ΔΙΑΔΡΑΣΙΚΕ ΠΡΟΟΜΟΙΩΕΙ ΦΤΙΚΗ ΓΤΜΝΑΙΟΤ

ΔΙΑΔΡΑΣΙΚΕ ΠΡΟΟΜΟΙΩΕΙ ΦΤΙΚΗ ΓΤΜΝΑΙΟΤ Ηλεκηπικό θοπηίο S.A.E Simulation Aided Education 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Ηιεθηξηζκέλε ξάβδνο ζε ειεθηξηθό εθθξεκέο 3 2. Μαγλήηεο ζε ειεθηξηθό εθθξεκέο 4 3. Φόξηηζε κε ηξηβή γπάιηλωλ ξάβδωλ 5 4. Φόξηηζε κε ηξηβή πιαζηηθώλ ξάβδωλ 6 5. Φόξηηζε κε ηξηβή γπάιηλεο-πιαζηηθήο ξάβδνπ. 7 6. Άπωζε ζωκάηωλ κε ζεηηθό θνξηίν 8 7. Άπωζε ζωκάηωλ κε αξλεηηθό θνξηίν 9 8. Έιμε ζωκάηωλ κε θνξηίν δηαθνξεηηθνύ είδνπο 10 9. Αξρή δηαηήξεζεο ηνπ ειεθηξηθνύ θνξηίνπ 11 10. Πιαλεηηθό ζύζηεκα θαη άηνκν 12 11. Η δνκή ηνπ αηόκνπ 13 12. Φόξηηζε ζωκάηωλ θαη κηθξνζθνπηθή δνκή ηεο ύιεο 14 13. Ηιέθηξηζε κε ηξηβή- Σξηβή γπάιηλεο ξάβδνπ κε κεηαμωηό ύθαζκα 15 14. Ηιέθηξηζε κε επαθή 16 15. Ηιέθηξηζε κε επαθή- Αξρή δηαηήξεζεο ειεθηξηθνύ θνξηίνπ 17 16. Ηιέθηξηζε αγωγνύ κε επαθή 18 17. Ηιέθηξηζε κνλωηή κε επαθή 19 18. Ο κηθξόθνζκνο ελόο κεηαιιηθνύ αγωγνύ 20 19. Ηιέθηξηζε ειεθηξνζθνπίνπ κε επαθή 21 20. Ηιέθηξηζε αγωγνύ κε επαγωγή 22 21. Ηιέθηξηζε ειεθηξνζθνπίνπ κε επαγωγή 23 22. Ηιέθηξηζε κνλωηή κε επαγωγή 24 23. Ηιεθηξηθή δύλακε θαη απόζηαζε ζωκάηωλ κε νκόζεκν θνξηίν 25 24. Ηιεθηξηθή δύλακε θαη ειεθηξηθό θνξηίν 27 25. Ηιεθηξηθέο δπλακηθέο γξακκέο 28 2

ΓΝΩΡΙΜΙΑ ΜΕ ΣΗΝ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΔΤΝΑΜΗ 1. Ηλεκηπιζμένη πάβδορ ζε ηλεκηπικό εκκπεμέρ Μηα ξάβδνο πιεζηάδεη έλα ειεθηξηθό εθθξεκέο. Παξαηεξνύκε όηη όηαλ ε απόζηαζε ξάβδνπ ειεθηξηθνύ εθθξεκνύο γίλεη κηθξή ε ξάβδνο έιθεη ην ειεθηξηθό εθθξεκέο. πκπεξάζκαηα από ηελ εθηέιεζε ηνπ πεηξάκαηνο α) Η ξάβδνο είλαη ειεθηξηθά θνξηηζκέλε. β) Οη ειεθηξηθέο δπλάκεηο αζθνύληαη από απόζηαζε (αθνύ ε ξάβδνο έιθεη ην εθθξεκέο ρωξίο λα έιζεη ζε επαθή κε απηό). Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 3

ΓΝΩΡΙΜΙΑ ΜΕ ΣΗΝ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΔΤΝΑΜΗ 2. Μαγνήηηρ ζε ηλεκηπικό εκκπεμέρ Έλαο καγλήηεο πιεζηάδεη ξηλίζκαηα ζηδήξνπ θαη ηα έιθεη ιόγω ηεο καγλεηηθήο δύλακεο πνπ αζθεί ζε απηά. Ο ίδηνο καγλήηεο ζηε ζπλέρεηα πιεζηάδεη ην ειεθηξηθό εθθξεκέο αιιά δελ ην έιθεη. Άξα κεηαμύ καγλήηε θαη ειεθηξηθνύ εθθξεκνύο δελ αζθείηαη ειεθηξηθή δύλακε. Έλα ζώκα πνπ αζθεί καγλεηηθή δύλακε δελ είλαη απαξαίηεην λα αζθεί θαη ειεθηξηθή δύλακε θαη ην αληίζηξνθν. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 4

