Ας δούμε, μέσω κάποιων παραδειγμάτων τι συμβαίνει με τις αλγεβρικές τιμές φυσικών μεγεθών, αλλά και τι συμβάσεις κάνουμε συνήθως, άλλοτε φανερές και άλλοτε «σιωπηλές».
Παράδειγμα 1ο:
Ένα αυτοκίνητο κινείται σε οριζόντιο δρόμο όπως στο σχήμα, με ταχύτητα μέτρου 10m/s. Μας ζητάνε την τιμή της ταχύτητας. Αυτή είναι:
i) υ=+2m/s, ii) υ=-2m/s, iii) Το ένα ή το άλλο…
Η σωστή απάντηση είναι η iii) Για να αποδώσουμε μια (αλγεβρική) τιμή στην ταχύτητα, πρέπει προηγούμενα να πάρουμε ότι η κίνηση πραγματοποιείται πάνω σε έναν προσανατολισμένο άξονα (έστω x) και να ορίσουμε μια κατεύθυνση ως θετική. Αν πάρουμε την προς τα δεξιά κατεύθυνση ως θετική, τότε το αυτοκίνητο έχει ταχύτητα υ=-2m/s, αν όμως πάρουμε την προς τα αριστερά κατεύθυνση ως θετική, τότε υ=+2m/s.
Συνήθως βέβαια, παίρνουμε σιωπηλά ως θετική την προς τα δεξιά κατεύθυνση (συμμορφούμενοι σε μια σύμβαση), οπότε απαντάμε ότι υ=-2m/s, χωρίς άλλες διευκρινήσεις.
Διαβάστε τη συνέχεια…
ή
Οι αλγεβρικές τιμές και η επαγωγή
Οι αλγεβρικές τιμές και η επαγωγή
![]()

μα, (Λονδρέζε) Διονύση, δεν είπα ότι γράφεις κάτι λάθος, σωστά γράφεις δεν εστίασα εκεί, είπα ότι θεωρώ πιο απλό και ως κανόνα να επιλέγω εγώ ο λύτης από πού "φυτρώνει" η κάθετος, ώστε να μου προκύπτει η αρχική ροή τίποτα, δηλαδή θετική, αδιαφορώντας για ρολόγια και άλλα μηχανήματα, άλλωστε πώς γνωρίζω πριν λύσω μια άσκηση ότι στην πορεία θα αλλάξει ποιότητα η ροή; (ως προς το "-", πάντως στον νόμο Faraday γνωστή η θέση μου: το αγνοώ κανονικά, άμα και όταν μπορέσω θα γράψω τα "αιρετικά" μου, διότι τρίψιμο ταράτσας, αστάρι, πρώτο χέρι και πολλά άλλα δεινά, μάλιστα, μάλιστα…)
ΓΗΡΑΣΚΩ ΑΕΙ ΔΙΔΑΣΚΟΜΕΝΟΣ
Γιαυτό η Φυσική είναι ωραία. Γιατί όσο τη μαθαίνεις τόσο καταλαβαίνεις ότι τίποτα δεν ξέρεις.
Διονύση έχεις δίκιο. Θα συμφωνήσω τελικά μαζί σου ότι μπορούμε να βρούμε τη φορά του επαγωγικού ρεύματος σε όλες τις περιπτώσεις χωρίς να καταφύγουμε στον κανόνα του Lenz
Δεν ξέρω αν θα συμφωνήσεις μαζί μου στο ότι το αριθμητικό μέγεθος μαγνητική ροή είναι περίεργο γιατί ούτε το μέτρο της έχει συγκεκριμένο φυσικό περιεχόμενο ( Το ότι εκφράζει τον αριθμό των δυναμικών γραμμών δεν είναι απόλυτα σωστό. Νομίζω ότι το εξαντλήσαμε το θέμα σε άλλη συζήτηση ) αλλά ούτε και το πρόσημο της έχει φυσικό περιεχόμενο αφού μπορούμε να το λάβουμε αυθαίρετα και παρόλα αυτά να καταλήξουμε στα σωστά συμπεράσματα όσον αφορά τον προσδιορισμό της φοράς του επαγωγικού ρεύματος.
Νίκο η αυθαίρετη επιλογή κάθε φορά του πρόσημου της ροής δεν είναι το ίδιο με την αυθαίρετη φορά της επιλογής ενός άξονα, αφού στην περίπτωση της ροής το μέγεθος είναι αριθμητικό. Άρα το πρόσημο έχει κάποιο νόημα διαφορετικό από ότι στην περίπτωση μίας ταχύτητας που το πρόσημο εκφράζει κατεύθυνση. Στη ροή το πρόσημο δεν εκφράζει κάποια κατεύθυνση. Για φαντάσου το πρόσημο ενός έργου να το παίρναμε κάθε φορά αυθαίρετα.
