by 
Δημοσιεύτηκε από τον/την Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας στις 22 Δεκέμβριος 2014 και ώρα 14:10
1. Προβλήματα γλώσσας.
Μια «δύναμη» που δεν είναι δύναμη.
Η εποχή της Χημείας.
2. Βατραχοπόδαρα στη Μπολόνια.
Υπάρχει και άλλος ηλεκτρισμός.
3. Αλεσάντρο Βόλτα. Γαλβανικός ηλεκτρισμός
4. Η γλώσσα. Η λέξη «μπαταρία»
5 Γαλβανικό στοιχείο.
6. Μονάδα μέτρησης της ηλεκτρεγερτικής δύναμης
7. Ηλεκτρεγερτική δύναμη από λεμόνι
8. Στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Διαφορά δυναμικού και ηλεκτρεγερτική δύναμη
Η εποχή του ηλεκτρομαγνητισμού.
9. Ηλεκτρεγερτική δύναμη κατά την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.
10. Βολτ, περισσότερα βολτ. Ο Χάινριχ Ρούμκορφ.
11. Ηλεκτρικός μοχλός.
12. Πηνίο Tesla. Εκατοντάδες χιλιάδες βολτ.
«Εκείνη» και οι άλλες έννοιες.
13. Ηλεκτρεγερτική δύναμη. Ορισμός με βάση τη μετρούμενη τάση και ορισμός με βάση την έννοια ενέργεια.
14. Ηλεκτρεγερτική δύναμη και ένταση ηλεκτρικού πεδίου. O μαθηματικός φορμαλισμός.
15. Μπαταρία επαναφορτιζόμενη. Μπαταρίες στον 21ο αιώνα. Πόσο ζει μια μπαταρία ;
16. Το εννοιακό δίκτυο.
1. Η γλώσσα . Μια «δύναμη» που δεν είναι δύναμη.
Το αγγλικό electromotive force – σε γλώσσα γαλλική “force elecromotrice ”, στην ελληνική αποδόθηκε με το «ηλεκτρεγερτική δύναμη» – κάνει την εμφάνισή του τον 19ο αιώνα, πριν από την οικοδόμηση της θερμοδυναμικής σε μια εποχή που η έννοια ενέργεια δεν έχει εδραιωθεί, σε μια εποχή που στη γλώσσα της φυσικής το «ενέργεια» είναι ακόμα κάτι σαν «δύναμη»1.
Είναι μια εποχή που η ανακάλυψη της στήλης του Βόλτα έχει ανοίξει διαδρόμους στις αναζητήσεις των ερευνητών και η επιστήμη έχει ανάγκη από καινούριες λέξεις. Με σημερινούς όρους μια «δωδεκάβολτη» μπαταρία αυτοκινήτου έχει ηλεκτρεγερτική δύναμη 12 βολτ, ενώ η μπαταρία στο σχολικό εργαστήριο έχει ηλεκτρεγερτική δύναμη 4,5 βολτ.
Γύρω στα 1830 ο Michael Faraday θα υποστηρίξει ότι οι χημικές αντιδράσεις στις επιφάνειες και των δύο πόλων της στήλης ευθύνονται για το γεγονός ότι κάθε βολταϊκή στήλη γίνεται έδρα ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Ο ίδιος μερικά χρόνια λίγα χρόνια αργότερα θα υποστηρίξει ότι ένα μεταλλικό πλαίσιο όταν βρεθεί σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο γίνεται πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Η περιγραφή του φαινομένου ηλεκτρομαγνητική επαγωγή θα στηριχτεί γλωσσικά πάνω στην electromotive force. Η έννοια θα μπορεί να περιγράφει τόσο τις δυνατότητες κάθε ηλεκτροχημικού στοιχείου όσο και εκείνες της οποιασδήποτε δυναμογεννήτριας.
Μπορούμε δηλαδή να διακρίνουμε ότι η οικοδόμηση της έννοιας υλοποιήθηκε σε δύο εποχές:
α. σε μία πρώτη φάση στην οποία η δυνατότητα για ηλεκτρικό ρεύμα- γαλβανικό- προκύπτει από χημικά φαινόμενα
β. σε μία εποχή που η παραγωγή ηλεκτρικών ρευμάτων λαμβάνει χώρα μέσα από διαδικασίες ηλεκτρομαγνητισμού.
Την ίδια περίπου εποχή – του ηλεκτρομαγνητισμού- η εμφάνιση της θερμοδυναμικής θα προσφέρει στους ερευνητές τον τελικό συσχετισμό της ηλεκτρεγερτικής δύναμης με την έννοια ενέργεια. Κάτι παρόμοιο συνέβη και με την έννοια θερμότητα.Μετά την θεμελίωση της θερμοδυναμικής και μολονότι αποσαφηνίστηκε η εννοιακή διαφορά ανάμεσα σε δύναμη και ενέργεια, η συγκεκριμένη έννοια – που περιγράφει τις δυνατότητες μιας μπαταρίας αλλά και ενός δυναμό – μολονότι δεν έχει κάποια σχέση με τη νευτωνική έννοια δύναμη αλλά σχετίζεται με την έννοια ενέργεια θα συνεχίσει, αδρανειακά το ταξίδι της, επί δύο περίπου αιώνες, μέσα στις περισσότερες γλώσσες με το αρχικό της ένδυμα το οποίο παραπέμπει σε «δύναμη».Για μία ακόμα φορά, η γλωσσική παράδοση αποδεικνύεται ισχυρότερη από την εμφάνιση της αντίφασης ανάμεσα στη γλώσσα και στις θεωρήσεις της Φυσικής του σήμερα.
Η εποχή της Χημείας
2. Βατραχοπόδαρα στη Μπολόνια. Υπάρχει και «άλλος» ηλεκτρισμός. Μέχρι και τα τέλη του 18ου αιώνα ο ηλεκτρισμός είναι «ένας», είναι αυτός που παράγεται με τριβή, μπορεί να προκαλεί ακόμα και σπινθήρες και η φιάλη Λέιντεν – ο πρώτος πυκνωτής- ίναι η καλύτερη πρόταση για την αποθήκευσή του .
Τελευταία δεκαετία του 18ου αιώνα και η παρέμβαση δύο Ιταλών θα χαράξει καινούρια μονοπάτια στις ανθρώπινες αναζητήσεις πάνω στο ίδιο ζήτημα .Στη Μπολόνια της Ιταλίας ο ανατόμος Luigi Galvani – Λουίτζι Γκαλβάνι – θα επιχειρήσει να ερευνήσει, με ηλεκτρισμό τριβής, τους ιστούς νεκρού βάτραχου, και διοχετεύοντας ηλεκτρικό φορτίο – είτε από ηλεκτροστατική μηχανή είτε από φιάλη Λέιντεν- θα παρατηρήσει ότι , μολονότι ο βάτραχος ήταν νεκρός, ο ιστός του παρουσίαζε κάποια διέγερση. Στη συνέχεια αγγίζοντας τα τεμαχισμένα βατραχοπόδαρα με ηλεκτρικά φορτισμένο μέταλλο θα διαπιστώσει μυϊκή συστολή και τέλος σε μια επόμενη σειρά πειραμάτων θα ανακαλύψει ότι αγγίζοντας απλώς τους ιστούς με δύο διαφορετικά μέταλλα, χωρίς να διοχετεύει ηλεκτρικό φορτίο, συνέβαινε μυϊκή συστολή. Έχοντας κρεμάσει τον τεμαχισμένο βάτραχο από έναν γάντζο ορειχάλκινο άγγιζε το πόδι με το σιδερένιο νυστέρι του και κάθε φορά διαπίστωνε ότι ο ιστός παρουσίαζε συστροφή .
Η θεωρητική του άπόψη ήταν ότι εκτός από τον ηλεκτρισμό με τριβή – ο οποίος παράγεται με ηλεκτροστατική μηχανή και προσφέρεται ιδιαίτερα με την εκφόρτιση μιας φιάλη Λέιντεν – υπήρχε και ένας άλλος ηλεκτρισμός «ζωικός ηλεκτρισμός» μέσα στους ιστούς των ζώων. Οι θεωρητικές του προσεγγίσεις δεν έγιναν αποδεκτές αλλά δύο καινοτόμες ιδέες είχαν κάνει την εμφάνισή τους. Η πρώτη για κάποιον ηλεκτρισμό κρυμμένο στους ζωντανούς οργανισμούς και η δεύτερη για παραγωγή ηλεκτρισμού μέσα από χημικές διεργασίες.
3. Alessandro Βόλτα. Η μπαταρία. Τα «ευλογημένα» βολτ.
Λίγα χρόνια αργότερα, στη δύση του 18ου αιώνα, ένας ακόμα Ιταλός αλλά αυτός από το Κόμο, τότε καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο της Παβία , μολονότι διαφωνεί με τις θεωρήσεις του Γκαλβάνι για «ζωικό ηλεκτρισμό», θα αρχίσει να αναζητεί παραγωγή ηλεκτρισμού μέσα από διεργασίες χημικές. Ήταν ο Αλεσάντρο Βόλτα.
Η κεντρική ιδέα, καταγόμενη από τις εμπειρίες του Γκαλβάνι ήταν ότι «μέταλλο, χαρτί μουσκεμένο σε αλατόνερο και άλλο μέταλλο διαφορετικό» τοποθετημένα στη συγκεκριμένη σειρά θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ηλεκτρική τάση. Κινούμενος πάνω στην ιδέα αυτή θα δημιουργήσει το ηλεκτρικό στοιχείο, με δίσκους χαλκού και ψευδαργύρου ανάμεσά τους χαρτί μουσκεμένο σε αλατόνερο για να τοποθετήσει πάνω τους σε επαφή και άλλα ηλεκτρικά στοιχεία με τη σειρά χαλκός- χαρτί – ψευδάργυρος και να δημιουργήσει μια στήλη. Ο χάλκινος δίσκος του πρώτου στοιχείου και ο δίσκος από ψευδάργυρο του τελευταίου ήταν οι δύο «πόλοι» Αργότερα θα δοκιμάσει με επιτυχία και με « ψευδάργυρο, χαρτί με αλατόνερο , άργυρο».
Στην έκθεσή του γράφει : … “τα δύο ελάσματα πόλοι συμπεριφέρονται σαν αγωγοί ελαφρά φορτισμένοι που δρουν με τέτοιο τρόπο ώστε ύστερα από κάθε εκφόρτιση το ηλεκτρικό φορτίο τους να αποκαθίσταται μόνο του.”.Σε αυτό ακριβώς διέφεραν από τους αγωγούς- οπλισμούς ενός φορτισμένου πυκνωτή.
Η καινούρια ανακάλυψη – βολταϊκή στήλη – με τους δύο πόλους, θα προσφέρει για πρώτη φορά στους ερευνητές συνεχή ηλεκτρική τάση – θα προσφέρει «βολτ» – που σημαίνει «προϋπόθεση για άφθονο γαλβανικό ηλεκτρικό ρεύμα εφόσον εφαρμοστεί σε αγωγούς» αλλά και δυνατότητα για άμεση φόρτιση μιας φιάλης Λέιντεν, -ενός πυκνωτή- με την επαφή κάθε πόλου της στήλης ή ακόμα καλύτερα μιας συστοιχίας από στήλες, σε καθένα από τα ελάσματα.
Η νέα συσκευή θα προκαλέσει μεγάλο ενδιαφέρον στην επιστημονική κοινότητα της αυγής του 19ου αιώνα. Τον Νοέμβριο του 1800 προσκεκλημένος στο Παρίσι, ο Αλεσάντρο Βόλτα, εκτελεί πειράματα με την ηλεκτρική στήλη παρουσία του Αυτοκράτορα. O Ναπολέων παραγγέλνει να κατασκευαστεί μια μεγάλη συστοιχία ( γαλλικά batterie, ελληνικά μπαταρία ) από 600 στήλες την οποία προσφέρει στην Πολυτεχνική Σχολή.
Η εμφάνιση της στήλης του Βόλτα θα φέρει στην επιφάνεια, ιδέες για καινούργιες έρευνες. Η επίδραση της στην νεογέννητη Χημεία ήταν απρόβλεπτη. Ένα από τα πρώτα εγχειρήματα των Άγγλων χημικών ήταν η δράση της στήλης σε νερό και ένα άγνωστο μέχρι τότε φαινόμενο έρχεται στο φως, διάσπαση του νερού, δημιουργία υδρογόνου και οξυγόνου. Ο Άγγλος HumphryDavy – Χάμφρι Ντέηβι- , ο σημαντικότερος ίσως χημικός της γενιάς του, θα την αξιοποιήσει ανοίγοντας νέους δρόμους στη Χημεία. Μια πανίσχυρη μπαταρία με 250 στοιχεία Volta, σε λιωμένη καυστική ποτάσα, «ηλεκτρόλυση» και . . ένα καινούριο στοιχείο, το κάλιο. Η ίδια μπαταρία σε καυστική σόδα, «ηλεκτρόλυση» και . . . ένα καινούριο στοιχείο, το νάτριο. Κατά τα επόμενα χρόνια, αξιοποιώντας αδιάκοπα το ίδιο φαινόμενο ηλεκτρόλυση, θα εμπλουτίσει τον πίνακα των γνωστών μέχρι τότε χημικών στοιχείων με το ασβέστιο, το βάριο, το μαγνήσιο και το βόριο.
Καινούργια χημικά στοιχεία αλλά και ένα καινούργιο φαινόμενο. Δύο μεταλλικά ελάσματα βυθισμένα σε διάλυμα χλωριούχου νατρίου, η σύνδεσή τους με τους πόλους μιας μπαταρίας και το καινούργιο φαινόμενο θα εκδηλωθεί. Στα βήματα του δασκάλου του Χένρι Ντέηβι, ο Michael Faraday, θα “σκύψει” στο καινούριο φαινόμενο, θα το ερευνήσει, θα του δώσει και όνομα, θα το πει Electrolysis. .
