2.2 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΔΙΠΟΛΑ

Τί είναι τα ηλεκτρικά δίπολα; Στόχοι μαθήματος Τί είναι τα ηλεκτρικά δίπολα; Τί είναι η ηλεκτρική αντίσταση και πώς εξηγείται μικροσκοπικά; Τί είναι οι αντιστάτες; Τί λέει ο νόμος του Ωμ;

Όλες οι ηλεκτρικές συσκευές διαθέτουν δύο άκρα (πόλους) με τα οποία συνδέονται στο ηλεκτρικό κύκλωμα και γι’ αυτό ονομάζονται ηλεκτρικά δίπολα

Τα ηλεκτρόνια κινούνται αυθόρμητα από θέσεις «υψηλής» ενέργειας Σε όλες τις συσκευές αυτές αν αλλάξουμε την τάση V στα άκρα του διπόλου μεταβάλεται και η ένταση I του ρεύματος που περνά από αυτές V2 V1 Τα ηλεκτρόνια κινούνται αυθόρμητα από θέσεις «υψηλής» ενέργειας σε θέσεις «χαμηλής» ενέργειας

Τα ηλεκτρόνια κινούνται αυθόρμητα από θέσεις «υψηλής» ενέργειας Σε όλες τις συσκευές αυτές αν αλλάξουμε την τάση V στα άκρα του διπόλου μεταβάλεται και η ένταση I του ρεύματος που περνά από αυτές V2 V1 Τα ηλεκτρόνια κινούνται αυθόρμητα από θέσεις «υψηλής» ενέργειας σε θέσεις «χαμηλής» ενέργειας Εκτός από το πόση «ενέργεια λόγω θέσης» έχει το ηλεκτρόνιο τί άλλο καθορίζει την ταχύτητα της κίνησής του;

Τα ηλεκτρόνια κινούνται αυθόρμητα από θέσεις «υψηλής» ενέργειας Σε όλες τις συσκευές αυτές αν αλλάξουμε την τάση V στα άκρα του διπόλου μεταβάλεται και η ένταση I του ρεύματος που περνά από αυτές V2 V1 Τα ηλεκτρόνια κινούνται αυθόρμητα από θέσεις «υψηλής» ενέργειας σε θέσεις «χαμηλής» ενέργειας V2 V2

Σε όλες τις συσκευές αυτές αν αλλάξουμε την τάση V στα άκρα του διπόλου μεταβάλεται και η ένταση I του ρεύματος που περνά από αυτές Ηλεκτρική αντίσταση R ενός ηλεκτρικού διπόλου ονομάζεται το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης V που εφαρμόζεται στους πόλους του διπόλου προς την ένταση Ι του ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει. V2 V1 V2 V2

Μονάδα της αντίστασης είναι το 1 Ωμ (1 Ohm) = 1 Ω Σε όλες τις συσκευές αυτές αν αλλάξουμε την τάση V στα άκρα του διπόλου μεταβάλεται και η ένταση I του ρεύματος που περνά από αυτές Ηλεκτρική αντίσταση R ενός ηλεκτρικού διπόλου ονομάζεται το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης V που εφαρμόζεται στους πόλους του διπόλου προς την ένταση Ι του ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει. Μονάδα της αντίστασης είναι το 1 Ωμ (1 Ohm) = 1 Ω Η αντίσταση ενός διπόλου μετράται με ωμόμετρα V2 V1

Τελικά από τί εξαρτάται η ένταση του ρεύματος του αγωγού; Τί θα καθορίσει πόσο γρήγορα θα κινηθούν τα ηλεκτρόνια τελικά; η ένταση (κίνηση των ηλεκτρονίων) από την ταση (πόσο «ψηλά» θα είναι τα ηλεκτρονια) και την αντίσταση (πόσο «ανώμαλο» θα είναι το «έδαφος»)

