το ΕΜΒΑΔΟΝ Α της διατομής του αγωγού V γ. Εξαρτάται από το υλικό του αγωγού Ι = R L ρ Στη γλώσσα των συμβόλων είναι ρ L R = R = Α Α Το το σύμβολο ρ παριστάνει τη λεγόμενη ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ του υλικού, η οποία περιγράφει το «πώς εξαρτάται η αντίσταση του αγωγού από το ΥΛΙΚΟ ΤΟΥ Αργότερα θα διαπιστωθεί ότι σε μεταλλικούς αγωγούς η τιμή της αντίστασης αυξάνεται εάν αυξηθεί η θερμοκρασία τους .

Υποθέτουμε ότι όλοι οι αγωγοί είναι από χαλκό R L , A 2R 2L , A 4R L , A/4 Ποια είναι η μονάδα μέτρησης της ειδικής αντίστασης ; Για να μπορεί η αντίσταση να μετριέται σε Ω πρέπει , σύμφωνα με τη σχέση R= ρ L/A , η μονάδα της ειδικής αντίστασης να είναι 1 Ωm, ένα ωμ-μέτρο, ένα ωμ επί ένα μέτρο Ποιο υλικό έχει μικρή ειδική αντίσταση ; Αν ένα υλικό έχει μικρή ειδική αντίσταση σε σχέση με τα άλλα υλικά, τι σημασία έχει ; Ο χαλκός έχει 12 περίπου φορές μικρότερη ειδική αντίσταση από τον χάλυβα . Είναι ένας «ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΟΣ» αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος Ελάχιστα. Ο άργυρος. λόγου χάρη, έχει λίγο μικρότερη ειδική αντίσταση από τον χαλκό Αυτό θα πει ότι 10 μέτρα καλώδιο με πάχος 1 mm2 Υπάρχουν μέταλλα με ειδική αντίσταση μικρότερη από εκείνη του χαλκού ; Για τον χαλκό ρ = 1,72.10-8 Ωm. αν είναι χάλκινο έχει αντίσταση 0,17 Ω Για το αλουμίνιο ρ = 2, 63.10-8 Ωm αν είναι από αλουμίνιο έχει αντίσταση 0,26 Ω Για το χάλυβα ρ = 20.10-8 Ωm αν είναι από χάλυβα έχει αντίσταση 2 Ω

όπου L το μήκος του αγωγού, A το εμβαδόν της διατομής του η έννοια ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ αναφέρεται σε αγωγό ( σε δύο σημεία του Α και Β ) περιγράφει τη συμβολή του αγωγού στη διαμόρφωση της τιμής του ρεύματος ( εάν εφαρμοστεί κάποια τάση στα σημεία Α και Β ) . συμβολίζεται με το γράμμα R συνιστά και φυσικό μέγεθος με μονάδα μέτρησης το ένα ωμ, 1 Ω VAB ορίζεται από τη σχέση R όπου VAB η τάση στα Α , Β και Ι το ρεύμα που θα διαρρέει τον αγωγό. = I μετριέται με αμπερόμετρο και βολτόμετρο, με μετρήσεις ταυτόχρονες έχει ως μονάδα μέτρησης το 1 Ω από τα γεωμετρικά στοιχεία του αγωγού, από το υλικό του αγωγού και από τη θερμοκρασία η τιμή της διαμορφώνεται εφόσον ο αγωγός είναι κυλινδρικός ή πρισματικός σταθερής διατομής η απάντηση στο «από τι καθορίζεται η τιμή της ;» δίνεται με την εξίσωση L R ρ = Α όπου L το μήκος του αγωγού, A το εμβαδόν της διατομής του και ρ η ειδική αντίσταση του υλικού, η τιμή της οποίας εξαρτάται και από τη θερμοκρασία

ο Νόμος του Ohm είναι ένας από τους μεγάλους νόμους της Φυσικής ; Αναφέρεται σε κάποιους ειδικούς αγωγούς ο Νόμος του Ohm είναι ένας ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ Δεν συγκαταλέγεται στους μεγάλους Νόμους της Φυσικής αλλά είναι εξαιρετικά χρήσιμος στη θεωρητική για την πρόβλεψη και την ερμηνεία της συμπεριφοράς πάρα πολλών κυκλωμάτων

για ορισμένους αγωγούς η τιμή της αντίστασης είναι σταθερή Σαν μαθηματική δομή είναι ίδια η σχέση Ι= V/R δεν είναι ίδια με τη εξίσωση ορισμού της αντίστασης ; αλλά η εξίσωση ορισμού της αντίστασης απαντά στο ερώτημα : « τι λέγεται αντίσταση;» ΣΤΑΘΕΡΗ ; Δηλαδή ακόμα κι αν αυξηθεί η θερμοκρασία τους η αντίσταση θα διατηρείται αναλλοίωτη ; ενώ ο Νόμος του Ohm μας λέει ότι για ορισμένους αγωγούς η τιμή της αντίστασης είναι σταθερή Ι Όχι ακριβώς . Αναφερόμαστε σε αγωγούς σταθερής θερμοκρασίας και λέγοντας ΣΤΑΘΕΡΗ εννοούμε ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΗ από τη διαφορά δυναμικού που θα εφαρμόσουμε V και ότι η γραφική παράσταση διαφοράς δυναμικού και ρεύματος είναι ΕΥΘΕΙΑ ΓΡΑΜΜΗ. Μας λέει με άλλα λόγια ότι το ρεύμα είναι ανάλογο προς τη διαφορά δυναμικού.

και να μετράμε ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ το ρεύμα με αμπερόμετρο Βέβαια . Όσοι μάλιστα υπακούουν χαρακτηρίζονται – σε γλώσσα αγγλική - RESISTORS, στα ελληνικά ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ. Υπάρχουν δηλαδή και αγωγοί που δεν υπακούουν στον Νόμο του Ohm ; Πώς μπορούμε να διαπιστώσουμε ότι ένας αγωγός υπακούει στον Νόμο του Ohm, ότι είναι δηλαδή αντιστάτης Εκτός από τον αγωγό θα χρειαστούμε ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟ, ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ και διάταξη να μας προσφέρει διάφορες τιμές τάσης, όπως το ποτενσιόμετρο . Πρέπει να εφαρμόζουμε μια τάση στα άκρα του αγωγού, και να μετράμε ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ το ρεύμα με αμπερόμετρο και την τάση στα άκρα του με βολτόμετρο

αυτό δηλαδή που δείχνει το αμπερόμετρο Εφαρμόζουμε ορισμένη τάση και σημειώνουμε τόσο την τιμή της τάσης – αυτό που δείχνει το βολτόμετρο- όσο και την τιμή του ρεύματος, αυτό δηλαδή που δείχνει το αμπερόμετρο Αλλάζουμε την τιμή της τάσης και επαναλαμβάνουμε τις ταυτόχρονες μετρήσεις αρκετές φορές . Καταγράφουμε τις τις τιμές «τάσης –ρεύματος» σε άξονες. ‘Ένα γεωμετρικό σημείο για κάθε ζευγάρι τιμών Εάν διακρίνουμε ότι τα σημεία με τις τιμές «τάσης-ρεύματος» ανήκουν στην ίδια ευθεία αμπερόμετρο συμπεραίνουμε ότι ο αγωγός υπακούει στον Νόμο του Οhm Διαφορά δυναμικού βολτόμετρο Ένταση ρεύματος Εάν ΌΧΙ, δεν υπακούει

ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ του αντιστάτη V Μελετώντας την, μπορούμε να προσδιορίσουμε την ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ του αντιστάτη I Εάν ο αγωγός είναι ΑΝΤΙΣΤΑΤΗΣ, η ΕΥΘΕΙΑ ΓΡΑΜΜΗ στην οποία καταλήγουμε λέγεται ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ ΚΑΜΠΥΛΗ του αντιστάτη Το ρεύμα μπορεί να παίρνει και αρνητικές τιμές ; Αρνητικές τιμές ρεύματος σημαίνει ότι το ρεύμα έχει αντίθετη φορά από εκείνη που έχει στις θετικές τιμές. Κι αυτό διότι αλλάξαμε τους πόλους της πηγής

αγωγοί υπάκουοι και αγωγοί ανυπάκουοι Αντιστάτης. Υπακούει στον Νόμο του Ohm Δίοδος κενού. Δεν υπακούει στον Νόμο του Ohm Δίοδος με ημιαγωγό. Δεν υπακούει στον Νόμο του Ohm

να υπάρχουν μόνο αντιστάτες μπορούμε να τον εφαρμόσουμε Πώς εφαρμόζεται ο «Νόμος του Ohm» ; ο Νόμος εφαρμόζεται σε ένα αγώγιμο τμήμα με δύο άκρα Α και Β έτσι ώστε από Α έως Β να υπάρχουν μόνο αντιστάτες μπορούμε να τον εφαρμόσουμε στο τμήμα ΖΒΑΓ ; Μπορούμε να τον εφαρμόσουμε Ε Δ στο τμήμα ΓΔ ΙΓΔ = VΓΔ/RΓΔ στο τμήμα ΔΕΖ ΙΔΖ = VΔΖ/RΔΖ στο τμήμα ΓΔΕΖ ΙΓΖ = VΓΖ/RΓΖ Γ Ζ Α Β στο τμήμα ΓΔΕΖ ΙΓΖ = VΓΖ/RΓΖ ΟΧΙ ... γιατί εμπεριέχει ηλεκτρική πηγή

Σύνδεση αντιστατών

Rισ = R1+ R2 +R3 Σύνδεση σε σειρά οι αντιστάτες διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα μπορείς να «πας» από τον ένα στον άλλο χωρίς να συναντήσεις κόμβο αποδεικνύεται ότι η ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ αντίσταση είναι ίση με το άθροισμα των αντιστάσεων Rισ = R1+ R2 +R3 Rισ = R1+ R2 +R3

Η τάση στα άκρα καθεμιάς είναι 220 βολτ Παράλληλη σύνδεση οι αντιστάτες έχουν κοινά άκρα άρα στα άκρα τους είναι ίσες οι τάσεις R ½R αν οι αντιστάτες είναι δύο και είναι ίσες η ισοδύναμη αντίσταση είναι ίση με το μισό καθεμιάς R = Αποδεικνύεται ότι το αντίστροφο της ισοδύναμης είναι ίσο με το άθροισμα των αντιστρόφων των αντιστάσεων αν οι αντιστάτες είναι τρεις και ίσες η ισοδύναμη αντίσταση είναι ίση με το 1/3 καθεμιάς και αν οι αντιστάσεις δεν είναι ίσες ; ισ Στο κύκλωμα κάθε σπιτιού οι ηλεκτρικές συσκευές είναι σε ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ σύνδεση Η τάση στα άκρα καθεμιάς είναι 220 βολτ Rισ

η Φυσική είναι ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ, ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ, ΕΝΝΟΙΕΣ, ΝΟΜΟΙ

ΡΟΟΣΤΑΤΗΣ και ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΟ δύο έξυπνα ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ ΡΟΟΣΤΑΤΗΣ και ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΟ

μια ποικιλία τιμών ΡΕΥΜΑΤΟΣ ο ΡΟΟΣΤΑΤΗΣ μια ποικιλία τιμών ΡΕΥΜΑΤΟΣ Όπως «φανερώνει» και το όνομά του μας προσφέρει μια ποικιλία τιμών ρεύματος, ρυθμίζει το ρεύμα, αρκεί να μετακινήσουμε τον δρομέα δ Εφαρμόζουμε τον νόμο του Ohm στο ΑΒ. Ι = VΑΒ / R. Μετακινώντας τον δρομέα αλλάζει η τιμή της R διότι αλλάζει το μήκος του αντιστάτη. Έχουμε συνεπώς μια ποικιλία τιμών ρεύματος δ δ Α Β

μια ποικιλία τιμών ΤΑΣΗΣ Ι Ι Το ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΟ Α Α δ V V Γ Γ δ Β Β μια ποικιλία τιμών ΤΑΣΗΣ Δ Δ Παρά το όνομά του δεν είναι ΟΡΓΑΝΟ που μετράει «κάτι» . Μας προσφέρει όμως μια ποικιλία τάσεων κι αυτό αρκεί να μετακινήσουμε τον δρομέα δ Εφαρμόζουμε τον νόμο του Ohm στο ΑΒ. Ι = VΑΒ / (R1+R2) Εφαρμόζουμε τον νόμο του Ohm στο ΓΔ, όπου Γ το σημείο στο οποίο ακουμπά ο δρομέας. Ι = VΓΔ / R2 VΓΔ = VR2 / (R1+R2) Η τάση VΓΔ η οποία μας προσφέρεται μπορεί να αποκτά διάφορες τιμές, κλάσματα της VAB την οποία διαθέτουμε . Κι αυτό διότι μετακινώντας λόγου χάρη τον δρομέα προς το Δ ελαττώνεται η τιμή της αντίστασης R2 , ενώ το άθροισμα (R1+R2) είναι σταθερό

η έννοια ΕΝΕΡΓΕΙΑ στο ηλεκτρικό κύκλωμα

ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ σε τμήμα κυκλώματος σε κάθε τμήμα ρευματοφόρου κυκλώματος ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΕΤΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ αυτά που συμβαίνουν σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα μπορούν να περιγραφούν και στη γλώσσα της ενέργειας με μηχανισμό έργου Μα αυτά τα είπαμε με αφορμή την έννοια ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ . Τώρα τα ξαναλέμε ; Ναι . . Τα ίδια λέμε. Επιστρέφουμε στην έννοια ΕΝΕΡΓΕΙΑ για να μιλήσουμε για τις ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ της. Μην ξεχνάς ότι η ενέργεια είναι «κάτι» που αλλάζει πρόσωπα η μεταβιβαζόμενη ενέργεια είναι το έργο αυτών των δυνάμεων, το ηλεκτρικό έργο όταν λοιπόν εφαρμόζουμε τάση σε μεταλλικό αγωγό, εμφανίζεται ηλεκτρικό πεδίο που ασκεί δυνάμεις στα ελεύθερα ηλεκτρόνια

η μεταβιβαζόμενη ενέργεια – το ηλεκτρικό έργο - είναι αυτό που λέμε συνήθως «ηλεκτρική ενέργεια» ; συνήθως έτσι λέγεται αν στο αγώγιμο τμήμα υπάρχει μοτέρ η μεταβιβαζόμενη ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και σε θερμική ενέργεια των αγωγών. και σε τι μετατρέπεται η μεταβιβαζόμενη ενέργεια ; το μοτέρ δηλαδή τίθεται σε κίνηση αλλά αυξάνεται και η η ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ του αν στο αγώγιμο τμήμα υπάρχει μόνο αντιστάτης η μεταβιβαζόμενη ενέργεια μετατρέπεται εξ ολοκλήρου σε θερμική ενέργεια του αντιστάτη. η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΜΕΤΑΤΡΕΠΕΤΑΙ σε ΕΝΕΡΓΕΙΑ άλλης μορφής αυξάνεται δηλαδή η ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ του, όπως συμβαίνει με το λαμπάκι

το ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ JOULE

Το 1840, δέκα περίπου χρόνια μετά την αποδοχή του νόμου του Ohm, ένας νεαρός Άγγλος πειραματιστής από το Μάντσεστερ ενδιαφέρθηκε για το φαινόμενο ΘΕΡΜΑΝΣΗ των ρευματοφόρων αγωγών και το ερεύνησε εξαντλητικά . Σε ένα βαθμό θα μπορούσε να συγκριθεί και με τον κορυφαίο πειραματιστή όλων των εποχών τον επίσης Άγγλο Michael Faraday ’Ήταν ο James Prescott JOULE, ένας από τους κορυφαίους πειραματικούς φυσικούς της γενιάς του. ο Joule θα ενδιαφερθεί ιδιαίτερα για την έννοια ΕΝΕΡΓΕΙΑ και θα την αξιοποιήσει για να περιγράψει τη θέρμανση των ρευματοφόρων αγωγών. Γι αυτό και το φαινόμενο κατά το οποίο το ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας λέγεται ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ JOULE Στα χρόνια που ακολούθησαν θα γίνει και ένας από τους θεμελιωτές του νόμου για τη ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ .

