2.2 Φύλλα Εργασίας. Από ηη εμαξηώληαη νη ειεθηξνζηαηηθέο αιιειεπηδξάζεηο; 1 η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

Transcript

1 2.2 Φύλλα Εργασίας Από ηη εμαξηώληαη νη ειεθηξνζηαηηθέο αιιειεπηδξάζεηο; 1 η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Αλνίμηε ην ΗΟ1. Δθηειέζηε έλα εηθνληθό πείξακα. Γύν κηθξέο θνξηηζκέλεο ζθαίξεο αθήλνληαη ειεύζεξεο λα θηλεζνύλ ιόγσ ηεο ειεθηξηθήο ηνπο αιιειεπίδξαζεο (θαη κόλν απηήο) γηα έλα δεπηεξόιεπην. Σξεζηκνπνηείζηε γηα εθθίλεζε ην θαη γηα επαλαθνξά ην. Ζ κπιε ζθαίξα είλαη ζεηηθά θνξηηζκέλε. Ππδεηείζηε ζηελ νκάδα ζαο θαη ζπκπιεξώζηε ηα θελά: Ζ πξάζηλε ζθαίξα είλαη θνξηηζκέλε δηόηη νη ζθαίξεο. Αθνύ νη ζθαίξεο θηλνύληαη ζηελ επζεία πνπ δηέξρεηαη από ηα θέληξα ηνπο άξα ε δηεύζπλζε ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο είλαη πάλσ ζηελ πνπ ηηο. Αλ ππνζέζνπκε όηη ην θνξηίν ηεο πξάζηλεο (δεμηάο) ζθαίξαο είλαη δηπιάζην από ηεο κπιε (αξηζηεξήο), ζπδεηείζηε ζηελ νκάδα ζαο θαη θπθιώζηε ηελ νξζή αλαπαξάζηαζε ηεο αιιειεπίδξαζεο. 1

2 Διέγμηε αλ ε απάληεζή ζαο ζπκθσλεί κε ηνλ ηξίην λόκν ηνπ Λεύησλα : Όηαλ έλα ζώκα αζθεί δύλακε ζ έλα άιιν ζώκα, ηόηε θαη ην δεύηεξν ζώκα αζθεί δύλακε κέηξνπ θαη θαηεύζπλζεο ζην πξώην. Κεηά ηνλ έιεγρν δηαγξάςηε ηηο ιαλζαζκέλεο αλαπαξαζηάζεηο. 2

3 2 η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Αλ ε απόζηαζε ησλ ζθαηξώλ απμεζεί, ηη πηζηεύεηε όηη ζα ζπκβεί ζην κέηξν ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο; Αλνίμηε ην ΗΟ2. Ξηέζηε κηα θνξά ηελ εθθίλεζε θαη κεηά ηελ επαλαθνξά. Ξαξαηεξείζηε όηη ε απόζηαζε r ησλ θνξηηζκέλσλ ζθαηξώλ είλαη 3m. Πεκεηώζηε ηελ ηηκή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο F ζηελ πξώηε ζεηξά ηνπ πίλαθα. Πηε ζπλέρεηα πηέζηε κηα θνξά ηελ εθθίλεζε. Ρελ αξηζηεξή ζθαίξα ηελ θξαηάκε αθίλεηε ελώ ε άιιε είλαη ειεύζεξε λα θηλεζεί γηα ιίγν. Πεκεηώζηε ηελ λέα ηηκή ηεο απόζηαζεο r ησλ δύν ζθαηξώλ θαη ηελ ηηκή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο F ζηελ δεύηεξε ζεηξά ηνπ πίλαθα. Πηε ζπλέρεηα μαλαπηέζηε κηα θνξά ηελ εθθίλεζε. Πεκεηώζηε ηελ λέα ηηκή ηεο απόζηαζεο r ησλ δύν ζθαηξώλ θαη ηελ ηηκή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο F ζηελ ηξίηε ζεηξά ηνπ πίλαθα. 3