Τελικά από τί εξαρτάται η ένταση του ρεύματος του αγωγού; Τί θα καθορίσει πόσο γρήγορα θα κινηθούν τα ηλεκτρόνια τελικά; Η ένταση Ι (κίνηση των ηλεκτρονίων) θα εξαρτηθεί: από τo πόσο «ψηλά» θα είναι τα ηλεκτρονια (ταση V) από τo πόσο «ανώμαλο» θα είναι το «έδαφος» (αντίσταση R) η ένταση (κίνηση των ηλεκτρονίων) από την ταση (πόσο «ψηλά» θα είναι τα ηλεκτρονια) και την αντίσταση (πόσο «ανώμαλο» θα είναι το «έδαφος»)

Το πηλίκο V προς I (δηλαδή η αντίσταση R) είναι σταθερό για μία συγκεκριμένη συσκευή;

Γενικά η αντίσταση μεταβάλλεται αν αλλάξω την τάση Το πηλίκο V προς I (δηλαδή η αντίσταση R) είναι σταθερό για μία συγκεκριμένη συσκευή; Γενικά Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 2 V 1 mA 2000 Ω 4 V 5 mA 800 Ω 6 V 80 mA 75 Ω Γενικά η αντίσταση μεταβάλλεται αν αλλάξω την τάση Γιατί εδώ η αντίσταση εξαρτάται από την ένταση; a) Γιατί καταρρέει το μεταλλικό πλέγμα β) γιατί άμα προσπεράσω μια αντίσταση – όριο μετά η δυσκολία μηδενιζεται (μπάλα που άμα προσπεράσει το λοφο μετά κιλάει μόνη της

Γενικά η αντίσταση μεταβάλλεται αν αλλάξω την τάση Το πηλίκο V προς I (δηλαδή η αντίσταση R) είναι σταθερό για μία συγκεκριμένη συσκευή; Γενικά Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 2 V 1 mA 2000 Ω 4 V 5 mA 800 Ω 6 V 80 mA 75 Ω Γενικά η αντίσταση μεταβάλλεται αν αλλάξω την τάση Αντιστάτες Υπάρχει μία κατηγορία διπόλων που διατειρούν την αντίστασή τους R=σταθερή και τους ονομάζουμε αντιστάτες Οι αντιστάτες μετατρέπουν εξ ολοκλήρου την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική. Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 3 V 15 mA 200 Ω 6,2 V 30 mA 9 V 45 mA

Γενικά Αντιστάτες R R=σταθερή Νόμος του Ωμ Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 2 V 1 mA 2000 Ω 4 V 5 mA 800 Ω 6 V 80 mA 75 Ω Αντιστάτες R Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 3 V 15 mA 200 Ω 6,2 V 30 mA 9 V 45 mA R=σταθερή Νόμος του Ωμ Στους αντιστάτες (μεταλλικούς αγωγούς) η ένταση Ι του ρεύματος είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού V που εμφανίζεται στα άκρα τους

Γενικά Αντιστάτες R=σταθερή Νόμος του Ωμ Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 2 V 1 mA 2000 Ω 4 V 5 mA 800 Ω 6 V 80 mA 75 Ω R (Ω) Αντιστάτες Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 3 V 15 mA 200 Ω 6,2 V 30 mA 9 V 45 mA V (V) R=σταθερή Νόμος του Ωμ Στους αντιστάτες (μεταλλικούς αγωγούς) η ένταση Ι του ρεύματος είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού V που εμφανίζεται στα άκρα τους

Γενικά Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 2 V 1 mA 2000 Ω 4 V 5 mA 800 Ω 6 V 80 mA 75 Ω Οι κρυσταλοδίοδοι (α), οι λαμπτήρες νέου (β), τα τρανζίστορ κ.α. δεν έχουν σταθερή αντίσταση R (Ω) Αντιστάτες Τάση V Ένταση Ι Αντίσταση R 0 V 0 mA - 3 V 15 mA 200 Ω 6,2 V 30 mA 9 V 45 mA V (V) R=σταθερή Νόμος του Ωμ Στους αντιστάτες (μεταλλικούς αγωγούς) η ένταση Ι του ρεύματος είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού V που εμφανίζεται στα άκρα τους