4. Η γλώσσα. Η λέξη «μπαταρία» Το 1749 ο Benjamin Franklin χρησιμοποίησε τον αγγλικό όρο battery για να περιγράψει ένα σύνολο συνδεδεμένων πυκνωτών που χρησιμοποιούσε σε πειράματα. Το σύστημα μπορούσε να φορτίζεται με ηλεκτροστατική μηχανή και να εκφορτίζεται με ένα μεταλλικό αγωγό σε επαφή με τα δύο άκρα. Μετά την ανακάλυψη της βολταϊκής στήλης, μια συστοιχία από στήλες θα πάει το όνομα γαλλικά batterie, αγγλικά battery, στην ελληνική απόδοση μπαταρία. Η λέξη όμως θα κυριαρχήσει έτσι ώστε στην εποχή μας ακόμα και ένα απλό ηλεκτροχημικό στοιχείο να λέγεται μπαταρία.
5. Γαλβανικό στοιχείο. Μέσα από τον δρόμο που είχε ανοιχτεί από την ιδέα του Luigi Galvani ότι 
εκτός από τον ηλεκτρισμό με τριβή, υπήρχε ένας «άλλος» «γαλβανικός» ηλεκτρισμός που μπορούσε να προκύψει μέσα από χημικές διεργασίες, μέσα από την πρώτη υλοποίησή της από τη στήλη του Alessandro Volta και τις δραστηριότητες των χημικών, οι ερευνητές της επόμενης γενιάς επινόησαν και κατασκεύασαν τα λεγόμενα «γαλβανικά στοιχείa» – στην αγγλική γλώσσα galvanic cells – τα οποία, όπως και η αρχική βολταϊκή στήλη, μπορούσαν να προσφέρουν ηλεκτρεγερτική δύναμη, δυνατότητα για ηλεκτρικό – γαλβανικό- ρεύμα.
Το 1836 ο Άγγλος John Frederic Daniell θα επινοήσει έναν τρόπο να περιορίζει τη δημιουργία φυσαλίδων υδρογόνου στα ηλεκτροχημικά στοιχεία και θα κατασκευάσει ένα καινούργιο ηλεκτροχημικό – γαλβανικό- στοιχείο πολύ πιο ισχυρό από τη στήλη Volta. Το ηλεκτροχημικό «στοιχείο Daniell» εμφάνιζε ηλεκτρεγερτική δύναμη η οποία θα αξιοποιηθεί για να λειτουργήσει και ο ηλεκτρικός τηλέγραφος, ανακάλυψη της εποχής.
6. Μονάδα μέτρησης της ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Πολλά χρόνια αργότερα, το 1881, στο Exposition internationale d’Électricité- τη Διεθνή έκθεση για τον Ηλεκτρισμό – στο Παρίσι η ηλεκτρεγερτική δύναμη ενός στοιχείου Daniell θα επηρεάσει τον ορισμό της παγκόσμιας μονάδας μέτρησης της ηλεκτρεγερτικής δύναμης αλλά και της ηλεκτρικής τάσης – διαφοράς δυναμικού. Στη μονάδα θα δοθεί το όνομα ”1 Volt” προς τιμή του Alessandro Volta. Στην αρχική πρόταση το 1 Volt θεωρήθηκε ίσο με την ηλεκτρεγερτική δύναμη ενός στοιχείου Daniell. Στην εποχή μας το ένα βολτ παραμένει μονάδα μέτρησης της ηλεκτρεγερτικής δύναμης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων – System International – αλλά με διαφορετική πρόταση για τον ορισμό του
7. Ηλεκτρεγερτική δύναμη από λεμόνι. Η διατύπωση που θα κυριαρχήσει μετά από πρόταση του Michael Faraday, γύρω στα 1830, είναι « κάθε ηλεκτροχημικό στοιχείο γίνεται πηγή – έδρα – ηλεκτρεγερτικής δύναμης». Η εμπειρία τελικά δίδασκε ότι το σύστημα «μεταλλικό αντικείμενο, ηλεκτρολύτης, αντικείμενο από άλλο μέταλλο» ήταν το «μυστικό». Θα μπορούσε να γίνει έδρα ηλεκτρεγερτικής δύναμης, θα μπορούσε να προσφέρει βολτ. Δύο λάμες από διαφορετικό μέταλλο και ένα λεμόνι στον ρόλο του ηλεκτρολύτη ήταν ένα σύστημα που μπορούσε να προσφέρει «βολτ». Και αντί για λεμόνι θα μπορούσε να είναι τομάτα, πατάτα, μήλο . . .
8. Η έννοια ηλεκτρεγερτική δύναμη στο κύκλωμα . Πρόκειται να συναρμολογήσει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με μπαταρία, αγωγούς – αντιστάτες και όργανο μέτρησης της έντασης του ρεύματος και θέτει το ερώτημα:
« Πώς θα μπορούσε κανείς να προβλέψει την τιμή του ρεύματος που θα δείξει το αμπερόμετρο ; »
Εφόσον η εποπτεία του περιορίζεται σε ένα μόνο τμήμα κάποιου κυκλώματος με πηγή και αντιστάτες και όχι στο σύνολό του, θεωρείται ότι η τιμή του ρεύματος καθορίζεται από τη διαφορά δυναμικού – τάση- στα άκρα του τμήματος και από τη συνολική αντίσταση των αντιστατών.
Εάν όμως έχει την εποπτεία του κυκλώματος στο σύνολό του θεωρεί ότι η τιμή του ρεύματος καθορίζεται από την ηλεκτρεγερτική δύναμη του κυκλώματος και από τη συνολική αντίσταση των αντιστατών συμπεριλαμβανομένης και της εσωτερικής αντίστασης της πηγής.
Ηλεκτρεγερτική δύναμη και διαφορά δυναμικού . Η διαφορά δυναμικού και η ηλεκτρεγερτική δύναμη έχουν την ίδια μονάδα μέτρησης Από κει και πέρα όμως η διαφορά δυναμικού αναφέρεται σε δύο σημεία ενός κυκλώματος – σε συγκεκριμένο τμήμα του. Στη γλώσσα της Θερμοδυναμικής, η οποία θα διαμορφωθεί μετά το 1850, εκφράζει την ανά μονάδα φορτίου μεταβιβαζόμενη ενέργεια στο ( ή από το ) τμήμα του κυκλώματος.
Από την άλλη η ηλεκτρεγερτική δύναμη δεν αναφέρεται σε δύο σημεία αλλά στο σύνολο του κυκλώματος και, μετά την εδραίωση της Θερμοδυναμικής, εκφράζει την ανά μονάδα φορτίου ενέργεια με την οποία τροφοδοτείται το κύκλωμα εξ αιτίας της παρουσίας της πηγής.
Στη γλώσσα της Ηλεκτροδυναμικής είναι «η ηλεκτρεγερτική δύναμη του κυκλώματος» και εφόσον η γεννήτρια-πηγή είναι εντοπισμένη χρησιμοποιείται και ο όρος «ηλεκτρεγερτική δύναμη της πηγής». Ειδικά η διαφορά δυναμικού μεταξύ των πόλων της πηγής – πολική τάση – έχει τιμή που εξαρτάται και από την πηγή αλλά και από τα υπόλοιπα στοιχεία του κυκλώματος, ενώ η ηλεκτρεγερτική δύναμη – σύμβολο ℇ – συνιστά ένα από τα στοιχεία ταυτότητας της πηγής. Το άλλο είναι η εσωτερική αντίσταση. Όταν λέμε μπαταρία 12 βολτ εννοούμε ότι η ηλεκτρεγερτική δύναμη είναι 12 βολτ. Η πολική τάση της μπαταρίας θα είναι ίση με 12 βολτ μόνο εφόσον δεν διαρρέεται από ρεύμα, θα είναι σχεδόν ίση με 12 βολτ εάν η εσωτερική αντίσταση θεωρηθεί αμελητέα. Από κει και πέρα ανάλογα με το ποιοι είναι οι αντιστάτες η τιμή θα μπορούσε να είναι μικρότερη από 12 βολτ, μέχρι και μηδέν κατά το βραχυκύκλωμα.
Για ένα κύκλωμα με αντιστάτες, για ένα τμήμα του ΑΒ αντίστασης RΑΒ, σύμφωνα και με τον νόμο του Ohm, για την τιμή Ι της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος ισχύει Ι = VAB/RAB, ενώ για το σύνολο του κυκλώματος ισχύει Ι = ℇ/Rολ , όπου Rολ η «ολική» ισοδύναμη αντίσταση, άθροισμα της ισοδύναμης αντίστασης των αντιστατών και της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας και ℇ η ηλεκτρεγερτική δύναμη της μπαταρίας. Αλλά και όταν το κύκλωμα δεν ενεργοποιείται από μπαταρία αλλά από κάποια δυναμογεννήτρια, η ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται συνδιαμορφώνει την τιμή της έντασης του ρεύματος
Η εποχή του Ηλεκτρομαγνητισμού
9. 0. Ηλεκτρεγερτική δύναμη κατά την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Δεκαετία του 1830, η οικοδόμηση της μεγάλης σύνθεσης που θα πάρει το όνομα Ηλεκτρομαγνητισμός έχει αρχίσει και ενώ οι Γάλλοι φυσικοί με επικεφαλής τον Ampere έχουν ήδη διαμορφώσει τα θεωρητικά του θεμέλια και έχουν διακρίνει την ιδιαίτερη σημασία του πηνίου, στην Αγγλία ο Michael Faraday2 θα φθάσει στη μεγαλύτερη ίσως ανακάλυψη του αιώνα, θα παρουσιάσει έναν καινούριο τρόπο για την παραγωγή άφθονου ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από διεργασίες που δεν θα είναι ηλεκτροχημικές, θα είναι διεργασίες ηλεκτρομαγνητικές. Στο νέο φαινόμενο θα δώσει το όνομα electromagnetic induction- ηλεκτρομαγνητική επαγωγή- και θα το περιγράψει βασιζόμενος στην έννοια ηλεκτρεγερτική δύναμη. Ένα πηνίο μέσα σε μαγνητικό πεδίο χρονικά μεταβαλλόμενο γίνεται πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Η έννοια ηλεκτρεγερτική δύναμη θα αξιοποιηθεί και για τη διατύπωση του σχετικού νόμου, με βάση τον οποίο θα δίνεται η απάντηση στο ερώτημα «πόσα βολτ θα είναι η τιμή της ηλεκτρεγερτικής δύναμης ;» Η ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται σε μία σπείρα του πηνίου με διαδικασία επαγωγής είναι ανάλογη με τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής3.
Την ίδια εποχή, στο Albany της πολιτείας της Νέας Υόρκης, ο Joseph Henry, θα φθάσει σε παρόμοια ανακάλυψη. Το μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό ρεύμα ενός πηνίου μπορούσε να «επάγει» ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα πηνίο γειτονικό.
10. Βολτ, περισσότερα βολτ. Ο Χάινριχ Ρούμκορφ. Αναζητώντας περισσότερα βολτ, το 1851, ένας 
από τους πολλούς Γερμανούς της γενιάς εκείνης που είχαν ιδιαίτερη έφεση στην τεχνολογία και στη φυσική, ο γεννημένος στο Αννόβερο κατασκευαστής οργάνων Heinrich Ruhmkorff θα επινοήσει και θα κατασκευάσει το λεγόμενο «επαγωγικό πηνίο» το οποίο λέγεται και πηνίο Ρούμκορφ. . Λειτουργούσε με βάση τα φαινόμενα αμοιβαία επαγωγή, αυτεπαγωγή και μαγνήτιση. Με μια μπαταρία 12 βολτ θα μπορούσε κανείς να δημιουργήσει δεκάδες χιλιάδες βολτ. Δύο πηνία τυλιγμένα γύρω από τον ίδιο σιδερένιο πυρήνα, δύο διαφορετικά κυκλώματα, το ένα το πρωτεύον με μερικές δεκάδες σπείρες από χαλκό, το άλλο από μερικές χιλιάδες σπείρες χάλκινες έτσι ώστε το μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό ρεύμα του ενός, του πρωτεύοντος, να «επάγει» ηλεκτρεγερτική δύναμη στο άλλο. Στα άκρα του πρωτεύοντος μία μπαταρία. 
Ενεργοποιώντας το πρωτεύον κύκλωμα , το πρωτεύον πηνίο μαγνητοποιείται έλκει το σιδερένιο διακόπτη με συνέπεια τη διακοπή του ρεύματος. Στη φάση αυτή η απότομη αυξομείωση του ρεύματος προκαλεί επαγωγικά – αμοιβαία επαγωγή- ηλεκτρεγερτική δύναμη στο δευτερεύον που μπορεί να ξεπεράσει και τις εκατό χιλιάδες βολτ με αποτέλεσμα στο διάκενο να δημιουργηθεί σπινθήρας . Το σχετικό ρεύμα είναι χαμηλής ισχύος . Το πηνίο Ρούμκορφ μετά τις σχετικές βελτιώσεις δημιουργούσε σπινθήρες μέχρι και 30 cm.
Στην Ευρώπη η νέα «ανακάλυψη» γινόταν όλο και περισσότερο γνωστή και θα έγραφε τη δική της ιστορία, με την αξιοποίησή της σε ολοένα και διευρυνόμενη γκάμα εφαρμογών .
Στα χρόνια που ακολούθησαν η υψηλή τάση του πηνίου Ρούμκορφ θα αξιοποιηθεί:
για τη λειτουργία γυάλινων σωλήνων που έδιναν φως από αέρια,
για την έρευνα στις καθοδικές ακτίνες και την συνεπαγόμενη «ανακάλυψη» του ηλεκτρονίου,
για την παραγωγή του ακτίνων Χ η οποία απαιτούσε πολύ υψηλή συνεχή τάση και, στον εικοστό αιώνα, για τη λειτουργία κάθε μπουζί στα αυτοκίνητα του μέλλοντος με μετασχηματισμό των 12 βολτ της μπαταρίας στις χιλιάδες βολτ, αναγκαία για να προκληθεί σπινθήρας.
Μετά το 1855, ο Ρούμκορφ δραστηριοποιήθηκε στο Παρίσι. Εκεί έφτιαχνε τα επαγωγικά του πηνία το ένα μετά το άλλο και τα εμπορευόταν. Το 1858 ο Ναπολέων ο ΙΙΙ του απένειμε το μεγάλο χρηματικό βραβείο για την κορυφαία «σύγχρονη» κατασκευή ηλεκτρικής διάταξης
Ιούλιος Βερν . Την ίδια εποχή , τη δεκαετία του 1860 , στο «Ταξίδι στο κέντρο της γης», στο «Από τη Γη στη Σελήνη» και στο «20000 λεύγες από τη θάλασσα ο Ιούλιος Βερν αναφέρεται σε «λυχνίες Ρούμκορφ». Κάθε μια από αυτές είναι ένας σωλήνας Γκάισλερ με διοξείδιο του άνθρακα ο οποίος ενεργοποιείται από πηνίο Ρούμκορφ.
Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιήθηκε τη δεκαετία του 1860 αλλά παρουσίαζε ενδεχόμενο έκρηξης και αντικαταστάθηκε από άζωτο το οποίο άναβε σε κόκκινο χρώμα ενώ το συνηθισμένο γυαλί του σωλήνα αντικαταστάθηκε από γυαλί με άλατα ουρανίου το οποίο παρουσίαζε φθορισμό σε πράσινο χρώμα.
11. Ηλεκτρικός μοχλός . Δύο πηνία καθένα σε διαφορετικό κύκλωμα, το πρώτο ρευματοφόρο από κάποια πηγή βολτ. Εάν το ρεύμα στο πρώτο αυτό πηνίο, για κάποιο λόγο, μεταβάλλεται – αυξάνεται, μειώνεται, ή είναι εναλλασσόμενο – το δεύτερο κύκλωμα γίνεται πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης . Το φαινόμενο – αμοιβαία επαγωγή- αξιοποιήθηκε με την επινόηση και την κατασκευή του πρώτου μετασχηματιστή η οποία ακολούθησε την ανακάλυψη του φαινομένου. Τα πηνία τυλιγμένα γύρω από σιδερένιο πυρήνα και εάν στα άκρα του πρώτου κυκλώματος – του πρωτεύοντος – εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση και οι σπείρες του δεύτερου – δευτερεύοντος – πηνίου είναι συγκριτικά περισσότερες, η (ενεργός) τάση στα άκρα του δευτερεύοντος είναι μεγαλύτερη . Όπως με τον πανάρχαιο μοχλό ο άνθρωπος κερδίζει σε δύναμη , χωρίς βέβαια να κερδίζει σε ενέργεια – χάνει σε μετατόπιση – με τον μετασχηματιστή κερδίσει σε βολτ, χωρίς να κερδίζει σε ενέργεια γιατί χάνει σε αμπέρ. Το «κέρδος» σε βολτ καθορίζεται από το «πόσες φορές» είναι περισσότερες οι σπείρες του δευτερεύοντος από τις σπείρες του πρωτεύοντος. Μία εναλλασσόμενη τάση, λόγου χάρη, 200 βολτ μπορεί έτσι να μετατραπεί σε εναλλασσόμενη τάση 20000 βολτ. Με ανάλογο τρόπο ένας μετασχηματιστής μπορεί να λειτουργήσει και για την μείωση – ταπείνωση- μιας εναλλασσόμενης τάσης. Χάρη στους μετασχηματιστές έγινε δυνατή η μεταφορά του «αγαθού» ηλεκτρική ισχύς από τον σταθμό παραγωγής στους τόπους κατανάλωσης και στον εικοστό αιώνα ο πλανήτης των ανθρώπων γέμισε με οριζόντια σε κάποιο ύψος στερεωμένα καλώδια και με μετασχηματιστές στερεωμένους πάνω σε κολώνες.
12. Έκατοντάδες χιλιάδες βολτ. Το πηνίο Tesla. Το 1891 ο «χαρισματικός» Nikola Tesla επινόησε και 
κατασκεύασε μια διάταξη με την οποία μπορούσε να δημιουργεί εκατοντάδες χιλιάδες βολτ κατά τρόπο ώστε να εκδηλώνονται εντυπωσιακά οπτικά «θαύματα» .Το λεγόμενο πηνίο Tesla είναι ένα είδος μετασχηματιστή που διαφέρει από τον συμβατικό μετασχηματιστή στον οποίο τα δύο πηνία βρίσκονται σε «στενή» σύζευξη, το «κέρδος» σε βολτ καθορίζεται από το λόγο των σπειρών των δύο πηνίων και λειτουργεί καλά σε συνήθεις τάσεις. Σε ψηλές τάσεις η μόνωση μεταξύ των δύο πηνίων σπάζει, γεγονός που εμποδίζει τον σιδηρομαγνητικό πυρήνα να παρακολουθήσει τη λειτουργία.
Στη διάταξη του Tesla τα δύο πηνία δεν βρίσκονται σε σφικτή σύζευξη, ανάμεσα τους υπάρχει διάκενο αέρα. Το πρωτεύον περιέχει πυκνωτή στο διάκενο του οποίου δημιουργούνται σπινθήρες σε σύνδεση με ένα πηνίο με λίγες σπείρες και συνιστά ένα συντονιζόμενο κύκλωμα με ιδιοσυχνότητα πολλών κιλοχέρτς- kHz -καθοριζόμενη από τη χωρητικότητα του πυκνωτή και τον συντελεστή αυτεπαγωγής του πηνίου. Ο πυκνωτής παρουσίαζε εκφόρτιση στο διάκενο σε τάση που μπορούσε να φθάνει τις εκατοντάδες χιλιάδες βολτ.
«Εκείνη» και οι άλλες έννοιες.
13. Ηλεκτρεγερτική δύναμη. Ένας ορισμός με βάση τη μετρούμενη τάση και ένας ορισμός με βάση την έννοια ενέργεια. Σε επίπεδο άμεσης εμπειρίας η ηλεκτρεγερτική δύναμη ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου ή μιας δυναμογεννήτριας ορίζεται ως η διαφορά δυναμικού – η οποία είναι μετρήσιμη ποσότητα – στους πόλους της διάταξης όταν η διάταξη δεν διαρρέεται από ρεύμα. Είναι επίσης η μέγιστη τάση που θα μπορούσε να παρουσιάσει η διάταξη .
Μετά τα μέσα του 19ου αιώνα η θεμελίωση της θερμοδυναμικής θα συμπεριλάβει και την πληρέστερη ίσως απάντηση στο ερώτημα «τι μας προσφέρει μια μπαταρία ;». Μια μπαταρία προσφέρει ενέργεια . Στη γλώσσα που δημιουργήθηκε δόθηκε και ένας ακόμα ορισμός της έννοιας ηλεκτρεγερτική δύναμη. Μία πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης μεταβιβάζει ενέργεια με μηχανισμό ( ηλεκτρικού) έργου dW σε ποσότητες ηλεκτρικού φορτίου dq και η τιμή της ηλεκτρεγερτικής δύναμης ορίζεται ως το έργο ανά μονάδα φορτίου. ℇ = dW/dq.
14. Ηλεκτρεγερτική δύναμη και ένταση ηλεκτρικού πεδίου. O μαθηματικός φορμαλισμός. Στο εσωτερικό κάθε ηλεκτροχημικού στοιχείου , όπως και στο εσωτερικό μιας δυναμογεννήτριας συντελείται διαχωρισμός θετικών και αρνητικών φορτίων – μέσα από διεργασίες χημικές στη μία περίπτωση, ηλεκτρομαγνητικές στην άλλη – με αποτέλεσμα την δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό των καλωδίων, των αγωγών. Μια πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης και ένας αγωγός. Η «πηγή», με άλλα λόγια, ηλεκτρεγερτικής δύναμης μπορεί να θεωρηθεί ότι συμβάλλει στη δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό του αγωγού αλλά και στη μετακίνηση θετικού φορτίου από περιοχή με υψηλό δυναμικό σε περιοχή χαμηλότερου δυναμικού. Αν φανταστούμε το ηλεκτρικό αυτό πεδίο και μια στοιχειώδη μετατόπιση ηλεκτρικού φορτίου κατά dℓ, σε περιοχή έντασης Ε το στοιχειώδες έργο ανά μονάδα φορτίου – η μεταβιβαζόμενη με μηχανισμό έργου ενέργεια ανά μονάδα φορτίου – θα είναι το εσωτερικό γινόμενο Εdℓ και το έργο ανά μονάδα φορτίου κατά μήκος μιας κλειστής τροχιάς, το κλειστό ολοκλήρωμα ∮Εdℓ, θα είναι η τιμή ℇ της ηλεκτρεγερτικής δύναμης ℇ = ∮Εdℓ.
15. Μπαταρία επαναφορτιζόμενη. Μπαταρίες στον 21ο αιώνα. Οι μπαταρίες της πρώτης εποχής ήταν ηλεκτροχημικά στοιχεία που μπορούσαν να προσφέρουν ηλεκτρεγερτική δύναμη και ηλεκτρικό ρεύμα. To 1859, ο Γάλλος ερευνητής Gaston Planté επινόησε και κατασκεύασε τη «βαριά» μπαταρία μολύβδου, την πρώτη μπαταρία που ήταν δυνατόν να επαναφορτίζεται, ρευματοδοτούμενη με ηλεκτρικό ρεύμα αντίθετης φοράς από εκείνο που «έδινε» ως πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Η άνοδος από μόλυβδο και η κάθοδος από οξείδιο του μολύβδου βυθισμένες σε θειικό οξύ. Στον 20ο αιώνα η «12βολτη» μπαταρία μολύβδου – έξι γαλβανικά στοιχεία σε σειρά καθένα με ηλεκτρεγερτική δύναμη γύρω στα 2,1 βολτ – θα ήταν απαραίτητο στοιχείο για κάθε αυτοκίνητο.
Τόσο αυτή όσο και οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες σαν αυτή με νικέλιο και κάδμιο θα επέτρεπαν την επέκταση της ζωής για ορισμένες από τις μπαταρίες του σήμερα. Η μπαταρία νικελίου- καδμίου με ηλεκτρεγερτική δύναμη είναι 1,2 βολτ είναι επαναφορτιζόμενη μπαταρία με άνοδο «ένωση του νικελίου NiOOH» και κάθοδο μεταλλικό κάδμιο. Ο συνηθέστερος τύπος μπαταρίας λιθίου εμπεριέχει μεταλλικό λίθιο ως άνοδο και ως κάθοδο διοξείδιο του μαγγανίου με ένα άλας λιθίου διαλυμένο σε οργανικό διαλύτη . Σε πολλές από τις αλκαλικές μπαταρίες το αρνητικό ηλεκτρόδιο είναι ψευδάργυρος και το θετικό διοξειδίου του μαγγανίου. Χαρακτηρίζονται «αλκαλικές» διότι έχουν ως ηλεκτρολύτη υδροξείδιο του καλίου αντί για το χλωριούχο αμμώνιο ή το χλωριούχο ψευδάργυρο που έχουν οι μπαταρίες ψευδραργύρου άνθρακα . Λειτουργούν με χημικές αντιδράσεις στις οποίες συμμετέχει ο μεταλλικός ψευδάργυρος και το διοξειδίου του μαγγανίου ενώ δεν συμμετέχει ο ηλεκτρολύτης «υδροξείδιο του καλίου».
Πόσο ζει μια μπαταρία ; Το ηλεκτρικό φορτίο που μπορεί να διακινηθεί μέχρι την εκφόρτισή της είναι ένα στοιχείο ταυτότητας κάθε μπαταρίας. Στη γλώσσα των ηλεκτρολόγων και των φυσικών λέγεται «χωρητικότητα της μπαταρίας» και η μονάδα μέτρησης που έχει κυριαρχήσει δεν είναι η μονάδα ηλεκτρικού φορτίου του SI – δηλαδή το 1 Coulomb – αλλά η μονάδα μία αμπερώρα, 1 Ah.. Μια πλακέ μπαταρία σχολικού εργαστηρίου των 4,5 βολτ με χωρητικότητα 6 Ah διαρρεόμενη από σταθερό ρεύμα 30 mA εκφορτίζεται σε 200 ώρες. Μια αλκαλική μπαταρία LR20 1, 5 βολτ με χωρητικότητα 12 Ah διαρρεόμενη από σταθερό ρεύμα 120 mA εκφορτίζεται σε 100 ώρες.
16. Το εννοιακό δίκτυο στην περιοχή της έννοιας
Έννοιες που ανήκουν στην περιοχή του εννοιακού δικτύου όπου βρίσκεται η ηλεκτρεγερτική δύναμη συνδεόμενες με αυτήν με κάποιο είδος θηλιάς μαζί της είναι η διαφορά δυναμικού, η μεταβιβαζόμενη με μηχανισμό έργου ενέργεια, η ηλεκτρικό φορτίο, η ένταση ηλεκτρικού ρεύματος, η ηλεκτρική ισχύς, η αντίσταση αγωγού, η εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας, η ένταση ηλεκτρικού πεδίου, η μαγνητική ροή, η χρονικό διάστημα, ο συντελεστής αυτεπαγωγής.
Παραπομπές. Σημειώσεις
1.Μολονότι η λέξη energy έχει προταθεί από την αρχές του 19ου αιώνα χωρίς αποσαφηνισμένο το σημασιακό της περιεχόμενο δεν θα υιοθετηθεί από την ευρωπαϊκή επιστημονική κοινότητα μέχρι και το 1850. Το 1842 ο Mayer προκειμένου για τη μετέπειτα «δυναμική ενέργεια βαρύτητας» ίση με το γινόμενο «βάρος επί ύψος» θα χρησιμοποιήσει, σε γλώσσα γερμανική, τον όρο Fallkraft – πτωτική δύναμη -ενώ στα 1847 ο Helmholtz στην εργασία του για τη Διατήρηση της ενέργειας θα δώσει τον τίτλο Über die Erhaltung der Kraft Περί της διατήρησης της δύναμης.
2. Ο Michael Faraday γιος ενός Άγγλου σιδερά από το Surrey, παιδί της γενιάς του Γεώργιου Καραϊσκάκη, θεωρείται ο μεγαλύτερος πειραματικός φυσικός στην Ιστορία της επιστήμης αλλά και μία περίπτωση ξεχωριστή. Ήταν πριν απ όλα ένας μεγάλος φυσικός που αγνοούσε τα μαθηματικά, ίσως ο τελευταίος φυσικός που μπόρεσε να τα βγάλει πέρα παρά το σοβαρό μειονέκτημα. Η άγνοια των μαθηματικών αλλά και η αδυναμία του να λειτουργεί με διεργασίες αφαίρεσης τον έριξε πριν απ όλα στην αγκαλιά του πειράματος. Oι αναζητήσεις που τον οδήγησαν στην «ανακάλυψη» του φαινομένου ηλεκτρομαγνητική επαγωγή καταγράφονται στα ημερολόγιά του. Σε αυτά διαβάζουμε για τις επινοήσεις του, για τις περιγραφές των δικών νέων κατασκευών και για τις επαναλήψεις των πειραμάτων του και μας εντυπωσιάζει η υπομονή του και η πίστη που τον διακρίνει μολονότι κάθε φορά καταλήγει στο μονότονο «πάλι δεν έγινε τίποτα». Τελικά τα κατάφερε, ύστερα από χρόνια αποτυχημένων προσπαθειών. Ήταν έτος 1831.