ΓΝΩΡΙΜΙΑ ΜΕ ΣΗΝ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΔΤΝΑΜΗ 3. Φόπηιζη με ηπιβή γςάλινων πάβδων. Απωζηική δύναμη μεηαξύ πάβδων Σν πείξακα απνηειείηαη από ηξεηο θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε κηα γπάιηλε ξάβδνο ειεθηξίδεηαη ιόγω ηεο ηξηβήο κε κεηαμωηό ύθαζκα. ηελ δεύηεξε θάζε κηα άιιε γπάιηλε ξάβδνο ειεθηξίδεηαη ιόγω ηεο ηξηβήο κε κεηαμωηό ύθαζκα. Σέινο ζηε ηξίηε θάζε νη δύν ειεθηξηζκέλεο ξάβδνη θέξλνληαη ε κηα δίπια ζηελ άιιε θαη παξαηεξνύκε όηη απωζνύληαη κεηαμύ ηνπο. Δύν ειεθηξηζκέλα ζώκαηα κπνξεί λα αιιειεπηδξνύλ κε απωζηηθέο δπλάκεηο. (Όπωο δείρλεηαη ζε άιιν πείξακα δύν ειεθηξηζκέλα ζώκαηα κπνξεί λα αιιειεπηδξνύλ θαη κε ειθηηθέο δπλάκεηο). Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 5

ΓΝΩΡΙΜΙΑ ΜΕ ΣΗΝ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΔΤΝΑΜΗ 4. Φόπηιζη με ηπιβή πλαζηικών πάβδων. Απωζηική δύναμη μεηαξύ πάβδων Σν πείξακα απνηειείηαη από ηξεηο θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε κηα πιαζηηθή ξάβδνο ειεθηξίδεηαη ιόγω ηεο ηξηβήο κε κάιιηλν ύθαζκα. ηελ δεύηεξε θάζε κηα άιιε πιαζηηθή ξάβδνο ειεθηξίδεηαη ιόγω ηεο ηξηβήο κε κάιιηλν ύθαζκα. Σέινο ζηε ηξίηε θάζε νη δύν ειεθηξηζκέλεο ξάβδνη θέξλνληαη ε κηα δίπια ζηελ άιιε θαη παξαηεξνύκε όηη απωζνύληαη κεηαμύ ηνπο. Δύν ειεθηξηζκέλα ζώκαηα κπνξεί λα αιιειεπηδξνύλ κε απωζηηθέο δπλάκεηο (Όπωο δείρλεηαη ζε άιιν πείξακα δύν ειεθηξηζκέλα ζώκαηα κπνξεί λα αιιειεπηδξνύλ θαη κε ειθηηθέο δπλάκεηο). Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 6

ΓΝΩΡΙΜΙΑ ΜΕ ΣΗΝ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΔΤΝΑΜΗ 5. Φόπηιζη με ηπιβή γςάλινηρ-πλαζηικήρ πάβδος. Ελκηική δύναμη μεηαξύ πάβδων Σν πείξακα απνηειείηαη από ηξεηο θάζεηο ηελ πξώηε θάζε κηα γπάιηλε ξάβδνο ειεθηξίδεηαη ιόγω ηεο ηξηβήο κε κεηαμωηό ύθαζκα. ηελ δεύηεξε θάζε κηα πιαζηηθή ξάβδνο ειεθηξίδεηαη ιόγω ηεο ηξηβήο κε κάιιηλν ύθαζκα. Σέινο ζηε ηξίηε θάζε νη δύν ειεθηξηζκέλεο ξάβδνη θέξλνληαη ε κηα δίπια ζηελ άιιε θαη παξαηεξνύκε όηη έιθνληαη κεηαμύ ηνπο. Δύν ειεθηξηζκέλα ζώκαηα κπνξεί λα αιιειεπηδξνύλ κε ειθηηθέο δπλάκεηο. (Όπωο δείρλεηαη ζε άιιν πείξακα δύν ειεθηξηζκέλα ζώκαηα κπνξεί λα αιιειεπηδξνύλ θαη κε απωζηηθέο δπλάκεηο). Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 7

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΦΟΡΣΙΟ 6. Άπωζη ζωμάηων με θεηικό θοπηίο Με ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο δείρλεηαη πωο δύν κηθξέο ζθαίξεο κε ζεηηθό θνξηίν απωζνύληαη κεηαμύ ηνπο. Μεηαμύ δύν ζωκάηωλ πνπ έρνπλ ζεηηθό θνξηίν αλαπηύζζεηαη απωζηηθή δύλακε Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 8

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΦΟΡΣΙΟ 7. Άπωζη ζωμάηων με απνηηικό θοπηίο Με ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο δείρλεηαη πωο δύν κηθξέο ζθαίξεο κε αξλεηηθό θνξηίν απωζνύληαη κεηαμύ ηνπο. Μεηαμύ δύν ζωκάηωλ πνπ έρνπλ αξλεηηθό θνξηίν αλαπηύζζεηαη απωζηηθή δύλακε. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 9

