Κεφ 1 Ηλεκτρικά φαινόμενα Γ Γυμνασίου

1. Ηλεκτρισμός ( ΣΤΑΤΙΚΟΣ ) Τα φορτία που αναπτύσσονται δεν κινούνται αλλά παραμένουν πάνω στο αντικείμενο Αρμένης Σπύρος Φυσικός Γυμνάσιο Καμινίων

2. Παρατήρησε ότι το ήλεκτρο (κεχριμπάρι) όταν το έτριβε με μάλλινο ύφασμα έλκει μικρά χαρτάκια. Τα φαινόμενα αυτά ονομάστηκαν «ηλεκτρικά» Θαλής (624-546π.χ) Ήλεκτρο-Κεχριμπάρι είναι ρετσίνι κωνοφόρων δέντρων σε απολιθωμένη κατάσταση και βρίσκεται συνήθως στη θάλασσα ( στην Βόρεια θάλασσα βρίσκονται τα πιο ανοιχτόχρωμα). Έχουν βρεθεί κοιτάσματα σε πάρα πολλές περιοχές της γης και σε πάρα πολλές αποχρώσεις

3. Μετά τον Θαλή έπρεπε να περιμένουμε μέχρι τον 16ο αιώνα όπου ο Άγγλος William Gilbert (1540-1643)ασχολήθηκε περισσότερο συστηματικά με αυτά τα φαινόμενα. Επίσης μελέτησε και τα φαινόμενα του μαγνητισμού

4. Τρίβουμε ένα καλαμάκι ανάμεσα στα φύλλα του βιβλίου μας και παρατηρούμε ότι αποκτά την ιδιότητα να έλκει μικρά χαρτάκια. Λέμε ότι το καλαμάκι ηλεκτρίστηκε και ότι έλκει τα χαρτάκια επειδή τους ασκεί ηλεκτρική δύναμη. Πως ελέγχω αν ένα αντικείμενο είναι ηλεκτρισμένο; Ηλεκτροσκόπιο Ηλεκτρικό εκκρεμές

5. Δύο ηλεκτρισμένα αντικείμενα μπορούν να έλκονται ή να απωθούνται. Αυτά που έλκονται λέμε ότι το κάνουν αυτό γιατί έχουν αντίθετα ηλεκτρικά φορτία. Αυτά που απωθούνται λέμε ότι το κάνουν αυτό γιατί έχουν ομώνυμα ηλεκτρικά φορτία. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι ένα φυσικό μέγεθος που εμφανίζεται ως θετικό ή αρνητικό. Τα ομώνυμα φορτία απωθούνται. Τα ετερώνυμα έλκονται.

6. Φραγκλίνος Διετέλεσε μέλος της Επιτροπής που συνέταξε τη Διακήρυξη της Ανεξαρτησίας των ΗΠΑ. Συνολικά, η συμβολή του Φραγκλίνου στην ανεξαρτησία των Ηνωμένων Πολιτειών είναι μεγάλη. Είναι από τους λεγόμενους "πατέρες" αμερικάνικου έθνους Εργάστηκε πάνω στον ηλεκτρισμό και πρότεινε την ιδέα του αρνητικού και θετικού ηλεκτρικού φορτίου. Ο Βενιαμίν Φραγκλίνος γεννήθηκε στη Βοστώνη. Ήταν το 15ο από τα 17 παιδιά του Γιοσάια Φραγκλίνου, ενός παρασκευαστή κεριών και σαπουνιών. Ήταν ο νεότερος γιος της οικογένειας και μάλλον ο πιο αγαπημένος

7. Το ηλεκτρικό φορτίο μπορούμε να το μετρήσουμε. Το μετράμε σε Coulomb (1C) To ηλεκτρικό φορτίο το συμβολίζουμε με το Qή q Δες... +1C +1C 1m 900.000tn 900.000tn Συμπέρασμα Δηλαδή το 1C είναι πολύ μεγάλη ποσότητα φορτίου Μερικές άλλες μονάδες 1mC=10-3C 1μC=10-6C 1nC=10-9C 1pC=10-12C Ηλεκτρίζοντας ένα συνηθισμένο αντικείμενο αποκτά φορτίο μερικών nC.

8. Ας θυμόμαστε ότι ένα αντικείμενο που έχει ίσα θετικά με ίσα αρνητικά φορτία λέγεται ΑΦΟΡΤΙΣΤΟ ή ΟΥΔΕΤΕΡΟ Παρακάτω θα δούμε που βρίσκετε το θετικό ή αρνητικό φορτίο σε ένα αντικείμενο

9. Δομή του ατόμου Ας το δούμε... Niels Bohr Ernest Rutherford Διατύπωσαν ένα πρότυπο για το άτομο Το ηλεκτρόνιο έχει αρνητικό φορτίο Το πρωτόνιο θετικό φορτίο και ίσο με του ηλεκτρονίου Πρωτόνιο και νετρόνιο ζυγίζουν το ίδιο Επειδή το άτομο έχει τόσα ηλεκτρόνια όσα και πρωτόνια συνολικά το άτομο είναι αφόρτιστο Όταν το άτομο χάσει ή κερδίσει ηλεκτρόνια μετατρέπεται σε θετικό ή αρνητικό ιόν, αντίστοιχα.