4 Ππκπιεξώζηε ηελ ηξίηε ζηήιε ηνπ πίλαθα. r (m) F (N) r 2 (m 2 ) 3 Ππδεηείζηε ζηελ νκάδα ζαο ηελ ζρέζε ησλ κεγεζώλ F θαη r 2 θαη ζπκπιεξώζηε ηα θελά: Όηαλ ε απόζηαζε ησλ θνξηηζκέλσλ ζθαηξώλ απμάλεηαη ην κέηξν ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο. Αθξηβέζηεξα: Ρν κέηξν ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο είλαη αληηζηξόθσο. ηνπ ηεο απόζηαζεο ησλ ζθαηξώλ. 3 η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Νη ζθαίξεο θξαηνύληαη αθίλεηεο Αλ ην θνξηίν ηεο κηαο ζθαίξαο δηπιαζηαζηεί, ηη πηζηεύεηε όηη ζα ζπκβεί ζην κέηξν ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο; 4

5 Αλνίμηε ην ΗΟ3. Ξηέζηε κηα θνξά ηελ εθθίλεζε Πεκεηώζηε ηελ ηηκή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο F ζηελ πξώηε ζεηξά θαη ησλ ηξηώλ πηλάθσλ. Κεηαθηλνύκε ηνλ αξηζηεξό (κπιέ) δξνκέα βήκα-βήκα θαη ζπκπιεξώλνπκε ζε θάζε βήκα ηελ ηηκή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο F ζηελ ηξίηε ζηήιε ηνπ πίλαθα Η Ξίλαθαο Η Q 1 (10-4 C) Q 2 (10-4 C) F (N) Q 1 Q 2 (10-8 C 2 ) Α 1 1 Β 2 1 Γ 3 1 Γ 4 1 Κεηαθηλνύκε ηνλ δεμηό (πξάζηλν) δξνκέα βήκα-βήκα θαη ζπκπιεξώλνπκε ζε θάζε βήκα ηελ ηηκή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο F ζηελ ηξίηε ζηήιε ηνπ πίλαθα ΗΗ Ξίλαθαο ΗΗ Q 1 (10-4 C) Q 2 (10-4 C) F (N) Q 1 Q 2 (10-8 C 2 ) Α 1 1 Δ 1 2 ΠΡ 1 3 Ε 1 4 5

6 Κεηαθηλνύκε ηνπο δξνκείο βήκα-βήκα θαη ζπκπιεξώλνπκε ηελ ηηκή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο F ζηελ ηξίηε ζηήιε ηνπ πίλαθα ΗΗΗ Ξίλαθαο ΗΗΗ Q 1 (10-4 C) Q 2 (10-4 C) F (N) Q 1 Q 2 (10-8 C 2 ) Α 1 1 Ζ 2 2 Θ 3 2 Η 2 3 Ππδεηείζηε ζηελ νκάδα ζαο ηελ ζρέζε ησλ κεγεζώλ F θαη Q 1 ηνπ πίλαθα Η θαη ζπκπιεξώζηε ηα θελά: Ρν κέηξν ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο είλαη ηνπ θνξηίνπ.. Ππδεηείζηε ζηελ νκάδα ζαο ηελ ζρέζε ησλ κεγεζώλ F θαη Q 2 ηνπ πίλαθα ΗΗ θαη ζπκπιεξώζηε ηα θελά: Ρν κέηξν ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο είλαη ηνπ θνξηίνπ. Ππκπιεξώζηε ηελ ηειεπηαία ζηήιε θαη ησλ ηξηώλ πηλάθσλ. Ππδεηείζηε ζηελ νκάδα ζαο ηελ ζρέζε ησλ κεγεζώλ F θαη Q 1 Q 2 θαη ησλ ηξηώλ πηλάθσλ. θαη ζπκπιεξώζηε ηα θελά: Ρν κέηξν ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο είλαη ηνπ ησλ θνξηίσλ. 6

