Περιέχει τα κεφάλαια: Στατικός Ηλεκτρισµός Συνεχές ηλεκτρικό ρεύµα Ηλεκτροµαγνητισµός Μηχανικές ταλαντώσεις

Transcript

1 ίας : λαια ς ά φ τα κ κτρισµό ύµα ι χ έ Πρι τικός Ηλ τρικό ρ α κ Στ χές ηλ νητισµός ις ν γ Συ κτροµα λαντώσ α τ λ Η χανικές ουν η χ ρ Μ ά π αιο υ λ ά φ θ κ θωρίας ά κ ογής ς Σ α ι λ ί ι π σ χ ι ς ο κή ς Στ µένς ασ λλαπλή ι κρίσω σις ο ή υ ις π ας κα ις απαντ ν τών Λ ί σ ρ ή τ ω τ ω ω Ερ τήσις θ ήσις µ ρασµέν ω κ π Ερ λυτς ασ τάσων Ά έµατα ξ Θ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ αιδ Π ς νική Γ ΕΙΟΥ Κ Υ Β Λ Φ Η Κ Ι ΥΣ

2

3

4

5 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ-ΕΚΤΥΠΩΣΗ-ΒΙΒΛΙΟ ΕΣΙΑ «ΛΥΧΝΙΑ», Λωφ. Αθηνών & Μαρκόνι, Αθήνα τηλ , ,

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το βιβλίο αυτό ίναι ένα βοήθηµα για τη Φυσική της Β! τάξης του νιαίου Λυκίου, προσαρµοσµένο στο σχολικό βιβλίο και την ξταστέα του ύλη. Πριέχι ανά κφάλαιο συνοπτικά τη θωρία, λυµένς ασκήσις, ρωτήσις πολλαπλής πιλογής, ρωτήσις θωρίας-κρίσης και άλυτς ασκήσις. Eπίσης, στο τέλος του βιβλίου υπάρχουν οι γραφικές παραστάσις των συναρτήσων που κυρίως χρησιµοποιούνται στη φυσική της Β! Λυκίου. Παρόλο που οι ξτάσις στην Β! τάξη του Λυκίου έχουν καταργηθί σ πανλλήνιο πίπδο, οι πρισσότρς από τις ρωτήσις ή τις άλυτς ασκήσις ίναι γραµµένς στο πνύµα των ξτάσων αυτών, νώ κάποις από αυτές αποτέλσαν θέµατα πρασµένων τών. Αυτό έγιν αφού ξτάσις υπάρχουν στη Β! Λυκίου έστω και σ νδοσχολικό πίπδο αλλά κυρίως για να φανί το πνύµα και το ύφος των θµάτων που θα κληθί να αντιµτωπίσι ο µαθητής στις πανλλαδικές ξτάσις της Γ! Λυκίου. Επίσης καλό ίναι να σηµιωθί ότι πολλά στοιχία θωρίας της φτινής ύλης στη γνική παιδία ίναι απαραίτητα για τη Φυσική κατύθυνσης της Γ! Λυκίου. Επιδή οι ρωτήσς και οι ασκήσις που πριέχονται στο βιβλίο αυτό δν ίναι του ίδιου βαθµού δυσκολίας, η πιλογή τους και η σιρά µ την οποία αυτές θα λύνονται πρέπι να γίνται από τον διδάσκοντα. Τέλος, θρµές ίναι οι υχαριστίς προς τους συνάδλφους και φίλους Χρήστο Φίλιο (φυσικό) για τις παρατηρήσις και τις συµβουλές του, Γιώργο Ζαβούρη (µαθηµατικό) για τις µαθηµατκές διυκρινίσις και Γιάννη Κοσµά (φιλόλογο) για τα γµάτα οξυδέρκια και ζωντάνια σκίτσα του στο ξώφυλλο και στις ισαγωγικές σλίδς κάθ κφαλαίου. µέναγας Πέτρος ΦΥΣΙΚΟΣ

7

8

9

10 Φυσική Β! Λυκίου Γνικής Παιδίας 9 υνάµις µταξύ ηλκτρικών φορτίων Hλκτρικό Φορτίο Στοιχία θωρίας Eίναι η φυσική οντότητα µ την οποία ξηγούνται τα φαινόµνα του ηλκτρισµού. Yπάρχουν δύο ίδη ηλκτρικού φορτίου: το θτικό φορτίο που µφανίζται σ γυάλινη ράβδο και το αρνητικό φορτίο που µφανίζται σ ράβδο βονίτη. Tα σώµατα που έχουν ηλκτρισθί και έχουν οµόσηµα φορτία απωθούνται µταξύ τους, νώ όταν έχουν τρόσηµα έλκονται. Tο ολικό ηλκτρικό φορτίο σ ένα αποµονωµένο σύστηµα σωµάτων παραµένι σταθρό, δηλαδή το αλγβρικό άθροισµα των θτικών και αρνητικών φορτίων παραµένι σταθρό. H παραπάνω διατύπωση αποτλί την αρχή διατήρησης του ηλκτρικού φορτίου. Tο ηλκτρικό φορτίο ίναι κβαντισµένο µέγθος, δηλαδή µφανίζται σ τιµές που ίναι πολλαπλάσις µιας στοιχιώδους ποσότητας. Για το φορτίο η ποσότητα αυτή ίναι το φορτίο του ηλκτρονίου. H φύση του ηλκτρικού φορτίου H ύλη µπορί να θωρηθί ότι αποτλίται από τρία ίδη σωµατιδίων: το πρωτόνιο, το ηλκτρόνιο και το ντρόνιο, για τα οποία ισχύουν: Σωµάτιο Σύµβολο Φορτίο Mάζα πρωτόνιο p +1, C 1, kg ηλκτρόνιο e - -1, C 9, kg ντρόνιο n 0 1, kg Tα άτοµα αποτλούνται από το θτικά φορτισµένο πυρήνα που έχι τα πρωτόνια και τα ντρόνια, νώ τα ηλκτρόνια κινούνται γύρω από αυτόν. O αριθµός των πρωτονίων ονοµάζται ατοµικός αριθµός (Z) και όταν το άτοµο βρίσκται στη φυσική του κατάσταση ίναι ίσος µ τον αριθµό των ηλκτρονίων. ηλαδή το άτοµο ίναι ηλκτρικά ουδέτρο στη φυσική του κατάσταση. Aν το άτοµο µφανίσι έλλιµα ηλκτρονίων, χάσι δηλαδή ένα ή πρισσότρα ηλκτρόνια, ίναι θτικά φορτισµένο και λέγται θτικό ιόν. Aντίθτα, αν έχι πλόνασµα ηλκτρονίων, ίναι αρνητικά φορτισµένο και λέγται αρνητικό ιόν. Ο αριθµός των πρωτονίων και των ντρονίων (νουκλόνια) ονοµάζται µαζικός αριθµός (Α). Κάθ πρωτόνιο και ντρόνιο αποτλίται από τρία quarks, νώ το ηλκτρόνιο ίναι στοιχιώδς.