3. Στο πείραμα με τον μαγνήτη να πλησιάζει το μεταλλικό πηνίο να κάθε σπείρα του πηνίου να γίνεται πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης ως αιτία μπορεί να θεωρηθεί το γεγονός ότι «τα δύο αντικείμενα πλησιάζουν το ένα με το άλλο» . Μπορούμε όμως ισοδύναμα να «βλέπουμε» την κάθε μεταλλική σπείρα του πηνίου να υπάρχει μέσα στο μαγνητικό πεδίο του ραβδομαγνήτη και όταν εκείνος βρίσκεται σε ορισμένη απόσταση, το πεδίο αυτό – στην περιοχή της σπείρας – έχει ορισμένη ένταση. Βλέπουμε την κάθε μεταλλική σπείρα του πηνίου να «υπάρχει» μέσα στο μαγνητικό πεδίο του ραβδομαγνήτη και εμπλουτίζουμε τη ματιά μας με την εικόνα των δυναμικών γραμμών . Βλέπουμε επίσης –με τα μάτια ενός γεωμέτρη- την περίπου κυκλική γεωμετρική γραμμή που αντιστοιχεί στο σύρμα της σπείρας καθώς και την επιφάνεια η οποία οριοθετείται με τη γραμμή αυτή. Συνδυάζοντας την όραση του φυσικού με εκείνη του γεωμέτρη «βλέπουμε» ορισμένες δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου να τρυπούν αυτή την επιφάνεια, την «επιφάνεια της σπείρας». Τέλος, καθώς πλησιάζει ο μαγνήτης, «διακρίνουμε» -με το βλέμμα της σκέψης, εννοείται- ότι ο αριθμός αυτός των δυναμικών γραμμών (που τρυπάνε την επιφάνεια της) μεταβάλλεται. Η μεταβολή αυτή ήταν για τον Faraday η αιτία εμφάνισης ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Η μεταβολή του αριθμού των δυναμικών γραμμών καταγράφεται ως μεταβολή της μαγνητικής ροής
Η μαγνητική ροή ένα από τα πιο «αφηρημένα» τέκνα της συνάντησης Γεωμετρίας και Φυσικής, είναι βαθμωτό μέγεθος το οποίο αναφέρεται σε μαγνητικό πεδίο και σε γεωμετρική επιφάνεια η οποία βρίσκεται μέσα σ’ αυτό και η τιμή της θεωρείται ανάλογη προς τον αριθμό των δυναμικών γραμμών που διαπερνούν τη συγκεκριμένη επιφάνεια. Ορίζεται ως εσωτερικό γινόμενο των διανυσμάτων ένταση μαγνητικού πεδίου και « διάνυσμα επιφάνειας».
Απολαυστικό.
Φυσικά αγνοούσα το 99%.
Ωραία η έκφραση “ηλεκτρικός μοχλός”. Στην αρχή εξέλαβα κυριολεκτικά τον όρο.
Μηχανή που δεν αυξάνει το F.x τελικά!
Μια μελέτη – ανάλυση, παρουσίαση με πλήθος ιστορικών στοιχείων που φτάνει μέχρι του να συζητήσει τα ηλεκτρικά λεμόνια και τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.
Δάσκαλε των δασκάλων, κάνεις την πιο ολοκληρωμένη δουλειά από όλους
Ανδρέα σε ευχαριστούμε για το ταξίδι!
Είναι πράγματι απολαυστικό.
Να είσαι καλά.
Ένα πολύχρωμο, αρωματικό, Χριστουγεννιάτικο μπουκέτο…
Σε ευχαριστούμε Δάσκαλε και Χρόνια πολλά.
Ευχαριστούμε Ανδρέα, Χρόνια Πολλά!
Να είσαι πάντα γερός και αστείρευτα ορεξάτος να μας δίνεις τέτοια ευχάριστα και σπιρτόζικα κείμενα που θέτουν τη μελέτη της Φυσικής κάτω από ένα νέο κι ευχάριστο πρίσμα.
Ευχαριστούμε Δάσκαλε.
Εντυπωσιακό … κι εγώ αγνοούσα πολλά.
Η σημασία στην σκέψη τόσο της γεωμετρίας και μέσω αυτής της φυσικής εικόνας … (εν έτι 1833; δηλαδή πριν αποφανθούμε αν τα πιτσιρίκια ηλεκτρόνια είναι πραγματικά ή αποκυήματα της φαντασίας 😉 …
αντιγράφω από την τελευταία υποσημείωση σου
Βλέπουμε επίσης –με τα μάτια ενός γεωμέτρη- την περίπου κυκλική γεωμετρική γραμμή που αντιστοιχεί στο σύρμα της σπείρας καθώς και την επιφάνεια η οποία οριοθετείται με τη γραμμή αυτή. Συνδυάζοντας την όραση του φυσικού με εκείνη του γεωμέτρη «βλέπουμε» ορισμένες δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου να τρυπούν αυτή την επιφάνεια, την «επιφάνεια της σπείρας». Τέλος, καθώς πλησιάζει ο μαγνήτης, «διακρίνουμε» -με το βλέμμα της σκέψης, εννοείται- ότι ο αριθμός αυτός των δυναμικών γραμμών (που τρυπάνε την επιφάνεια της) μεταβάλλεται. Η μεταβολή αυτή ήταν για τον Faraday η αιτία εμφάνισης ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Η μεταβολή του αριθμού των δυναμικών γραμμών καταγράφεται ως μεταβολή της μαγνητικής ροής
Πολύ ωραίο Ανδρέα, εμπλούτισες σημαντικά τις γνώσεις μας για την Ηλεκτρεγερτική δύναμη!!
Πολλές φορές που αρχίζω να εισάγω την έννοια Η.Ε.Δ. ξεκινώ με τη φράση : ” εμπεριέχει τη λέξη δύναμη και δεν είναι δύναμη, τη μετράμε σε Volt και δεν είναι τάση, τι είναι;;”.
Τώρα ”εμπλουτίστηκα” αρκετά και θα τους το δώσω να το διαβάσουν.
Καλά Χριστούγεννα!!
Φυσική, Χημεία, Βιολογία, Γεωμετρία και Ιστορία μπλέκονται σε μια όμορφη ιστορία αναζήτησης μια έννοιας. Πάντα αναφερόμαστε στην ανάγκη για πολύπλευρη αντιμετώπιση δύσκολων εννοιών. Οπότε πιστεύω πως δεν υπάρχει πληρέστερη αντιμετώπιση από αυτή που μας χαρίζει ο Ανδρέας Κασσέτας. Ευχαριστούμε!!!
Καταπληκτική δουλειά.
Η έννοια «ηλεκτρεγερτική δύναμη» μας αποκαλύπτει όλες τις πτυχές της. Ένα κείμενο αναφοράς!
Δάσκαλε σε ευχαριστούμε πολύ!
Καλησπέρα φίλε Ανδρέα
Σ΄ευχαριστώ για τον όμορφο περίπατο.
Μέσα στα γνωστά και άγνωστα μονοπάτια …που περπάτησε
ο Volta , o Galvani,o Davy, o Franklin, o Daniell, o Henry , o Ruhmkoff , o Faraday , o Tesla.
Μια ” μαγνητική … ροή ”
εννοιών … γεγονότων …κατακτήσεων της ανθρώπινης σκέψης
μας καθήλωσε.
Δέξου τις ευχές μου …για όμορφα Χριστούγεννα
και το παρακάτω απόσπασμα από την βιογραφία του Nikola Tesla.
” Ο Tesla είχε αδυναμία … λάτρευε τα περιστέρια.
Οι περαστικοί της 5ης Λεωφόρου της Νέας Υόρκης συνήθιζαν να βλέπουν
έναν ψηλό, αδύνατο γέρο, να ταΐζει τα λευκά και γκρίζα περιστέρια μπροστά από τη Βιβλιοθήκη,
καλώντας τα μ’ ένα απλό σφύριγμα.
Αν κάποιο από τα περιστέρια ήταν τραυματισμένο ο Tesla
το έπαιρνε στο δωμάτιο του ξενοδοχείου του για να το περιποιηθεί
και το επέστρεφε μόλις γινόταν καλά.
Προς το τέλος τη ζωή του συνδέθηκε μάλιστα μ’ ένα λευκό περιστέρι,
που συμβόλιζε στα μάτια του το αιώνιο συμπαντικό πνεύμα.
Όταν αυτό το λευκό περιστέρι ήρθε και ξεψύχησε ανάμεσα στα δάκτυλά του
ο Tesla κατάλαβε πως και το δικό του τέλος ήταν κοντά.
Πέθανε σε ηλικία 87 ετών, φτωχός και αγνοημένος,
σ’ ένα ταπεινό δωμάτιο που βρισκόταν στον 33ο όροφο του ξενοδοχείου New Yorker.
Ήταν 7 Ιανουαρίου του 1943, ημέρα των σέρβικων Χριστουγέννων.
Τον ανακάλυψε νεκρό η καμαριέρα του ξενοδοχείου που
αγνοώντας την πινακίδα «Μην Ενοχλείτε»
μπήκε στο δωμάτιο υπ’ αριθμόν 3273
στο οποίο ζούσε τα τελευταία δέκα χρόνια.
Το αποστεωμένο του πρόσωπο είχε μια γαλήνια έκφραση,
σαν να φαινόταν ικανοποιημένος από την ολοκλήρωση της αποστολής του στον πλανήτη Γη…”
Να΄σαι πάντα καλά Ανδρέα.
Πολύ καλή παρουσίαση με ιστορικά στοιχεία. Διαφωνώ όμως με τον ορισμό “ορίζεται ως το έργο ανά μονάδα φορτίου” που εξετάζεται παπαγαλιστί από πολλούς Έλληνες καθηγητές χωρίς να καταλαβαίνει τίποτα ο μαθητής. Η έκφραση “”ανά μονάδα” που χρησιμοποίησε πρώτος ο κ. Κασσέτας στην ευθύγραμμη ομαλή κίνηση και δυστυχώς την επέκτεινε και σε άλλους ορισμούς έχει διαβρώσει τα ελληνικά κυρίως βιβλία… είναι ένα από τα συνηθισμένα λάθη που έχει επισημανθεί πολλές φορές από ξένους που ασχολούνται με τη διδακτική της φυσικής.. πχ. Όταν ένας μαθητής μαθητής πληροφορηθεί ότι η ΗΕΔ είναι ” έργο ανά μονάδα φορτίου” και στο MKS σύστημα η μονάδα φορτίου είναι το Coulomb( ένα τεράστιο ποσό) θα πρέπει να πάρουμε αυτή την τεράστια ποσότητα για να μετρήσουμε την ΗΕΔ.. φυσικά και όχι… η έκφραση μπορεί να αντικατασταθεί(αν θέλουμε να αποφύγουμε το όριο) απλά με ” έργο δια φορτίο”, ή “έργο ανά φορτίο” συνιστώ στους συναδέλφους να αποφεύγουν την έκφραση “ανά μονάδα” όπως και οι Αμερικάνοι συνάδελφοι τους που είναι πιο ψαγμένοι στη διδακτική της Φυσικής
Πιστεύω ότι το κείμενο θα πρέπει να ανήκει στα ένθετα των νέων βιβλίων που γράφονται γαι τη Φυσική Λυκείου
Ανδρέα τα κείμενά σου χαρακτηρίζονται πάντα από μία σε βάθος ανάλυση της ιστορίας των φ.ε καθώς και από την τέλεια φιλολογική δομή τους. Νάσαι πάντα καλά να μας χαρίζεις τέτοια κείμενα. Είχα καιρό να πάρω μήνυμα σου και γι αυτό χάρηκα ιδιαίτερα. Καλές γιορτές. “Μου λείπεις και το δηλώνω δημόσια”
Μερικές σκέψεις επί του θέματος:
1. Στους μαθητές μου δίνω μια ερμηνεία γιατί τη λέμε ΗΕΔ ( το ανάποδο της ΔΕΗ) μέσω των αντιστοιχιών F=MΔu/Δt και Ε=LΔi/Δt που αναφέρονται ούτως ή άλλως στο 1ο κεφάλαιο της κατεύθυνσης της Γ’ Λυκείου
2. Από θεωρητική σκοπιά η ΗΕΔ είναι η ηλεκτρική κυκλοφορία. Οι εξισώσεις Μάξγουελ που κάποτε διδάσκαμε σε διαφορική μορφή μπορούν να διατυπωθούν μέσω των μεγεθών Ε, Β, H, D και στην ολοκληρωτική τους μορφή μέσω της ροής και της κυκλοφορίας, ηλεκτρικής και μαγνητικής. Στο λύκειο δυστυχώς δεν έχουμε κάνει τους αντίστοιχους εκπαιδευτικούς μετασχηματισμούς με αποτέλεσμα να ορίζουμε μεγέθη όπως μαγνητική ροή ΗΕΔ χωρίς την κατάλληλη λογική ή πειραματική αιτιολόγηση-συνέπεια.
Χαράλαμπε μπερδεύτηκα με το Coulomb που είναι μεγάλο.
Μία μπαταρία 100Ah σε 1s μπορεί να δώσει φορτίο 360.000 Cb.
Πρακτικά το 80% αυτού.
Σε μερικά δευτερόλεπτα δεν μπορεί να προσφέρει 1Cb;
Χρόνια πολλά παιδιά.
Γιάννη συμφωνώ με αυτό που γράφεις ότι μια μπαταρία, μπορεί να δημιουργήσει μετακίνηση φορτίου 1C σε ελάχιστα δευτερόλεπτα.
Όμως θα συμφωνήσω επί της ουσίας της πρότασης του Χαράλαμπου.