7 Ρα ζπκπεξάζκαηα πνπ θαηαιήμαηε ηζρύνπλ γηα θνξηηζκέλα ζώκαηα ησλ νπνίσλ νη δηαζηάζεηο είλαη πνιύ κηθξέο ζε ζρέζε κε ηελ κεηαμύ ηνπο απόζηαζε ή γηα θνξηηζκέλεο ζθαίξεο. Ρα ζώκαηα απηά νλνκάδνληαη θαη ζεκεηαθά θνξηία. Ρνλ 18 0 αηώλα ν Charles Augustin de Coulomb επηλόεζε έλα επθπή ηξόπν γηα ηε κέηξεζε ηνπ ειεθηξηθνύ θνξηίνπ, θαηαζθεύαζε έλαλ εμαηξεηηθό «δπγό ζηξέςεο», γηα ηε κέηξεζε ηεο δύλακεο θαη κεηά από πνιιέο πξνζπάζεηεο, ην έηνο 1785, νδεγήζεθε (όπσο θαη εζείο) ζηνλ πξώην πεηξακαηηθό λόκν ηνπ Ζιεθηξηζκνύ, ν νπνίνο έρεη επηθξαηήζεη λα ιέγεηαη «λόκνο ηνπ Coulomb». 7

8 Ππλνςίδνληαο ηα ζπκπεξάζκαηα ζπδεηείζηε ζηελ νκάδα ζαο θαη ζπκπιεξώζηε ηα θελά, δηαηππώλνληαο έηζη ηνλ νόμο τοσ Coulomb. Ρν κέηξν ηεο δύλακεο (F) κε ηελ νπνία αιιειεπηδξνύλ δύν ζεκεηαθά ειεθηξηθά θνξηία (Q 1 θαη Q 2 ) είλαη ηνπ ησλ θνξηίσλ θαη αληηζηξόθσο αλάινγν ηνπ ηεο κεηαμύ ηνπο απόζηαζεο. Πηε γιώζζα ησλ καζεκαηηθώλ γξάθνπκε: Ρν Θ είλαη κηα ζηαζεξά αλαινγίαο. Ζ ηηκή ηεο εμαξηάηαη από ην πιηθό κέζα ζην νπνίν βξίζθνληαη ηα θνξηηζκέλα ζώκαηα θαη από ην ζύζηεκα ησλ κνλάδσλ πνπ ρξεζηκνπνηνύκε. Ζ ηηκή ηεο ζην Γηεζλέο Πύζηεκα Κνλάδσλ γηα ην θελό θαη θαηά πξνζέγγηζε γηα ηνλ αέξα είλαη: K = N m 2 /C 2. Γείηε ηελ εηθόλα ηνπ Charles Augustin de Coulomb. Ρη παξαηεξείηε ζρεηηθά κε ηελ ελδπκαζία ηνπ;.. Ξξνβνιή ηνπ power point «Λόκνο Coulomb». 8

9 ΦΙΙΝ ΑΜΗΝΙΝΓΖΠΖΠ ΓΗΓΑΘΡΗΘΖΠ ΞΟΑΘΡΗΘΖΠ ΝΛΝΚΑΡΔΞΩΛΚΝ:. ΖΚΔΟΝΚΖΛΗΑ:.. ΡΑΜΖ:.. ΡΚΖΚΑ: Γύν ζεηηθά θνξηηζκέλεο ζθαίξεο ηνπνζεηνύληαη ζε κηα νξηζκέλε απόζηαζε κεηαμύ ηνπο. Λα ραξαθηεξίζεηο κε Π ηηο πξνηάζεηο ησλ νπνίσλ ην πεξηερόκελν είλαη επηζηεκνληθά νξζό θαη κε Ι απηέο πνπ ην πεξηερόκελν ηνπο είλαη επηζηεκνληθά ιαλζαζκέλν. α. Ρν κέηξν ηεο δύλακεο πνπ αζθεί ε πξώηε ζθαίξα ζηε δεύηεξε είλαη ίζν κε ην κέηξν ηεο δύλακεο πνπ αζθεί ε δεύηεξε ζηελ πξώηε. β. Όηαλ απμήζνπκε ηελ απόζηαζε κεηαμύ ησλ ζθαηξώλ, νη δπλάκεηο απμάλνληαη. γ. Όηαλ κεηώζνπκε ηελ απόζηαζε ησλ ζθαηξώλ ζην κηζό, νη δπλάκεηο ηεηξαπιαζηάδνληαη. δ. Όηαλ δηπιαζηάζνπκε ην θνξηίν ηεο κηαο ζθαίξαο, νη δπλάκεηο δηπιαζηάδνληαη. ε. Όηαλ ηξηπιαζηάζνπκε ην θνξηίν θαη ησλ δύν ζθαηξώλ, νη δπλάκεηο εμαπιαζηάδνληαη. 9