Φυσική IΙ. Ενότητα 1: Ηλεκτρικό φορτίο. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Σχετικά έγγραφα
Φυσική IΙ. Ενότητα 2: Ηλεκτρικό πεδίο. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 3: Ο Νόμος του Gauss. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 5: Ηλεκτρικό δυναμικό στις 3 διαστάσεις. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 9: Ο Νόμος του Ampere. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 7: Ηλεκτρικό ρεύμα Νόμος του Ohm. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 6: Πυκνωτές. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 10: Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 13: Γεωμετρική οπτική. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 4: Νόμοι του Νεύτωνα. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 8: Μαγνητισμός. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 9: Στροφορμή. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 3: Μηχανικές δυνάμεις. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 5: Ορμή Ώθηση. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 2: Κίνηση σε επίπεδο Υλικό σημείο. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 12: To φως. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 13: Ήχος. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Διοικητική Λογιστική

Φυσική Ι. Ενότητα 11: Ταλαντώσεις. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Φυσική Ι. Ενότητα 10: Σύνθετη κίνηση. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Προσχολική Παιδαγωγική Ενότητα 2: Οργάνωση χρόνου και χώρου στα νηπιαγωγεία

Διοικητική Λογιστική

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 2: Θερμοδυναμικές συναρτήσεις. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Φυσική Ι. Ενότητα 8 : Περιστροφική κίνηση. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Εκπαιδευτική Διαδικασία και Μάθηση στο Νηπιαγωγείο Ενότητα 1: Εισαγωγή

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

Δομές Δεδομένων Ενότητα 1

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαγραμμάτων περίπτωσης χρήσης (1ο Μέρος)

Γενική Φυσική Ενότητα: Δυναμική Άκαμπτου Σώματος

Τεχνικό Σχέδιο - CAD

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ

Διδακτική Πληροφορικής

Στατιστική. 6 ο Μάθημα: Διαστήματα Εμπιστοσύνης και Έλεγχοι Υποθέσεων. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Ηλεκτρομαγνητισμός - Οπτική - Σύγχρονη Φυσική Ενότητα: Οπτική. Βαρουτάς Δημήτρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους

Τεχνικό Σχέδιο - CAD

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

Προγραμματισμός Η/Υ. Βασικές Προγραμματιστικές Δομές. ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Το Εικονογραφημένο Βιβλίο στην Προσχολική Εκπαίδευση

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 2: Σύστημα δύο σωματιδίων-αρχή της αντιστοιχίας. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Οικονομική Γεωργικών Εκμεταλλεύσεων

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΗΘΙΚΗ. Ενότητα 9: Σχέση Ηθικής και Δικαιοσύνης. Παρούσης Μιχαήλ. Τμήμα Φιλοσοφίας

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Εννοιες και Παράγοντες της Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας

Διαφήμιση και Δημόσιες Σχέσεις Ενότητα 9: Σχέσεις διαφημιστή-διαφημιζόμενου

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διοίκηση Ολικής Ποιότητας & Επιχειρηματική Αριστεία Ενότητα 1.3.3: Μεθοδολογία εφαρμογής προγράμματος Ολικής Ποιότητας

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Φυσική Ι. Ενότητα 6: Έργο και κινητική ενέργεια. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Transcript:

Φυσική IΙ Ενότητα 1: Ηλεκτρικό φορτίο Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Σκοποί ενότητας Εισαγωγή στις έννοιες του φορτίου και της φόρτισης Θετικοί και αρνητικοί φορείς φορτίου. Ουδέτερα άτομα και διαχωρισμός σε μονωτές αγωγούς Τρόποι μεταβολής φορτίου μεταξύ σωμάτων Παρουσίαση και περιγραφή του Νόμου του Coulomb Κατανόηση και επεξήγηση μέσω παραδειγμάτων 2

Περιεχόμενα ενότητας Ηλεκτρικό φορτίο Ηλεκτρική φόρτιση Αγωγοί μονωτές Τρόποι μεταβολής φορτίου Ο Νόμος του Coulomb Παραδείγματα Μη σημειακά φορτία 3

Ηλεκτρικό φορτίο Ο Νόμος του Coulomb

Ηλεκτρικό φορτίο Θετικό αρνητικό Άπωση ομοσήμων Έλξη ετεροσήμων Αρνητικά φορτισμένο: ηλεκτρόνιο Θετικά φορτισμένο: πρωτόνιο Δύναμη Δύναμη Δύναμη Δύναμη _ + + Δύναμη + Ουδέτερα άτομα: Αριθμός ηλεκτρονίων = αριθμός πρωτονίων _ Δύναμη _ 5

Ηλεκτρική φόρτιση Μονάδα φορτίου: 1 Coulomb Φορτίο ηλεκτρονίου qq ee = 1.6 10 19 CC Δυνάμεις τριβής Μεταφορά ηλεκτρονίων Απώλεια ηλεκτρονίων : θετική φόρτιση Περίσσεια ηλεκτρονίων : αρνητική φόρτιση Τρίβοντας δυο διαφορετικά υλικά: Τα ηλεκτρόνια μεταπηδούν. 6

Αγωγοί μονωτές Μονωτές: ισχυρή έλξη ηλεκτρονίων πυρήνα (ακίνητα e) Μη μέταλλα (πλαστικό, ξύλο, γυαλί, κεραμικά) Αγωγοί: ασθενής έλξη ηλεκτρονίων πυρήνα (ευκίνητα e) Μέταλλα (χάλυβας, αλουμίνιο, χαλκός, χρυσός) Τρίψιμο - - Μονωτής - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - Αγωγός - - - - - - - - - - - 7