Manchester και τον James Prescott JOULE, γεννημένο το 1818. Η μεγάλη πολιτεία έχει και τα καμάρια της. Manchester Εκτός από την παγκοσμίως γνωστή ποδοσφαιρική του ομάδα, το Μάντσεστερ καμαρώνει και για τους τρεις μεγάλους φυσικούς που γεννήθηκαν εκεί Τον γεννημένο το 1891 James CHADWICK που έδειξε ότι μέσα στους πυρήνες της ύλης υπάρχουν ΝΕΤΡΟΝΙΑ τον γεννημένο το 1856 Joseph John THOMSON ο οποίος ανακάλυψε το ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ και τον James Prescott JOULE, γεννημένο το 1818. Στο Δημαρχείο της πόλης υπάρχει και το άγαλμα του Joule. Και είναι γνωστό ότι το όνομά του έγινε η μονάδα μέτρησης της σημαντικότερης ίσως έννοιας της Φυσικής, της ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ είναι ενέργεια μεταβιβαζόμενη εξ αιτίας κάποιας διαφοράς θερμοκρασίας διότι συνήθως το περιβάλλον δεν είναι η κόλαση ο αντιστάτης μεταβιβάζει ενέργεια στο περιβάλλον με μηχανισμό ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ μεταβιβάζεται ενέργεια στον αντιστάτη με μηχανισμό ΕΡΓΟΥ ΑΝΤΙΣΤΑΤΗΣ διότι είναι πιο εύκολο να μετρήσεις τη ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Χρειάζεσαι μόνο θερμόμετρο και ζυγαριά αυξάνεται η θερμοκρασία του και η έννοια ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ; τώρα το κατάλαβα αν μάλιστα η θερμοκρασία του αντιστάτη διατηρείται σταθερή συμπεραίνουμε ότι η μεταβιβαζόμενη ως ΕΡΓΟ ενέργεια W είναι ίση με τη θερμότητα Q μεταβιβάζεται ενέργεια στον αντιστάτη . . αυξάνεται η θερμοκρασία του . . και μέχρι εδώ έχουμε φαινόμενο Joule τώρα η θερμοκρασία του είναι υψηλότερη από εκείνη του περιβάλλοντος μπορούμε δηλαδή να υπολογίσουμε τη μεταβιβαζόμενη ενέργεια W μετρώντας πειραματικά τη θερμότητα Q άρα μεταβιβάζεται ενέργεια στο περιβάλλον με μηχανισμό ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ αυτό έκανε και ο James Prescott Joule

σε κάθε μεταβίβαση ενέργειας - είτε αυτή γίνεται ως έργο είτε ως θερμότητα– αντιστοιχεί κάποια ΙΣΧΥΣ η έννοια η οποία περιγράφει το «πόσο γρήγορα» γίνεται η μεταβίβαση το «πόσα τζάουλ μεταβιβάζονται σε κάθε δευτερόλεπτο» ΙΣΧΥΣ στο ηλεκτρικό κύκλωμα Συμβολίζεται με το κεφαλαίο Ρ αρχικό της αγγλικής λέξης power πόσα τζάουλ σε κάθε δευτερόλεπτο εάν σε ένα τμήμα ηλεκτρικού κυκλώματος μεταβιβάζεται με σταθερό ρυθμό ενέργεια W επί χρονικό διάστημα t, η ισχύς Ρ θα είναι W τι θα πει «μια λάμπα είναι 100 βατ» ; Ρ = αν τη βάλεις στο δίκτυο των 220 βολτ, θα της μεταβιβάζονται -από το δίκτυο- 100 τζάουλ το δευτερόλεπτο t

Το 1765 ο Σκοτσέζος μηχανικός James Watt – Τζέημς Γουότ αλλά στην Ελλάδα τον λέμε συνήθως Τζέημς Βατ – κατασκεύασε μια πρωτοποριακή μηχανή ατμού η οποία εξελίχθηκε σε έναν από τους μεγάλους πρωταγωνιστές της Βιομηχανικής Επανάστασης Πολλές δεκαετίες αργότερα το όνομα του Watt δόθηκε στη μονάδα μέτρησης της έννοιας ΙΣΧΥΣ . ένα βατ Είναι το 1 Watt – ένα γουότ – το οποίο στην Ελλάδα έχει επικρατήσει να λέγεται Συμβολίζεται με 1 W . Τελικά ένας Άγγλος, ο Joule, ένας Σκοτσέζος, ο Watt, ένας Γερμανός, ο Ohm, ένας Ιταλός, ο Volta και δύο Γάλλοι, ο Ampere και ο Coulomb μοιράζονται τη δόξα με το ακούγονται τα ονόματά τους στα σχολεία όλου του κόσμου στα μαθήματα για τον Ηλεκτρισμό. Κανένας Αμερικανός, κανένας Ρώσος, κανένας Ισπανός, κανένας Ολλανδός, κανένας Έλληνας . Στο Λύκειο θα μάθεις και για μονάδες μέτρησης από τα ονόματα του Άγγλου Faraday, του Σέρβου Tesla και του Αμερικανού Henry, αλλά γενικά έχεις δίκιο

τα βατ τα βολτ και τα αμπέρ

W VAB q q Ι t η ανά μονάδα χρόνου μεταβιβαζόμενη ενέργεια Ρ V I η ανά μονάδα χρόνου μεταβιβαζόμενη ενέργεια σε ένα τμήμα κυκλώματος είναι ίση με το γινόμενο «ΤΑΣΗ επί ΡΕΥΜΑ» = η διαφορά δυναμικού VAB στα άκρα ενός αγώγιμου τμήματος είναι η ανά μονάδα φορτίου ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ στο τμήμα ΑΒ. W Α Β VAB = q q η ένταση Ι του ρεύματος στον αγωγό ΑΒ είναι το ανά μονάδα χρόνου διακινουμενο φορτίο Ι = t q W W αν πολλαπλασιάσουμε κατά μέλη προκύπτει = ΙΣΧΥΣ VABI = = q t t

Η τάση στα άκρα καθεμιάς είναι 220 βολτ Στο κύκλωμα κάθε σπιτιού οι ηλεκτρικές συσκευές είναι σε ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ σύνδεση Η τάση στα άκρα καθεμιάς είναι 220 βολτ Αν λειτουργεί μόνο ένα σεσουάρ 1100 βατ το ρεύμα – σύμφωνα με τη σχέση P= VI - θα είναι 5 Αμπέρ. Αν λειτουργεί συγχρόνως και ένας λαμπτήρας 100 βατ, το ρεύμα στο νήμα του λαμπτήρα – σύμφωνα με τη σχέση P= VI - θα είναι 0, 45 Αμπέρ. Το ρεύμα συνεπώς στον κεντρικό αγωγό θα είναι 10, 45 Α Αν λειτουργήσει συγχρόνως και ένα μάτι ηλεκτρικής κουζίνας - 1100 βατ - το ρεύμα στον αντιστάτη του θα είναι επίσης 5 αμπέρ. Το ρεύμα συνεπώς στον κεντρικό αγωγό θα είναι 10 Α Αν ανάψουμε και τον ηλεκτρικό θερμοσίφωνα των 4000 βατ το ρεύμα στον αντιστάτη του θα είναι 18,18 Α. Το ρεύμα συνεπώς στον κεντρικό αγωγό θα είναι 28,63 Α