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΦΟΡΣΙΟ 8. Έλξη ζωμάηων με θοπηίο διαθοπεηικού είδοςρ Με ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο δείρλεηαη πωο δύν κηθξέο ζθαίξεο πνπ έρνπλ θνξηία δηαθνξεηηθνύ είδνπο έιθνληαη κεηαμύ ηνπο. Μεηαμύ δύν ζωκάηωλ πνπ έρνπλ θνξηία δηαθνξεηηθνύ είδνπο αλαπηύζζεηαη ειθηηθή δύλακε. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 10

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΦΟΡΣΙΟ 9. Απσή διαηήπηζηρ ηος ηλεκηπικού θοπηίος To πείξακα εθηειείηαη ζε ηξεηο θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε κηα ξάβδνο κε θνξηίν 4nC πιεζηάδεη έλα ειεθηξηθό εθθξεκέο θαη ην έιθεη θαηά κία γωλία.. ηε δεύηεξε θάζε κηα άιιε ξάβδνο κε θνξηίν -3nC πιεζηάδεη ην ίδην ειεθηξηθό εθθξεκέο θαη ην έιθεη θαηά κηθξόηεξε γωλία. Σέινο ζηελ ηξίηε θάζε θαη νη δύν ξάβδνη πνπ έρνπλ ζπλνιηθά Q = 4nC-3nC=1nC πνπ είλαη κηθξόηεξν θνξηίν από ηελ θάζε κία ξάβδν, πιεζηάδνπλ ην ίδην ειεθηξηθό εθθξεκέο θαη ην έιθνπλ αθόκε ιηγόηεξν. Σν νιηθό θνξηίν δύν ή πεξηζζόηεξωλ ζωκάηωλ ηζνύηαη κε ην αιγεβξηθό άζξνηζκα ηωλ θνξηίωλ. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 11

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΦΟΡΣΙΟ ΣΟ ΕΩΣΕΡΙΚΟ ΣΟΤ ΑΣΟΜΟΤ 10. Πλανηηικό ζύζηημα και άηομο Η πξνζνκνίωζε εθηειείηαη ζε δύν θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε δείρλεη ηε Γε πνπ πεξηζηξέθεηαη γύξν από ηνλ Ήιην. ηε δεύηεξε θάζε δείρλεη έλα ειεθηξόλην πνπ πεξηζηξέθεηαη γύξν από ηνλ ππξήλα. πκπέξαζκα από ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο Δείρλεηαη ε νκνηόηεηα ηνπ πιαλεηηθνύ ζπζηήκαηνο θαη ηνπ αηόκνπ Παξάκεηξνη Πξνγξάκκαηνο 1. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 2. Χξόλνο Παξαηήξεζεο Παίξλεη ζεηηθέο ηηκέο. Η παξάκεηξνο απηή θαζνξίδεη γηα πόζν ρξόλν ζα παξαηεξνύκε ηελ θάζε θάζε ηεο πξνζνκνίωζεο. Γηα ιόγνπο απιόηεηαο δελ ζέζακε κνλάδεο δεδνκέλνπ όηη ν ρξόλνο πεξηζηξνθήο ηεο Γεο είλαη θαηά πνιύ κεγαιύηεξνο από ηνλ αληίζηνηρν ηνπ ειεθηξνλίνπ. 12

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΦΟΡΣΙΟ ΣΟ ΕΩΣΕΡΙΚΟ ΣΟΤ ΑΣΟΜΟΤ 11. Η δομή ηος αηόμος Η πξνζνκνίωζε εθηειείηαη ζε δύν θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε δείρλεη έλα άηνκν κε ηνλ ππξήλα ηνπ θαη ηα ειεθηξόληα λα πεξηζηξέθνληαη γύξν από απηόλ. ηε δεύηεξε γίλεηαη εζηίαζε ζηνλ ππξήλα νπόηε θαίλεηαη ε δνκή ηνπ. Παξαηεξνύκε όηη ν ππξήλαο απνηειείηαη από πξωηόληα κε ζεηηθό ειεθηξηθό θνξηίν θαη λεηξόληα πνπ δελ έρνπλ ειεθηξηθό θνξηίν. πκπέξαζκα από ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο Μέζα από ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο θαηαλνείηαη ε δνκή ηνπ αηόκνπ Παξάκεηξνη Πξνγξάκκαηνο 1. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 2. Χξόλνο Παξαηήξεζεο Παίξλεη ζεηηθέο ηηκέο. Η ηηκή ηνπ ρξόλνπ παξαηήξεζεο αληηζηνηρεί ζηελ πξώηε θάζε, δειαδή γηα πόζν ρξόλν ε πξνζνκνίωζε ζα δείρλεη έλα άηνκν κε ηνλ ππξήλα ηνπ θαη ηα ειεθηξόληα λα πεξηζηξέθνληαη γύξν από απηόλ. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπηωζε δελ βάδνπκε κνλάδεο γηαηί ν ρξόλνο είλαη πάξα - πάξα πνιύ κηθξόο. 13