10. Κβάντωση φορτίου Το ηλεκτρικό φορτίο εμφανίζεται σε ακέραια πολλαπλάσια του φορτίου 1.6.10-19C, που είναι το φορτίο του ηλεκτρονίου. Υπάρχει φορτισμένο αντικείμενο με 16.10-19C; Ναι, αφού το φορτίο αυτό είναι 10x1.6.10-19C δηλ. ακέραιο πολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου. Διατήρηση ηλεκτρικού φορτίου α) β) γ) Τις φέρνω σε επαφή ; +3μC +2μC +4μC +3μC Σε κάθε διαδικασία το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο παραμένει σταθερό. +3μC Μετά ; +2μC +2μC +2μC +1μC +3μC Λ Σ Λ

11. Αγωγοί Είναι τα υλικά μέσα στα οποία μπορούν να κινηθούν τα ηλεκτρικά φορτία. Σφαίρα αρνητικά φορτισμένη. Αφόρτιστη μεταλλική ράβδος - - - - - - - - Με επαφή το άκρο της ράβδου αποκτά αρνητικό φορτίο - - - - - - Το φορτίο δεν μένει στην άκρη της ράβδου αλλά κινείται και κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλη την έκταση της ράβδου. - - - - - - Αγωγοί είναι όλα τα μέταλλα, ο υγρός αέρας κ.ά. Αν τα παραπάνω φορτία δεν μπορούσαν να κινηθούν μέσα στο υλικό της ράβδου τότε θα το λέγαμεΜονωτή. Μονωτές είναι τα πλαστικά, ο ξηρός αέρας, το καθαρό νερό.

12. Ηλέκτριση με Τριβή Αφόρτιστο μάλλινο ύφασμα Αφόρτιστος πλαστικός χάρακας e - - - - - Τρίβουμε τον πλαστικό χάρακα με το μάλλινο ύφασμα Τότε ηλεκτρόνια εγκαταλείπουν τον πλαστικό χάρακα και περνούν στο μάλλινο ύφασμα Τα ηλεκτρόνια που περνούν από το χάρακα στο ύφασμα που βρέθηκαν; Κερδίζοντας ηλεκτρόνια το μάλλινο ύφασμα αποκτά αρνητικό φορτίο - - - - - - - - + + + + + + + + Χάνοντας ηλεκτρόνια ο πλαστικός χάρακας αποκτά θετικό φορτίο

13. Ηλέκτριση με Επαφή Σφαίρα Αφόρτιστη Φέρνω σε επαφή τη γυάλινη ράβδο με τη σφαίρα Φορτισμένη με θετικό φορτίο γυάλινη ράβδο + + + + + Λόγω ελκτικών δυνάμεων περνούν ηλεκτρόνια από την αφόρτιστη σφαίρα στη γυάλινη ράβδο Μετά την επαφή θα έχω... + + + Η ΑΦΟΡΤΙΣΤΗ ΣΦΑΙΡΑ ΦΟΡΤΙΣΤΗΚΕ ΜΕ ΤΟ ΙΔΙΟ ΦΟΡΤΙΟ ΠΟΥ ΕΙΧΕ ΤΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΕΦΕΡΑ ΣΕ ΕΠΑΦΗ ΜΑΖΙ ΤΗΣ + +

14. Μήπως είδε κάτι και τρόμαξε; Το κορίτσι αγγίζει την φορτισμένη επιφάνεια Ηλεκτροστατική γεννήτρια η οποία πάνω στη μεταλλική επιφάνεια έχει αποκτήσει ηλεκτρικό φορτίο

15. Ηλέκτριση με Επαγωγή των Αγωγών (Απόσταση) Αντί να ακουμπήσουμε το σύρμα μπορούμε να ακουμπήσουμε το δάκτυλο μας Η μεταλλική σφαίρα φορτίστηκε με το αντίθετο φορτίο σε σχέση με το φορτίο της ράβδου που φέραμε κοντά της Μια αφόρτιστη μεταλλική σφαίρα Φεύγουν τα αρνητικά φορτία (ηλεκτρόνια) από τη σφαίρα, λόγω άπωσης από τα αρνητικά φορτία της ράβδου Πλησιάζουμε μια φορτισμένη ράβδο χωρίς να την φέρουμε σε επαφή με τη σφαίρα Η ράβδος έχει παραμείνει αφόρτιστη ακόμα

16. Ηλέκτριση με Επαγωγή των Μονωτών ΑΣ ΔΟΥΜΕ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ ΜΠΑΛΟΝΙΟΥ Ένα μικρό αφόρτιστο πλαστικό μπαλόνι Η φορτισμένη ράβδος έλκει το αφόρτιστο μπαλόνι Πλησιάζω μια φορτισμένη ράβδο ΤΙ ΠΑΡΑΤΗΡΩ; Γιατί;