Πάνο, το πρόσημο κάθε ποσότητας στη φυσική είναι θέμα σύμβασης. Οι σχέσεις όμως που συνδέουν αυτές τις ποσότητες (οι εξισώσεις της φυσικής) είναι απόλυτες. Στο νόμο του Faraday, και η ροή και η ΗΕΔ έχουν "συμβατικά" πρόσημα. Όμως, αν αλλάξουμε σύμβαση, θα αλλάξουν και τα δυο πρόσημα ταυτόχρονα. Έτσι, η εξίσωση που τα συνδέει θα παραμείνει αναλλοίωτη.
Το πρόσημο της ΗΕΔ Νίκο δεν νομίζω να είναι συμβατικό γιατί με ένα πολύμετρο μπορώ να το προσδιορίσω. Δεν μπορώ όμως να κάνω το ίδιο με τη ροή. Αυτό νομίζω ότι οφείλεται στο διανυσματικό μέγεθος του εμβαδού που εμφανίζεται στον ορισμό της ροής. Το ίδιο περίπου πρόβλημα προκύπτει και για την πίεση που προσδιορίζεται από ένα εσωτερικό γινόμενο που περιλαμβάνει το εμβαδόν. Γιατί σε αυτή την περίπτωση η πίεση είναι πάντα θετική;
Δυστυχώς δεν μπορείς να προσδιορίσεις το πρόσημο της ΗΕΔ Πάνο με το πολύμετρο. Το πολύμετρο θα σου πει τι φορά πρέπει να έχει το ρεύμα. Έστω ότι σου λέει ότι έχει αριστερόστροφη φορά. Αν εσύ έκανες τη σύμβαση να επιλέξεις την αριστερόστροφη σαν ορθή φορά, τότε η ΗΕΔ έχει πρόσημο +. Αν έκανες την αντίθετη σύμβαση, έχει πρόσημο -.
Αν στο βρόχο μπορώ να προσδιορίσω πειραματικά τη φορά του ρεύματος δεν προσδιορίζω και την πολικότητα της ΗΕΔ; Η φορά του ρεύματος και η πολικότητα της ΗΕΔ έχουν ένα συγκεκριμένο φυσικό περιεχόμενο το οποίο μπορεί να προσδιοριστεί και πειραματικά. Πράγμα που δεν συμβαίνει με τη μαγνητική ροή. Τι δεν καταλαβαίνω;
Έστω Πάνο ότι παρατηρείς ένα αυτοκίνητο που κινείται στην Εθνική οδό που την έχεις ταυτίσει με το άξονα των χ. Έστω ότι κινείται προς τα δεξιά. Θα πεις "αφού κινείται προς τα δεξιά έχει θετική ταχύτητα". Εγώ όμως θα σου πω: "κάνεις λάθος, έχει αρνητική ταχύτητα". Που οφείλεται η διαφορά μας; Εσύ έχεις προσανατολίσει τον χ άξονα προς τα δεξιά ενώ εγώ τον έχω προσανατολίσει προς τα αριστερά.
Καλημέρα συνάδελφοι και καλή Κυριακή.
Πάνο χαίρομαι που τελικά ήρθη η διαφωνία, αλλά μου ζητάς κάτι στη συνέχεια, που έχει μεγάλο κόστος
Δεν πρόκειται να απαρνηθώ τις δυναμικές γραμμές, αλλά ούτε και τη μαγνητική ροή (με τη λογική που την διδάσκουμε)…
Το πρόσημό της; Νομίζω ότι είναι σαφές ότι συνδέεται με την είσοδο ή την έξοδο από μια επιφάνεια, η οποία περικλείει ένα συγκεκριμένο όγκο. Για παράδειγμα στον κύλινδρο:
Η μαγνητική ροή στην αριστερή βάση είναι αρνητική, ενώ η ροή για την δεξιά βάση είναι θετική.
Δεν έχει αξία λες αυτό το (+) και το (-);
Αλλά μιας και μιλάμε για μαγνητικές δυναμικές γραμμές και ροή, ας δούμε και ας συζητήσουμε μια πραγματική ροή και κάποια ερωτήματα, που μπαίνουν δίπλα…
Καλό μήνα Διονύση.
Νομίζω ότι είναι η σειρά μου να διαμαρτυρηθώ ότι δεν με διαβάζεις προσεκτικά. Πιο πάνω γράφω.