Τρόποι μεταβολής φορτίου Τριβή Επαγωγή Επαφή Εξουδετέρωση + + + _ + + + + + 8

Ο Νόμος του Coulomb Σημειακά φορτία Q 1, Q 2 σε απόσταση r O Nόμος του Coulomb k : σταθερα Coulomb, 9 x 10 9 F: κατεύθυνση ανάλογα τα φορτία (δράση αντίδραση) FF QQ 1 FF = kk QQ 1 QQ 2 rr 2 rr QQ 2 FF 9

Παραδείγματα 1. Δυο φορτία -3 και +4 μc βρίσκονται σε απόσταση 12 mm μεταξύ τους. Ποια είναι η ηλεκτροστατική δύναμη που δέχονται; rr = 12 mmmm = 0.012 mm QQ 1 = 3 μμcc = 3 10 6 CC FF = 9 10 9 3 10 6 4 10 6 (0.012) 2 = 750 NN QQ 2 = 4 μμcc = 4 10 6 CC 2. Θεωρήστε ότι η ακτίνα του ατόμου του υδρογόνου (1 ηλεκτρόνιο 1 πρωτόνιο) είναι 5.2 10-11 m. Ποια είναι η δύναμη που κρατάει το ηλεκτρόνιο σε τροχιά ; qq = 1.6 10 19 CC qq = 1.6 10 19 CC rr = 5.2 10 11 mm FF = 9 10 9 1.6 10 19 1.6 10 19 (5.2 10 11 ) 2 = 8.52 10 8 NN 10

Παράδειγμα 3 Σημειακό φορτίο +16 μc τοποθετείται 60 mm αριστερά από ένα άλλο σημειακό φορτίο -24 μc. Ποια δύναμη δρα σε ένα τρίτο φορτίο +12 μc το οποίο τοποθετείται στο κέντρο μεταξύ των δυο; QQ 1 = 16 μμcc QQ 3 = 12 μμc + + FF 2 FF 1 QQ 2 = 24 μμcc _ rr = 30 mmmm rr = 30 mmmm FF 1 = kk QQ 1 QQ 3 rr 2 FF 2 = kk QQ 2 QQ 3 rr 2 = 9 10 9 16 10 6 12 10 6 (0.03) 2 = 1920 NN = 9 10 9 24 10 6 12 10 6 (0.03) 2 = 2880 NN FF = FF 1 + FF 2 = 4800 NN 11

Παράδειγμα 4 Ένα φορτίο +20 nc είναι τοποθετημένο 40 mm επάνω από ένα άλλο φορτίο -50 nc. Ποια είναι η συνολική δύναμη σε ένα τρίτο φορτίο -40 nc το οποίο είναι τοποθετημένο 60 mm οριζόντια στα δεξιά του φορτίου των -50 nc; rr = 40 mmmm qq 1 = 20 nnc + - qq 2 = 50 nnnn rr 1 FF 1xx FF 1 FF 1yy θθ - qq 3 = 40 nnnn FF 2 FF 2 = kk QQ 2 QQ 3 rr 2 2 FF 1 = kk QQ 1 QQ 3 rr 1 2 = 9 10 9 50 10 9 40 10 9 (0.06) 2 = 5.0 10 3 NN rr 1 2 = rr 2 + rr 2 2 = 5200 mmmm 2 = 5.2 10 3 mm 2 = 9 10 9 50 10 9 60 10 9 5.2 10 3 = 5.2 10 3 NN ttttttθθ = rr 40 1 => θθ = tan rr 2 60 = 33.70 FF 1xx = FF 1 cccccccc = 5.2 10 3 cos(33.7 0 ) = 4.33 10 3 NN rr 2 = 60 mmmm FF 1yy = FF 1 ssssssss = 5.2 10 3 sin(33.7 0 ) = 2.88 10 3 NN FF 2xx = FF 2 = 5.0 10 3 NN FF 2yy = 0 NN FF xx = FF 1xx + FF 2xx = 0.67 10 3 NN FF yy = FF 1yy + FF 2yy = 2.88 10 3 NN 12

Μη σημειακά φορτία Συνεχής κατανομή φορτίου Εφαρμογή Ν. Coulomb σε απειροστά τμήματα Η έννοια του Πεδίου dddd + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Σώμα Α rr θθ + + + + + + + + + + + + + + + + + + dddd Σώμα Β FF xx = ± ddffffffffff = ±kk dddd ddqq cccccccc AA BB FF yy = ± dddddddddddd = ±kk dddd ddqq ssssssss AA BB AA AA BB BB rr 2 rr 2 13

Βιβλιογραφία Serway R. A., Jewett J. W., 2013, Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς : ηλεκτρισμός και μαγνητισμός, φώς και οπτική, σύγχρονη φυσική, Κλειδάριθμος, Αθήνα Halliday D., Resnick R, 2009, Φυσική: μέρος Β, 4 η εκδ., Γ. & Α. Πνευματικός, Αθήνα Young H.D., Freedman R.A., 2010, Πανεπιστημιακή φυσική με σύγχρονη φυσική, τ. 2: Ηλεκτρομαγνητισμός- Οπτική, 2 η έκδ., Παπαζήσης, Αθήνα Pollack G.L., Stump D. R., 2002, Electromagnetism, Addison Wesley, San Francisco Hecht E.P., 1975, Schaum's outline of theory and problems of optics, McGraw-Hill Book Company, New York 14

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 16

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών Δημήτριος Κουζούδης. «Φυσική II» Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015 Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/cmng2165/ 17

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 18