Τράπεζα θεμάτων και Στατικόσ Ηλεκτριςμόσ.

Transcript

1 Τράπεζα θεμάτων και Στατικόσ Ηλεκτριςμόσ. Γηαβάδσ θαη μαλαδηαβάδσ ηηο νδεγίεο δηδαζθαιίαο. Τν ιέλε: Να κε δηδαρηνύλ: εξσηήζεηο θαη πξνβιήκαηα: α) κε πεξηζζόηεξα από 2 θνξηία, β) θίλεζεο θνξηίσλ, γ) ηζνξξνπίαο θνξηίσλ κε δπλάκεηο ζην επίπεδν. ηα πξνβιήκαηα 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 27, 28, 29, 30, 33, 34, 35, 36, 42, 43, 44 Τν ιέλε: Να κε δηδαρηνύλ: εξσηήζεηο θαη πξνβιήκαηα: α) πνπ αλαθέξνληαη ζε 3 ή πεξηζζόηεξα ειεθηξηθά θνξηία πνπ δελ είλαη ζπλεπζεηαθά β) θίλεζεο θνξηίσλ, γ) ηζνξξνπίαο θνξηίσλ κε δπλάκεηο ζην επίπεδν. ηα πξνβιήκαηα 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 27 κέρξη 44 Με βάζε ηηο νδεγίεο ηνπ κηα άζθεζε όπσο ε παξαθάησ κε δύν θνξηία θαη ην ειεθηξηθό ηνπο πεδίν, είλαη εληόο ύιεο. A B q q1 M 2 Με βάζε ηηο νδεγίεο ηνπ 12-13, ν καζεηήο πξέπεη λα κπνξεί λα κειεηά ην ειεθηξηθό ηνπο πεδίν, ηόζν ζην ζεκείν Α, όζν θαη ζην Μ. Σύκθσλα κε ηηο νδεγίεο ηνπ είλαη εληόο ύιεο ην ειεθηξηθό πεδίν ζην ζεκείν Μ, αιιά εθηόο ύιεο ην ειεθηξηθό πεδίν ζηελ θνξπθή Α. Καη κάιηζηα, δελ ππάξρεη ε επζύηεηα λα δηαηππσζεί επζαξζώο, αιιά α- θαηξείηαη ε άζθεζε 13!!! Γηαηί βξε παηδηά; Πνύ απηό ζπκβηβάδεηαη κε ηηο παξαπάλσ πξνηάζεηο ζαο; Δύο ζπλεπζεηαθά θνξηία δελ έρνπκε; Μήπσο είλαη ηξία θαη δελ ην βιέπσ; Αλ εθαξκνζηνύλ νη νδεγίεο δηδαζθαιίαο, ν καζεηήο ζα πξέπεη λα κάζεη όηη ππάξρεη ειεθηξηθό πεδίν ζην κέζνλ Μ ηεο ΒΓ γηα ην νπνίν ζα πξέπεη λα κπνξεί λα βξίζθεη έληαζε θαη δπλακηθό, αιιά δελ πξέπεη λα α- θνύζεη ηίπνηα γηα ην ζεκείν Α. Υπάξρεη θακηά ινγηθή ζε απηό; Θεσξώ απαξάδεθηε ινγηθή ηελ παξαπάλσ (εληάμεη.θαηαιαβαίλσ όηη δελ ζέινπλ λα δηδαρηνύλ ηα παηδηά έληαζε πνπ λα πξνθύπηεη από παξαιιειόγξακκν ) από νπνηαδήπνηε ζθνπηά θαη αλ ην δεη θαλείο. Γελ δηδάζθεηαη θαλέλα αληηθείκελν κε απηή ηελ πξαθηηθή Αιήζεηα πξέπεη, ληε θαη θαιά, λα κεηαηξέςνπκε ηελ έληαζε ζε κνλόκεηξν κέγεζνο; 1

