Επαγωγή και παρατηρητές

Ενδεχομένως να κάνω και λάθος και είναι ανάρτηση – ερώτηση

Ένας μαγνήτης πλησιάζει ένα πηνίο. Στις άκρες του πηνίου αναπτύσσεται τάση από επαγωγή.

Πώς ερμηνεύει το φαινόμενο:

α. ένας παρατηρητής που στέκεται πάνω σε μια σπείρα του πηνίου

β. ένας παρατηρητής που στέκεται πάνω στο μαγνήτη

γ. ένας παρατηρητής που στέκεται έτσι ώστε να βλέπει να κινείται και ο μαγνήτης και το πηνίο

απάντηση 

Ο α. βλέπει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο που παράγει ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο ασκεί ηλεκτρική δύναμη στα ηλεκτρόνια, μετακινώντας τα και έτσι δημιουργείται διαφορά δυναμικού.

Ο β. βλέπει ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο (όχι ομογενές) το οποίο ασκεί δύναμη Lorentz στα φορτία του πηνίου που τα βλέπει να κινούνται σε αυτό το μαγνητικό πεδίο, δημιουργώντας φυσικά ίδια τάση

Ο γ. βλέπει σε μικρότερη κλίμακα και τα δυο φαινόμενα έτσι ώστε το «σύνολό τους» να παράγει την ίδια ΗΕΔ

Δεκτές οι διορθώσεις  

(Visited 526 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
9 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Βαγγέλης Κουντούρης

καλησπέρα Βασίλη

η γνώμη μου είναι ότι και στις τρεις περιπτώσεις με το ίδιο σκεπτικό: διότι αυξάνεται η ροή που περνάει από κάθε σπείρα του πηνίου

 

Παναγιώτης Σάμιος
1 έτος πριν

Καλησπέρα

Πρόκειται για ένα εξαιρετικά ενδιαφέρον θέμα.  Μάλιστα, η ασυμμετρία μεταξύ των ερμηνειών του (α) και του (β) ήταν το σημείο εκκίνησης για την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας.  Βασίλη, ίσως ήδη το γνωρίζεις, αλλά το περίφημο άρθρο του Αϊνστάιν, το 1905, ξεκινά ως εξής:

"Είναι γνωστό ότι η Ηλεκτροδυναμική του Μάξγουελ – όπως συνήθως κατανοείται σήμερα – όταν εφαρμοσθεί σε κινούμενα σώματα οδηγεί σε ασυμμετρίες, οι οποίες δεν φαίνεται να είναι εγγενείς στα φαινόμενα.  Θεωρήστε, για παράδειγμα, την αμοιβαία ηλεκτροδυναμική δράση ενός μαγνήτη και ενός αγωγού.  Το παρατηρούμενο φαινόμενο [δηλαδή η κατεύθυνση και το μέγεθος του επαγόμενου ρεύματος] εξαρτάται μόνον από τη σχετική κίνηση του αγωγού και του μαγνήτη, ενώ η παραδοσιακή αντίληψη κάνει αυστηρή διάκριση μεταξύ των δυο περιπτώσεων όπου είτε το ένα είτε το άλλο από αυτά τα σώματα βρίσκεται σε κίνηση".  (G. Holton – S.G. Brush "Εισαγωγή στις Έννοιες και τις Θεωρίες της Φυσικής Επιστήμης"  Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Ε.Μ.Π. 2002, σελ. 643-644)

Αμέσως παρακάτω, οι Holton και Brush δίνουν ένα παράδειγμα σχεδόν ίδιο με το δικό σου και εντοπίζουν το σημείο προβληματισμού του Αϊνστάιν στο γεγονός ότι, με βάση την κλασσική ηλεκτροδυναμική, για να φτάσουμε στο ίδιο ρεύμα, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε δυο πολύ διαφορετικά σύνολα εξισώσεων.  Χαρακτηριστικά λένε: "Η Φυσική μας μοιάζει να είναι πολύ πιο πολύπλοκη από την ίδια τη φύση".  

Βαγγέλης Κουντούρης

καλημέα Βασίλη, εννοούσα "νομότυπη" ερμηνεία

διότι η άποψή μου είναι ότι η δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου σε περιοχή χρονικά μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου δεν ερμηνεύεται, είναι "UFO" (το παλιό σχολικό βιβλίο Φυσικής έγραφε "άγνωστης προέλευσης ηλεκτρικό πεδίο") η δε μαγνητική ροή και η μεταβολή της είναι "κόλπο" που, ευτυχώς, πέτυχε… 

Διονύσης Μάργαρης
Admin
1 έτος πριν

Καλημέρα παιδιά.