Νόμος του Ohm (Ωμ) Στους αντιστάτες (μεταλλικούς αγωγούς) η ένταση Ι του ρεύματος είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού V που εμφανίζεται στα άκρα τους Μελετήστε με την παρακάτω εφαρμογή τον νόμο του Οhm http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/7673

Τί διαφορά προκαλεί η αύξηση της τάσης σε μικροσκοπικό επίπεδο; V1 =12 V V2 =3 V

Τί διαφορά προκαλεί η αύξηση της τάσης σε μικροσκοπικό επίπεδο; V1 =12 V V2 =3 V

Τί διαφορά προκαλεί η αύξηση της τάσης σε μικροσκοπικό επίπεδο; V1 =12 V V2 =3 V Μεγάλη τάση σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια αποκτούν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια άρα θέλουν να κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα

Τί διαφορά προκαλεί η αύξηση της τάσης σε μικροσκοπικό επίπεδο; Μεγάλη τάση σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια αποκτούν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια άρα θέλουν να κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα V1=12 V V2=3 V

Τί έκφράζει η αντίσταση; Πού οφείλεται η ύπαρξη της αντίστασης; Τί προκαλεί η ύπαρξη της αντίστασης μέσα στο σύρμα;

Τί έκφράζει η αντίσταση; Πού οφείλεται η ύπαρξη της αντίστασης; Τί προκαλεί η ύπαρξη της αντίστασης μέσα στο σύρμα; Η αντίσταση R είναι το μέτρο της δυσκολίας που προβάλει ένας αγωγός στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος

Τί έκφράζει η αντίσταση; Πού οφείλεται η ύπαρξη της αντίστασης; Τί προκαλεί η ύπαρξη της αντίστασης μέσα στο σύρμα; Η αντίσταση R είναι το μέτρο της δυσκολίας που προβάλει ένας αγωγός στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος Το που οφείλεται η αντίσταση R θα συζητηθεί παρακάτω

Τί έκφράζει η αντίσταση; Πού οφείλεται η ύπαρξη της αντίστασης; Τί προκαλεί η ύπαρξη της αντίστασης μέσα στο σύρμα; Η αντίσταση R είναι το μέτρο της δυσκολίας που προβάλει ένας αγωγός στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος Το που οφείλεται η αντίσταση R θα συζητηθεί παρακάτω Μέσα στον αγωγό υπάρχει το πλέγμα των θετικών ιόντων του μετάλλου Τα ηλεκτρόνια επιταχύνουν και συγκρούονται πάνω στα θετικά ιόντα

Χαλκός Σίδερο R2=3000 Ω R1=1000 Ω V1=3 V V2=3 V

Χαλκός Σίδερο R2=3000 Ω R1=1000 Ω Ι1=3 mA Ι2=1 mA V1=3 V V2=3 V

Χαλκός Σίδερο R2=3000 Ω R1=1000 Ω Ι1=3 mA Ι2=1 mA V1=3 V V2=3 V

Τ Α Δx = 0 Πώς κινούνται τα ηλεκτρόνια μέσα στο σύρμα; Η κίνηση των ηλεκτρονίων δεν είναι ευθύγραμμη Απουσία ηλ. ρεύματος Τ Α Δx = 0

Fηλ Τ Τ Α Α Δx = 0 Δx Πώς κινούνται τα ηλεκτρόνια μέσα στο σύρμα; Η κίνηση των ηλεκτρονίων δεν είναι ευθύγραμμη Απουσία ηλ. ρεύματος Παρουσία ηλ. ρεύματος Fηλ Τ Τ Α Α Δx = 0 Δx

Η κίνηση των ηλεκτρονίων δεν είναι ευθύγραμμη Τί αποτέλεσμα έχουν οι περισσότερες συγκρούσεις των ηλεκτρονίων με τα θετικά ιόντα; Η κίνηση των ηλεκτρονίων δεν είναι ευθύγραμμη Παρουσία ηλ. ρεύματος