2 Καη εξρόκαζηε ζηελ ηξάπεδα ζεκάησλ. Θέκα Αθιόλεην ζεκεηαθό θνξηίν πεγή Q1 = 6 κc, δεκηνπξγεί ειεθηξηθό πεδίν. Δ1) Να πξνζδηνξίζεηε ηελ έληαζε ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ (κέηξν θαη θαηεύζπλζε ) θαζώο θαη ην δπλακηθό ηνπ, ζην ζεκείν Α πνπ απέρεη 3 cm από ην ειεθηξηθό θνξηίν πεγή. Σηε ζπλέρεηα ηνπνζεηείηαη ζην ζεκείν Β πνπ απέρεη 5 cm από ην θνξηίν Q1, έλα δεύηεξν ζεκεηαθό ειεθηξηθό θνξηίν Q2 = - 5 κc. Τν ηξίγσλν πνπ ζρεκαηίδνπλ ηα ζεκεία Α, Β θαη ην θνξηίν Q1 είλαη νξζνγώλην ζην Α. Να ππνινγίζεηε : Δ2) ηελ ειεθηξηθή δύλακε αιιειεπίδξαζεο κεηαμύ ησλ δύν θνξηίσλ (κέηξν θαη θαηεύζπλζε), Δ3) ην δπλακηθό ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ ζην ζεκείν Α, Δ4) ην έξγν ηεο δύλακεο ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ γηα λα κεηαθεξζεί δνθηκαζηηθό θνξηίν q = 1κC από ην Α ζην άπεηξν. Δξώηεζε: Από πνύ θαη σο πνύ, ζα πξέπεη ν καζεηήο λα μέξεη ηη ζπκβαίλεη κε ην ειεθηξηθό πεδίν ζην Α; Γειαδή ζα πξέπεη λα δηδαρζεί όηη ζην ζεκείν Α έρνπκε ειεθηξηθό πεδίν πνπ νθείιεηαη ζηα δύν θνξηία; Καη απηό ην πεδίν έρεη δπλακηθό ζην Α, αιιά δελ έρεη έληαζε; Τη αθξηβώο ζα πξέπεη λα κάζεη ν καζεηήο; Αιιά πάκε παξαθάησ: Τη ζεκαίλεη ε θξάζε: «λα κελ δηδαρηνύλ πνπ αλαθέξνληαη ζε 3 ή πεξηζζόηεξα ειεθηξηθά θνξηία πνπ δελ είλαη ζπλεπζεηαθά»; Αο δνύκε πώο κεηαθξάδεηαη απηό ζηα ζέκαηα ηεο ηξάπεδαο. Θέμα Γύν αθίλεηα ζεκεηαθά ζώκαηα κε ζεηηθά ειεθηξηθά θνξηία, q 1 = 4 κc θαη q 2 = 1 κc βξίζθνληαη ζε απόζηαζε r 3 m. Δ1) Να βξείηε ην κέηξν ηεο δύλακεο πνπ αζθεί ην έλα ζώκα ζην άιιν. Δ2) Να ππνινγίζεηε ηε ηηκή ηνπ δπλακηθνύ ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ πνπ δεκηνπξγείηαη από ηα δύν θνξηία ζε ζεκείν Α πνπ βξίζθεηαη ζην επζύγξακκν ηκήκα κε άθξα ηα δύν θνξηία θαη απέρεη 2m από ην q1. Δ3) Να ππνινγίζεηε ηε δηαθνξά δπλακηθνύ VΑ- VΒ κεηαμύ ησλ ζεκείσλ Α θαη Β, όπνπ Β είλαη ζεκείν ηεο επζείαο πνπ νξίδνπλ ηα δύν θνξηία θαη απέρεη 6m από ην q1 θαη 3m από ην q2. Δ4) Να απνδείμεηε όηη αλ ηνπνζεηεζεί έλα ηξίην ζεκεηαθό ζώκα κε αξλεηηθό θνξηίν q είηε ζην Α είηε ζην Β ηόηε ζα αζθεί δπλάκεηο κε ίζα κέηξα ζηα άιια δύν θνξηηζκέλα ζώκαηα κε θνξηία q1 θαη q2. Αλ ην ζσκαηίδην κε θνξηίν q δέρεηαη κόλν ηηο ειεθηξηθέο δπλάκεηο από ηα άιια δύν θνξηία, ηζνξξνπεί ζε θάπνηα από ηηο ζέζεηο Α ή Β; Αλ λαη ζε πνηά θαη γηαηί; 2