17. Για δες αυτό... Εξηγήστε το Η χτένα είναι φορτισμένη Η φλέβα νερού είναι αφόρτιστη Πως έλκεται;

18. Άλλο ένα ηλεκτρικό φαινόμενο

19. ΑΝΤΙ – ΣΤΑΤΙΚΑ ΠΡΟΙΟΝΤΑ ΤΟΥ ΕΜΠΟΡΙΟΥ Η λωρίδα αυτή μεταφέρει τα ηλεκτρικά φορτία από το χέρι στο πάτωμα. Η ταινία αυτή μεταφέρει τα φορτία που αναπτύσσονται λόγω της τριβής του αυτοκινήτου με τον αέρα, στο έδαφος. Με αυτό στο σπρέϊ ψεκάζονται κάποιες επιφάνειες και έτσι δεν αναπτύσσονται στατικά φορτία.

20. Νόμος Coulomb «Η δύναμη με την οποία έλκονται οι απωθούνται δύο ηλεκτρικά φορτία είναι ανάλογη των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη της απόστασής τους». 1736-1806 Η μαθηματική σχέση Q1 , Q2 τα ηλεκτρικά φορτία (χωρίς πρόσημα) R , η απόσταση των φορτίων

21. Επεξήγηση Τι σημαίνει ότι η δύναμη είναι ανάλογη των φορτίων; 2. Τι σημαίνει ότι η δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης;

22. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

23. Το ερώτημα Πως η σφαίρα ασκεί δύναμη από απόσταση στο φορτισμένο σωματίδιο; Η φορτισμένη σφαίρα αλλάζει τις ιδιότητες του χώρου γύρω από αυτήν με αποτέλεσμα ο χώρος να ασκεί δύναμη σε κάθε φορτισμένο σωματίδιο που θα βρεθεί μέσα σε αυτό. F=8N E=8N/C Η απάντηση +1C Β F=10N ΤΕΛΙΚΑ ΤΗΝ ΔΥΝΑΜΗ ΤΗΝ ΑΣΚΕΙ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΠΟΥ ΔΗΜΙΟΥΡΓΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟ ΦΟΡΤΙΟ ΤΗΣ ΣΦΑΙΡΑΣ +1C E=10N/C Α + + + + + + Πως μετράμε το ηλεκτρικό πεδίο; +1C Η δύναμη που ασκεί το πεδίο σε ένα φορτισμένο σωματίδιο που έχει φορτίο 1C λέγεται ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο αντίστοιχο σημείο Γ Ποια είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στα σημεία Β, Γ; F=15N E=15N/C Μέσα στη σχολική τάξη η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου της Γης είναι 150Ν/C

24. Aπεικόνηση Ηλεκτρικών Πεδίων Ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τις δυναμικές γραμμές για να αισθητοποιήσει ένα ηλεκτρικό πεδίο. Ας δούμε μερικές... Michael Faraday ( 1791 -1867) Ο Faraday κατασκεύασε ένα πρότυπο δυναμό. Σε μια επίσκεψη στο Βασιλικό Ίδρυμα, ο Υπουργός των Οικονομικών τον ρώτησε: - Ποια είναι η χρησιμότητά του; Η απάντηση του Faraday είναι σήμερα κλασσική: - Μια μέρα , κύριε, θα το φορολογήσετε! Μέσα σε μια γενιά οι «απόγονοι» του δυναμό του Faraday είχαν αρχίσει να φωτίζουν τον κόσμο. Όπου οι δυναμικές γραμμές είναι πυκνές το ηλεκτρικό πεδίο είναι ισχυρό

25. Ομογενές πεδίο (έχει τις δυναμικές του γραμμές παράλληλες και ισαπέχουσες) Ηλεκτρικό πεδίο ετερώνυμων φορτίων

26. Ηλεκτρικό πεδίο ομώνυμων φορτίων Πως μπορώ να <<κρυφτώ>> από το ηλεκτρικό πεδίο; Κλωβός Faraday Tο ηλεκτρικό πεδίο δεν μπορεί να εισχωρήσει μέσα σε μεταλλική κοιλότητα. πείραμα Βάλε ένα ραδιοφωνάκι μέσα σε μια κατσαρόλα. Μπορεί να <<πιάσει>> σταθμό;

27. Το ηλεκτρικό πεδίο δεν είναι <<αθώο>> Το ηλεκτρικό πεδίο (Ε) στο μέσο της απόστασης δύο διαδοχικών πυλώνων παίρνει τιμές ίσες ή και μεγαλύτερες από το όριο επικινδυνότητας και κατά συνέπεια πολύ μεγαλύτερες από το όριο ασφαλείας Ασφαλής απόσταση θεωρούνται τα 200 μέτρα