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΦΟΡΣΙΟ ΣΟ ΕΩΣΕΡΙΚΟ ΣΟΤ ΑΣΟΜΟΤ 12. Φόπηιζη ζωμάηων και μικποζκοπική δομή ηηρ ύληρ Η πξνζνκνίωζε δείρλεη, ζε κηθξνζθνπηθό επίπεδν, πωο ειεθηξίδεηαη κηα ξάβδνο από γπαιί όηαλ ε ξάβδνο ηξίβεηαη ζε ύθαζκα. ηελ αξρή ε πξνζνκνίωζε δείρλεη έλα άηνκν ηνπ γπαιηνύ κε ηνλ ππξήλα ηνπ θαη ηα ειεθηξόληα λα πεξηζηξέθνληαη γύξν από απηόλ. Σν άηνκν απνξξνθά ελέξγεηα ιόγω ηξηβήο κε ην ύθαζκα. (Η δηαδηθαζία ηεο ηξηβήο δελ δείρλεηαη). ηε ζπλέρεηα έλα ειεθηξόλην απνζπάηαη από ην γπαιί γηαηί έρεη πάξεη πνιύ ελέξγεηα θαη θηλείηαη πξνο έλα άηνκν ηνπ πθάζκαηνο. Σέινο ην ειεθηξόλην πεξηζηξέθεηαη γύξν από ην άηνκν ηνπ πθάζκαηνο. Έηζη ην γπαιί έραζε έλα ειεθηξόλην θαη θνξηίζηεθε ζεηηθά ελώ ην ύθαζκα πήξε έλα ειεθηξόλην θαη θνξηίζηεθε αξλεηηθά. Με ην πείξακα θαηαλνείηαη ε δηαδηθαζία ειέθηξηζεο ηωλ ζωκάηωλ. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 14

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 13. Ηλέκηπιζη με ηπιβή- Σπιβή γςάλινηρ πάβδος με μεηαξωηό ύθαζμα Η πξνζνκνίωζε δείρλεη, πωο ειεθηξίδεηαη κηα ξάβδνο από γπαιί όηαλ ηξίβεηαη ζε ύθαζκα. Σα άηνκα ηνπ γπαιηνύ απνξξνθνύλ ελέξγεηα ιόγω ηξηβήο κε ην ύθαζκα. ηε ζπλέρεηα δύν ειεθηξόληα απνζπώληαη από ην γπαιί γηαηί έρνπλ πάξεη ηελ απαξαίηεηε ελέξγεηα θαη κεηαθέξνληαη ζην ύθαζκα. Έηζη ην γπαιί έραζε δύν ειεθηξόληα θαη θνξηίζηεθε ζεηηθά ελώ ην ύθαζκα πήξε δύν ειεθηξόληα θαη θνξηίζηεθε αξλεηηθά. Με ην πείξακα θαηαλνείηαη ε δηαδηθαζία ειέθηξηζεο ηωλ ζωκάηωλ κε ηξηβή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 15

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 14. Ηλέκηπιζη με επαθή Η πξνζνκνίωζε δείρλεη πωο ειεθηξίδεηαη έλα νπδέηεξν ζώκα όηαλ έξζεη ζε επαθή κε άιιν ειεθηξηζκέλν ζώκα. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπηωζε κηα αξλεηηθά θνξηηζκέλε ξάβδνο από πιαζηηθό έξρεηαη ζε επαθή κε κηα νπδέηεξε ζθαίξα. Καηά ηε δηαδηθαζία ηεο επαθήο έλα ειεθηξόλην απνζπάηαη από ηελ πιαζηηθή ξάβδν θαη κεηαθέξεηαη ζηε ζθαίξα. Έηζη ε ζθαίξα θνξηίδεηαη θαη απηή αξλεηηθά. ηε ζπλέρεηα κεηαμύ ηεο ξάβδνπ θαη ηεο ζθαίξαο αλαπηύζζεηαη απωζηηθή δύλακε, γηαηί έρνπλ ην ίδην είδνοαξλεηηθό θνξηίν- κε απνηέιεζκα λα απωζνύληαη. Με ην πείξακα θαηαλνείηαη ε δηαδηθαζία ειέθηξηζεο ηωλ ζωκάηωλ κε επαθή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 16

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 15. Ηλέκηπιζη με επαθή- Απσή διαηήπηζηρ ηλεκηπικού θοπηίος Η πξνζνκνίωζε δείρλεη πωο ειεθηξίδεηαη έλα νπδέηεξν ζώκα όηαλ έξζεη ζε επαθή κε άιιν ειεθηξηζκέλν ζώκα. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπηωζε κηα αθόξηηζηε κεηαιιηθή ζθαίξα έξρεηαη ζε επαθή κε κηα όκνηα ζθαίξα πνύ έρεη 4 αξλεηηθά θνξηία (ειεθηξόληα). Καηά ηε δηαδηθαζία ηεο επαθήο ηα 2 αξλεηηθά θνξηία κεηαθέξνληαη ζηελ αθόξηηζηε ζθαίξα. Οπόηε ε θάζε ζθαίξα έρεη από 2 αξλεηηθά θνξηία. Παξαηεξνύκε όηη ην θνξηίν ζηελ αξρή ηνπ πεηξάκαηνο ηζνύηαη κε ην θνξηίν ζην ηέινο ηνπ πεηξάκαηνο. Άξα ην νιηθό ειεθηξηθό θνξηίν πνπ έρνπλ ηα ζώκαηα παξακέλεη ζηαζεξό. Απηό είλαη κηα βαζηθή αξρή ηεο Φπζηθήο. ρόιην Αλ νη ζθαίξεο δελ είλαη όκνηεο ηόηε κεηά ηελ επαθή ηνπο δελ ζα έρνπλ ίζα θνξηία. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε αξρή δηαηήξεζεο ηνπ νιηθνύ ειεθηξηθνύ θνξηίνπ. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 17