3 Δδώ ηη γίλεηαη ζπλάδειθνη; Έρνπκε ή δελ έρνπκε ηξία ζπλεπζεηαθά θνξηία; Έρνπκε. Μειεηάκε ην ειεθηξηθό πεδίν ησλ ηξηώλ θνξηίσλ. Όρη. Τν ίδην αθξηβώο ζπκβαίλεη θαη ζην επόκελν ζέκα: Θέμα Δ4) Τν ζεκείν ηεο επζείαο πνπ ελώλεη ηα δύν θνξηία, ζην νπνίν κπνξνύκε λα ηνπνζεηήζνπκε έλα ηξίην θνξηίν θαη απηό λα ηζνξξνπεί. Αιιά αο ππνζέζνπκε όηη ζηα δπν παξαπάλσ ζέκαηα ην ηξίην θνξηίν, δελ είλαη ηξίην!!!! (αιιά είλαη ππόζεκα πνπ δελ κεηξάεη ). Γείηε ην επόκελν ζέκα: Θέμα Δ1) Τελ ειεθηξηθή δύλακε πνπ αζθεί ην θνξηίν q1 ζην θνξηίν q3. Δ2) Τε ζπλνιηθή ειεθηξηθή δύλακε πνπ αζθείηαη ζην ζώκα πνπ έρεη θνξηίν 2 q. Δ3) Τν ζπλνιηθό δπλακηθό πνπ δεκηνπξγνύλ ζην ζεκείν Β ηα θνξηία q1 θαη q3. Δ4) Τε ηηκή θαη ην είδνο ελόο άιινπ θνξηίνπ q3, ην νπνίν ζα αληηθαηαζηήζεη ην q3, έηζη ώζηε ην q2, λα ηζνξξνπεί ζην ζεκείν Β. Τν θνξηίν q1 είλαη ζηαζεξό ζηε ζέζε Α. Δδώ βέβαηα έρνπκε 3 ζπλεπζεηαθά θνξηία. Αιιά πώο αθξηβώο ηα ρξεζηκνπνηνύκε; Μήπσο νη ζπγγξαθείο ησλ νδεγηώλ ελλννύζαλ όηη ζα πξέπεη ν καζεηήο λα κπνξεί λα βξίζθεη ραξαθηεξηζηηθά ζύλζεηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ πνπ δεκηνπξγείηαη από δύο θνξηία, ην πνιύ; Καη κάιηζηα ζηελ επζεία πνπ ελώλεη ηα δπν θνξηία; Καη γηαηί δελ ην είπαλ θαζαξά, εμεγώληαο θαη ηνλ παηδαγσγηθό-δηδαθηηθό ζηόρν πνπ έηζη ππεξεηνύκε, ώζηε λα πξνθξίλεηαη θαη λα επηβάιιεηαη λα «ζπκπηέζνπκε» ην ειεθηξηθό πεδίν, κεηαηξέπνληάο ην από πεδίν ρώξνπ, ζε «γξακκηθό πεδίν»; Τν ίδην επαλαιακβάλεηαη ζε αξθεηά ζέκαηα. Αιιά αο δνύκε θάηη άιιν: Θέμα Γύν αθίλεηα ζεκεηαθά ειεθηξηθά θνξηία q1 = 20κC θαη q2 = -80 κc βξίζθνληαη ζηηο ζέζεηο Α θαη Β αληίζηνηρα. Τα θνξηία απέρνπλ κεηαμύ ηνπο απόζηαζε r. Τν ζύζηεκα ησλ δύν θνξηίσλ εμαηηίαο ηεο κεηαμύ ηνπο ειεθηξηθήο αιιειεπίδξαζεο, έρεη δπλακηθή ελέξγεηα -24 J. Δ1) Να ππνινγίζεηε ηελ απόζηαζε r. 3

4 Η άζθεζε 20;;; Θα έπξεπε λα έρεη δηδαρηεί; Γηαβάζηε ηηο νδεγίεο παξαπάλσ. Δίλαη «εληόο ύιεο» ζπλάδειθνη ην εξώηεκα; Τν ίδην ζπκβαίλεη θαη κε ην θέμα Αιιά, κηαο θαη ππήξρε θαη ακνηβή γηα ηνπο ζπλαδέιθνπο πνπ πξόηεηλαλ ηα 30 απηά ζέκαηα, ζα πξόηεηλα ην πνζόλ λα κνηξαζηεί ζηα πέληε! Από 1/5 λα πάξνπλ νη ζπλάδειθνη πνπ πξόηεηλαλ ηα 4 παξαθάησ ζέκαηα θαη ην άιιν 1/5 όινη νη άιινη, πνπ πξόηεηλαλ ηα ππόινηπα 26 ζέκαηα Θέμα ηα: , , , Τόζν κνλόηνλε επαλάιεςε; Δίλαη