by 
Μου το επεσήμανε φίλη στο mail μου.
“Μπορείς να προτείνεις έναν τρόπο επίλυσης της άσκησης 52 του σχολικού;”
Για να την δούμε λοιπόν:
Πώς θα την λύσετε συνάδελφοι;
Επειδή το να μοιράζεσαι πράγματα, είναι καλό για όλους…
Μου το επεσήμανε φίλη στο mail μου.
“Μπορείς να προτείνεις έναν τρόπο επίλυσης της άσκησης 52 του σχολικού;”
Για να την δούμε λοιπόν:
Πώς θα την λύσετε συνάδελφοι;
Καλησπέρα Γιώργο.
Χαίρομαι που διαβάζω την τοποθέτησή σου, πάνω στα θέματα που μας απασχολούν.
Μανώλη η δύναμη Lorentz χρειάζεται και για άλλους λόγους. Η τηλεόραση της γιαγιάς δεν είναι ακόμα εξωτική συσκευή.
Δεν πρέπει ένα παιδί να αγνοεί την αρχή λειτουργίας της. Η Φυσική δεν είναι μόνο να μετράμε πόσα σπίρτα είναι το θρανίο.
Η εισαγωγή της θα έλυνε το πρόβλημα. Τώρα όμως;
Ο Φαραντέυ υποθέτω την αγνοούσε. Πιστεύω όμως πως θα έλυνε άνετα τέτοια προβλήματα. Η μαγνητική ροή δεν αναφέρεται μόνο σε περιφραγμένες από αγωγούς επιφάνειες.
Αγαπητέ Βαγγέλη (Κ),
Δεν καταλαβαίνω τη φράση σου "…το ΔΦ/Δt είναι λύση ανάγκης ,που επαληθεύεται πειραματικά, αλλά δεν έχει εξηγηθεί θεωρητικά…"
Εγώ το όλο θέμα το αντιλαμβάνομαι ως εξής: Το ΔΦ/Δt αποτελεί τη "μακροσκοπική" περιγραφή του φαινομένου της επαγωγής. Αντίθετα, η χρήση της δύναμης Lorentz και της ηλεκτρικής δύναμη που δέχονται τα φορτία από το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο αποτελούν την "μικροσκοπική" περιγραφή του ίδιου φαινομένου. Το ένα δεν αναιρεί το άλλο και τα δύο λειτουργούν μια χαρά όσον αφορά τις εντάσεις του ρεύματος και τη δύναμη Laplace (δηλαδή το φαινόμενο αυτό καθεαυτό).
Γενικά, στο σημείο όπου πάσχει η μη οριοθέτηση της ΗΕΔ στον κινούμενο αγωγό είναι στην εύρεση της τάσης στα άκρα του αγωγού ή στα άκρα του αντιστάτη με τον οποίο ο κινούμενος αγωγός κλείνει κύκλωμα. Σε αυτή την περίπτωση συντάσσομαι μαζί σου!
Γιώργο το ξέρω ότι βγαίνει.
Βγαίνει όμως με μία πηγή και όχι με δύο ανεξάρτητες. Η πολική της τάση είναι Εεπ-(Ι1+Ι2).Rαγ.
Εννοώ ότι αν υπολογίσεις το Ι1 με δεύτερο Κίρχωφ, υπολογίσεις το Ι2 παρόμοια και προσθέσεις έκανες λάθος.
Έχω αναρτήσει κάτι μόνο για συναδέλφους.
Και εγώ χαίρομαι γιατί και εγώ μαθαίνω πολλά από τις τοποθετήσεις των εξαιρετικών δυναδέλφων που παίρνουν μέρος στη συζήτηση!
Δηλαδή (για να μην μιλώ γενικά), αν η Εεπ είναι 6V, η αντίσταση της ράβδου είναι 2Ω και οι δύο αντιστάσεις είναι 2 Ω και 2 Ω, τότε διαρρέονται από ίσα ρεύματα του 1Α. Η ράβδος διαρρέεται από ρεύμα 2 Α.
Αν όμως πάρεις την πηγή με τη μία αντίσταση (και την δική της μαζί) βγάζεις ρεύμα 1,Α Α. Κάνεις το ίδιο με την άλλη και βγαζεις 1,5 Α. Προσθέτεις και λανθασμένα βγάζεις ότι η ράβδος διαρρέεται από ρεύμα 3 Α.
Βαγγέλη , όπως πάντα, σε διαβάζω με πολλή προσοχή.
Ασφαλώς και συμφωνούμε.