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 16. Ηλέκηπιζη αγωγού με επαθή Η πξνζνκνίωζε δείρλεη πωο ειεθηξίδεηαη έλαο αγωγόο όηαλ έξζεη ζε επαθή κε άιιν ειεθηξηζκέλν ζώκα. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπηωζε κηα θνξηηζκέλε κεηαιιηθή ζθαίξα πνύ έρεη 5 αξλεηηθά θνξηία (ειεθηξόληα) έξρεηαη ζε επαθή κε νπδέηεξν αγωγό. Καηά ηε δηαδηθαζία ηεο επαθήο ηα 3 αξλεηηθά θνξηία κεηαθέξνληαη ζηνλ νπδέηεξν αγωγό. Οπόηε ε ζθαίξα κέλεη κε 2 αξλεηηθά θνξηία. Παξαηεξνύκε επίζεο όηη ην θνξηία ηνπ αγωγνύ θαηαλέκνληαη ζε όιν ην ζώκα ηνπ θαη δελ κέλνπλ ζην ζεκείν ηνπ αγωγνύ πνπ ήξζε ζε επαθή κε ηελ ζθαίξα κε απνηέιεζκα λα θηλνύληαη θαη ηα δύν ειεθηξηθά εθθξεκή. Άξα ν αγωγόο θνξηίδεηαη νκνηόκνξθα. ρόιην Ο αγωγόο κπνξεί λα πξνζιάβεη πεξηζζόηεξα ή θαη ιηγόηεξα θνξηία. Απηό εμαξηάηαη θπξίωο από ηηο δηαζηάζεηο ηνπ. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε ειέθηξηζε ελόο αγωγνύ κε επαθή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 18

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 17. Ηλέκηπιζη μονωηή με επαθή Η πξνζνκνίωζε δείρλεη πωο ειεθηξίδεηαη έλαο κνλωηήο όηαλ έξζεη ζε επαθή κε άιιν ειεθηξηζκέλν ζώκα. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπηωζε κηα θνξηηζκέλε κεηαιιηθή ζθαίξα πνύ έρεη 5 αξλεηηθά θνξηία (ειεθηξόληα) έξρεηαη ζε επαθή κε νπδέηεξν κνλωηή. Καηά ηε δηαδηθαζία ηεο επαθήο 3 αξλεηηθά θνξηία κεηαθέξνληαη ζηνλ νπδέηεξν κνλωηή. Οπόηε ε ζθαίξα κέλεη κε 2 αξλεηηθά θνξηία. Παξαηεξνύκε επίζεο όηη ην θνξηία ηνπ κνλωηή κέλνπλ ζην ζεκείν ηνπ κνλωηή πνπ ήξζε ζε επαθή κε ηελ ζθαίξα κε απνηέιεζκα λα θηλείηαη κόλν ην έλα από ηα δύν ειεθηξηθά εθθξεκή. Απηό πνπ βξίζθεηαη θνληά ζην ζεκείν επαθήο. Άξα ν κνλωηήο δελ θνξηίδεηαη νκνηόκνξθα. ρόιην Ο κνλωηήο κπνξεί λα πξνζιάβεη πεξηζζόηεξα ή θαη ιηγόηεξα θνξηία. Απηό εμαξηάηαη θπξίωο από ηηο δηαζηάζεηο ηνπ. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε ειέθηξηζε ελόο κνλωηή κε επαθή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 19