Η έκφραση “ορίζεται ως το έργο ανά μονάδα φορτίου” μπορεί να είναι σωστή, αλλά δεν λέει τίποτα στο μαθητή. Δεν περνάει αυτό που θα θέλαμε να διδάξουμε και δημιουργεί παρερμηνείες.
Προτιμώ και γω την πρόταση ” το σταθερό πηλίκο του έργου που παρέχει η πηγή, προς το φορτίο που την διαρρέει”.
Και εγώ λέω ότι και εσύ. Όμως χωρίς να έχω σκεφτεί κάποιο λόγο διδακτικής φύσης και με ξάφνιασε η ένσταση.
Αν ένας το κάνει, μετά την φράση: “ορίζεται ως το έργο ανά μονάδα φορτίου” ακολουθεί η σχέση W/Q με την εξήγηση ότι το πηλίκο του έργου προς το φορτίο είναι σταθερό. Αλλιώς υπάρχει πρόβλημα.
Λέμε κάποιες φορές “ηλεκτρόνια ανά μονάδα χρόνου” εννοώντας το Ν/t.
Γράφουμε di/dt=2Α/s. Φυσικά η φόρτιση του πυκνωτή δεν διαρκεί 2s ούτε το ρεύμα είναι σταθερό.
Έκφραση είναι όπως “κατά κεφαλήν εισόδημα” , “το ασανσέρ χωράει 8 άτομα”.
Συμφωνώ με τον ορισμό του Ανδρέα και διαφωνώ με την παρατήρηση του Χαράλαμπου παραπάνω.
Ο λόγος δύο διαφορετικών ποσοτήτων γενικά σημαίνει αναγωγή στη μονάδα του παρανομαστή εξ’ ορισμού. Κάθε μαθητής το πληροφορείται (ή θα έπρεπε να το πληροφορείται ) από την Ε΄τάξη του Δημοτικού.
Όταν λέμε ότι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου σε ένα σημείο π.χ. εκφράζει τη δύναμη που δέχεται το ακίνητο σημειακό φορτίο του ενός Cb στη θέση εκείνη δεν σημαίνει ότι υπάρχει σημειακό φορτίο ενός Cb. Απλά (και αυτό το καταλαβαίνει και ο τελευταίος μαθητής) αν διαιρέσει κανείς την δύναμη που δέχεται το οποιοδήποτε ακίνητο σημειακό φορτίο σε εκείνη τη θέση με το φορτίο, θα πάρει σαν αποτέλεσμα το μέτρο της έντασης του πεδίου σε εκείνη τη θέση. Το πηλίκο αυτό εκφράζει τη δύναμη ανά μονάδα ηλεκτρικού φορτίου. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και με τον ορισμό της ΗΕΔ όπως την δίδει ο Ανδρέας.
Δεν θεωρώ συνεπώς ότι : ” Η έκφραση“ανά μονάδα” που χρησιμοποίησε πρώτος ο κ. Κασσέτας στην ευθύγραμμη ομαλή κίνηση και δυστυχώς την επέκτεινε και σε άλλους ορισμούς έχει διαβρώσει τα ελληνικά κυρίως βιβλία… είναι ένα από τα συνηθισμένα λάθη που έχει επισημανθεί πολλές φορές από ξένους που ασχολούνται με τη διδακτική της φυσικής..“, όπως γράφεις αγαπητέ Συνάδελφε Χαράλαμπε. Το αντίθετο μάλιστα.
Συνιστώ και εγώ στον κάθε Συνάδελφο να κάνει όσο γίνεται ευρύτερη χρήση του όρου όπως στα παραδείγματα:Πυκνότητα. Εκφράζει τη μάζα της μονάδας όγκου και δεν συμφωνώ ότι είναι καλύτερη η έκφραση μάζα δια όγκο ή ακόμα χειρότερα η μάζα ανά όγκo, όπου η ασάφεια επιτείνεται (επί του τελευταίου όρα Arnold Arons). Δυναμικό σημείου Η/Σ πεδίου, Πίεση ,χωρητικότητα, ταχύτητα, κλπ.
Εμείς που διδάσκουμε θέματα με φυσικό περιεχόμενο (και όχι οι Μαθηματικοί τόσο) έχουμε μεγαλύτερη υποχρέωση να απλοποιούμε τις εκφράσεις των Μαθηματικών με απλούστερες της ομιλουμένης, χωρίς εκπτώσεις στην επιστημονική ακρίβεια, αν θέλουμε πράγματι οι μαθητές να κατανοούν αυτά που μαθαίνουν.
Αν ρωτήσουμε έναν μαθητή τι εκφράζει ο λόγος 10 Ευρώ δια 5 κιλά πορτοκάλια θα μας απαντήσει ότι κάθε κιλό πορτοκάλια κάνει 2 Ευρώ. Αν του ζητήσουμε τον αντίστροφο λόγο δυστυχώς στις περισσότερες των περιπτώσεων δεν μπορεί να μας απαντήσει ότι το μισό κιλό κάνει 1 Ευρώ. Γιατί; Μα επειδή δεν έχει καταλάβει ότι το πηλίκο εκφράζει σε μονάδες του αριθμητή τη μονάδα του παρανομαστή (5/10=0,5 Ευρώ/1Kg).
ευχαριστούμε πολύ Ανδρέα Κασσέτα…Χρόνια Πολλά και Καλά Χριστούγεννα
Καλησπέρα Μανώλη.
Συμφωνώ με όλα όσα αναφέρεις, με μια “διαφορά”.
Είναι άλλο πράγμα το πώς ορίζουμε ένα μέγεθος και άλλο τι εκφράζει το μέγεθος αυτό.
Ορίζουμε δυναμικό σε ένα σημείο ηλεκτρικού πεδίου, το σταθερό πηλίκο της δυναμικής ενέργειας (ισοδύναμα του έργου…) προς το φορτίο.
Τι εκφράζει το δυναμικό σε ένα σημείο;
Εκφράζει τη δυναμική ενέργεια ανά μονάδα φορτίου.
Θέλω να πω, ότι μετά τον ορισμό, καλείται ο μαθητής να απαντήσει στο ερώτημα:
Τι καταλαβαίνεις αν σου πω ότι σε ένα σημείο το δυναμικό είναι 10V.
Αυτό που πρέπει να καταλαβαίνει είναι ότι αν στο σημείο αυτό τοποθετηθεί ένα φορτίο ίσο με 1C, θα έχει δυναμική ενέργεια 10J.
καλησπέρα σε όλους
Εξαιρετική ιστορική αναδρομή Ανδρέα,
δοσμένη με το μοναδικό προσωπικό σου στυλ.
Ευχαριστούμε πολύ
(όπως και τον Γιάννη Δογρ. για τα επί πλέον στοιχεία που προσέθεσε)
Η θέση μου, μερικά έχουν ξαναγραφεί, για τις ενστάσεις που έγιναν:
ο ορισμός ενός φυσικού μεγέθους:
είναι αυθαίρετος (αλλά όχι και ανόητος), επιλογής δηλαδή του ορίζοντος και όσοι πιστοί…
είναι πρωταρχική έννοια, άρα δεν αποδεικνύεται
είναι ένας και μοναδικός
δεν μας δείχνει από τι και πώς εξαρτάται το οριζόμενο μέγεθος,
αυτό το επιτυγχάνει ο νόμος, αν και όποτε βρεθεί
είναι άλλο από το “τι εκφράζει, τι δείχνει, ποια η φυσική σημασία ενός φυσικού μεγέθους”, που μπορεί να προκύψει από αυτόν
(κάθε φυσικό μέγεθος που ο ορισμός του δίδεται με πηλίκο, δείχνει την ποσότητα του αριθμητή για ποσότητα παρονομαστή ίση με τη μονάδα του ή την ποσότητα του παρονομαστή για ποσότητα αριθμητή ίση με τη μονάδα του)
Συνεπώς:
συμφωνώ με τον Ανδρέα σχεδόν σε όλα, αλλά
διαφωνώ με τη φράση: “13. …δόθηκε και ένας ακόμα ορισμός της έννοιας ηλεκτρεγερτική δύναμη”, διότι δεν μπορεί να υπάρχουν δύο ορισμοί
διαφωνώ με τη φράση: “13. …ορίζεται ως το έργο ανά μονάδα φορτίου”
και ως ουσία και διότι συγκρούεται με τη φράση: “8. …η ηλεκτρεγερτική δύναμη εκφράζει την ανά μονάδα φορτίου ενέργεια με την οποία τροφοδοτείται το κύκλωμα εξ αιτίας της παρουσίας της πηγής” με την οποία και συμφωνώ
συμφωνώ με τον Χαράλαμπο για την ουσία της λειψής φράσης: “έργο ανά φορτίο”, αλλά
διαφωνώ με το ύφος της φράσης: “Η έκφραση “”ανά μονάδα” που χρησιμοποίησε πρώτος ο κ. Κασσέτας … που ασχολούνται με τη διδακτική της φυσικής”
συμφωνώ, σχεδόν, με το Διονύση για τον ορισμό που επιλέγει, αλλά
διαφωνώ με την ύπαρξη της λέξης “σταθερό” σ’ αυτόν,
διότι αυτό δεν μπορεί να το “πει” ο ορισμός
συμφωνώ με τον Γιάννη για τη φράση: “Έκφραση είναι όπως “κατά κεφαλήν εισόδημα””, διότι έκφραση= τι εκφράζει, άρα όχι ορισμός, αλλά
διαφωνώ με τη φράση: “”ορίζεται ως το έργο ανά μονάδα φορτίου” ακολουθεί η σχέση W/Q με την εξήγηση ότι το πηλίκο του έργου προς το φορτίο είναι σταθερό.”, διότι και δεν αποδέχομαι αυτόν τον ορισμό, και το “σταθερό”.
και επειδή η αντίθεση χωρίς θέση είναι τίποτα, η δική μου άποψη για τον ορισμό:
ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε μιας ηλεκτρικής πηγής ονομάζεται το φυσικό μέγεθος που εκφράζεται με το πηλίκο της ενέργειας W που προσέφερε η πηγή, σε κάποιο χρονικό διάστημα, στο κύκλωμα που είναι συνδεδεμένη, προς το ηλεκτρικό φορτίο q που την διέρρευσε, στο ίδιο χρονικό διάστημα, δηλαδή: Ε=W/q
Απόλαυση , τα κείμενα σου είναι πάντα υπέροχα. Ευχαριστώ για το ταξίδι.
Συνηθίζουμε να διακρίνουμε τον ορισμό από την έκφραση, όμως υπάρχει ισοδυναμία σύμφωνα με αυτά που ανέφερα στην προηγούμενη τοποθέτησή μου.
Όταν λέμε ότι το δυναμικό είναι η δυναμική ενέργεια ανά μονάδα φορτίου (όπως γράφεις Διονύση), συνάγεται ή όχι από αυτήν την έκφραση ότι το μέτρο του δυναμικού προκύπτει από το πηλίκο….;
Και αντίστροφα όταν ξεκινούμε από το πηλίκο (και σύμφωνα με ότι γράφω στην προηγούμενη τοποθέτησή μου) συνάγεται ή όχι ότι εκφράζει τη δυναμική ενέργεια ανά μονάδα φορτίου;
Θα συνεχίσω να είμαι οπαδός της Αμερικανικής σχολής και των αντίστοιχων δημοσιεύσεων σε διεθνή περιοδικά κύρους χωρίς να ενστερνίζομαι τις απόψεις του Μανώλη… συμφωνώ με τον ορισμό του Βαγγέλη Κουντούρη και τις περισσότερες από τις παρατηρήσεις του αλλά ” ουκ ήλθον καταλύσαι αλλά πληρώσαι” (δεν ήρθα για να καταστρέψω όπως νομίζει αλλά να συμπληρώσω).. επίσης στους μαθητές μου προσθέτω και κάτι χρήσιμο π.χ. γιατί δεν συμφέρει για μη επαναφορτιζόμενες μπαταρίες να αγοράζουμε μη αλκαλικές που μολύνουν και το περιβάλλον καθώς και το παρακάτω κείμενο
Ni-Cd: Ο πιο διαδεδομένος και πιο φθηνός τύπος επαναφορτιζόμενης μπαταρίας. Εϊναι ικανοποιητικής απόδοσης στοιχεία τα οποία έχουν εξελιχθεί πάρα πολύ τα τελευταία χρόνια. Κορυφαίες εταιρίες είναι οι Sanyo και Panasonic με πολλές άλλες να ακολουθούν, συνήθως από απόσταση.
Χαρακτηριστικό τους είναι η μικρή εσωτερική αντίσταση η οποία τους επιτρέπει να φορτίζονται και να εκφορτίζονται πιο αποδοτικά και γρήγορα από τις αντίστοιχες Ni-MH, έχουν δηλαδή καλύτερα χαρακτηριστικά σε συσκευές μεγάλης κατανάλωσης (μεγάλους ηλεκτροκινητήρες π.χ.) – κάτι που δεν αγγίζει την ψηφιακή φωτογραφία όμως – και επιδέχονται ταχύτερης φόρτισης από τις Ni-MH χωρίς κίνδυνο.
Τα μειονεκτήματά τους είναι η απότομη πτώση της τάσης τους λίγο πριν την πλήρη αποφόρτιση που όπως προαναφέρθηκε ξεγελάει τα συστήματα ένδειξης της κατάστασής τους, η ευαισθησία τους στις υψηλές θερμοκρασίες (αποδίδουν καλύτερα/για περισσότερο σε θερμοκρασίες κάτω των 25 oC).
Τα Στοιχεία Ni-Cd έχουν τάση λειτουργίας τα 1,2V με μέγιστη τάση μετά την φόρτιση τα 1,38V και εκφορτίζονται περίπου στα 1,09V…
Ni-MH: Ακολούθησαν τις Ni-Cd και παρέχουν βελτιωμένα χαρακτηριστικά και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Κορυφαία εταιρία στοιχείων Ni-MH θεωρείτε η Panasonic.