Βασίλη ωραίο θέμα έβαλες…

Πράγματι το θέμα "ερμηνείας" έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον και ο Παναγιώτης το έθεσε σε πολύ καλή βάση.

Βαγγέλη, η χρήση της μαγνητικής ροής είναι μια "ομπρέλα" που καλύπτει το πρόβλημα και οδηγεί σε σωστούς υπολογισμούς, δεν νομίζω όμως ότι δίνει ερμηνείες.

Μια ερώτηση λοιπόν που θα μπορούσε να τεθεί είναι η εξής.

Αν έχω ένα πρωτόνιο στο σημείο Α, γιατί δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο στο σημείο Β; Υπάρχει ερμηνεία Βαγγέλη;

Είναι νομίζω το ίδιο με το να πω ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο.

Αν το πρώτο ηλεκτρικό πεδίο είναι υπαρκτή φυσική πραγματικότητα, άλλο τόσο είναι και το δεύτερο.

Η φράση του βιβλίου της δέσμης για "άγνωστης προέλευσης ηλεκτρικό πεδίο" νομίζω μπήκε για λόγους "διδακτικής έκπληξης" και σε αντιδιαστολή με το γνωστό ηλεκτρικό πεδίο, το οφειλόμενο σε φορτίο…

Βαγγέλης Κουντούρης

καλημέρα Διονύση

ισχύει, "εν οίδα…"

πράγματι, έχουμε αδυναμία ερμηνείας σε πολλά, απλά μερικά είναι τόσο οικεία που νομίζουμε (!) ότι τα έχουμε και ερμηνεύσει απόλυτα

εκτιμώ, πάντως, ότι η μαγνητική ροή "κατασκευάστηκε" μόνο και μόνο για να μπορέσουμε να ποσοτικοποιήσουμε το ηλεκτρικό πεδίο που γεννιέται από χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό

και σχετικά με το πεδίο φορτισμένου σωματιδίου "μια κάποια λύσις" (που θα έλεγε και ο Καβάφης) είναι να αποδεχτούμε ότι είναι "εκ κατασκευής" πακέττο η έννοια φορτίο και πεδίο, συνυπάρχουν "εξ αποανέκαθεν" 

Παναγιώτης Σάμιος
1 έτος πριν

Καλησπέρα ξανά, επιστρέφω στην πολύ ενδιαφέρουσα κουβέντα

Διονύση και Βαγγέλη, το θέμα στο παράδειγμα του Βασίλη, κατά τη γνώμη μου, δεν είναι το εάν είναι πιο "πραγματικό" το ηλεκτρικό από το μαγνητικό πεδίο ή το αντίστροφο.  Είναι ότι οι (α) και (β) δίνουν διαφορετικές ερμηνείες (τις οποίες σωστά περιγράφει ο Βασίλης).  Αυτό το γεγονός παραβιάζει το δεύτερο αξίωμα της ΕΘΣ, σύμφωνα με το οποίο οι ίδιοι νόμοι πρέπει να ισχύουν για όλους τους αδρανειακούς παρατηρητές και οι ερμηνείες που δίνουν στα φαινόμενα πρέπει να είναι πλήρως συμβατές μεταξύ τους.  Η ασυμμετρία των δυο ερμηνειών αίρεται τελικά, μέσω της σχετικιστικής ερμηνείας του μαγνητικού πεδίου, που στην "πραγματικότητα" είναι ένα παραμορφωμένο ηλεκτρικό, λόγω συστολής μήκους κατά τη διεύθυνση της κίνησης.  Η σχετικιστική ερμηνεία δεν καθιστά το ηλεκτρικό πεδίο "πραγματικότερο" από ό,τι ήταν πριν, απλώς καθιστά τις ερμηνείες των (α) και (β) συμβατές μεταξύ τους.

Βαγγέλη, ο Faraday (και κατά κάποιο τρόπο ο Maxwell) απέδιδαν στις δυναμικές γραμμές και τη μαγνητική ροή κάποια υλική υπόσταση και επεξεργάζονταν μηχανικά μοντέλα των Η/Μ αλληλεπιδράσεων.  Για εμάς μπορεί να είναι "τεχνάσματα" αλλά το 1850-1880 δεν ήταν ακριβώς έτσι τα πράγματα στην επιστημονική κοινότητα.

Διονύση, συμφωνώ απολύτως μαζί σου ως προς το ότι η εξωτική προέλευση του ηλεκτρικού πεδίου στόχευε στη "διδακτική έκπληξη".