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 18. Ο μικπόκοζμορ ενόρ μεηαλλικού αγωγού Η πξνζνκνίωζε δείρλεη ηνλ κηθξόθνζκν (έλα πάξα πάξα πνιύ κηθξό κέξνο) δύν κεηαιιηθώλ αγωγώλ πνπ έξρνληαη ζε επαθή. Κάζε αγωγόο απνηειείηαη από όκνηα άηνκα πνπ νη απνζηάζεηο ηνπο είλαη ζηαζεξέο. Κάζε άηνκν απνηειείηαη όπωο γλωξίδνπκε από ηνλ ππξήλα θαη από ειεθηξόληα πνπ πεξηζηξέθνληαη γύξν ηνπ. Σα εμωηεξηθά όκωο ειεθηξόληα ζπγθξαηνύληαη πνιύ ραιαξά από ηνλ ππξήλα θαη κπνξνύλ λα δηαθύγνπλ από ην άηνκν λα γίλνπλ ειεύζεξα θαη λα θηλνύληαη αλάκεζα ζηα άηνκα. Οπόηε ην άηνκν επεηδή ράλεη θνξηία ηξέπεηαη ζε ζεηηθό ηόλ. Σα αθίλεηα ηόληα θαη ηα θηλνύκελα ειεύζεξα ειεθηξόληα δείρλνληαη ζηελ πξνζνκνίωζε. Όηαλ δύν αγωγνί κε δηαθνξεηηθό αξηζκό ειεύζεξωλ ειεθηξνλίωλ έξζνπλ ζε επαθή ηόηε ειεύζεξα ειεθηξόληα κεηαβαίλνπλ από ηνλ αγωγό κε ηα πεξηζζόηεξα ζην αγωγό κε ηα ιηγόηεξα. Απηό δείρλεηαη ζηελ πξνζνκνίωζε όπνπ από ηνλ αξηζηεξό αγωγό κεηαβαίλνπλ ζην δεμηό 2 ειεύζεξα (κε ρξώκα κπιε) ειεθηξόληα. πκπέξαζκα από ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο: Μέζα από ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε ειέθηξηζε ελόο αγωγνύ κε επαθή κε άιινλ αγωγό ζε κηθξνζθνπηθό επίπεδν. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 20

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 19. Ηλέκηπιζη ηλεκηποζκοπίος με επαθή Η πξνζνκνίωζε δείρλεη πωο ιεηηνπξγεί έλα ειεθηξνζθόπην όηαλ ην θέξνπκε ζε επαθή κε θνξηηζκέλν ζώκα. Σν ειεθηξνζθόπην ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα δνύκε αλ έλα ζώκα είλαη θνξηηζκέλν. Γηα λα ειέγμνπκε κε ην ειεθηξνζθόπην αλ έλα ζώκα είλαη θνξηηζκέλν, αθνπκπάκε ην ζώκα ζηνλ κεηαιιηθό δίζθν. ηελ πεξίπηωζε πνπ ην ζώκα έρεη θνξηίν, ηόηε ην ειεθηξνζθόπην απνθηά ειεθηξηθό θνξηίν, ίδηνπ είδνπο κε ην θνξηίν ηνπ ζώκαηνο. Σν θνξηίν δηαρέεηαη κέζω ηνπ κεηαιιηθνύ ζηειέρνπο θαη ζηα κεηαιιηθά θύιια θαη απηά απωζνύληαη. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε ειέθηξηζε ηνπ ειεθηξνζθνπίνπ κε επαθή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 21

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 20. Ηλέκηπιζη αγωγού με επαγωγή Η πξνζνκνίωζε απνηειείηαη από δύν θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε δείρλεηαη πωο ειεθηξίδεηαη έλαο αγωγόο όηαλ έξζεη θνληά κε άιιν ειεθηξηζκέλν ζώκα. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπηωζε κηα θνξηηζκέλε κεηαιιηθή ζθαίξα πνύ έρεη 3 ζεηηθά θνξηία πιεζηάδεη ηνλ νπδέηεξν αγωγό. Όηαλ πιεζηάζεη αξθεηά θνληά ηόηε εκθαλίδνληαη 2 αξλεηηθά θνξηία ζην αληίζηνηρν άθξν ηνπ αγωγνύ ελώ ζην άιιν ηνπ άθξν εκθαλίδνληαη 2 ζεηηθά θνξηία. Γηα ην ιόγν απηό παξαηεξνύκε επίζεο λα θηλνύληαη θαη ηα δύν ειεθηξηθά εθθξεκή. Σελ ειέθηξηζε ελόο ζώκαηνο από απόζηαζε ηελ ιέκε θαη ειέθηξηζε κε επαγωγή. ηελ δεύηεξε θάζε δείρλεηαη ε εξκελεία ηεο ειέθηξηζεο κε επαγωγή. Όηαλ πιεζηάζεη ε θνξηηζκέλε κεηαιιηθή ζθαίξα ηνλ αγωγό ηόηε ηα ζεηηθά θνξηία ηεο έιθνπλ ηα ειεύζεξα ειεθηξόληα ηνπ αγωγνύ. Οπόηε ζην άθξν ηνπ αγωγνύ πνπ είλαη πιεζίνλ ηεο θνξηηζκέλεο κεηαιιηθήο ζθαίξαο ζπγθεληξώλνληαη ειεθηξόληα θαη έρνπκε πεξηζζόηεξν αξλεηηθό θνξηίν ελώ ζην άιιν άθξν επεηδή έρνπκε ιηγόηεξα ειεθηξόληα έρνπκε ζεηηθό θνξηίν. ρόιην ηα άθξα ηνπ αγωγνύ κπνξεί λα εκθαληζηνύλ πεξηζζόηεξα ή θαη ιηγόηεξα θνξηία. Απηό εμαξηάηαη θπξίωο από ην ζρήκα ηνπ. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε ειέθηξηζε ελόο αγωγνύ κε επαγωγή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 22