δπλαηόλ; ///////////////////////////////// Αιιά αο αθήζνπκε ιίγν ηελ ηξάπεδα θαη αο κηιήζνπκε γηα ην ηη αθξηβώο επηβάιιεηαη γηα δηδαζθαιία ζπλάδειθνη, κέζσ ησλ νδεγηώλ ηνπ ππνπξγείνπ παηδείαο. Ννκίδσ όηη δνύκε έληνλα θαηλόκελα Μηζξηδαηηζκνύ, όπνπ «Μιθριδατισμός απνθαιείηαη ε πξαθηηθή ηεο απηνπξνζηαζίαο από ηε δξάζε ελόο δειεηεξίνπ κέζσ ηεο ζηαδηαθήο απηνρνξήγεζεο ζε κε ζαλαηεθόξεο δόζεηο». Γείηε Δδώ. «Ο όπορ σπηζιμοποιείηαι και μεηαθοπικά για να πεπιγπάτει ηη ζηαδιακή εξοικείυζη και αποδοσή ππαγμάηυν πος πποηγοςμένυρ θευπούνηαν ιδιαίηεπα επικίνδςνα.» Αιήζεηα ζπλάδειθνη κπνξείηε λα πείζεηε έλαλ καζεηή ζαο, γηαηί πξέπεη λα ηνπ δηδάμεηε ην δπλακηθό ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ θαη γηαηί αμίδεη λα αζρνιεζεί; Τόζεο θαη ηόζεο εξσηήζεηο αληρλεύνπλ ηελ ηθαλόηεηα ελόο καζεηή λα ππνινγίδεη ην δπλακηθό ή λα ππνινγίδεη ην έξγν ηεο δύλακεο ηνπ πεδίνπ θαηά ηε κεηαθίλεζε ελόο θνξηίνπ. Τη αθξηβώο εμεηάδνπλ; Καη ζαο ξσηάσ ζπλάδειθνη. Τη αθξηβώο καζαίλνπκε ζε έλαλ απξηαλό Γηθεγόξν; Τη εηζπξάηηεη έλαο θαιόο καζεηήο ηεο ζεσξεηηθήο θαηεύζπλζεο δηδαζθόκελνο θπζηθή, όπσο εληέινπλ νη νδεγίεο; Τη είλαη ην δπλακηθό, γηαηί λα ην κάζεη, ηη λα ην θάλεη ην έξγν πνπ ππνινγίδεη; Θα κπνξνύζαηε λα πείζεηε έλαλ καζεηή ζαο, όηη αμίδεη λα θάηζεη λα ππνινγίζεη ηε δπλακηθή ελέξγεηα πνπ έρνπλ ηα θάγθεια ηνπ κπαιθνληνύ ηνπ; Να ην θάλεη ηη; Καη ηη δηαθνξά έρεη αλ ζνπ πεη 100J ή J; Αλ ε ελαζρόιεζε απηή δελ είλαη ό,ηη πην απνθξνπζηηθό γηα έλα καζεηή, ηόηε δελ μέξσ ηη άιιν ζα κπνξνύζε λα είλαη, κπνξώ όκσο λα εξκελεύζσ θαη ηελ απέρζεηα πνιιώλ καζεηώλ γηα ην κάζεκα. Όηαλ δελ ζα δηδαρζεί ε θίλεζε ηνπ θνξηίνπ, όηαλ δελ ζα ρξεηαζηεί λα κηιήζνπκε γηα ελεξγεηαθέο κεηαηξνπέο, ηόηε ηη λα ην θάλνπκε ην δπλακηθό; Καη κελ βηαζηεί θάπνηνο λα κηιήζεη γηα αζθεζηνινγία θαη όηη ε νδεγία ζηνρεύεη ζηελ πξνζηαζία ηνπ καζεηή, από δύζθνιεο αζθήζεηο. Θα πεξίκελα από θάπνηνλ εηδηθό ζηα παηδαγσγηθά, ζηε δηδαθηηθή, ή αθόκε θα- 4