ΜΟΝΟ αντιστάτης R η P = VI ισχύει σε κάθε περίπτωση ενώ η P = I2R τη στιγμιαία ΙΣΧΥ Ρ σε οποιοδήποτε τμήμα ηλεκτρικού κυκλώματος εάν στο τμήμα ΑΒ του κυκλώματος υπάρχει ΜΟΝΟ αντιστάτης R οπότε προκύπτει μπορούμε να εφαρμόσουμε τον νόμο του Ohm VAB = IR 2 A B Ρ Ι R η P = VI ισχύει σε κάθε περίπτωση ενώ η P = I2R εφόσον υπάρχει μόνο αντιστάτης = με την οποία διατυπώνεται και ο Νόμος του Joule

ο ΝΟΜΟΣ του JOULE

η ανά μονάδα χρόνου θερμότητα ΕΙΝΑΙ πειραματικός νόμος τον οποίον διατύπωσε ο 24χρονος χαρισματικός πειραματιστής James Prescott Joule to 1842, δεκαπέντε χρόνια μετά τον νόμο του Ohm. τι είναι ο νόμος του Joule ; σε ποιο φαινόμενο αναφέρεται ; ποιες έννοιες χρησιμοποιεί ; ΑΝΑΦΕΡΕΤΑΙ στο φαινόμενο JOULE τη «ΘΕΡΜΑΝΣΗ ενός αγωγού λόγω του ηλεκτρικού ρεύματος» την ένταση του ρεύματος Ι , την αντίσταση R του αγωγού , και την ανά μονάδα χρόνου θερμότητα που μεταβιβάζει όταν βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία διακηρύσσει ότι η ανά μονάδα χρόνου θερμότητα την οποία που μεταβιβάζει ένας ρευματοφόρος αγωγός – σταθερής θερμοκρασίας - στο περιβάλλον I2R = Νομίζω ότι έχεις καταλάβει πολύ καλά Να βάλουμε μια τάξη για να δω εάν κατάλαβα. Η ΘΕΩΡΙΑ σε συνδυασμό με τον νόμο του Ohm οδηγούσε στο συμπέρασμα ότι η ανά μονάδα χρόνου μεταβιβαζόμενη ( ηλεκτρική ) ενέργεια σε αντιστάτη ήταν ίση με Ι2R .. Ο Joule πειραματίστηκε με ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ αποδεικνύοντας ότι η ανά μονάδα χρόνου θερμότητα που μεταβιβάζει ο σταθερής θερμοκρασίας αντιστάτης στο περιβάλλον είναι κι αυτή ίση με Ι2R κατέδειξε ότι ΟΛΗ Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΟΥ ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΕΤΑΙ ΣΕ ΑΝΤΙΣΤΑΤΗ ΜΕΤΑΤΡΕΠΕΤΑΙ ΣΕ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ αποδιδόμενη στο περιβάλλον. Καλά κατάλαβα ;

μπορούσαμε να επαληθεύσουμε ότι ισχύει ο πειραματικός Θα τροφοδοτήσουμε τον αντιστάτη με ηλεκτρικό ρεύμα, ενώ με ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟ θα μετράμε την έντασή του. Ο αντιστάτης θα βρίσκεται μέσα σε θερμικά μονωμένο δοχείο με νερό. Πώς θα μπορούσαμε να επαληθεύσουμε ότι ισχύει ο πειραματικός νόμος του Joule ; Ο αντιστάτης θερμαινόμενος από το ηλεκτρικό ρεύμα θα αποδίδει θερμότητα στο νερό κι εμείς, με ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟ, θα μετρήσουμε την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού για ορισμένο χρονικό διάστημα, μετρημένο με ΧΡΟΝΟΜΕΤΡΟ Πρέπει να καταφύγουμε στο σχολικό εργαστήριο. Θα χρειαστούμε ΑΝΤΙΣΤΑΤΗ γνωστής αντίστασης, ΡΟΟΣΤΑΤΗ για να επιλέγουμε τιμές ρεύματος, ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟ, ΧΡΟΝΟΜΕΤΡΟ, ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟ, και δοχείο – ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΟ – με θερμικά μονωμένα τοιχώματα και νερό. Θα το επαναλάβουμε κι άλλες φορές με τον ίδιο αντιστάτη, για το ίδιο χρονικό διάστημα αλλά με διαφορετικό κάθε φορά ρεύμα καταγράφοντας κάθε φορά την αύξηση Δθ της θερμοκρασίας στην ίδια ποσότητα νερού. Θα καταγράψουμε σε μία στήλη τις τιμές του ρεύματος υψωμένες στο τετράγωνο και σε μια άλλη στήλη τις αντίστοιχες τιμές των Δθ. Δθ Θα δημιουργήσουμε γραφική παράσταση με τις τιμές Ι2 και τις τιμές Δθ. Εάν τα σημεία βρεθούν στην ίδια ευθεία μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η αύξηση της θερμοκρασίας – άρα και Η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ( ως ανάλογη με το Δθ) – ΕΙΝΑΙ ΑΝΑΛΟΓΗ ΜΕ ΤΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ ΤΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Θα χρειαστεί με άλλο πείραμα – αυτή τη φορά με σταθερό ρεύμα και διάφορες τιμές αντίστασης για να αποδείξουμε ότι η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΕΙΝΑΙ ΑΝΑΛΟΓΗ με την τιμή της ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ Ι2

και έδειξε ότι η ανά μονάδα χρόνου αυτή ενέργεια είναι ίση Ι2R. Σε κάθε περίπτωση ρευματοφόρου στερεού ΑΓΩΓΟΥ ο οποίος θερμαίνεται, είτε είναι αντιστάτης είτε δεν είναι, η αύξηση της θερμικής του ενέργειας ανά δευτερόλεπτο είναι I2R. Και εφόσον βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία η θερμότητα που αποδίδεται στο περιβάλλον είναι ίση με αυτήν. ροοστάτης διακόπτης θερμόμετρο δοχείο νερό μεταλλικό νήμα θερμική μόνωση Κατάλαβα ότι o Joule επέλεξε να πειραματιστεί με ρευματοφόρο ΑΝΤΙΣΤΑΤΗ, στον οποίο όλη η μεταβιβαζόμενη ενέργεια είναι ίση με τη θερμότητα που αποδίδεται στο περιβάλλον και έδειξε ότι η ανά μονάδα χρόνου αυτή ενέργεια είναι ίση Ι2R. Στην περίπτωση όμως ενός κινητήρα η μεταβιβαζόμενη σε αυτόν ενέργεια είναι πολύ περισσότερη από τη θερμότητα που αποδίδεται στο περιβάλλον. Το ερώτημα είναι : Και στην περίπτωση ενός κινητήρα η αποδιδόμενη θερμότητα είναι ίση με I2R ;

