Κυριακή, 22 Ιανουαρίου 2012

ΔΥΝΑΜΗ CΟULOMB


ΔΥΝΑΜΗ CΟULOMB


ΕΙΣΑΓΩΓΗ


Από που προέρχεται η λέξη ηλεκτρισμός ?


Από το ήλεκτρο
Τι ιδιότητα έχει το ήλεκτρο ?


Όταν τρίβεται ( ηλεκτρίζεται ) έλκει ελαφρά αντικείμενα .


Αναφέρετε παραδείγματα σωμάτων που εκδηλώνουν ιδιότητες όμοιες με το Ήλεκτρο .


Το γυαλί , ο εβονίτης κτλ


ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ
Τι παθαίνει ένα σώμα όταν ηλεκτρίζεται ?


Αποκτάει ηλεκτρικό φορτίο


Τι είναι το ηλεκτρικό φορτίο ?


Ένα φυσικό μέγεθος ( όπως η μάζα ) που έχει την ιδιότητα να έλκει αλλά φορτία .


Μονάδα φορτίου είναι : 1Coulomb


Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές ?


Α) Το ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να είναι θετικό η αρνητικό .


Σωστή


Β) Τα ομώνυμα φορτία απωθούνται ενώ τα ετερώνυμα έλκονται .


Σωστή


Διατυπώστε την αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου .


Το ηλεκτρικό φορτίο διατηρείται .


ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ


Τ ι γνωρίζετε για τη φύση των σωματιδίων από τα οποία αποτελούνται τα άτομα ?


Κάθε άτομο αποτελείται από ένα πυρήνα γύρω από τον οποίο περιστρέφονται τα ηλεκτρόνια .


Ο πυρήνας του ατόμου αποτελείται από πιο μικροσκοπικά σωματίδια , τα πρωτόνια και νετρόνια .


Το νετρόνιο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο , δηλαδή έχει μηδενικό φορτίο ,


Το πρωτόνιο φέρει το στοιχειώδες θετικό ηλεκτρικό φορτίο .


το ηλεκτρόνιο φέρει το στοιχειώδες αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο .


Το συνολικό φορτίο του ατόμου είναι ίσο με το μηδέν , γιατί όσα πρωτόνια έχει στον πυρήνα του , τόσα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από αυτόν .


Κάθε άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο


Ποιο είναι το μικρότερο ηλεκτρικό φορτίο στη φύση και ποια είναι η τιμή του ?


Το φορτίο του ηλεκτρονίου e - =- 1,6.10 - 19C


Τι ονομάζεται ηλεκτρική αγωγιμότητα και πως ταξινομούνται τα σώματα με κριτήριο το < < αν επιτρέπουν η όχι την κίνηση φορτίων στο εσωτερικό τούς > > ? Αναφέρεται παραδείγματα .


ηλεκτρική αγωγιμότητα ονομάζεται η ικανότητα των σωμάτων να


επιτρέπουν την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα από την μάζα τους


τα σώματα που επιτρέπουν την κίνηση φορτίων στο εσωτερικό τους ονομάζονται Αγωγοί πχ μέταλλα χαλκός , ημιαγωγοί πχ γερμάνιο ,


τα σώματα που δεν επιτρέπουν την κίνηση φορτίων στο εσωτερικό τους ονομάζονται μονωτές πχ το ξύλο , γυαλί , πλαστικό , χαρτί .


Που οφείλεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων ?


Στα ελεύθερα ηλεκτρόνια τους .


Τι γνωρίζετε για τα < < ελεύθερα ηλεκτρόνια > > των μετάλλων ?


Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια έχουν ξεφύγει από τα άτομα του μετάλλου και κινούνται άτακτα στο εσωτερικό του


ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΗΣ


Πως είναι δυνατό να ανιχνευθεί η ηλεκτρική φόρτιση ενός σώματος ?


Με το ηλεκτροσκόπιο .


Ποιοι οι τρόποι ηλέκτρισης ?


Με τριβή , με επαφή , με επαγωγή .


Πότε ένα σώμα έχει θετικό φορτίο , πότε αρνητικό και πότε είναι ηλεκτρικά ουδέτερο ?


