w w w.k z a c h a r i a d i s.g r

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ. Ρόλος της πηγής : Η ηλετριή πηγή δημιουργεί στα άρα της τάση αι προσφέρει στο ύλωμα την ενέργεια της. Η προσανατισμένη ίνηση των ελεύθερων ηλετρονίων ονομάζεται πραγματιή φορά του ηλετριού ρεύματος. Η προσανατισμένη ίνηση θετιών φορτίων ονομάζεται συμβατιή φορά του ηλετριού ρεύματος. Η συμβατιή φορά του ηλετριού ρεύματος έχει αντίθετη φορά από την φορά ίνησης των ελεύθερων ηλετρονίων. Ένταση I του ηλετριού ρεύματος : Ονομάζεται το φυσιό μονόμετρο μέγεθος που δίνεται από το πηλίο από το πηλίο του φορτίου q που περνά από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο t, προς το χρόνο t. Δηλαδή : q I t Μονάδα μέτρησης της έντασης του ρεύματος είναι το Αmpee ( Α) αι ισχύει : C A s Πρώτος ανόνας του Kichhoff : Το άθροισμα των ρευμάτων που εισέρχονται σ ένα όμβο, ισούται με το άθροισμα των ρευμάτων που έρχονται από αυτόν. Σ(Ι εισ. ) Σ( Ι Ο πρώτος ανόνας του Kichhoff είναι συνέπεια της αρχής διατήρησης του φορτίου. Αρχή διατήρησης του φορτίου : Όσο φορτίο διέρχεται μέσα από άποια διατομή ανά μονάδα χρόνου, άλλο τόσο ίσο φορτίο θα διέρχεται αι μέσα από μια οποιαδήποτε άλλη διατομή ανά μονάδα χρόνου. Κατά μήος ενός ρευματοφόρου αγωγού δεν υπάρχουν ούτε «πηγές» ούτε «αταβόθρες» ηλετριού φορτίου.. )

2 Αντίσταση ενός αγωγού ονομάζουμε το μονόμετρο μέγεθος που ισούται με το πηλίο της τάσης η οποία εφαρμόζεται στα άρα του προς την ένταση I του ρεύματος που τον διαρρέει. I Μονάδα μέτρησης της αντίστασης στο S.I. είναι το Ω (Ohm). Ω A Ω είναι η αντίσταση ενός αγωγού ο οποίος διαρρέεται από ηλετριό ρεύμα έντασης Α, όταν στα άρα του εφαρμόζεται τάση. Η αντίσταση ενός αγωγού εφράζει τη δυσία που συναντά το ηλετριό ρεύμα όταν διέρχεται μέσα από αυτόν. Η αντίσταση των μεταλλιών αγωγών οφείλεται στις «συγρούσεις» των ελεύθερων ηλετρονίων με τα θετιά ιόντα. Ο μεταλλιός αγωγός ονομάζεται αλλιώς αι αντιστάτης. ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Η διαφορά αντιστάτη αι αντίστασης είναι η ής: Ο αντιστάτης είναι ο αγωγός, ενώ η αντίσταση είναι το μέγεθος που χαρατηρίζει τον αγωγό. ΠΡΟΣΟΧΗ!!! H αντίσταση ενός μεταλλιού αγωγού δεν αρτάται από την τάση αι από την ένταση Ι. Οποιαδήποτε μεταβή συμβεί στην τάση ή την ένταση, η αντίσταση του αγωγού παραμένει σταθερή. Νόμος του Οhm : Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει έναν αντιστάτη (μεταλλιό αγωγό) σταθερής θερμορασίας είναι ανάλογη της τάσης που εφαρμόζεται στα άρα του. I, με σταθ. ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Η αντίσταση ενός υλινδριού αγωγού: α) δεν αρτάται από την τάση αι από την ένταση Ι. β) είναι ανάλογη του μήους ( ) του αγωγού. γ) είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το εμβαδόν (S) της διατομής του αγωγού, δ) αρτάται από το υλιό του αγωγού. ε) αρτάται από τη θερμορασία του αγωγού. Δηλαδή : ρ S

3 Η ειδιή αντίσταση ρ αρτάται μόνο από υλιό του αγωγού αι τη θερμορασία του θ. ρ ( αθ) ( αθ) ρθ 0 θ 0 Όπου : α, ο θερμιός συντελεστής αντίστασης, που μετριέται σε gad - (gad - C - ). ρ 0, η ειδιή αντίσταση στους 0 C. ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΤΩΝ (ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ) A) ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ Β) ΣΥΝΔΕΣΗ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ I I I I Ι Ι Ι Ι Για δύο μόνο αντιστάσεις : Ηλετριή ενέργεια ή ενέργεια του ηλετριού ρεύματος είναι η ενέργεια που χρειάζεται μια ηλετριή συσευή για να λειτουργήσει. Η ηλετριή ενέργεια προσφέρεται από τις ηλετριές πηγές. Η ενέργεια W που αταναλώνει μια ηλετριή συσευή η οποία διαρρέεται από ρεύμα έντασης I, αι παρουσιάζει στα άρα της τάση, δίνεται από την σχέση W I t. Η παραπάνω σχέση ισχύει για οποιαδήποτε ηλετριή συσευή. Η ενέργεια W που αταναλώνει ένας αντιστάτης δίνεται από τις σχέσεις : W I t ή t W ή W I t Ηλετριή ισχύς είναι το μονόμετρο φυσιό μέγεθος που ορίζεται ως το πηλίο της ηλετριής ενέργειας W που προσφέρεται σε μια συσευή σε χρόνο t προς τον χρόνο t. W t