είναι η ανά μονάδα χρόνου (ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ) ΕΝΕΡΓΕΙΑ Νομίζω ότι είναι αρκετά πολύπλοκο είναι η ανά μονάδα χρόνου (ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ) ΕΝΕΡΓΕΙΑ που μεταβιβάζεται σε αγωγό μόνο εάν είναι ΑΝΤΙΣΤΑΤΗΣ. Νιώθω την ανάγκη να πω τι κατάλαβα γι αυτό το I2R είναι η ανά μονάδα χρόνου αύξηση της εσωτερικής ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ενός ρευματοφόρου ΑΓΩΓΟΥ σε κάθε περίπτωση είναι η ανά μονάδα χρόνου ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΠΟΥ ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΕΙ στο περιβάλλον ένας οποιοσδήποτε ρευματοφόρος ΑΓΩΓΟΣ όταν έχει θερμανθεί και βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία τι σημαίνει αυτό το «καταναλίσκει» ; Είναι ΚΑΙ ΤΑ ΤΡΙΑ και νιώθω την ανάγκη να σου πω ότι κατάλαβες Και όπως συνήθως λένε οι φυσικοί είναι η ισχύς την οποία καταναλίσκει ο ρευματοφόρος αγωγός αναφέρεται σε ενέργεια η οποία δεν αποθηκεύεται μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, ζεσταίνει τον αγωγό, ο αγωγός την καταναλώνει για να ζεσταθεί

Το φαινόμενο Joule και οι εφευρέσεις

Το φαινόμενο Joule αξιοποιήθηκε από διάφορους εφευρέτες τεχνικούς με την επινόήση και την κατασκευή ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΩΝ τα οποία διαδόθηκαν σε όλο τον κόσμο. Είναι οι λαμπτήρες με πυρακτωμένο νήμα και οι διάφορες ηλεκτρικές θερμαντικές συσκευές όπως η ηλεκτρική κουζίνα, το ηλεκτρικό σίδερο, ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας, η ηλεκτρική σόμπα, το ηλεκτρικό καλοριφέρ, η φρυγανιέρα, η ψηστιέρα εξαιρετική για να ψήνει κανείς φαγκρί, τσιπούρα και σαργό. . . όχι . . όχι Το μίξερ δεν το φτιάξαμε για να θερμαίνεται. Η ανακάλυψή του δεν είναι αξιοποίηση του φαινομένου Joule. ξεχάσαμε το μίξερ και το σεσουάρ Λειτουργεί όμως με ηλεκτρικό ρεύμα. Που βασίζεται η λειτουργία του ; Βασίζεται σε φαινόμενο του ΗΛΕΚΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΥ . Δείξε λίγη υπομονή Δεν μπορώ να κάνω κι αλλιώς

Τι σημαίνει «ΑΣΦΑΛΕΙΑ 35 αμπέρ»; Ιδιαίτερα χρήσιμο ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ είναι και η τηκόμενη ασφάλεια . Βασίζεται και αυτή στο φαινόμενο Joule Τηκόμενη ασφάλεια ; Γιατί τη λένε έτσι ; Τη λένε ΑΣΦΑΛΕΙΑ γιατί ο ρόλος της είναι να μας προστατεύει από την υπερφόρτωση του κυκλώματος με αποτέλεσμα μια μεγάλη ζημιά και τη χαρακτηρίζουν ΤΗΚΟΜΕΝΗ διότι όταν λειτουργήσει τήκεται. Για τον λόγο αυτό διαθέτει ένα σύρμα από μέταλλο εύτηκτο Δεν είναι το βολφράμιο που τήκεται στους 3420 0 C ή ο σίδηρος με σημείο τήξης 1535 °C ούτε και χαλκός που τήκεται στους 1084 0C . Συνηθίζεται ένα κράμα μολύβδου και ψευδαργύρου. Ο ψευδάργυρος τήκεται στους 420 0C και ο μόλυβδος στους 325 0C. Υποθέτω πως «εύτηκτο» θα πει ότι λιώνει σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία . Ποια μέταλλα είναι εύτηκτα ; Πώς λειτουργεί ; Συνδέεται σε σειρά με το κύκλωμα της γραμμής τροφοδοσίας. Όταν, για κάποιο λόγο, η ένταση του ρεύματος φθάσει σε μια υψηλή τιμή η αύξηση της θερμοκρασίας της – ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ JOULE - οδηγεί στην τήξη του μετάλλου και το ρεύμα διακόπτεται. Γιατί πρέπει να διακόπτεται το ρεύμα ; Εάν δεν γινόταν ΔΙΑΚΟΠΗ θα έλιωναν όλοι οι αγωγοί της εγκατάστασης γεγονός που θα σήμαινε μια μεγάλη αυτή καταστροφή. Τι σημαίνει «ΑΣΦΑΛΕΙΑ 35 αμπέρ»; Κάθε ασφάλεια είναι έτσι φτιαγμένη ώστε να λιώνει σε μια ορισμένη τιμή ρεύματος και χαρακτηρίζεται από την τιμή αυτή. Μια ασφάλεια είναι 35 αμπέρ εφόσον το ρεύμα στο οποίο λιώνει και διακόπτεται το κύκλωμα είναι 35 αμπέρ.

Ναι αλλά από όσο έχω ακούσει, στη δική μας εποχή, τις λάμπες αυτές. Ο λαμπτήρας με πυρακτωμένο νήμα εφευρέθηκε το 1879 και ήταν μια από τις μεγαλύτερες εφευρέσεις της εποχής Ναι αλλά από όσο έχω ακούσει, στη δική μας εποχή, τις λάμπες αυτές. οι άνθρωποι έχουν αρχίσει να τις αποφεύγουν Έχεις δίκιο και καλά θα κάνουν να πάψουν να τις χρησιμοποιούν. Είναι χρόνια τώρα που έχουν ανακαλυφθεί λαμπτήρες οι οποίο δίνουν το ίδιο περίπου φως με τις συμβατικές με ΠΟΛΥ ΛΙΓΟΤΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. Ένας τέτοιος λαμπτήρας νέας τεχνολογίας με 20 βατ δίνει το ίδιο φως με ένα λαμπτήρα πυρακτωμένου νήματος των 100 βατ. Στη μία δηλαδή περίπτωση πρέπει να μεταβιβάζονται από το δίκτυο της ΔΕΗ 20 τζάουλ το δευτερόλεπτο και στην άλλη 100. Πέντε περισσότερη ενέργεια και το ίδιο φως. Εντυπωσιακό . . Και ιδιαίτερα σοβαρό διότι ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της εποχής μας είναι η ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ .

και ο Αμερικανός Thomas Alva Edison έγινε παγκόσμια γνωστός Βέβαια το 1879 η εμφάνιση του ηλεκτρικού λαμπτήρα με το πυρακτωμένο νήμα έδωσε το φως τις νύχτες, η ζωή των ανθρώπων άλλαξε εντυπωσιακά και ο Αμερικανός Thomas Alva Edison έγινε παγκόσμια γνωστός Κάθε άλλο. Ελάχιστα ήξερε από φυσική. Ήταν όμως ένας τεχνικός με ξεχωριστή φαντασία που κατάφερνε να αξιοποιεί την επιστήμη. Και όχι μόνο με την εφεύρεση του λαμπτήρα . . ο Edison ήταν σπουδαίος φυσικός ; .