3. Η μαγνητική ροή είναι ένα αριθμητικό μέγεθος που παίρνει θετικές και αρνητικές τιμές. Το πρόσημο σε αυτό το μέγεθος είναι δύσκολο να προσδιορισθεί αφού δεν έχει συγκεκριμένο φυσικό νόημα στην περίπτωση που ορίζουμε τη στοιχειώδη ροή σε στοιχειώδη επίπεδη επιφάνεια. Όταν έχουμε την ολοκληρωτική μορφή των εξισώσεων Maxwell δεν έχουμε πρόβλημα. Γιατί όταν η επιφάνεια είναι κλειστή τότε υπάρχει το μέσα και το έξω. Οπότε αν το πεδίο βγαίνει από την επιφάνεια η ροή είναι θετική, ενώ αν μπαίνει είναι αρνητική. Αν όμως εκφράσουμε τις εξισώσεις με διαφορική μορφή και συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε το μέγεθος της ροής, τότε έχουμε πρόβλημα, αφού η στοιχειώδης επιφάνεια είναι πλέον ανοικτή και επίπεδη.
Σε κανένα σημείο δεν ισχυρίζομαι ότι δεν έχουν εκπαιδευτική αξία οι δυναμικές γραμμές ή ότι πρέπει να διδάξουμε την ροή διαφορετικά από ότι τη διδάσκουμε. Αυτό που ισχυρίζομαι είναι ότι οι δυναμικές γραμμές δεν αποτελούν φυσικό μέγεθος ( δεν μετριούνται ) και ότι η ροή μολονότι είναι αριθμητικό μέγεθος που παίρνει και αρνητικές τιμές δεν έχει φυσική σημασία ούτε το μέτρο της ούτε το πρόσημό της. Καταχρηστικά καλά κάνουμε και λέμε ότι εκφράζει το πλήθος των δυναμικών γραμμών αλλά μέχρις εκεί. Είναι σαν να λέμε ότι το σπιν εκφράζει την ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου. Για το πρόσημο θα ξαναρωτήσω. Ένα επίπεδο πλαίσιο βρίσκεται κάθετα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο. Μπορούμε με κάποιο πείραμα να προσδιορίσουμε το πρόσημο της ροής που διαπερνά το πλαίσιο;
Πάνω, στην ερώτησή σου αν μπορούμε πειραματικά να βρούμε το πρόσημο της ροής η απάντηση είναι όχι. Όπως σου εξήγησα, το ίδιο ισχύει και με την ΗΕΔ σε έναν βρόγχο. Ο λόγος είναι ότι το πρόσημο είναι θέμα σύμβασης. Στην περίπτωση της ΗΕΔ το πολύμετρο θα σου πει αν η ΗΕΔ είναι αριστερόστροφη η δεξιόστροφη. Έστω για παράδειγμα ότι είναι αριστερόστροφη. Αν η τιμή της είναι 2 V, εσύ πως θα τη γράψεις; +2 V ή -2 V; ποιά θεωρείς θετική φορά;
Πάμε στη ροή που περνά από μια ανοικτή επιφάνεια. Έστω ότι οι δυναμικές γραμμές μπαίνουν από τη μπλε πλευρά της επιφάνειας και βγαίνουν από την κόκκινη. Μπορείς να πεις: "αν ισχύει αυτό, τότε έχουμε θετική ροή". Όμως μπορείς να πεις και το αντίθετο.
Τα πάντα είναι θέμα σύμβασης.
Η ΗΕΔ Νίκο είναι αριθμητικό μέγεθος. Έχει μόνο μέτρο. Δεν έχει νόημα το αριστερόστροφο ή το δεξιόστροφο. Η πολικότητά της όμως μπορεί να προσδιοριστεί. Στα αριθμητικά μεγέθη που παίρνουν και αρνητικές τιμές το (-) έχει κάποια φυσική σημασία. Στη ροή δεν έχει. Δηλαδή αν έχω ένα φορτίο δεν μπορώ να προσδιορίσω με ένα πείραμα αν είναι θετικό ή αρνητικό; Μη μου πεις ότι έχω κάνει αρχικά μία σύμβαση γιατί θα σου απαντήσω εντάξει. Δεν μπορώ να προσδιορίσω πειραματικά αν είναι ομόσημο ή ετερόσημο του ηλεκτρονίου; Αυτό δεν μπορώ να το κάνω για τη ροή. Σε αυτό επιμένω. Ούτε το μέτρο ούτε το πρόσημο της ροής έχει συγκεκριμένο φυσικό νόημα. Χρησιμοποιούμε τις δυναμικές γραμμές και μάλιστα με κάποια φορά αλλά καταχρηστικά. Όπως χρησιμοποιούμε καταχρηστικά ένα διάνυσμα για το μέγεθος της πίεσης.