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 21. Ηλέκηπιζη ηλεκηποζκοπίος με επαγωγή Η πξνζνκνίωζε δείρλεη πωο ιεηηνπξγεί έλα ειεθηξνζθόπην όηαλ πιεζηάζνπκε ζε απηό έλα θνξηηζκέλν ζώκα. Σν ειεθηξνζθόπην ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα δνύκε αλ έλα ζώκα είλαη θνξηηζκέλν. Πιεζηάδνπκε ηελ αξλεηηθά θνξηηζκέλε ζθαίξα ζην κεηαιιηθό δίζθν ηνπ ειεθηξνζθνπίνπ θαη όηαλ απηό έξζεη θνληά ηόηε ν δίζθνο θνξηίδεηαη κε αληίζεην θνξηίν. ηε ζπλέρεηα ηα κεηαιιηθά θύιια απνθηνύλ αξλεηηθό θνξηίν θαη απωζνύληαη κεηαμύ ηνπο όπωο θαη ζηελ ειέθηξηζε κε επαθή. Σν ζπλνιηθό θνξηίν ηνπ ειεθηξνζθνπίνπ είλαη κεδέλ. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε ειέθηξηζε ηνπ ειεθηξνζθνπίνπ κε επαγωγή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 23

ΣΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΣΡΙΗ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ 22. Ηλέκηπιζη μονωηή με επαγωγή Η πξνζνκνίωζε απνηειείηαη από δύν θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε δείρλεηαη πωο ειεθηξίδεηαη έλαο κνλωηήο όηαλ έξζεη θνληά κε άιιν ειεθηξηζκέλν ζώκα. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπηωζε αξλεηηθά θνξηηζκέλνο αγωγόο πιεζηάδεη ηνλ νπδέηεξν κνλωηή. Καηά ηε δηάξθεηα πνπ πιεζηάδεη παξαηεξνύκε όηη ηα νπδέηεξα άηνκα ηνπ κνλωηή ηξέπνληαη ζε ειεθηξηθά δίπνια. ηα ειεθηξηθά δίπνια ην θνξηίν ηωλ ειεθηξνλίωλ κεηαηνπίδεηαη πξνο ην αληίζεην κέξνο από εθείλν πνπ πιεζηάδεη ν αγωγόο. Έηζη ηειηθά ζην άθξν ηνπ κνλωηή πνπ βξίζθεηαη πιεζίνλ ηνπ αγωγνύ εκθαλίδεηαη ζεηηθό θαη ζην άιιν άθξν αξλεηηθό θνξηίν. Σελ ειέθηξηζε ελόο ζώκαηνο από απόζηαζε ηελ ιέκε θαη ειέθηξηζε κε επαγωγή. ηελ δεύηεξε θάζε δείρλεηαη ε εξκελεία ηεο ειέθηξηζεο ηνπ κνλωηή κε επαγωγή. Όηαλ πιεζηάζεη ε αξλεηηθά θνξηηζκέλε κεηαιιηθή ζθαίξα ην άηνκν ελόο κνλωηή ηόηε ηα ειεθηξόληα ηνπ αηόκνπ απωζνύληαη κε απνηέιεζκα ν ππξήλαο λα κελ είλαη ζην θέληξν ηεο ηξνρηάο. Έηζη ζην έλα κέξνο ηνπ αηόκνπ έρνπκε πεξίζζεηα αξλεηηθνύ θνξηίνπ (πνπ νθείιεηαη ζηα ειεθηξόληα) θαη ζην άιιν πεξίζζεηα ζεηηθνύ θνξηίνπ (πνπ νθείιεηαη ζηα πξωηόληα). Λέκε όηη ην άηνκν ηξάπεθε ζε ειεθηξηθό δίπνιν. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε ειέθηξηζε ελόο κνλωηή κε επαγωγή. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα 24

ΝΟΜΟ ΣΟΤ ΚΟΤΛΟΜΠ 23. Ηλεκηπική δύναμη και απόζηαζη ζωμάηων με ομόζημο θοπηίο ηελ πξνζνκνίωζε δείρλεηαη πωο κεηαβάιιεηαη ε ειεθηξηθή δύλακε κεηαμύ δύν ειεθηξηζκέλωλ ζθαηξώλ κε πνιύ κηθξή αθηίλα πνπ έρνπλ ζηαζεξό ζεηηθό θνξηίν όηαλ απνκαθξύλνληαη κεηαμύ ηνπο. Φέξλνπκε ηηο ζθαίξεο ζε κηθξή απόζηαζε θαη ηηο αθήλνπκε ειεύζεξεο νπόηε απωζνύληαη. ηελ πξνζνκνίωζε δείρλνληαη νη δπλάκεηο πάλω ζηηο ζθαίξεο θαη πωο απηέο κεηαβάιινληαη ζε ζρέζε κε ηελ απόζηαζε. Παξαηεξνύκε όηη ε δύλακε ζε θάζε ζθαίξα είλαη αληηζηξόθωο αλάινγε ηνπ απόζηαζεο ηωλ θέληξωλ δύν ζθαηξώλ. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε κεηαβνιή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο κεηαμύ δύν ζεκεηαθώλ θνξηίωλ όηαλ κεηαβάιιεηαη ε απόζηαζή ηνπο. Παξάκεηξνη Πξνγξάκκαηνο 1. Όζν απμάλεηαη ηελ ηηκή ηεο παξακέηξνπ ηόζν πην γξήγνξα εθηειείηαη ην πξόγξακκα. 2. Αξρηθή απόζηαζε ζθαηξώλ Παίξλεη ηηκέο από 0.3 έωο 2 m. Είλαη ε αξρηθή απόζηαζε κεηαμύ ηωλ δύν ειεθηξηζκέλωλ ζθαηξώλ. 3. Σειηθή απόζηαζε ζθαηξώλ Παίξλεη ηηκέο από 0.3 έωο 2 m. Είλαη ε ηειηθή απόζηαζε κεηαμύ ηωλ δύν ειεθηξηζκέλωλ ζθαηξώλ. 25