έχει θετικό φορτίο όταν του λείπουν ηλεκτρόνια .


έχει αρνητικό φορτίο όταν έχει περισσότερα ηλεκτρόνια .


είναι ηλεκτρικά ουδέτερο όταν έχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων .


Εξηγείστε πως γίνεται η < < Ηλέκτριση των σωμάτων > > ?


Όταν τρίβεται ένα σώμα , φεύγουν ηλεκτρόνια από αυτό και φορτίζεται θετικά .


3.1. Δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων .


3.1.1 . Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ Coulomb


Να διατυπώσετε το νόμο του Κουλόμπ στον ηλεκτρισμό , σε ποια περίπτωση ισχύει και από τι εξαρτάται η σταθερά k ?


Η δύναμη F που ασκείται μεταξύ δύο φορτίων q1 και q2 τα οποία βρίσκονται σε απόσταση r είναι ανάλογη με το γινόμενο των δύο φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης .




Έχει :


μέτρο :
[ clip_image008 [ 3] . gif ]
[ clip_image006 [ 6] . gif ]



Διεύθυνση : την ευθεία που ενώνει τα κέντρα των δύο φορτίων


Φορά : ελκτική αν τα φορτία είναι ετερόσημα και απωστική αν τα φορτία είναι ομόσημα .


Σημείο εφαρμογής : Τα σημειακά φορτία q1 και q2


Το Κ είναι μία σταθερά που εξαρτάται
α ) Από το υλικό που υπάρχει μεταξύ των φορτίων ( για το κενό Κ = 9,109 N.m2/Cb2 )


β ) από το σύστημα μονάδων .


Τι ονομάζεται σημειακό φορτίο ?


Όταν το φορτίο είναι συγκεντρωμένο σε ένα σημείο .


Ο νόμος του Coulomb ισχύει για οποιαδήποτε φορτισμένα σωματίδια ?


Ο νόμος του Coulomb ισχύει ΜΌΝΟ για ακίνητα και σημειακά φορτία και για μικρούς ομοιόμορφους σφαιρικούς αγωγούς .



Να δώσετε ένα ορισμό για το ηλεκτρικό πεδίο .
Ηλεκτρικό πεδίο είναι ο χώρος μέσα στον οποίο ασκούνται ηλεκτρικές δυνάμεις , σε κάθε φορτίο που θα βρεθεί μέσα σε αυτόν . 

clip_image001


Τι είναι οι ηλεκτρικές πηγές;
Είναι ειδικές μηχανές που χρησιμοποιούνται για την παροχή ηλεκτρικού
ρεύματος σε έναν αγωγό.
Πως διακρίνονται οι ηλεκτρικές πηγές ανάλογα με την μετατροπή ενέργειας που κάνουν
Α) Μπαταρίες (συσσωρευτές) μετατρέπουν την χημική ενέργεια σε ηλεκτρική.
Β) Φωτοστοιχεία μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική.
Γ) ηλεκτρικές γεννήτριες μετατρέπουν την μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική.
Ποιος ο ρόλος της ηλεκτρικής πηγής στο κύκλωμα;
Η ηλεκτρική πηγή δημιουργεί στα άκρα της διαφορά δυναμικού (τάση) εξαιτίας της οποίας κινούνται τα υπάρχοντα φορτία και δίνει στο κύκλωμα ενέργεια. Η ΠΗΓΗ ΔΕΝ ΠΑΡΑΓΕΙ ΦΟΡΤΙΑ.
Πως ονομάζονται και πως συμβολίζονται τα άκρα μιας πηγής; 
Τα άκρα μιας πηγής ονομάζονται πόλοι συμβολίζονται όπως στο σχήμα.
clip_image002