Με την ευκαιρία αυτή θέλω να σε συγχαρώ για την εργασία σου στο νόμο Φαραντέυ και να σε ρωτήσω το εξής. Αν το περιστρεφόμενο πλαίσιο δεν έχει ωμική αντίσταση τότε εφαρμόζοντας μία μηχανική ροπή μπορεί να στρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα;
Πάνο διαφωνώ κάθετα επειδή η ΗΕΔ ορίζεται σε ηλεκτρικό κύκλωμα και μπορεί να είναι αριστερόστροφη ή δεξιόστροφη. Έχει δηλαδή την ίδια ιδιότητα που έχει η ένταση του ρεύματος στο κύκλωμα. Αν η ΗΕΔ έχει τη φορά της έντασης, τότε το έργο που παράγει είναι θετικό. Αν ΗΕΔ και ένταση έχουν αντίθετη φορά, τότε η ΗΕΔ παράγει αρνητικό έργο. Για παράδειγμα, όταν μια μπαταρία εκφορτίζεται σε ένα καταναλωτή, ΗΕΔ και ένταση έχουν την ίδια φορά και το παραγόμενο έργο είναι θετικό. Όταν η μπαταρία φορτίζεται, ΗΕΔ και ένταση έχουν αντίθετη φορά και το παραγόμενο έργο είναι αρνητικό (η μπαταρία παίρνει ενέργεια).
Για να ορίσουμε τη ροή ενός πεδίου σε μια στοιχειώδη επιφάνεια, παίρνουμε το εσωτερικό γινόμενο του ανύσματος του πεδίου στην στοιχειώδη επιφάνεια με το άνυσμα του στοιχειώδους εμβαδού. Το τελευταίο έχει μέτρο το μέτρο του εμβαδού, είναι κάθετο στη στοιχειώδη επιφάνεια και η φορά του ορίζεται συμβατικά. Μπορούμε να ορίσουμε σαν φορά την κάθετη προς τη μια μεριά ή την κάθετη προς την άλλη. Είναι δική μας επιλογή. Η επιλογή αυτή καθορίζει και το πρόσημο της ροής.
Μια στοιχειώδης επιφάνεια έχει και μια οριακή γραμμή. Στην οριακή γραμμή μπορούμε να ορίσουμε αυθαίρετα είτε την αριστερόστροφη είτε τη δεξιόστροφη φορά σαν θετική (ή "ορθή"). Τότε με τον κανόνα του δεξιόστροφου κοχλία ορίζεται η φορά του κάθετου στην επιφάνεια διανύσματος: είναι η φορά που θα κινηθεί ο κοχλίας αν περιστραφεί κατά την ορθή φορά περιστροφής που έχουμε ορίσει στην οριακή γραμμή. Η εξίσωση του νόμου του Faraday ισχύει όποια σύμβαση και να διαλέξουμε ως προς την ορθή φορά διαγραφής της οριακής γραμμής, αρκεί να μην παραβιάσουμε τον κανόνα του δεξιόστροφου κοχλία. Αν τον παραβιάσουμε θα αλλάξει το πρόσημο από – σε +.
Για να αρχίσει κάποιος διάλογος στις δυο αναρτήσεις που έκανα στο ενεργειακό πρόβλημα του νόμου του Faraday-Henry, θα σου απαντήσω εκεί (στο μέρος Α΄).
συμφωνώ με τον (συνμειοψηφούντα) Πάνο
θεωρώ, αλλά γνωστα τα περί Πάπα…, ότι η ροή είναι το πλέον "στημένο" μέγεθος στη Φυσική, χωρίς καμμία φυσική σημασία ούτε το μέτρο της ούτε το πρόσημό της, αν έχει πρόσημο δηλαδή, δεν εκφράζει ούτε δείχνει τίποτα, ίσως, μόνο, αν για ίδιες επιφάνειες ποιο πεδίο είναι πιο ισχυρό, ψιλοάχρηστη "ωφέλεια" μπορούμε να το ξέρουμε και απευθείας από το μέτρο της μαγνητικής επαγωγής, δεν έχω τρόπο να την μετρήσω πειραματικά, απλά με μια "διαβολική" συγκυρία, δεν γνωρίζω πώς, έχει ρόλο στο νόμο Faraday
Καλησπέρα συνάδελφοι.
Πάνο με ρωτάς:
"Για το πρόσημο θα ξαναρωτήσω. Ένα επίπεδο πλαίσιο βρίσκεται κάθετα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο. Μπορούμε με κάποιο πείραμα να προσδιορίσουμε το πρόσημο της ροής που διαπερνά το πλαίσιο;"
Δεν νομίζω ότι υπάρχει πείραμα που θα μας δείξει το (+) ή το (-) της ροής, αφού το πρόσημο καθορίζεται με βάση την δική μας απόφαση ορισμού μιας θετικής κατεύθυνσης.
Για να μην γράφω ξανά τα ίδια, νομίζω ότι ο Νίκος, στο τελευταίο του σχόλιο, τα είπε όλα!!!
Να κάνω και μια υπενθύμιση, για το θέμα στο φόρουμ, που τρέχει δίπλα.
Βαγγέλη, εκ του κλασσικού, αρχίζει και με ψαλμό