11 Φυσική Β! Λυκίου Γνικής Παιδίας 10 υνάµις µταξύ ηλκτρικών φορτίων Hλκτρική αγωγιµότητα Hλκτρική αγωγιµότητα ίναι η ιδιότητα της ύλης να πιτρέπι τη διέλυση του ηλκτρικού φορτίου µέσα από αυτήν. Έτσι ανάλογα µ την ηλκτρική τους αγωγιµότητα τα σώµατα διακρίνονται στις παρακάτω κατηγορίς: Aγωγοί : Eίναι τα σώµατα που πιτρέπουν τη µτακίνηση ηλκτρικού φορτίου µέσα από τη µάζα τους. Tέτοια σώµατα ίναι τα µέταλλα, η γη, το ανθρώπινο σώµα, τα διαλύµατα οξέων βάσων και αλάτων, τα αέρια σ ορισµένς συνθήκς κλπ. H αγωγιµότητα των µτάλλων οφίλται στα λύθρα ηλκτρόνια τους, που έχοντας αποµακρυνθί από τα άτοµα κινούνται διαρκώς στη µάζα του αγωγού. Όσο πιο πολλά ίναι τα λύθρα ηλκτρόνια, τόσο καλύτρος αγωγός ίναι το σώµα αυτό. Mονωτές: Eίναι τα σώµατα που δν πιτρέπουν τη µτακίνηση ηλκτρικού φορτίου µέσα από τη µάζα τους, νώ αν δηµιουργηθί σ αυτά ηλκτρικό φορτίο, τότ αυτό παραµένι στην πριοχή του σώµατος που µφανίστηκ. Mονωτές ίναι το γυαλί, η πορσλάνη, το καουτσούκ, το ξύλο, το πλαστικό, το µτάξι κλπ. H µηδνική τους αγωγιµότητα οφίλται στο ότι δν έχουν λύθρα ηλκτρόνια, δηλαδή τα ηλκτρόνια σθένους ανήκουν αποκλιστικά στο κάθ άτοµο του µονωτικού υλικού. Tα ηλκτρόνια αυτά ίναι τα δέσµια ηλκτρόνια. Hµιαγωγοί: Eίναι σώµατα µ αγωγιµότητα που ξαρτάται από τις προσµίξις που τους προσθέτουµ, από τη θρµοκρασία και το φωτισµό. Όταν ίναι χηµικά καθαροί, η αγωγιµότητα τους οφίλται στον µικρό σχτικά αριθµό λύθρων ηλκτρονίων. Tα πιο γνωστά στοιχία ηµιαγωγών ίναι το σλήνιο και το πυρίτιο. Tρόποι φόρτισης του σώµατος M τριβή: Tρίβοντας δύο ουδέτρα σώµατα µταξύ τους προκαλίται "σπάσιµο" της στοιβάδας σθένους των ατόµων και µταφορά ηλκτρονίων του νός σώµατος στο άλλο. Προφανώς τα δύο σώµατα µφανίζουν ίσο και τρώνυµο φορτίο. M µταφορά: Όταν έρθουν σ παφή ένα φορτισµένο και ένα ουδέτρο σώµα, τότ υπάρχι µταφορά µέρους του φορτίου του πρώτου σώµατος στο δύτρο. M παγωγή: Aν πλησιάσουµ µία θτικά φορτισµένη ράβδο σ ένα ουδέτρο µταλλική σφαίρα, τότ στη σφαίρα µφανίζται κατανοµή φορτίου, ώστ τα αρνητικά της φορτία να τίνουν να πλησιάσουν την πλυρά που βρίσκται η ράβδος (σχ. β). Γιώνοντας τη σφαίρα αρνητικά φορτία από τη γη διοχτύονται σ αυτή (α) (β) (γ) (δ) ξουδτρώνοντας µέρος των θτικών της (σχ. γ). Άρα αν αποµακρύνουµ τη ράβδο, η σφαίρα έχι φορτισθί αρνητικά (σχ. δ). Aυτή ίναι η φόρτιση µ παγωγή.