ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

Νόμος του Coulomb Έστω δύο ακίνητα σημειακά φορτία, τα οποία βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους. Τα φορτία αυτά αλληλεπιδρούν μέσω δύναμης F, της οποίας το μέτρο είναι ανάλογο του γινομένου των δυο φορτίων και αντιστρόφως ανάλογο του τετραγώνου της μεταξύ τους απόστασης ( νόμος αντιστρόφου τετραγώνου ) η διεύθυνση είναι εκείνη που ενώνει τα δύο φορτία η φορά είναι ελκτική για ετερώνυμα και απωστική για ομώνυμα φορτία F = K Η σταθερά Κ του Coulomb εξαρτάται από τις μονάδες μετρήσεως που χρησιμοποιήθηκαν. Αν το σύστημα των δύο φορτίων βρίσκεται σε κάποιο μέσο ( εκτός του αέρα ), τότε η σταθερά με την οποία είναι το κλάσμα πολλαπλασιασμένο διαμορφώνεται αναλόγως ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Ο νόμος του Coulomb «εργάζεται», σύμφωνα με το νόμο δράσης αντίδρασης

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΠΕΔΙΑ ΠΡΟΕΡΧΟΜΕΝΑ ΑΠΟ ΣΗΜΕΙΑΚΑ ΦΟΡΤΙΑ + + -

Όμοιο με το τελευταίο είναι και το πεδίο του οποίου πηγές είναι αρνητικά φορτία, με τη μόνη διαφορά ότι οι δυναμικές γραμμές είναι προς τα μέσα Όλα τα παραπάνω πεδία χαρακτηρίζονται ως ανομοιογενή, δηλαδή η δύναμη που θα δεχθεί ένα υποτιθέμενο φορτίο ( ) όταν βρεθεί σε έναν τέτοιο χώρο θα εξαρτάται από το φορτίο πηγή και τη θέση στην οποία θα βρίσκεται. Το παραπάνω πεδίο είναι ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο σημαίνει ότι σε οποιοδήποτε σημείο αν βρεθεί ένα υποτιθέμενο φορτίο θα δεχθεί την ίδια δύναμη. Οι δυναμικές του γραμμές είναι παράλληλες και ισαπέχουσες (εκτός από τις περιοχές πλησίον των άκρων των πλακών). ΠΕΡΙ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ Οι εν λόγο γραμμές είναι νοητές τροχιές τις οποίες ακολουθεί ένα υποτιθέμενο φορτίο όταν βρεθεί στο συγκεκριμένο πεδίο Έχουν δε κάποιες χαρακτηριστικές ιδιότητες : Δεν τέμνονται. Ξεκινούν από τα θετικά φορτία και καταλήγουν στα αρνητικά. Είναι πυκνότερες εκεί όπου το πεδίο είναι ισχυρότερο. Το διάνυσμα της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου είναι εφαπτόμενο σε κάθε σημείο τους

ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ Ονομάζεται το φυσικό διανυσματικό μέγεθος, που έχει μέτρο ίσο με το σταθερό πηλίκο του μέτρου της δύναμης που ασκείται σε φορτίο που βρίσκεται σ αυτό το σημείο προς το φορτίο αυτό και κατεύθυνση την κατεύθυνση της δύναμης αν αυτή ασκείται σε θετικό φορτίο. Μετριέται σε N / Cb F E = ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ Όταν το πεδίο δημιουργείται από ακίνητο φορτίο, η έντασή του σε κάποιο σημείο δίνεται από τον τύπο Q E = K ΑΠΟΔΕΙΞΗ F Ισχύει ότι E = κι επίσης Q F = K Επομένως η γίνεται: F E = Q K E = Q E = K

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Είναι η ενέργεια που έχει ένα ηλεκτρικό φορτίο εξαιτίας της θέσης που βρίσκεται σε σχέση με κάποιο άλλο και της μεταξύ τους δυναμικής αλληλεπίδρασης. Q U Γ = Κ Είναι μονόμετρο μέγεθος Μπορεί να είναι είτε θετική, είτε αρνητική Θετική είναι όταν τα φορτία είναι ομώνυμα και αρνητική όταν είναι ετερώνυμα Όταν τα φορτία είναι : ομώνυμα τότε, με ακίνητο το ένα αν αφήσουμε το άλλο ελεύθερο να κινηθεί θα απομακρυνθεί πηγαίνοντας προς χαμηλότερη ενέργεια. ετερώνυμα τότε, αν αφήσουμε το ένα να κινηθεί, θα πλησιάσει το άλλο πάλι πηγαίνοντας προς χαμηλότερη ενέργεια. Αν επιχειρήσουμε να το απομακρύνουμε τότε το οδηγούμε σε μεγαλύτερη ενέργεια ΔΥΝΑΜΙΚΟ Σε μια θέση Γ ηλεκτρικού πεδίου ονομάζεται το μονόμετρο φυσικό μέγεθος, που είναι ίσο με το πηλίκο της δυναμικής ενέργειας φορτίου στη θέση Γ προς το φορτίο αυτό. U V = Γ Γ Μετριέται σε Volt

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ Q V = K ΑΠΟΔΕΙΞΗ U Γ Q Ισχύει ότι VΓ = κι επίσης U Γ = Κ Επομένως με αντικατάσταση της μιας στην άλλη έχουμε V Γ Q k = Γ V V = Κ Q Q > 0 Q < 0 R ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ Μεταξύ δύο σημείων ηλεκτρικού πεδίου, είναι το έργο της δύναμης του πεδίου, ώστε να μετακινηθεί ένα δοκιμαστικό φορτίο από το ένα σημείο στο άλλο, προς το φορτίο αυτό. WA B V = Επίσης ισχύουν οι σχέσεις : V AB = K Q ( ) και W A B = V AB