αν θερμανθεί ακόμα περισσότερο μπορεί να βγάλει και λευκό φως ; Όταν θερμαίνεται ένα μέταλλο και φθάσει σε θερμοκρασία 600 περίπου βαθμών Κελσίου - 600 0C- εκπέμπει φως αλλά φως κόκκινο, ενώ στους 1500 0 C, εάν δεν έχει τακεί - δηλαδή λιώσει - βγάζει κίτρινο φως . Για να βγάλει φως λευκό πρέπει η θερμοκρασία του να φθάσει πάνω από 2500 βαθμούς Κελσίου. Και ο Edison σκέφτηκε να χρησιμοποιήσει νήμα το οποίο τροφοδοτούμενο με ηλεκτρικό ρεύμα θα έφθανε σε τόσο υψηλή θερμοκρασία. Δοκίμασε εκατοντάδες νήματα από διάφορα υλικά τα οποία δεν ήταν ούτε χαλκός ούτε σίδηρος υλικά που θα μπορούσαν να δώσουν λεπτά μεταλλικά νήματα . ο χαλκός τήκεται στους 1080 βαθμούς και ο σίδηρος στους 1540 γιατί ούτε χαλκό ούτε και σίδηρο ; Χρησιμοποίησε νήμα από άνθρακα- γραφίτη ο οποίος τήκεται στου 3600 βαθμούς Κελσίου Από γραφίτη είναι το νήμα της λάμπας σήμερα ; Στα χρόνια που ακολούθησαν ο γραφίτης αντικαταστάθηκε με ΒΟΛΦΡΑΜΙΟ, μέταλλο πολύ μεγαλύτερης αντοχής με θερμοκρασία τήξης του 3410 βαθμούς Κελσίου. Σε κάθε αναμμένη λάμπα του σήμερα το νήμα από βολφράμιο φθάνει σε θερμοκρασία πάνω από 2500 0 C

Γιατί δεν αφαιρούσε τον αέρα που υπήρχε μέσα στο γυάλινο περίβλημα ; Βέβαια τα τεχνικά προβλήματα που αντιμετώπισε οEdison μέχρι να φθάσει στην ανακάλυψη ήταν πολύ περισσότερα . Το νήμα από γραφίτη το τοποθέτησε μέσα σε περίβλημα από γυαλί και έπρεπε μέσα εκεί να μην υπάρχει αέρας διότι το νήμα στη φοβερή αυτή θα θερμοκρασία θα σκούριαζε. Γιατί δεν αφαιρούσε τον αέρα που υπήρχε μέσα στο γυάλινο περίβλημα ; Δεν έπρεπε να υπάρχει κενό γιατί τα στερεά στο κενό γίνονται εξαχνώνονται, γίνονται αέρια Το έλυσε αφαιρώντας τον αέρα και βάζοντας στη θέση του αδρανές αέριο – αργό – το οποίο δεν θα οξείδωνε το νήμα Τα προβλήματα ήταν πολλά αλλά τελικά το 1879 ο λαμπτήρας με πυρακτωμένο νήμα έκανε την εμφάνισή του. Μαζί με ένα σωρό άλλες ανακαλύψεις του - αλλά και τις επενδύσεις που έκανε -το φτωχόπαιδο από την Αιόβα έγινε ένας πλούσιος με σκληρή μάλιστα συμπεριφορά στους εργάτες και τους υπαλλήλους του

Κι εγώ πιστεύω ότι αξίζει τον κόπο. Τελικά μου αρέσει να μαθαίνω πως οι άνθρωποι, ξεκινώντας από θεωρίες της επιστήμης και βασιζόμενοι στην επινοητικότητά τους, φθάνουν σε μια νέα εφεύρεση Παρόλο που η εποχή του λαμπτήρα πυράκτωσης ύστερα από 130 περίπου χρόνια φαίνεται να φθάνει στο τέλος της Κι εγώ πιστεύω ότι αξίζει τον κόπο. Ας ελπίσουμε ότι εσείς οι άνθρωποι του επερχόμενου μέλλοντος θα φροντίσετε να εγκαταλείψετε τις τόσο ενεργοβόρες αυτές λάμπες και να υιοθετήσετε τις άλλες τεχνολογίες γυαλί Χημικά αδρανές αέριο νήμα από βολφράμιο ηλεκτρόδιο από ΝΙΚΕΛΙΟ

ο Ηλεκτρομαγνητισμός

η Φυσική είναι ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ, ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ , ΕΝΝΟΙΕΣ, ΝΟΜΟΙ

στην αφετηρία της Επιστήμης βρίσκονται ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ και ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ οι ΕΝΝΟΙΕΣ και οι ΝΟΜΟΙ ακολουθούν και ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ στην Ιστορία της Επιστήμης είναι ο ΜΑΓΝΗΤΗΣ

Τα ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Τα γνωστά ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ήταν δύο και πανάρχαια . Το ένα. Ο μαγνήτης έλκει τα σιδερένια αντικείμενα. Το άλλο . Όταν είναι ελαφρός, ραβδόμορφος και στηρίζεται έτσι ώστε να διατηρείται οριζόντιος με τη μία του άκρη «δείχνει» πάντα τον βορρά. Το δεύτερο από τα δύο φαινόμενα οι Κινέζοι το αξιοποίησαν και έφτιαξαν τις πυξίδες που θα καθοδηγούσαν κάποτε τα πλοία - αρχικά μόνο τα κινέζικα αργότερα και τα ευρωπαϊκά – στα μακρινά τους ταξίδια ένα ακόμα γνωστό φαινόμενο ήταν το ότι δύο μαγνήτες που πλησιάζουν κοντά μπορεί είτε να έλκονται είτε να απωθούνται

Με βάση την εμπειρία του μαγνήτη που δείχνει τον βορρά οι άνθρωποι επινόησαν και κατασκεύασαν έναν ειδικό μαγνήτη που θα έκανε μια «ιδιαίτερη καριέρα» στην επιστημονική έρευνα. Ελαφρός, με μικρή δηλαδή μάζα ώστε να «συγκινείται» εύκολα, ομογενής, σε σχήμα ιδιαίτερα λεπτής ράβδου και στηριζόμενος οριζόντια έτσι ώστε να περιορίζονται οι παρεμβάσεις των τριβών και της βαρύτητας, πήρε το όνομα ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΒΕΛΟΝΑ

ως ΧΩΡΟΣ στον οποίο ασκούνται δυνάμεις σε «επισκέπτες» Στη δεκαετία του 1820, ύστερα από πρόταση του Faraday, έκανε την εμφάνισή της η έννοια ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ως ΧΩΡΟΣ στον οποίο ασκούνται δυνάμεις σε «επισκέπτες» μαγνήτες ή κομμάτια σιδήρου που έχουν μαγνητιστεί και συγχρόνως – από τον ίδιο τον Faraday - ως ΧΩΡΟΣ στον οποίο «ξαπλώνουν» τα σιδηρορινίσματα πάνω σε αόρατες δυναμικές γραμμές αλλά και ως ΧΩΡΟΣ στον οποίο οι μαγνητικές βελόνες « ξαπλώνουν» πάνω σε αόρατες δυναμικές γραμμές Εξάλλου καθένα από τα μαγνητισμένα σιδηρορινίσματα έχει την ίδια συμπεριφορά με μια πολύ μικρή μαγνητική βελόνα

Ο ίδιος ο Faraday φαντάστηκε τον χώρο γύρω από ολόκληρο τον πλανήτη να διασχίζεται από δυναμικές γραμμές ενός «γήινου» μαγνητικού πεδίου και η παλιά παρατήρηση των Κινέζων η μαγνητική βελόνα «δείχνει» τον βορρά μεταφράστηκε σε η μαγνητική βελόνα «ξαπλώνει» στις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης

0 γάμος έγινε στην Κοπεγχάγη Ήταν καλοκαίρι του 1820 η μαγνητική βελόνα μετακινήθηκε από τη θέση ισορροπίας της με τη δράση της βολταϊκής συσκευής και αυτό το αποτέλεσμα παράγεται όταν το κύκλωμα είναι κλειστό και όχι ανοικτό Hans Christian Oersted, Κοπεγχάγη 21 Ιουλίου 1820