4 Η ηλετριή ισχύ εφράζει το ρυθμό προσφοράς ή απορρόφησης ηλετριής ενέργειας. Μονάδα μέτρησης της ισχύος στο S.I. είναι το Watt ( W). W W είναι η ηλετριή ισχύς μιας συσευής η οποία απορροφά (αταναλώνει) ηλετριή ενέργεια ίση με Joule σε χρόνο sec. Η ισχύς που αταναλώνει μια ηλετριή συσευή δίνεται από την σχέση Η παραπάνω σχέση ισχύει για οποιαδήποτε ηλετριή συσευή. Η ισχύς που αταναλώνει ένας αντιστάτης δίνεται από τις σχέσεις : I ή ή I J s I. Οι μετρητές της Δ.Ε.Η. μετράνε την ενέργεια που αταναλώνουμε σε KWh ( ιλοβατώρες ). KWh είναι η ενέργεια που αταναλώνει μια συσευή ισχύος KW όταν λειτουργεί για h. ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ JOULE Όταν η θερμορασία του αντιστάτη παραμένει σταθερή, η ηλετριή ενέργεια (W) που αταναλώνει ο αντιστάτης σε άποιον χρόνο είναι ίση με τη θερμότητα (Q) που δίνει αυτός στο περιβάλλον στον ίδιο χρόνο, δηλαδή ισχύει : W Q Q I t Νόμος του Joule : Το ποσό θερμότητας Q που δίνει ένας αντιστάτης, για το οποίο ισχύει ο νόμος του Ohm, σταθερής θερμορασίας στο περιβάλλον είναι ανάλογο: α) του τετραγώνου της έντασης I του ρεύματος που τον διαρρέει, β) της αντίστασης του, αι γ) του χρόνου t που διαρεί το ρεύμα. Q I t ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ ΚΑΝΟΝΙΚΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ : Τάση ανονιή τάση λειτουργίας. Ρ Κ Ισχύς ανονιή ισχύς λειτουργίας. Αν η τάση στα άρα της συσευής είναι μιρότερη της, η συσευή υπειτουργεί, δηλαδή αταναλώνει ισχύ μιρότερη της Ρ Κ. Αν η τάση είναι μεγαλύτερη της, η συσευή υπερλειτουργει, δηλαδή αταναλώνει ισχύ μεγαλύτερη της Ρ Κ, αι υπάρχει ίνδυνος να αταστραφεί. I I 4

5 ΗΛΕΚΤΡΕΓΕΡΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ (ΗΕΔ) Ε ΤΗΣ ΠΗΓΗΣ Ηλετρεγερτιή δύναμη (ΗΕΔ) Ε της πηγής : Ονομάζεται το πηλίο της ενέργειας W που αποτά φορτίο q διερχόμενο από την πηγή, προς το φορτίο q. Η ενέργεια W μεταφέρεται από το φορτίο στο ύλωμα. Δηλαδή : W E q J Μονάδα μέτρησης της ΗΕΔ στο S.Ι. είναι το. ( ) s Όταν π.χ. μια μπαταρία έχει ΗΕΔ 9, αυτό σημαίνει ότι παρέχει ηλετριή ενέργεια 9 Joule σε ηλετριό φορτίο C που διέρχεται από αυτήν. Η ηλετρεγερτιή δύναμη Ε μιας πηγής εφράζει την ενέργεια ανά μονάδα ηλετριού φορτίου που προσφέρει η πηγή στο ύλωμα. Η ηλετρεγερτιή δύναμη (ΗΕΔ) Ε αι η εσωτεριή αντίσταση αποτελούν τα στοιχεία ταυτότητας της ηλετριής πηγής. Νόμος του Οhm για λειστό ύλωμα : Σε λειστό ύλωμα, που αποτελείται από ηλετριή πηγή αι ωμιές αντιστάσεις, η ένταση του ρεύματος Ι που διαρρέει το ύλωμα είναι ίση με το πηλίο της ΗΕΔ της πηγής Ε προς την ιή αντίσταση του υλώματος. E I E I ( ΠΟΛΙΚΗ ΤΑΣΗ ΠΗΓΗΣ Η τάση AB στα άρα της πηγής ονομάζεται πιή τάση της πηγής αι συμβίζεται με π. π Ε Ι π π I Έχουμε π E όταν : α) Ι0, δηλαδή όταν το ύλωμα είναι ανοιτό, ή β) 0, δηλαδή όταν η πηγή είναι ιδανιή. ) 5

6 Βραχυυλωμένη πηγή : Μια πηγή είναι βραχυυλωμένη όταν συνδέσουμε τους πόλους της με αγωγό αμελητέας αντίστασης, δηλαδή όταν 0. Ρεύμα βραχυύλωσης : Ε I β Το ρεύμα βραχυύλωσης είναι το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να διαρρέει την πηγή. Ε Όταν ΙΙ β τότε : E Iβ π E E - E 0 π π Άρα όταν μια πηγή είναι βραχυυλωμένη, τότε οι πόλοι της έχουν το ίδιο δυναμιό. Ισχύς που παρέχει η πηγή σε όληρο το ύλωμα : Ρ Ι ή Ρ I π Ρ I I ή ή I I I ( ) EI... όπου Ρ, Ρ, Ρ, Ρ οι ισχύεις των αντιστάσεων,,, του υλώματος. Η τελευταία σχέση ισχύει αι στην σύνδεση σε σειρά αι στην σύνδεση παράλληλα. αφού αποτελεί έφραση της αρχής διατήρησης της ενέργειας. 6