Τί αποτέλεσμα έχουν οι περισσότερες συγκρούσεις των ηλεκτρονίων με τα θετικά ιόντα; Χαλκός Σίδερο R2=3000 Ω R1=1000 Ω Ι1=3 mA Ι2=1 mA V1=3 V V2=3 V

Τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στοιβάδας δέχονται δύναμη από το πεδίο, παίρνουν ενέργεια και αποσπώνται από τα άτομα (αφήνοντας πίσω τους ένα θετικό ιόν) Σαν ελεύθερα ηλεκτρόνια έλκονται από άλλα θετικά ιόντα, ενώνονται με αυτά και τους δίνουν την ενέργειά τους Έτσι τα ηλεκτρόνια προχωρούν βήμα – βήμα, περνόντας από το ένα στο επόμενο θετικό ιόν Μεταξύ των συγκρούσεων το ηλεκτρόνιο αποκτά ταχύτητα (Εκ) την οποία χάνει – απελευθερώνει στο θετικό ιόν με τη σύγκρουση

Μέσω των συγκρούσεων η κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων μεταφέρεται στα θετικά ιόντα, τα οποία κινούνται – ταλαντώνονται πιο γρήγορα και η θερμοκρασία του σιδήρου ανεβαίνει. Χαλκός Σίδερο R2=3000 Ω R1=1000 Ω Ι1=3 mA Ι2=1 mA V1=3 V V2=3 V

2) Γιατί η ταχύτητα των ηλεκτρονίων δε μειώνεται μόνο στο σιδερένιο τμήμα αλλά μειώνεται σε όλο το κύκλωμα; Χαλκός Σίδερο R2=3000 Ω R1=1000 Ω Ι1=3 mA Ι2=1 mA V1=3 V V2=3 V

2. Τα ηλεκτρόνια δεν συσσωρεύονται σε ένα τμήμα του αγωγού αλλά μειώνουν συνολικά την ταχύτητά τους Χαλκός Σίδερο R2=3000 Ω R1=1000 Ω Ι1=3 mA Ι2=1 mA V1=3 V V2=3 V

Ανακεφαλαίωση Όλες οι ηλεκτρικές συσκευές διαθέτουν δύο άκρα (πόλους) με τα οποία συνδέονται στο ηλεκτρικό κύκλωμα και γι’ αυτό ονομάζονται ηλεκτρικά δίπολα Ηλεκτρική αντίσταση R ενός ηλεκτρικού διπόλου ονομάζεται το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης V που εφαρμόζεται στους πόλους του διπόλου προς την ένταση Ι του ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει. Υπάρχει μία κατηγορία διπόλων που διατειρούν την αντίστασή τους R=σταθερή και τους ονομάζουμε αντιστάτες. Σε αυτούς ισχύει ο νόμος του Ωμ και μετατρέπουν όλη την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική Νόμος του Ωμ Στους αντιστάτες (μεταλλικούς αγωγούς) η ένταση Ι του ρεύματος είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού V που εμφανίζεται στα άκρα τους

Μεγάλη τάση σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια έχουν την τάση να αποκτήσουν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια και άρα να κινηθούν με μεγαλύτερη ταχύτητα Η αντίσταση R είναι το μέτρο της δυσκολίας που προβάλει ένας αγωγός στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από αυτόν H διευθέτηση των θετικών ιόντων σταματά – μπλοκάρει τα ηλεκτρόνια πιό συχνά και οι ταχύτητες των ηλεκτρονίων μειώνονται Τα ηλεκτρόνια δεν συσσωρεύονται σε ένα τμήμα του αγωγού αλλά μειώνουν συνολικά την ταχύτητά τους Μέσω των συγκρούσεων η κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων μεταφέρεται στα θετικά ιόντα, τα οποία κινούνται – ταλαντώνονται πιο γρήγορα και η θερμοκρασία του σιδήρου ανεβαίνει.

Ερωτήσεις Επανάληψης: Εφαρμογή 8 Ασκήσεις 4,5

Rο Ι V V

Rο R2 Ι R1 V V1 V 4,5 Volt