μια ευαίσθητη μαγνητική βελόνα . . το ένα άκρο της «έδειχνε» τον βορρά πάνω από αυτήν ένα τεντωμένο καλώδιο Το κράταγε ο Hans Christian Oersted Χανς Κρίστιαν Έρστεντ ένας Δανός καθηγητής της Φυσικής που είχε πιστέψει ότι ο ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ και ο ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ έχουν κάποια, άγνωστη μέχρι τότε, σχέση μεταξύ τους και αναζητούσε μια πειραματική ένδειξη ποιος ήταν ο Έρστεντ ; Τα άκρα του καλωδίου συνδέονταν μέσα από διακόπτη με ηλεκτρική στήλη ο Oersted έκλεισε το κύκλωμα, έτσι ώστε το καλώδιο να γίνει ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟ ΚΑΛΩΔΙΟ και ; η βελόνα ΜΕΤΑΚΙΝΗΘΗΚΕ και ; στράφηκε και δεν έδειχνε πια τον βορρά Ήταν το πρώτο μήνυμα ότι το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΕΠΙΔΡΑ ΣΕ ΜΑΓΝΗΤΗ Ήταν το ξεκίνημα ενός «γάμου» ανάμεσα στον ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟ και τον ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ Ήταν καλοκαίρι του 1820

Το πείραμα θεωρείται ΙΣΤΟΡΙΚΟ διότι άνοιξε τον δρόμο για την ενοποίηση του Ηλεκτρισμού με τον Μαγνητισμό που μέχρι τότε είχαν προχωρήσει σε μονοπάτια εντελώς διαφορετικά. Ο ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ και ο ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ δύο καθένας τους με ένα δικό του μυθικό παρελθόν, συνιστούσαν γι α εκατοντάδες χρόνια δύο διαφορετικά πεδία έρευνας. Μέχρι και την εποχή που έγινε το πείραμα αναπτύσσονταν ξεχωριστά κατά τρόπο που έδειχνε ότι ΔΕΝ έχουν μεταξύ τους κανενός είδους σχέση. Τον 20ο αιώνα οι Ευρωπαίοι φυσικοί κατέληξαν στη θεώρηση ότι ο Ηλεκτρισμός και ο Μαγνητισμός είναι ΕΝΑ πράγμα, είναι ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Κυριολεκτικά συνυφασμένος με τον τρόπο που ζούμε σήμερα, ο ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ έχει αλλάξει δραστικά όχι μόνο τη ζωή μας αλλά και την ίδια τη νοοτροπία μας

Μπορούμε υποθέτω να το κάνουμε στο σχολικό εργαστήριο Είναι αυτό που είχαμε πει ότι το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ρεύμα δημιουργεί ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ φαινόμενα ; Μπορούμε υποθέτω να το κάνουμε στο σχολικό εργαστήριο Δεν είναι καθόλου δύσκολο . Αν αλλάξεις μάλιστα τη ΦΟΡΑ του ρεύματος θα διαπιστώσεις ότι η μαγνητική βελόνα μετακινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση Ακριβώς

Το μήνυμα για το πείραμα, μια γραπτή δηλαδή ανακοίνωση του Oersted, κυκλοφόρησε σ’ όλη την Ευρώπη η μαγνητική βελόνα μετακινήθηκε από τη θέση ισορροπίας της με τη δράση της βολταϊκής συσκευής και αυτό το αποτέλεσμα παράγεται όταν το κύκλωμα είναι κλειστό και όχι ανοικτό Hans Christian Oersted, Κοπεγχάγη 21 Ιουλίου 1820 και ποιοι έδειξαν να ενδιαφέρονται για το φαινόμενο ; κυρίως οι Γάλλοι ερευνητές στο Παρίσι με επικεφαλής τον Ampère Ακριβώς. Στα τρία χρόνια που ακολούθησαν η γαλλική ερευνητική ομάδα έβαλε τα θεμέλια του ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΥ Αυτόν που οι Γάλλοι τον λένε « Νεύτωνα του Ηλεκτρομαγνητισμού» ; Με πρώτο στόχο το να ερευνήσει την ΑΛΛΗΠΕΠΙΔΡΑΣΗ ανάμεσα σε ένα ρευματοφόρο καλώδιο και σε ένα μαγνήτη με τη βοήθεια της καινούργια τότε έννοιας ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

« ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟΥ ΑΓΩΓΟΥ ΣΕ ΜΑΓΝΗΤΗ» « ΚΑΘΕ το ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ « ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟΥ ΑΓΩΓΟΥ ΣΕ ΜΑΓΝΗΤΗ» « ΚΑΘΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΕΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ» οδήγησε τη σκέψη τους στη ΘΕΩΡΊΑ ότι Όταν έκλεινε το διακόπτη ο ερευνητής Το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ «γεννούσε» ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ και «μέσα» στο πεδίο αυτό η βελόνα – ελαφρός και ελεύθερος από τη βαρύτητα ΜΑΓΝΗΤΗΣ - δεχόταν την επίδραση και φαινόταν να προσανατολίζεται

ο ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟΣ αγωγός δημιουργεί ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ πεδίο

Κάθε μαγνήτης οποιοδήποτε σχήμα κι αν έχει δημιουργεί μαγνητικό πεδίο αλλά . .

γεωμετρικό σχήμα που δίνουμε στον αγωγό τι παράξενο . . Κάτι τόσο ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ όπως το ρεύμα να δημιουργεί ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ πεδίο Μαγνητικό πεδίο δημιουργείται και από οποιονδήποτε ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟ ΑΓΩΓΟ και πώς είναι το μαγνητικό πεδίο ενός ρευματοφόρου αγωγού; φαίνεται παράξενο αλλά . . . συμβαίνει ισχυρό όπως εκείνο του μαγνήτη; δηλαδή ; οι Γάλλοι με μεγάλη παράδοση στη Γεωμετρία γρήγορα διέκριναν ότι το μαγνητικό πεδίο εξαρτάται από το γεωμετρικό σχήμα που δίνουμε στον αγωγό αν το ρευματοφόρο καλώδιο είναι τεντωμένο σε σχήμα ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΟΥ αγωγού δημιουργείται το συγκριτικά ασθενέστερο μαγνητικό πεδίο ενώ εάν το καλώδιο είναι ΚΥΚΛΙΚΟ δημιουργείται το συγκριτικά ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο

ισχυρά μαγνητικά πεδία Αυτή η υπεροχή του κύκλου σε σχέση με την ευθεία στο ζητήματα του μαγνητικού πεδίου τους έκανε να συνειδητοποιήσουν ότι αν θέλουν ισχυρά μαγνητικά πεδία πρέπει να ΤΥΛΙΓΟΥΝ τα καλώδια έτσι που να διαμορφώνονται κυκλικοί αγωγοί σχεδόν παράλληλοι και με αυτό τον τρόπο ανακάλυψαν τη διάταξη ΠΗΝΙΟ Βάζοντας μάλιστα κι ένα κομμάτι σίδερο στο εσωτερικό του πηνίου το μαγνητικό πεδίο γίνεται πολύ πιο ισχυρό

ίσως και να τα καταφέρετε . Πώς μπορούμε να διακρίνουμε τη μορφή του αόρατου μαγνητικού πεδίου το οποίο δημιουργείται από ρευματοφόρο πηνίο ; Εάν το σχολικό σας εργαστήριο διαθέτει πηνίο, ρινίσματα σιδήρου, καλώδια και μπαταρία ή κάποιο άλλη διάταξη – τροφοδοτικό - για να «παίρνετε βολτ» ίσως και να τα καταφέρετε . Θα δείτε με τα μάτια σας τα σιδηρορινίσματα να ξαπλώνουν σε αόρατες δυναμικές γραμμές