Υπερέχουν των Ni-Cd σε βάρος, παρέχοντας σημαντικά μεγαλύτερες χωρητικότητες στο ίδιο μέγεθος. Παρόλα αυτά η τάση που πέρνουμε είναι ελαφρά χαμηλότερη. Διατηρείτε το πρόβλημα της δύσκολης μέτρησης της εκφόρτησης της μπαταρίας αφού η τάση τους παραμένει σταθερή μέχρι ελάχιστο χρόνο πριν την πλήρη εκφόρτησή τους, κάτι που σε πολλές εφαρμογές είναι βέβαια παραπάνω από θεμιτό! Δεν “αγαπάνε” την ταχυφόρτηση, ενώ εκφορτίζονται αρκετά αποδοτικά, με λίγο μικρότερες όμως δυνατότητες σε μέγιστη ένταση ρεύματος από τις Ni-Cd. Δεν είναι τόσο ευαίσθητες όσο οι Ni-Cd σε θερμοκρασιακές αλλαγές.
Έρχονται σε στοιχεία των 1,2V με τυπικές τάσης αποφόρτισης λίγο μεγαλύτερες των Ni-Cd.
Li-Ion Στοιχεία κορυφαίας τεχνολογίας που υπερέχουν των Ni-Cd και Ni-MH σε δυνατότητες συνεχόμενων φορτίσεων-εκφορτήσεων. ΄
Έχουν πολύ καλή απόδοση κατά τον κύκλο εκφόρτισης, με σταθερό ρεύμα κατά αυτόν…επιμένω ότι αυτό είναι προσόν στις περισσότερες των περιπτώσεων…Η χωρητικότητες είναι αυξημένες στο ίδιο βάρος με τους άλλους τύπους μπαταριών. Δεν μπορούν όμως να ταχυφορτιστούν σε ρυθμούς Ni-Cd ή και Ni-MH ακόμα γιατί η υπερθέρμανση μπορεί να τις βλάψει.
Το τυπικό στοιχείο Li είναι 3V και καταλαβαίνουμε ότι δίνει πλεονέκτημα η υψηλότερη τάση ενός στοιχείου όταν δεν μας ενδιαφέρει μόνο η χωρητικότητα.
ΦΟΡΤΙΣΗ
Η διαδικασία φόρτισης των μπαταριών είναι πολύ σημαντική και καθορίζει τόσο την καλή λειτουργία όσο και την μακροβιότητά τους.
Η φόρτιση των επαναφορτιζόμενων μπαταριών χωρίζεται σε “αργή” και “γρήγορη” ή αλλιώς ταχυφόρτιση. Στην 1η περίπτωση ο γενικός κανόνας θέλει την φόρτιση της μπαταρίας με ρεύμα στο 1/10 της ονομαστικής χωρητικότητάς της για 14 ώρες/h. Τώρα αν αλλού βλέπετε 12 και αλλού 16 δεν πειράζει…η επιλογή του ρεύματος στο 1/10 της χωρητικότητας δίνει ανοχές για 1-2 ώρες επιπλέον φόρτισης χωρίς την πρόκληση βλάβης ενώ και οι 12h είναι συνήθως υπέρ-αρκετές…συνιστώ όμως 14h εκτός και αν δεν υπάρχει χρόνος.
΄
Όταν λοιπόν επιλέγουμε φορτιστή/μετασχηματιστή για αργή φόρτιση δεν μας ενδιαφέρουν και πολλά…
1ο και βασικό να κάνει για τις μπαταρίες μας!!! Αποφασίζουμε τι μπαταρίες θα χρησιμοποιήσουμε και κοιτάμε τα χαρακτηριστικά τους. Αν ο φορτιστής που θα αγοράσουμε δεν είναι peak charger (περισσότερα μετά) δεν τον παίρνουμε αν δεν μπορεί να δώσει το προτεινόμενο ρεύμα του 1/10…και αυτό γιατί οι περισσότεροι κατασκευαστές στοχεύουν στην συμβατότητα με τον μεγαλύτερο αριθμό στοιχείων και όχι στν ιδανική φόρτιση του Α ή του B στοιχείου. Τα περισσότερα ΑΑ στοιχεία Ni-CD π.χ. είναι στα 600mAh και κάποια στα 750. Αντίστοιχα τα Ni-MH μπορεί να φτάνουν και τα 1200mAh…οι περισσότεροι φορτιστές θα δουλεύουν στα 100mAh π.χ. για να μπορούν να φορτίσουν και τα 3 είδη αλλά όσο προς τα πάνω κυρίως μεγαλώνει η απόκλιση, μεγαλώνει και ο κίνδυνος αλλοίωσης του στοιχείου σε παρατεταμένες φορτίσεις…προσοχή λοιπόν
2ο) Καλό θα ήταν ο φορτιστής να έχει ένα χρονοδιακοπτη ώστε να μην μας νιάζει αν θα τον ξεχάσουμε στο δίκτυο…άλλη λύση είναι η αγοραράς ενός ξεχωριστού χρονοδιακόπτη/φις που μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες συσκευές…δεν χρειάζεται ακρίβεια μεγάλη…χονδρικά στις 14h να μπορεί να ρυθμιστεί είναι Ο.Κ.
Τι σκοτώνει τις μπαταρίες τα smartphone
Κρατήστε τη (σχεδόν) γεμάτη
Ο πιστός σας σύντροφος (το tablet ή το smartphone σας) λειτουργεί με μπαταρία ιόντωνλιθίου. (Καμία φορά, όταν νευριάζουμε με την αυτονομία, εμείς την αποκαλούμε μπαταρία η-λιθίου). Για να απολαύσετε όλες τις… ιδιότητές της, είναι καλό να την κρατάτε σε επίπεδο άνω του 50%, όσο μπορείτε περισσότερο. Δηλαδή, να αποφεύγετε να την αφήνετε να καταναλώνεται, από το στάδιο της εντελώς γεμάτης, μέχρι το στάδιο της εντελώς άδειας. Αν αυτή είναι η τακτική σας, δηλαδή, να την φορτίζετε και μετά να την αφήνετε να αδειάζει εντελώς, αυτό θα της κάνει κακό, δηλαδή, θα μειώσει την διάρκεια ζωής της μπαταρίας σας. Σημειώστε να το κάνετε αυτό (να την αφήνετε να αδειάζει εντελώς) μία φορά το μήνα μόνο, ώστε να αυτορυθμίζεται.
Από την άλλη πλευρά, δεν πρέπει να την αφήνετε στη φόρτιση συνέχεια. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, μπορεί εύκολα να υπερθερμανθούν. Από την υπερθέρμανση της μπαταρίας, μπορεί να σας προφυλάξει ο φορτιστής σας, «κλείνοντας» την παροχή ρεύματος στην ήδη γεμάτη μπαταρία σας, αλλά και πάλι. Παρά του ότι σας λέγαμε παραπάνω ότι η μπαταρία σας δεν πρέπει να αδειάζει εντελώς, είναι καλό επίσης να μην γεμίζει εντελώς. Η καλύτερη ζωή της μπαταρίας σας εξασφαλίζεται επίσης αν δεν την αφήνετε να γεμίζει στο 100%, αλλά να την βγάζετε από το φορτιστή, λίγο πριν. Αν την αφήνετε στον φορτιστή όσο είναι γεμάτη, θα προκαλέσει σταδιακή φθορα.
Οπότε; Ιδανικά, θα κρατάτε την μπαταρία σας μεταξύ του 40 και 90%, με τη συνεχή χρήση και φόρτισή της.
Κρατήστε την μπαταρία σας, δροσερή
Ο εχθρός μίας μπαταρίας ιόντων λιθίου, είναι ένας: η ζέστη. Όταν ζεσταίνεται η μπαταρία, φθείρεται, ανεξάρτητα αν χρησιμοποιείται ή όχι. Σε μία μέση θερμοκρασία 0 βαθμών κελσίου, μία μπαταρία ιόντων λιθιόυ σε ένα χρόνο θα χάσει το 6% της μέγιστης χωρητικότητάς της. Σε μία μέση θερμοκρασία 25 βαθμών κελσίου, θα χάσει το 20%, ενώ όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει στους 40 βαθμούς, το ποσοστό απωλειών για τη μπαταρία ανεβαίνει στο 35%. Επειδή μένουμε Ελλάδα και τα καλοκαίρια μας είναι «καυτά», δεν σας λέμε να βάζετε το smartphone σας στοψυγείο, αλλά μπορείτε να αποφεύγετε να το αφήνετε πάνω σε ταμπλό αυτοκινήτων που τα βλέπει ο ήλιος, ή τραπεζάκια στο μπαλκόνι χωρίς τέντα.
Αποφύγετε την ασύρματη φόρτιση.
Η ασύρματη φόρτιση είναι φανταστική, αν διαθέτετε μία από τις συσκευές που μπορούν να το κάνουν. Αλλά. Προς το παρόν, οι επαγωγική ασύρματοι φορτιστές, παράγουν αρκετή ποσότητα θερμότητας που εκλύεται στο περιβάλλον. Και πέρα από το γεγονός ότι δεν αρέσει σε κανέναν η απώλεια ενέργειας, η θερμότητα αυτή, θα «ψήσει» λιγάκι τη μπαταρία σας. Οπότε, αν θέλετε να διαρκέσει πολύ, αποφύγετε προς το παρόν αυτή τη διαδικασία.
Μην «ξεζουμίζετε» τη μπαταρία σας.
Είτε χρησιμοποιείτε τη συσκευή σας, είτε δεν την χρησιμοποιείτε, ένα είναι το σίγουρο. Η μπαταρία σας θα «πεθάνει» κάποια στιγμή, όπως πεθαίνουν τα περισσότερα πράγματα. Υπάρχει όμως ένας τρόπο να επεκτείνετε τον όρο ζωής της, ακόμα κι όταν παραμένει στο ντουλάπι σας:μην την αφήσετε τελείως ξεφόρτιστη.
Αν, δηλαδή, έχετε ένα gadget, και αποφασίσετε να το βάλετε στο ντουλάπι για κάμποσο καιρό, μην το αποθηκεύσετε με εντελώς άδεια μπαταρία. Αφήστε την λίγο φορτισμένη. Στο 40%περίπου. Μία μπαταρία ιόντων λιθίου θα «αιμορραγήσει» σε ποσοστό 5-10% το μήνα.
Σημειώστε δε πως όταν μία μπαταρία ιόντων λιθίου φτάσει στο μηδέν (κυριολεκτικά μηδέν) γίνεται ιδιαιτέρως ασταθής και επικίνδυνη όταν φορτίζεται ξανά. Γι αυτό και οι κατασκευαστές, προκειμένου να αποφύγουν ατυχήματα όπως ανεπιθύμητες εκρήξεις, έχουν εγκαταστήσει τσιπ ώστε, όταν η μπαταρία εμφανιστεί τόσο ασταθής, να αυτοκαταστραφεί.
Κι εντάξει, με αυτό το μηχανισμό δεν θα έχετε την δυσάρεστη εμπειρία να πασαλειφτείτε με οξέα μπαταρίας, αλλά εφόσον τώρα γνωρίζετε όλα αυτά, δεν χρειάζεται να χάσετε μία πολύτιμη μπαταρία.
Μην εξοντώνετε τη μπαταρία σας
Σας αρέσει να δουλεύετε στα κόκκινα συνέχεια; Να είστε συνεχώς «στη πρίζα»; Θα διαπιστώσετε λίαν συντόμως πως ο οργανισμός σας θα σας εκδικηθεί γι αυτό, με κάποια ασθένεια ή κατάπτωση. Κάπως έτσι είναι και οι μπαταρίες. Τυπικά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου διαρκούν 3 με 5 χρόνια. Και αυτός είναι κι ένας ικανοποιητικός χρόνος για να αποφασίσετε να αλλάξετε και το gadget σας (ναι, αυτός είναι και όχι ο ένας χρόνος geeks). Οπότε, αν θέλετε να κρατήσει η μπαταρία σας για όλο αυτό το χρονικό διάστημα, εκτός από τα παραπάνω που αναφέραμε, δεν χρειάζεται να αφήνετε τη συσκευή σας στη φόρτιση όλη τη νύχτα. Φορτίζετε το κινητό σας κατά την διάρκεια της ημέρας. Μέχρι να φτάσει στο 90%+.
Αν κάνετε όλα τα παραπάνω, που δεν είναι τίποτα δύσκολα μαθηματικά, αλλά απλές πρακτικέςπου μπορείτε να υιοθετήσετε, δεν θα χρειαστεί να προβληματιστείτε για το αν θα αλλάξετε μπαταρία στη συσκευή σας ή όχι. Η μπαταρία σας, θα είναι ευχαριστημένη. Μέχρι να φτάσει τα βαθειά γεράματα της 3ετίας – 5ετίας και να πεθάνει χαρούμενη.
Υ.Γ. Αν θέλετε να διαβάσετε μία πολύ εκτενή και ενδιαφέρουσα αναφορά για το “Πρόβλημα της μπαταρίας”, διαβάστε το άρθρο στο BBC εδώ, με θέμα “Τι σκοτώνει τα smartphones
4 μύθοι για τις μπαταρίες Ιόντων Λιθίου στα κινητά
Μύθος Νο1:
Να το φορτίζεις όλη νύχτα! Για να «στρώσει»!
Μέγας μύθος, και νούμερο 1 συμβουλή που ακούς από τον πωλητή μετά που θα σκάσεις το παραδάκι και θα πάρεις στα χέρια σου το μαραφέτι. Η πρώτη φόρτιση πρέπει να είναι συνεχόμενη και πολύωρη, για να «στρώσει» η μπαταρία. Κάτι τέτοιο δεν ισχύει και αναφέρεται σε ξεπερασμένη τεχνολογία 10+ ετών.
Η μπαταρίες Ιόντων Λιθίου δεν χρειάζονται αρχική φόρτιση, ούτε πολύωρη, ούτε ολιγόωρη. Μπορείς να χρησιμοποιήσεις την συσκευή σου από το πρώτο δευτερόλεπτο που θα την βγάλεις από την κούτα. Όλες οι μπαταρίες Ι.Λ. έρχονται από το εργοστάσιο με κάποιο ποσοστό φόρτισης. Χρησιμοποιείς λοιπόν όση αρχική φόρτιση έχεις και μετά ξεκινάς κανονικά τις φορτίσεις, χωρίς κάποια ιδιαίτερη αντιμετώπιση.