ΠΥΚΝΩΤΗΣ Είναι μια διάταξη, η οποία έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο καθώς και ηλεκτρική ενέργεια. Όταν είναι σε ηλεκτρικό κύκλωμα δεν επιτρέπει τη διέλευση ρεύματος στον κλάδο που βρίσκεται. ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΠΥΚΝΩΤΗ Ονομάζεται το μονόμετρο φυσικό μέγεθος που είναι ίσο με το πηλίκο του ηλεκτρικού φορτίου του πυκνωτή, προς την τάση του. Μετριέται σε Faad Q C = V S S Επίσης C = ε 0 ή C = ε ε 0 όταν υπάρχει διηλεκτρικό l l Από τις τελευταίες σχέσεις καταλαβαίνουμε ότι η χωρητικότητα εξαρτάται από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του πυκνωτή ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΟΥ ΠΥΚΝΩΤΗ Q U = ή C U U = Q = C V ή V ΕΝΤΑΣΗ ΟΜΟΓΕΝΟΥΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ V E = l A ΑΠΟΔΕΙΞΗ B + Έστω δοκιμαστικό φορτίο το οποίο βρίσκεται μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο ( πυκνωτή ή όχι ). Αν αφήσουμε το φορτίο στη θέση Α τότε θα δεχθεί την ηλεκτρική δύναμη του πεδίου και θα κινηθεί προς το Β. Αν l είναι η απόσταση μεταξύ των ΑΒ τότε: Το έργο της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου είναι: W F = F l επίσης F = E Άρα W F = F l W F = E l Έχουμε ακόμη ότι = V W AB

Επομένως από και έχουμε V E l = V E l = V E = l

Το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας Τυπολόγιο Στις σχέσεις που ακολουθούν n : είναι ο δείκτης διάθλασης n : είναι ο δείκτης διάθλασης του μέσου διάδοσης για συγκεκριμένη ακτινοβολία και n : είναι ο δείκτης διάθλασης του μέσου διάδοσης για την ίδια με προηγουμένως ακτινοβολία co : είναι η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας στο κενό c : είναι η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας σε κάποιο μέσο διάδοσης λο : είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στο κενό λ : είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας σε κάποιο μέσο διάδοσης n = co c λ n = o λ n = n c c n n λ = λ

Το άτομο του υδρογόνου (εικόνα από το σχολικό βιβλίο) Διάγραμμα ενεργειακών σταθμών τον ατόμου τον υδρογόνου. Ε E = E = h i E = E i E E f f f = h = h Κατά την αποδιέγερση ενός ατόμου από ανώτερη ενεργειακή στάθμη σε άλλη κατώτερη, εκπέμπεται φωτόνιο συχνότητας f και μήκους κύματος λ και ενέργειας Ε, σύμφωνα με τις παραπάνω σχέσεις f c λ

Ακτίνες Χ Οι ακτίνες Χ προκύπτουν, όταν ηλεκτρόνια μεγάλης ταχύτητας προσπίπτουν σε μεταλλικό στόχο Το φάσμα τους είναι σύνθετο Αποτελείται από συνεχές φάσμα, πάνω στο οποίο εμφανίζονται γραμμές (γραμμικό φάσμα) Το συνεχές φάσμα οφείλεται στην επιβράδυνση των προσπιπτόντων ηλεκτρονίων, ενώ το γραμμικό στην αποδιέγερση των ατόμων, η οποία προκλήθηκε από την άντληση ενέργειας από τα προσπίπτοντα ηλεκτρόνια Οι γραμμές του γραμμικού φάσματος είναι χαρακτηριστικές του υλικού της ανόδου Το ελάχιστο μήκος κύματος των ακτίνων Χ είναι λ min = h c e V όπου V είναι η τάση μεταξύ καθόδου και ανόδου (μεταλλικού στόχου) Απορρόφηση ακτίνων Χ Η απορρόφηση των ακτίνων Χ εξαρτάται : α. από τον ατομικό αριθμό των ατόμων του υλικού (όσο μεγαλύτερος - τόσο μεγαλύτερη η απορρόφηση) β. από το μήκος κύματος των ακτίνων (όσο μεγαλύτερο, τόσο μεγαλύτερη και η απορρόφηση) Μικρά μήκη κύματος σημαίνει περισσότερο διεισδυτικές ακτίνες (σκληρές ακτίνες) Μεγάλα μήκη κύματος σημαίνει λιγότερο διεισδυτικές ακτίνες (μαλακές ακτίνες) γ. Από το πάχος του υλικού (όσο μεγαλύτερο, τόσο μεγαλύτερη απορρόφηση έχουμε)

Οι ακτίνες Χ επηρεάζονται από : α. Τη θερμοκρασία της καθόδου Με αύξησή της έχουμε αύξηση της έντασης της ακτινοβολίας β. Την τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου Αύξησή της προκαλεί αύξηση της έντασης κάθε γραμμής του γραμμικού φάσματος και μετατόπιση του συνεχούς φάσματος προς μικρότερα μήκη κύματος γ. Το υλικό της ανόδου, καθώς το γραμμικό φάσμα είναι χαρακτηριστικό του υλικού αυτού