Το ηλεκτρικό ρεύμα Ο μαγνήτης ΕΠΙΔΡΑ ΕΠΙΔΡΑ σε μαγνήτη Στο μεταξύ έχοντας στόχο να ερευνήσει την ΑΛΛΗΛΕΠΕΠΙΔΡΑΣΗ ανάμεσα σε ένα ρευματοφόρο καλώδιο και σε ένα μαγνήτη η γαλλική ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Ampere είχε επίγνωση του ότι κάθε ΑΛΛΗΛΕΠΊΔΡΑΣΗ έχει είχε δύο όψεις. η μία όψη της αλληλεπίδρασης η άλλη όψη της αλληλεπίδρασης Το ηλεκτρικό ρεύμα ΕΠΙΔΡΑ σε μαγνήτη Ο μαγνήτης ΕΠΙΔΡΑ σε ηλεκτρικό ρεύμα Σε μια ορισμένη γλώσσα της Φυσικής : « κάθε ρευματοφόρος αγωγός δημιουργεί μαγνητικό πεδίο » Σε μια ορισμένη γλώσσα της Φυσικής : « το μαγνητικό πεδίο επιδρά σε ρευματοφόρο αγωγό » Και παράλληλα με τις έρευνες της στη μία όψη οι οποίες κατέληξαν στη διατύπωση θεωριών και νόμων για το «πως είναι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ρευματοφόρο ενεργοποιήθηκε και στο ζήτημα της επίδρασης του ΜΑΓΝΗΤΗ – ή του μαγνητικού πεδίου – σε ρευματοφόρο αγωγό.

η άλλη όψη της αλληλεπίδρασης τo ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ πεδίο επιδρά της αλληλεπίδρασης τo ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ πεδίο επιδρά σε ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟ αγωγό

Ειδικά στη συγκεκριμένη έρευνα ο Ampere ήταν ο βασικός πρωταγωνιστής. Όχι μόνο έκανε την πρόβλεψη ότι ο μαγνήτης ( το μαγνητικό πεδίο) ασκεί δύναμη σε ρευματοφόρο αγωγό αλλά καθοδήγησε και την εργαστηριακή αναζήτηση Δεν θα μπορούσαμε να ερευνήσουμε το ζήτημα στο σχολικό εργαστήριο ; Η γνώμη μου είναι ότι αξίζει τον κόπο Κάθε φορά που κλείνουμε με κάποιο διακόπτη το κύκλωμα και κάτι αρχίζει να κινείται συμβαίνει επίδραση μαγνήτη σε ρευματοφόρο αγωγό ;

ΕΝΝΟΙΕΣ το ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ Για να ερευνήσουμε ΕΠΙΔΡΑΣΗ μαγνητικού πεδίου σε ρευματοφόρο αγωγό το ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ θα χρειαστούμε ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ μαγνήτη, μπαταρία, καλώδια, διακόπτη, ευθύγραμμο αγωγό και ΕΝΝΟΙΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ, ΔΥΝΑΜΗ, ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ,

Γι αυτό μια καλή λύση είναι να κρεμάσουμε τον ευθύγραμμο αγωγό Η καλύτερη επιλογή για τον αγωγό είναι να είναι ευθύγραμμος γι αυτό και ένα σκληρό σύρμα ή και μια σειρά από παράλληλα καλώδια δεμένα μεταξύ τους θα ήταν μια λύση Για να γίνει αισθητή η ΔΥΝΑΜΗ ΠΟΥ ΘΑ ΑΣΚΗΘΕΙ στον αγωγό πρέπει να περιορίσουμε όσο γίνεται τη δράση άλλων δυνάμεων όπως η βάρος και η τριβή Το μαγνητικό πεδίο θα δημιουργείται από κάποιο μαγνήτη . Για να γίνει αισθητή η επίδραση πρέπει ο μαγνήτης πρέπει να είναι ισχυρός και τέτοιοι -συνήθως πεταλοειδείς- υπάρχουν. Γι αυτό μια καλή λύση είναι να κρεμάσουμε τον ευθύγραμμο αγωγό Χρειάζεται να συναρμολογήσουμε ένα κύκλωμα με διακόπτη στο οποίο να «συμμετέχει» ο αγωγός. Την επίδραση πρέπει να την περιγράψουμε με την έννοια ΔΥΝΑΜΗ , όπως εξάλλου έκανε και ο Ampere. Μία καλή αναπαράσταση του πειράματος και του τρόπου που δρα η δύναμη είναι και η παρακάτω Το διάνυσμα Β δείχνει την κατεύθυνση των δυναμικών Τοποθετούμε τον αγωγό κάθετα στις δυναμικές γραμμές του πεδίου κλείνουμε τον διακόπτη και διαπιστώνουμε ότι ΑΣΚΕΙΤΑΙ ΔΥΝΑΜΗ στον αγωγό και μάλιστα κατά έναν παράξενο τρόπο ασκείται κάθετα και στο μαγνητικό πεδίο και στον ευθύγραμμο αγωγό

Κάθε φορά που κλείνουμε με κάποιο διακόπτη το κύκλωμα και κάτι αρχίζει ΝΑ ΚΙΝΕΙΤΑΙ συμβαίνει επίδραση ΜΑΓΝΗΤΗ σε ρευματοφόρο αγωγό ; Σχεδόν πάντα συμβαίνει αυτό ακριβώς Εφόσον πρόκειται για αμπερόμετρο με δείκτη, συμβαίνει επίδραση μαγνήτη σε ρευματοφόρους αγωγούς Ακόμα κι όταν μετακινείται η βελόνα του ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ για να δείξει την τιμή του ρεύματος συμβαίνει επίδραση κάποιου ΜΑΓΝΗΤΗ ; Μέσα στο αμπερόμετρο Που βρίσκεται αυτός ο μαγνήτης ; κλίμακα δείκτης αγωγοί τυλιγμένοι σε πηνίο στους οποίους ασκείται δύναμη μαγνήτης πυρήνας σιδήρου ελικοειδές ελατήριο αμπερόμετρο ακροδέκτες

Από τη στιγμή που διαπιστώθηκε ότι ΕΝΑΣ ΜΑΓΝΗΤΗΣ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΘΕΤΕΙ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ ΕΝΑΝ ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟ ΑΓΩΓΟ και συγχρόνως ερευνήθηκε το «πώς ακριβώς αυτό μπορεί να συμβεί» η σκέψη των φυσικών μετακινήθηκε προς την κατεύθυνση μιας σημαντικής ανακάλυψης. Η ανακάλυψη η οποία απεδείχθη τελικά «μεγάλη» πραγματοποιήθηκε με πρωταγωνιστές τους Γάλλους ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ. Ήταν το ηλεκτρικό ΜΟΤΕΡ

ΠΟΥ ΑΣΚΕΙ ΕΝΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΣΕ ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟ ΑΓΩΓΟ Η ανακάλυψη του moteur électrique σημάδεψε τις εξελίξεις οδήγησε σε μια εντυπωσιακή σειρά συσκευών με ηλεκτρικό μοτέρ, σε σημείο που ακόμα και στην εποχή μας κάθε ηλεκτρικός κινητήρας- μοτέρ, μέσα σε ηλεκτρικό ψυγείο, σε κομπρεσέρ, σε τρυπάνι, σε υαλοκαθαριστήρες αυτοκινήτου, σε ασανσέρ, σε πιστολάκι των μαλλιών, σε μίζα αυτοκινήτου, σε ανεμιστήρα, σε αερόθερμο, σε ξυριστική μηχανή, σε μίξερ, σε τρενάκι παιδικό παιχνίδι, σε τρόλεϊ, σε ηλεκτρική σκούπα ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗ ΔΥΝΑΜΗ ΠΟΥ ΑΣΚΕΙ ΕΝΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΣΕ ΡΕΥΜΑΤΟΦΟΡΟ ΑΓΩΓΟ

Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας users.sch.gr/kassetas