Ο παραπάνω μύθος είχε βάση όταν ακόμα είμασταν στην εποχή των μπαταριών Νικελίου Καδμίου (NiCd) και Νικελίου Υδριδίου Μετάλου (NiMH), η οποίες όντως ήθελαν αρχική φόρτιση. Ακόμα και αν τύχει να αποκτήσετε σήμερα μια συσκευή με τέτοιου τύπου μπαταρία (πράγμα πολύ σπάνιο), οι περισσότερες, αν όχι όλες, πλέον έρχονται ήδη προ-φορτισμένες από το εργοστάσιο, οπότε και σε αυτή την περίπτωση τις χρησιμοποιείτε αμέσως.
Μύθος Νο2:
Πρέπει να αποσυνδέσεις την συσκευή από την πρίζα αμέσως μόλις φτάσει 100%.
Επίσης κοινός μύθος που κυκλοφορεί από στόμα σε στόμα και έχει επικρατήσει χωρίς να ισχύει. Ο μύθος αναφέρει ότι πρέπει να προσέχεις η φόρτιση να μην συνεχιστεί μετά που θα φορτίσει στο 100% η μπαταρία, γιατί υπάρχει πιθανότητα «υπερφόρτισης» και μείωσης της απόδοσης της μπαταρίας με τον καιρό. Απελπιστικά σενάρια μιλούν και για έκρηξη της μπαταρίας μετά από υπερβολική φόρτιση! Μπα… Αυτά έχουν πάψει να ισχύουν.
Οι μπαταρίες Ι.Λ. δεν κινδυνεύουν από «υπερφόρτιση» διότι είναι «έξυπνες». Διαθέτουν έξυπνα κυκλώματα τα οποία διακόπτουν την τροφοδοσία προς στην μπαταρία, μόλις αυτή έχει φορτίσει πλήρως. Δεν τίθεται λοιπόν θέμα μείωσης του προσδόκιμου ζωής ή κίνδυνος έκρηξης.
Για να μην παρεξηγηθώ, φυσικά και προτείνεται η αποσύνδεση του φορτιστή από την πρίζα και απ” το τηλέφωνο όταν τελειώσει η φόρτιση, αλλά για άλλους λόγους. Πρώτο λόγος, η εξοικονόμηση ενέργειας και σεβασμός στο περιβάλλον. Ναι, ο φορτιστής «ρουφάει» ρεύμα όταν είναι στην πρίζα, ακόμα και χωρίς να είναι συνδεδεμένος σε συσκευή. Άλλος λόγος είναι ότι μετά από υπερβολικά πολλές ώρες φόρτισης, υπάρχει και σχετικά υψηλή θερμοκρασία στην μπαταρία (και κατά συνέπεια στην συσκευή) και ως γνωστόν τα ηλεκτρονικά και οι υψηλές θερμοκρασίες δεν κάνουνε χωριό. Ακόμα και αυτό όμως είναι εξαιρετικά σπάνια επιβλαβές, και μπορεί να συμβεί μόνο σε περιπτώσεις όπου οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι ήδη ακατάλληλες, δηλαδή αν φορτίζεται το κινητό σας μέσα στην σάουνα ή στον φούρνο της γειτονιάς.
Γενικά αποφεύγουμε τις υπερβολές. Ούτε τρέχεις με άγχος να αποσυνδέσεις την συσκευή σου μόλις φορτίσει πλήρως, ούτε όμως την αφήνεις στην πρίζα για πολλές ώρες χωρίς λόγο.
Μύθος Νο3:
Να αποφεύγεις της ολιγόλεπτες φορτίσεις. Να κάνεις μόνο πλήρης φόρτιση.
Ο μύθος αναφέρει ότι οι μερικές φορτίσεις κάνουν ζημιά στην μπαταρία και θα πρέπει να αποφεύγονται. Θα πρέπει λοιπόν να φορτίζουμε την μπαταρία μέχρι το 100% και να μην την αποσυνδέουμε πριν φορτίσει πλήρως, γιατί αλλιώς θα της χαλάσουμε τα κέφια. Ζονγκ!
Για την ακρίβεια οι μπαταρίες Ι.Λ. προτιμούν την μερική φόρτιση από την ολική, και θα καταλάβετε το γιατί. Το προσδόκιμο ζωή τους, εξαρτάται από το πόσους πλήρεις “κύκλους φόρτισης” θα «υποστούν» στην ζωή τους. Γι αυτό και πιθανόν να έχετε ακούσει ή διαβάσει ότι οι μπαταρίες αυτές έχουν διάρκεια ζωής π.χ. 3000 κύκλους φόρτισης (charge circles).
Όταν λέμε «κύκλους φόρτισης» εννοούμε προσθετική φόρτιση μέχρι να συμπληρωθεί το 100%. Αυτό επομένως δεν σημαίνει ότι κάθε φορά που φορτίζουμε την μπαταρία μας, της αφαιρούμε και ένα κύκλο φόρτισης. Μπορούμε να φορτίσουμε 50% σήμερα, να χρησιμοποιήσουμε την συσκευή μας, και αύριο να φορτίσουμε πάλι άλλα 50% και να τα χρησιμοποιήσουμε. Τότε θα έχουμε σπαταλήσει ένα κύκλο φόρτισης.
Φυσικά και η μπαταρία κάποτε θα χάσει την αρχική της δύναμη, και θα αποδίδει λιγότερο. Αυτό όμως θα συμβεί έτσι κι αλλιώς και δεν επηρεάζεται από την συχνότητα και το ποσοστό φόρτισης την κάθε φορά. Φορτίστε άφοβα και όποτε θέλετε και έχετε ανάγκη τις μπαταρίες σας.
Μύθος Νο4:
Σπατάλησε μέχρι και το τελευταίο watt και μετά φόρτισε την μπαταρία!
Ο παραπάνω μύθος ήταν πραγματικότητα για τις μπαταρίες βασισμένες στο Νικέλιο, οι οποίες είχαν το λεγόμενο «Memory effect». Με λίγα λόγια, αυτές οι μπαταρίες μείωναν με τον καιρό την χωρητικότητά τους εάν δεν τις φόρτιζες με πλήρεις εκφορτίσεις-φορτίσεις. Έπρεπε να εξαντλείς κάθε φορά την μπαταρία πριν να αρχίσεις να την φορτίζεις.
Τα παραπάνω ανήκει στο παρελθόν και οι σύγχρονες μπαταρίες Ι.Λ. δεν πάσχουν από κανένα είδος “memory effect” και δεν χρειάζονται πλήρεις εκφορτίσεις. Για την ακρίβεια, σε αυτές τις μπαταρίες συμβαίνει το ακριβώς αντίθετο. Η πλήρης εκφόρτιση έχει καταστροφικές συνέπειες για τα ιόντα της μπαταρίας, και πρέπει να αποφεύγεται. Συγκεκριμένα, πρέπει πάντα να υπάρχει κάποια ποσότητα φόρτισης, γιατί διαφορετικά μπορεί να γίνει ζημιά στο σύστημα προστασίας που έχουν αυτές οι μπαταρίες ( προστασία από “υπερφόρτιση” κ.α.). Οι συχνές και πλήρεις εκφορτίσεις μπορεί να θέσουν την μπαταρία σε κατάσταση “βαθιάς εκφόρτισης” (deep discharge) και να επηρεάσουν τους χρόνους φόρτισης και την διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Γενικά λοιπόν δεν αφήνουμε την συσκευή να «κλείσει» από μπαταρία πριν την φορτίσουμε, διότι έχει το αντίθετο αποτέλεσμα από αυτό που υποστηρίζει ο μύθος. Οι μερικές φορτίσεις είναι προτιμότερες για μια μπαταρία Ι.Λ. και βοηθούν στο να διατηρεί υψηλούς ρυθμούς φόρτισης και αποδοτικότητας.
Οι παραπάνω μύθοι
Καλά Χριστούγεννα Βαγγέλη.
“διαφωνώ με την ύπαρξη της λέξης “σταθερό” σ’ αυτόν,
διότι αυτό δεν μπορεί να το “πει” ο ορισμός”
Αποσύρω τη λέξη “αταθερό”, αφού πιθανόν να είναι όπως το λες.
Αλλά αν μιλάμε επί της ουσίας, αν δεν είναι σταθερό το πηλίκον αυτό, τότε δεν έχει νόημα να μιλάμε για ΗΕΔ. Αν εγώ πάρω το πηλίκο αυτό για φορτίο 0,1C και συ για φορτίο 0,2C και καταλήξουμε σε άλλη τιμή ΗΕΔ, τότε δεν ορίζεται τίποτα…
Συμπληρωματικά να καταθέσω ότι, σε πολλές περιπτώσεις,
πράγματι ο ορισμός μοιάζει και μπερδεύεται
με το νόμο, με το τι εκφράζει, με τη φυσική σημασία, με το πώς υπολογίζεται…
που όλα αυτά έπονται του ορισμού,
αφού αυτός είναι ο “εκ κατασκευής” πρωτοεμφανιζόμενος.
Στην περίπτωσή μας, για παράδειγμα, η ηλεκτρεγερτική δύναμη
υπολογίζεται με τη βοήθεια κατάλληλων οργάνων,
ως ίση με την τάση στα άκρα της πηγής
όταν αυτή δεν διαρρέεται από ρεύμα, Ε=Vπολ,
ή ως ίση με το γινόμενο της έντασης του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα που τροφοδοτεί
επί την ολική αντίστασή του, Ε=I.Rολ,
αλλά καμμία από τις προηγούμενες σχέσεις δεν είναι σχέση ορισμού.
Χαράλαμπε
“πόθεν έσχες” ότι “…όπως νομίζει…” ο Βαγγέλης;
προφανώς και δεν συμβαίνει κάτι τέτοιο,
απλά o Ανδρέας είναι Δάσκαλος όλων μας και καταξιωμένος Φυσικός,
άλλωστε το τελευταίο σου κείμενο,
με τις πολλές και άγνωστες λεπτομέρειες για τις μπαταρίες,
δείχνει πράγματι το “ουκ ήλθον…”,
για το οποίο και δεν χρειαζόταν μετάφραση,
διότι συμβαίνει να έχω τελειώσει Κλασσικό σχολείο…
Διονύση
προφανώς και δεν διαφωνώ ότι το πηλίκο είναι σταθερό,
διαφωνώ στο ότι δεν μπορεί να συνυπάρχει με τον ορισμό,
έπεται, θα έρθει η σειρά του αργότερα,
όταν εξαχθεί πειραματικά ή θεωρητικά ή και τα δύο ο σχετικός νόμος.
Γεια σου και πάλι Βαγγέλη.
Αν είδες παραπάνω απέσυρα το “σταθερό”.
Αν και προβληματίζομαι αν έκανα καλά ή όχι:-)
Συνηθίζουμε να λέμε το “σταθερό” ώστε να γίνεται φανερό ότι το μέγεθος που ορίζουμε δεν είναι ανάλογο του α και αντιστρόφως ανάλογο του β.
Αν δεν τονισθεί αυτό, πόσο εύκολα ο μαθητής θα καταλάβει ότι, ας πούμε για παράδειγμα, η χωρητικότητα δεν είναι ανάλογη του φορτίου του πυκνωτή;
Μπορεί δηλαδή στον ορισμό να μην είναι “απαραίτητο”, μήπως όμως είναι διδακτικά χρήσιμο;
Ανδρέα ευχαριστώ κι’ εγώ για το ιστορικό ταξίδι ,
μα ποιο πολύ ακόμη για την καταλυτική δράση σου
στη δημιουργία σχολίων από εκλεκτούς συναδέλφους
με αποτέλεσμα την επιμόρφωσή μας!
Χρόνια πολλά με υγεία.
Ευχαριστώ τους φίλους για την υποδοχή της ανάρτησης και ειδικά για τα ένα σωρό ζητήματα που έθιξαν με τις παρεμβάσεις τους
1. Η παρουσίαση του όλου ζητήματος χαρακτηρίζεται από μια αναπόφευκτη
σχηματοποίηση η οποία βέβαια «τραυματίζει» πλευρές από το τεράστιο εγχείρημα της ανθρώπινης αναζήτησης για βολτ και την παράλληλη οικοδόμηση της έννοιας.
Υπάρχουν ένα σωρό θέματα που μένουν απέξω. Η δομή λόγου χάρη «Ηλεκτρισμός με τριβή» – «βολταϊκός ηλεκτρισμός» και «βολτ από ηλεκτρομαγνητική επαγωγή» ενώ έχει επιλεγεί για να προσφέρει μια δομή σε όποιον έχει την υπομονή να διαβάσει το μακροσκελές κείμενο, παράλληλα , αδικεί την ιδέα «βολτ από διαφορά θερμοκρασίας», που αξιοποιήθηκε στα 1822 από τον Γερμανό Ζέεμπεκ – Thomas Johann Seebeck – ο οποίος κατασκεύασε και το πρώτο θερμοστοιχείο.
To 1826 o Georg Simon Ohm αναζητώντας κάποια θεωρία για την ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων δοκίμασε να εξερευνήσει πειραματικά το ενδεχόμενο μιας αναλογίας ανάμεσα στην ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα μεταλλικό σύρμα και στη διαφορά δυναμικού στα άκρα του. Αρχικά με όργανο βασιζόμενο στη δημιουργία μαγνητικού πεδίο σύμφωνα με το πείραμα Oersted προσπάθησε να μετρήσει το ρεύμα με το οποίο βολταϊκές στήλες με μεταβαλλόμενο αριθμό ηλεκτρικών στοιχείων τροφοδοτούν μεταλλικά σύρματα με διάφορα μήκη και από διάφορα υλικά. Δεν κατάφερε όμως να καταλήξει κάπου λόγω των καθόλου κανονικών διακυμάνσεων που εκδηλωνόταν στις βολταϊκές στήλες και αναζητώντας ηλεκτρικό ρεύμα όχι από βολταϊκές στήλες αλλά από κάτι διαφορετικό ,στράφηκε στο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο και έφτιαξε ένα θερμοζεύγος επαφής βισμουθίου χαλκού διατηρώντας τις άκρες τους σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Το τι ακριβώς έκανε ο Ohm τι ακριβώς μέτραγε και πώς το μέτραγε καθώς και το ότι είκοσι περίπου χρόνια αργότερο ο Gustav Kirchhoff πρότεινε τη γνωστή διατύπωση Ι= V/R θέλει συζήτηση.