πως λέγεται η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δυο πόλων της πηγής;
Η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δυο πόλων της πηγής λέγεται τάση (V)
Ποια είδη ηλεκτρικών πηγών έχουμε ανάλογα με το ρεύμα που προκαλούν
στο κύκλωμα;
Α) Τις πηγές συνεχούς τάσης. Οι πόλοι δεν αλλάζουν , δίνουν συνεχές ρεύμα
Β) τις πηγές εναλλασσόμενης τάσης. Οι πόλοι αλλάζουν , δίνουν εναλλασσόμενο ρεύμα.
3.2.2 Ηλεκτρικο Ρευμα
Τι ονομάζεται αγωγός (αντιστάτης);
Αγωγός ονομάζεται ένα υλικό το οποίο επιτρέπει την κίνηση των φορτίων μέσα
στη μάζα του.
clip_image004
Τι συμβαίνει σε έναν μεταλλικό αγωγό αν συνδέσουμε τα άκρα του με μια πηγή συνεχούς τάσης;
Επειδή στους μεταλλικούς αγωγούς τα ηλεκτρόνια έχουν ελευθερία κίνησης, εξαιτίας της διαφοράς δυναμικού που θα αναπτυχθεί στα άκρα του αγωγού, θα έχουμε συνεχής κίνηση ηλεκτρονίων από το (-) στο (+)
clip_image006
Τι ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα στους μεταλλικούς αγωγούς;
Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται η συνολική κίνηση των ηλεκτρονίων προς μία ορισμένη κατεύθυνση μέσα σε έναν μεταλλικό αγωγό.
clip_image008
Τι ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα γενικά;
Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται η συνολική κίνηση φορτίων προς μία ορισμένη κατεύθυνση.
Πως ορίζεται η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος I - μονάδα στο S.I.
Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος I ονομάζεται το φυσικό μονόμετρο μέγεθος που ισούται με το πηλίκο του φορτίου q που περνάει από μια διατομή ενός αγωγού σε ένα ορισμένο χρόνο t, προς το χρόνο αυτό.
Δηλαδή: clip_image010clip_image010[1] clip_image012
I: Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος
q: Φορτίο.
t: Xρόνος
Μονάδα έντασης στο SI είναι το 1 Amber = clip_image014 (είναι θεμελιώδες μονάδα)
Τι εκφράζει η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος;
Εκφράζει τον ρυθμό διέλευσης του φορτίου από μια διατομή ενός αγωγού.
Που οφείλεται η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος ενός αγωγού;
Οφείλεται στην διαφορά δυναμικού που υπάρχει στα άκρα του αγωγού.
Ποια η πραγματική φορά του ρεύματος στους μεταλλικούς αγωγούς;

clip_image016


Είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων
Ποια η συμβατική φορά του ρεύματος στους μεταλλικούς αγωγούς;
Είναι η υποθετική κίνηση των θετικών φορτίων. (ξέρουμε ότι τα θετικά φορτία δεν κινούνται στους μεταλλικούς αγωγούς)
Ποια φορά του ρεύματος θα περνουμε εμείς;
Τη συμβατική
Να φτιάξετε ένα κύκλωμα που να περιλαμβάνει πηγή, αντίσταση, διακόπτη, αμπερόμετρο, βολτόμετρο και να σημειώσετε τη συμβατική φορά του ρεύματος. Πότε το κύκλωμα είναι κλειστό;
clip_image018
Το κύκλωμα είναι κλειστό όταν διαρρέετε από ρεύμα.
Πως γίνεται η μέτρηση της έντασης του ρεύματος και πως της τάσης;
Η μέτρηση της έντασης του ρεύματος γίνεται με την βοήθεια ενός ειδικού οργάνου, του αμπερόμετρου το οποίο συνδέεται σε σειρά στο κύκλωμα και έχει πολύ μικρή εσωτερική αντίσταση.
Τι ονομάζεται κόμβος και τι κλάδος σε ένα κύκλωμα;
Κόμβος λέγεται ένα σημείο του κυκλώματος, στο οποίο συναντιούνται τουλάχιστον τρεις αγωγοί.
Κλάδος λέγεται ένα τμήμα του κυκλώματος που βρίσκεται μεταξύ δύο κόμβων.(όλα τα στοιχεία ενός κλάδου διαρέονται από την ίδια ένταση ρεύματος)