Επίζεο ε ηειηθή απόζηαζε ηωλ δύν ειεθηξηζκέλωλ ζθαηξώλ πξέπεη λα είλαη κεγαιύηεξε ηεο αξρηθήο. Αλ βάιεηε ζηελ ηειηθή απόζηαζε κηθξόηεξε ηηκή από όηη ζηελ αξρηθή ηόηε ην πξόγξακκα ζα βγάιεη ην ζρεηηθό κήλπκα. 26

ΝΟΜΟ ΣΟΤ ΚΟΤΛΟΜΠ 24. Ηλεκηπική δύναμη και ηλεκηπικό θοπηίο ηελ πξνζνκνίωζε δείρλεηαη πωο κεηαβάιιεηαη ε ειεθηξηθή δύλακε κεηαμύ δύν ειεθηξηζκέλωλ ζθαηξώλ κε πνιύ κηθξή αθηίλα πνπ έρνπλ ζηαζεξή απόζηαζε. H κία έρεη ζηαζεξό ζεηηθό θνξηίν θαη ε άιιε ζεηηθό αιιά κεηαβαιιόκελν. Κξαηάκε ηηο ζθαίξεο ζε κηθξή ζηαζεξή απόζηαζε. ηελ πξνζνκνίωζε δείρλνληαη νη δπλάκεηο πάλω ζηηο ζθαίξεο θαη πωο απηέο κεηαβάιινληαη όηαλ κεηαβάιιεηαη ην θνξηίν ηεο κηαο ζθαίξαο. Παξαηεξνύκε όηη ε δύλακε ζε θάζε ζθαίξα είλαη αλάινγε ηνπ θνξηίνπ. Με ην πείξακα δείρλεηαη θαη θαηαλνείηαη ε κεηαβνιή ηεο ειεθηξηθήο δύλακεο κεηαμύ δύν θνξηίωλ όηαλ κεηαβάιιεηαη ε ηηκή ηνπο. Σηκή Φνξηίνπ Παίξλεη ηηκέο από 1 ωο 5 C. Είλαη ε ηηκή ηνπ ειεθηξηθνύ θνξηίνπ πνπ παίξλεη ε δεμηά ζθαίξα ζηελ πξνζνκνίωζε. 27

ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ 25. Ηλεκηπικέρ δςναμικέρ γπαμμέρ Με ηε βνήζεηα ηεο πξνζνκνίωζεο απηήο λα κειεηάκε ην νκνγελέο ειεθηξηθό πεδίν. Η πξνζνκνίωζε πεξηιακβάλεη έλα επίπεδν ππθλωηή πνπ νη κεηαιιηθέο ηνπ πιάθεο ζπλδένληαη κε κπαηαξία. Δείρλνληαη νη δπλακηθέο γξακκέο αλάκεζα ζηηο κεηαιιηθέο πιάθεο. Παξαηεξνύκε όηη αλ απμήζνπκε ην θνξηίν πνπ έρνπλ νη πιάθεο ηόηε νη δπλακηθέο γξακκέο γίλνληαη πην έληνλεο. Απηό νθείιεηαη ζηελ αύμεζε ηεο έληαζεο ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ. ρόιην Θα κπνξνύζακε λα δείρλνπκε πην πνιιέο δπλακηθέο γξακκέο όηαλ απμάλεηαη ην θνξηίν. πκπέξαζκα από ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο: Μέζα από ηελ εθηέιεζε ηεο πξνζνκνίωζεο θαηαλννύληαη βαζηθά ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο έληαζεο ζε έλα νκνγελέο ειεθηξηθό πεδίν. Σηκή Φνξηίνπ Παίξλεη ηηκέο από 1 έωο 5 C. Η παξάκεηξνο απηή θαζνξίδεη ηελ ηηκή ηνπ θνξηίνπ πνπ παξάγεη (δεκηνπξγεί) ην ειεθηξηθό πεδίν ζηνλ ππθλωηή. ρόιην Θα κπνξνύζακε αληί γηα ην θνξηίν λα κεηαβάιακε ηελ ηάζε ηεο κπαηαξίαο, αιιά ην κέγεζνο απηό δηδάζθεηαη ζηα επόκελα θεθάιαηα 28