3. Στα 1839 ο Michael Faraday στο “Identity of Electricities Derived Sources” “Ταύτιση – ίσως και “ταυτότητα” – των Ηλεκτρισμών που παράγονται από διαφορετικές πηγές”, θα φωτίσει την ομοιότητα των διαφορετικών ηλεκτρισμών , του «τριβοηλεκτρισμού», του βολταϊκού ηλεκτρισμού , του μαγνητικού ηλεκτρισμού και του θερμοηλεκτρισμού. Το βιβλίο επανεκδόθηκε το 1965 από το Dover Publications, New York
3. Συμφωνώ με τον Πάνο Μουρούζη στην άποψη για αντιστοιχία ηλεκτρεγερτικής δύναμης και ηλεκτρικής κυκλοφορίας. Στην Ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell στην περίπτωση ηλεκτρικού πεδίου η έννοια ένταση αναφέρεται σε γεωμετρικό σημείο και η ηλεκτρική ροή σε γεωμετρική επιφάνεια, ενώ η έννοια circulation – “ κυκλοφορία “ – ∮Εdℓ αναφέρεται σε μία γραμμή και είναι αντίστοιχη με την ηλεκτρεγερτική δύναμη η οποία χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά κυκλώματα.
4. Η εστίαση του Γιάννη Κυριακόπουλου στον όρο ‘ηλεκτρικός μοχλός’ με τον οποίο
κερδίζουμε σε βολτ και χάνουμε σε αμπέρ ή και αντίστροφα είναι αξιοσημείωτη και διδακτικά μπορεί να αξιοποιηθεί.
Η επικέντρωση του συναδέλφου Κώστα Παπαδάκη στο ηλεκτρικό λεμόνι και τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες είναι επίσης διδακτικά αξιοποιήσιμη.
Η επισήμανση επίσης του Δημήτρη Γκενέ για τον συνδυασμό της “όρασης” του φυσικού με εκείνη του γεωμέτρη είναι αξιοσημείωτη και χρήσιμη κυρίως από τον διδάσκοντα. Χαίρομαι που το πρόσεξε μολονότι η διατύπωση ήταν στις παραπομπές.
5. Από τον Χαράλαμπο Κασσωτάκη τέθηκε το ζήτημα του “κατά πόσο είναι διδακτικά αποδεκτή” η διατύπωση σύμφωνα με την οποία μια έννοια όπως η πυκνότητα του χαλκού περιγράφει την «ανά μονάδα όγκου μάζα» κάθε χάλκινου αντικειμένου και αντίστοιχα η ηλεκτρεγερτική δύναμη μιας μπαταρίας περιγράφει την ανά μονάδα φορτίου μεταβιβαζόμενη ενέργεια με συγκεκριμένο μηχανισμό. Εξυπακούεται ότι η ανά μονάδα όγκου μάζα του χαλκού είναι διαφορετική από την έννοια μάζα, έχει και διαφορετική μονάδα μέτρησης . Καλό θέμα για συζήτηση, ο Μανώλης Φραγκιαδουλάκης έδωσε μια απάντηση με την οποία συμφωνώ αλλά για το ζήτημα αυτό – από τη σκοπιά της Διδακτικής – υπάρχουν και διαφορετικές απόψεις τις οποίες σέβομαι.
6. Για το ένα από ζητήματα που έβαλε στη συζήτηση ο Βαγγέλης Κουντούρης η δική μου άποψη είναι : “το να χρησιμοποιούμε κατά τον ορισμό μιας έννοιας τον προσδιορισμό «σταθερό» δεν θεωρείται αναγκαίο”.
Ωστόσο σε ορισμένες περιπτώσεις η αναφορά σε «σταθερό» αποδεικνύεται διδακτικά γόνιμη.
Πριν απόλα πρέπει να επισημαίνεται στους διδασκόμενους ότι «σταθερό» σημαίνει «ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΟ ΑΠΟ . . .» και να αποσαφηνίζεται το «από τι είναι ανεξάρτητο».
Στην περίπτωση του ορισμού της έννοιας χωρητικότητα πυκνωτή η αναφορά σε «σταθερό» πηλίκο Q/V – που σημαίνει ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΟ από τα “πόσα βολτ” καθώς και από το “πόσο φορτίο” του πυκνωτή – εξυπηρετεί στην κατανόηση του “τι ακριβώς συμβαίνει”. Συγκεκριμένα η αναφορά σε σταθερό υπαινίσσεται μια υπόθεση, η οποία έχει διαπιστωθεί εμπειρικά – ένα είδος «νόμου» – ότι για ΚΑΘΕ συγκεκριμένο πυκνωτή λειτουργεί μια αναλογία ανάμεσα στις δύο ποσότητες .
Από την άλλη στην εξίσωση ορισμού της έννοιας «αντίσταση αγωγού» το πηλίκο V/I δεν είναι σταθερό – ανεξάρτητο δηλαδή από το πόσα βολτ θα είναι η διαφορά δυναμικού και από την τιμή του ρεύματος – παρά μόνο σε ορισμένους αγωγούς – τους αντιστάτες- και η συγκεκριμένη σταθερότητα είναι ο πυρήνας του νόμου του Ohm.
7. Για το ζήτημα το οποίο επίσης έβαλε ο Βαγγέλης – πάλι τα κατάφερε και έθεσε δύο ενδιαφέροντα θέματα – το εάν «για κάθε έννοια υπάρχει ένας και μόνο ορισμός» έχει επίσης «ψαχνό». Πάντως δεν έχει γίνει η σχετική συζήτηση και ο καθηγητής της Χημείας διδάσκει ότι «μάζα λέγεται το ποσό της ύλης» ενώ ο καθηγητής της Φυσικής διδάσκει στους ίδιους μαθητές ότι «μάζα λέγεται το μέτρο της αδράνειας».
Θυμάμαι ότι ένας από τους φυσικούς του μακρινού παρελθόντος που έκανε καριέρα σαν φροντιστής ενώ συγχρόνως ήταν – κατά τη γνώμη μου – και ένας από τους πιο ψαγμένους της γενιάς του , ο Μηνάς Μακρόπουλος, είχε γράψει ένα βιβλίο στο οποίο έδινε για την ηλεκτρεγερτική δύναμη τον ορισμό «η διαφορά δυναμικού στους πόλους της μπαταρίας όταν δεν διαρρέεται από ρεύμα» για να συσχετίσει στη συνέχεια την τιμή της με την ενέργεια και την ισχύ. Ήμουν τότε νεαρός απόφοιτος του φυσικού και μού είχε κάνει εντύπωση η επιμονή του στο ότι στο ότι χρειάζεται, όποτε είναι εφικτό, να βάζουμε στην αφετηρία των ορισμών ποσότητες που μπορούν να μετρηθούν άμεσα.
Αλλά και στην εποχή μας το «πώς» παρουσιάζεται το ζήτημα στα σχολικά βιβλία των ευρωπαϊκών κοινωνιών ποικίλλει. Ο Stephen Pople στο Exlaining Physics, εκδόσεις Oxford University Press, στη σελίδα 256 θεμελιώνει το θέμα πάνω σε ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ με αμπερόμετρο και βολτόμετρο, οδηγείται στη «χαρακτηριστική καμπύλη» της ηλεκτρικής στήλης η οποία τέμνει τον άξονα των βολτ σε ορισμένο σημείο και γράφει :
The potential difference across the terminals of a cell when it is not supplying a current is called the electromotive force or e.m.f. of the cell.
Λίγο αργότερα στη σελίδα 260, εισάγει την ενεργειακή διάσταση του ζητήματος για να σημειώσει ότι the e.m.f. of a cell indicates the total energy given to each unit of charge.
Ο Ισπανός Francisco Navarro Gonzales στο Física fácil σελίδα 132 γράφει:
Se llama fuerza electromotriz de un generator a la differencia de potencial entre sus bornes cuando no están conectados por un conductor.
Ηλεκτρεγερτική δύναμη μιας γεννήτριας ονομάζεται η διαφορά δυναμικού μεταξύ των πόλων της όταν δεν συνδέεται με αγωγό.
Στη συνέχεια συσχετίζει την τιμή της με το πηλίκο W/q.
Σε πάρα πολλά ωστόσο από τα Προγράμματα Σπουδών που συμβαίνει να γνωρίζω επικρατεί ο ορισμός με βάση την έννοια ενέργεια ή την έννοια ισχύς .
Στην ανάρτηση πάντως που δοκίμασα να κάνω παρουσίασα την οικοδόμηση της έννοιας
“ηλεκτρεγερτική δύναμη” και αυτό που θέλησα να επισημάνω ότι η ενέργεια δεν υπήρχε στο εννοιακό οπλοστάσιο της εποχής.
Καλά Χριστούγεννα, σήμερα “δεύτερη μέρα”. και ένας πίνακας ζωγραφικής αφιερωμένος στα μέλη της νησίδας ylikonet. Ελάχιστη η σχέση του με τη φυσική, ακόμα λιγότερο στενή η σχέση του με τα Χριστούγεννα αλλά “υπάρχει”. Το κριτήριο ήταν ότι μου αρέσει πολύ και θα ήθελα να τον μοιραστώ.
ο Ανδρέας
Δάσκαλε Ανδρέα, περιηγητή του κόσμου της σοφίας, ευχαριστούμε για το δώρο στην εκπαιδευτική κοινότητα! Να είσαι πάντα καλά.
Ανδρέα καλό μεσημέρι
Η Ελένη μόλις γύρισε από την αγορά και τα παιδιά (έχουν έρθει και πέφτουν για ύπνο κάπως αργά για μένα) μόλις άρχισαν να ξυπνούν. Εγώ μόλις τέλειωσα την ανάγνωση της έννοιας της ηλεκτρεγερτικής δύναμης που είχα όλο το χρόνο να την απολαύσω με την ησυχία μου! Η ευχαρίστηση από την ανάγνωση μου αυτή ήταν μεγάλη. Είναι δύσκολο να εντοπίσω – ξεχωρίσω κάτι για να σταθώ.
Τέρψις
Πάνε 20 χρόνια από τότε που έπρεπε να διδάξω σε φροντιστήριο τα βιβλία του Πολυκλαδικού. Από τότε πολλά βιβλία πέρασαν και πετάχτηκαν στα σκουπίδια απο τη βιβλιοθήκη μου, εκείνα τα βιβλία υπάρχουν ακόμα… Μέσα στην τάξη, αν πω στα παιδιά λίγη ιστορία της Φυσικής, πριν τον οποιοδήποτε νόμο, βλέπω ενδιαφέρον, θαυμασμό για εκείνους τους ανθρώπους και μάλλον μαζί με την ιστορία μπορούν να “καταπιούν” και τις εξισώσεις. Ειδικά στη θερμοδυναμική η προσέγγιση εκείνου του βιβλίου ήταν – είναι μοναδική. Στην εποχή που η εξουσία προσπαθεί να κάνει μια άμορφη μάζα τους μαθητές – πειραματόζωα και υπάκουα φοβισμένα σκυλάκια τους καθηγητές τους, ο δάσκαλος Ανδρέας Κασσέτας δημοσιεύει τέτοια άρθρα. Μηπως μας δείχνει τι πρέπει να κάνουμε; Ευχαριστούμε δάσκαλε!
Παρεξηγήθηκα χρησιμοποιώντας την έκφραση ενέργεια ανά φορτίο.. ΔΕΝ εννοούσα ότι ο ορισμός, και ιδιαίτερα στο Λύκειο, πρέπει να περιλαμβάνει μόνο αυτές τις λέξεις σαν τηλεγράφημα ούτε ότι θα τον επεκτείνω σε όλα τα φυσικά μεγέθη όπως στην πυκνότητα.. άλλωστε έγραψα με ποιον ορισμό συμφωνώ. Συμφωνώ και με τον ορισμό του Διονύση και πιστεύω ότι η λέξη σταθερό, ακόμα και αν εμπεριέχεται στον ορισμό, δεν λέει τίποτα στο μαθητή χωρίς περιφραστική ανάλυση και ιδιαίτερα στις σχέσεις γενικής Β λυκείου Ε = F/q, V=W/q, C=Q/V, R = V/I… Η άποψη μου για τους ορισμούς Α και Β Λυκείου Γενικής παιδείας υπάρχει στην ιστοσελίδα του Πειραματικού Λυκείου Ρεθύμνου όπου έχβ μια περίληψη για τους μαθητές http://eclass.sch.gr/modules/document/document.php?course=EL1386128 (όπως και κάποιες μεθοδολογίες ασκήσεων, σημειώσεις θεωρίας και ένα κείμενο για τους σύγχρονους λαμπτήρες σαν αυτό που έγραψα πριν για τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες) καθώς με τους ορισμούς των βιβλίων κατεύθυνσης συμφωνώ είναι και με μαύρα γράμματα εκτός φυσικά από το spin και τον ορισμό του ιδανικού αερίου ως υποχρεωτικά μονοατομικό… Στο έργο επίσης του βιβλίου Γ κατεύθυνση δεν αναφέρεται ρητά ότι η σχέση W = τ θ ισχύει μόνο για σταθερή ροπή .. κατά τα άλλα στη διδακτική, που πολύ απέχει από το να είναι επιστήμη, μπορεί να υπάρχουν διάφοροι ορισμοί, όχι στο ίδιο βιβλίο. Πρόσφατα ένας διάσημος Ολλανδός καθηγητής σε πανεπιστήμιο που ασχολείται με τη διδακτική της Φυσικής όταν ρωτήθηκε τι έχουμε πετύχει με τη διδακτική μέχρι τώρα απάντησε ” τίποτα αλλά συνεχίζουμε”…Θεωρώ όμως, για να επανέλθω, αν ορίσεις την ΗΕΔ σαν ενέργεια ανά μονάδα φορτίου και το φορτίο που μετακινείται είναι π.χ. 0,5 C ο μαθητής θα έχει δίκιο να σου πει ότι δεν τον καλύπτει ο ορισμός όπως δεν τον καλύπτει και ο ορισμός για το έργο της ροπής που προανέφερα στην περίπτωση που π.χ. τ = 2θ (SI).
Και ξαφνικά, εκεί στο Παρίσι, ένα κοινωνικό γεγονός, που με τάραξε.
Τα “βολτ” ήταν πάρα πολλά για την προσωπική μου εσωτερική αντίσταση και . .
αδύνατον να αποφύγω τη συγκεκριμένη ανάρτηση