Πως γίνεται η μέτρηση της τάσης;
Η μέτρηση της τάσης του ρεύματος γίνεται με τη βοήθεια του βολτομέτρου το οποίο συνδέεται παράλληλα, στα δύο σημεία του κυκλώματος ,που θέλουμε να μετρήσουμε την τάση και έχει μεγάλη εσωτερική αντίσταση.
Τι ονομάζουμε δίπολο; Και τι είναι η χαρακτηριστική καμπύλη διπόλου;
Δίπολο ονομάζεται κάθε στοιχείο που περιέχεται σε ένα κύκλωμα. Το δίπολο μπορεί να είναι ένας λαμπτήρας, ένας αντιστάτης, ένας πυκνωτής, εν πηνίο, μια πηγή, κ.τ.λ.Το κάθε δίπολο έχει δύο άκρα που λέγονται πόλοι.
Χαρακτηριστική καμπύλη διπόλου είναι η καμπύλη που προκύπτει από την γραφική παράσταση της τάσης που επικρατεί στα άκρα του, με την ένταση του ρεύματος που το διαρρέει.
3.2.4 Αντίσταση αντιστάτης
Πως ορίζεται η αντίσταση R ενός αγωγού - μονάδα, ορισμός στο S.I.
Αντίσταση ενός αγωγού ονομάζεται το μονόμετρο μέγεθος, που ισούται με το πηλίκο της τάσης V, που εφαρμόζεται στα άκρα του αγωγού, προς την ένταση
του ρεύματος I που τον διαρρέει. Δηλαδή:
clip_image022
R: Αντίσταση
V: Τάση
I: Ένταση ρεύματος
Μονάδα αντίστασης στο S I είναι το 1 Ω =clip_image024
άρα 1 Ω είναι η αντίσταση εκείνου του αγωγού που όταν στα άκρα του εφαρμοστεί τάση 1 Volt, διαρρέετε από ρεύμα εντάσεως 1 Amber.
Τι εκφράζει η αντίσταση ενός αγωγού;
Εκφράζει την δυσκολία που συναντά το ρεύμα , όταν διέρχεται μέσα στον αγωγό.
Που οφείλεται η αντίσταση των μεταλλικών αγωγών;
Οφείλεται στις συγκρούσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα θετικά ιόντα των μεταλλικών αγωγών.
Ποια η διαφορά αντίστασης και αντιστάτη;
Αντίσταση είναι το φυσικό μέγεθος R
Αντιστάτης είναι ο μεταλλικός αγωγός
Συχνά λέμε: Η αντίσταση R ενός αντιστάτη (αγωγού) είναι R=10 Ω
Πως διατυπώνεται ο νόμος του Ohm για μεταλλικό αγωγό(αντιστάτη) και ποια η μαθηματική του έκφραση;
νόμος του Ohm μας λέει ότι η ένταση του ρεύματος I που διαρρέει έναν μεταλλικό αγωγό είναι ανάλογη με την τάση (V) που εφαρμόζεται στα άκρα του όταν η θερμοκρασία είναι σταθερή
Νόμος του Ohm: clip_image026 με R=σταθερή
ο νόμος του Ohm ισχύει για οποιονδήποτε αγωγό;
Όχι, δεν είναι γενικός νόμος , πχ στα τρανζίστορ, στους ηλεκτρικούς κινητήρες δεν ισχύει.
Να σχεδιάσετε την χαρακτηριστική καμπύλη του μεταλλικού αγωγού (αντιστάτη).
clip_image028
Από τι εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού σταθεράς διατομής;

Η αντίσταση ενός αγωγού σταθεράς διατομή εξαρτάται:
Από το υλικό του αγωγού.
clip_image030
Από τη θερμοκρασία του αγωγού.
Είναι ανάλογη προς το μήκος l του αγωγού.
Είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το εμβαδόν της διατομής
Τα πιο πάνω εκφράζονται από τη σχέση:
clip_image032
R: Αντίσταση
l: Μήκος αγωγού
S: εμβαδόν διατομής αγωγού.
ρ: ειδική αντίσταση του υλικού από το οποίο αποτελείται ο αγωγός.






ΠΑΤΗΣΤΕ ΕΔΩ ΓΙΑ ΑΣΚΗΣΕΙΣ