5 ιύηεξα, από θάπνηνλ ν νπνίνο ζπκκεηείρε ζηηο απνθάζεηο θαζνξηζκνύ ηεο δηδαθηέαο ύιεο (ζηγά κελ κπεη ζε δηάινγν!!!) λα απαληήζεη ζην εμήο: Θα κπνξνύζε λα ππάξρεη εξώηεκα, όπσο ην παξαθάησ: Θέμα 1 ο. Έλα αθίλεην ζεηηθό ζεκεηαθό ειεθηξηθό θνξηίν +Q δεκηνπξγεί γύξσ ηνπ ειεθηξνζηαηηθό πεδίν. Γύν ζεκεία Α θαη Β ηνπ ειεθηξνζηαηηθνύ πεδίνπ βξίζθνληαη πάλσ ζηελ ίδηα ειεθηξηθή δπλακηθή γξακκή όπσο θαίλεηαη ζην παξαθάησ ζρήκα Σην ζεκείν Α αθήλεηαη έλα κηθξό θνξηηζκέλν ζσκαηίδην, ην νπνίν κεηά από ιίγν πεξλά από ην ζεκείν Β έρνληαο θηλεηηθή ελέξγεηα 10J. i) Τν ζσκαηίδην ζηε ζέζε Α έρεη : α) κόλν θηλεηηθή ελέξγεηα, β) κόλν δπλακηθή ελέξγεηα γ) δελ έρεη ελέξγεηα. ii) Τν ζσκαηίδην ζηε ζέζε Β έρεη : α) κόλν θηλεηηθή ελέξγεηα, β) κόλν δπλακηθή ελέξγεηα γ) έρεη θαη θηλεηηθή θαη δπλακηθή ελέξγεηα. iii) Καηά ηελ κεηαθίλεζε ηνπ ζσκαηηδίνπ από ην Α ζην Β: Α) παξάγεηαη έξγν ίζν κε 10J. Β) παξάγεηαη έξγν ίζν κε -10J Γ) παξάγεηαη έξγν ίζν κε ηε δπλακηθή ελέξγεηα ζην Α. Γ) Τν δπλακηθό ηνπ πεδίνπ κεηώλεηαη Πνηεο από ηηο παξαπάλσ πξνηάζεηο είλαη ζσζηέο θαη πνηεο ιάζνο. Να δηθαηνινγήζηε ηηο απαληήζεηο ζαο. Αλ ππάξμνπλ παξόκνηα εξσηήκαηα (κε ηελ έλλνηα όηη εμεηάδεηαη ε ζεσξία επί ηεο νπζίαο θαη όρη κε καζεκαηηθέο πξάμεηο πνπ απνδεηθλύνπλ όηη ν καζεηήο γλσξίδεη ηνλ ηύπν V=kQ/r ή ηνλ ηύπν W=q (V Α -V Β ) ), ηόηε απηό ζεκαίλεη όηη αμίδεη ε δηδαζθαιία ηνπ δπλακηθνύ, αιιηώο βαζαλίδνπκε ηνπο καζεηέο κεηαθέξνληάο ηνπο ζηεγλή, απνζηεσκέλε θαη απνθξνπζηηθή γλώζε. Αιιά επηζηξέθνληαο θαη ζην πξώην ζεκείν πνπ επηζεκάλακε: Θέμα 2 ο. Σηηο θνξπθέο Β θαη Γ ελόο ηξηγώλνπ ζπγθξαηνύληαη αθίλεηα δπν ζεκεηαθά θνξηία - q 1 θαη +q 2. Πνην από ηα δηαλύζκαηα 1,2,3,4 θαη 5, παξηζηά ηελ έληαζε ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ, εμαηηίαο θαη ησλ δύν θνξηίσλ, ζηελ θνξπθή Α ηνπ ηξηγώλνπ; Να δηθαηνινγήζεηε ηελ απάληεζή ζαο. 4 A B q 1 M 3 q 2 5

6 Τη ιέηε ζπλάδειθνη έλα ηέηνην ζέκα πξέπεη λα είλαη «εθηόο ύιεο» θαη πξνθαλώο εθηόο εμέηαζεο; Δπεηδή νη ππεύζπλνη έθξηλαλ όηη δελ ππάξρεη ιόγνο ζηε γεληθή παηδεία ηα παηδηά λα επηβαξπλζνύλ κε «βαξηά» καζεκαηηθά (ν θαλόλαο ηνπ παξαιιεινγξάκκνπ!!!) θαη αθαίξεζαλ «ζηα κνπισρηά» ηελ 13 άζθεζε, ζα πξέπεη λα εμαηξεζεί θαη έλα εξώηεκα όπσο ην παξαπάλσ; Γελ ζα πξέπεη λα εμεηαζζεί ηίπνηα γηα ηελ έληαζε ηνπ πεδίνπ ζην Α, αιιά ζα εμεηαζζεί ην δπλακηθό ζην Α!!! θαη αο κελ έρεη θαηαιάβεη θαλέλαο καζεηήο γηαηί ην θάλεη θαη ζε ηη ρξεηάδεηαη 6