Το πλήρες της τοποθέτησής μου το αποδεικνύει:
" Για ποιο λόγο να αποδώσω την ΗΕΔ στην κινούμενη πλευρά και όχι στην απέναντί της;
Επειδή απλά κινείται;
Και λοιπόν ;
Την απάντηση τη δίνει πειστικά ο Lorenz χωρίς παρανοήσεις , επινοήσεις και τεχνάσματα."
Ο Lorenz τι κάνει;
Αποδίδει την ΗΕΔ εκεί που είναι η θέση της.
Στο κινούμενο αγωγό.
Πράγμα που δεν μπορεί να κάνει o Faraday όπως πολύ σωστά επισημαίνεις κι εσύ.
Εγώ τις έβαλα τις πηγές όπως είπε ο Ανδρέας, με ίδια τιμή. Στον αριστερό βρόχο έχω την πηγή Ε με το (+) προς τα κάτω, τον αντιστάτη R1 που διαρρέεται από ρεύμα Ι1 με φορά προς τα κάτω και τον αγωγό ΚΛ αντίστασης R που διαρρέεται από ρεύμα Ι (προς τα πάνω, με Ι = Ι1 + Ι2). Στο δεξί βρόχο έχω την πηγή Ε με το (+) προς τα κάτω, τον αντιστάτη R2 που διαρρέεται από ρεύμα Ι2 με φορά προς τα κάτω και τον αγωγό ΚΛ αντίστασης R που διαρρέεται από ρεύμα Ι προς τα πάνω (Ι = Ι1+Ι2). Κάνοντας 2ο ΚΚ στο αριστερό βρόχο, μετά 2ο ΚΚ στο δεξί βρόχο και εφαρμόζοντας τον 1ο ΚΚ (Ι = Ι1 + Ι2) προκύπτει σύννομο αποτέλεσμα για το ρεύμα Ι (ελπίζω να μην κάνω κάποιο λάθος).
Φυσικά, η τάση VΚΛ που ζητείται είναι αδύνατο να υπολογιστεί σωστά με αυτή τη θεώρηση! Τα άλλα όλα νομίζω ότι λειτουργούν…
Σχετικά με την "ιδιοκτησία" της ΗΕΔ σε έναν κινούμενο, σε σταθερές τροχιές αγωγό. Ο πειραματικός νόμος του Faraday αποδεικνύεται ότι λαμβάνει την ισοδύναμη μορφή:
Συνεπώς για έναν ακίνητο παρατηρητή, μόνον στην κινούμενη ράβδο αναπτύσσεται ΗΕΔ, στο υπόλοιπο κομμάτι του κυκλώματος υ=0, άρα ΗΕΔ=0.
Τελικά Βαγγέλη δεν είσαι τόσο μόνος όσο λες!
Γιώργο γράφουμε μαζί. Επαναλαμβάνω ότι έγραψα σε προηγούμενο σχόλιο. Η Εεπ είναι 6 V η αντίσταση της ράβδου είναι 2 Ω και κάθε αντίσταση είναι 2 Ω. Ποια είναι τα τρία ρεύματα;
Είναι 2,1,1 ή 3,1.5,1.5 ;
εννοώ 'λύση ανάγκης", αν δεν έχω κάτι κινούμενο, Γιώργο, όπου, τί χαρά! ο Lorenz βοηθός, και Ε= BυLημφημω
αν κάποιο πλαίσιο π.χ. "κάθεται στ΄ αυγά του", εντελώς τεμπέλικα και δεν κάνει τίποτα, επειδή το μαγνητικό πεδίο της περιοχής του έπαθε "ταράκουλο" και μεταβάλλεται χρονικά, τότε συγκινήθηκε το πλαίσιο και αναπτύχθηκε σ΄αυτό Ε, αυτό είναι συνέπεια "άγνωστης προέλευσης ηλεκτρικού πεδίου", έτσι έγραφε και το καλό παλιό βιβλίο της Γ΄Λυκείου και δεν έχουμε και τύπο υπολογισμού, απλά από μια "κwλοφαρδία" πέτυχε πειραματικά η σχέση Ε=ΔΦ/Δt
συνεπώς,διαφωνώ, με το να "αποδεικνύεις" τη σχέση Ε=ΒυL μέσω του ΔΦ/Δt, και εσύ και αρκετοί άλλοι, αλλά και το σχολικό βιβλίο, (στρατηγική επίλυσης, παραδείγματα 6 και 8, θυμίζω ότι είμαι απο τους συγγραφείς του, διαφωνούσα και εξακολουθώ να διαφωνώ), πρόκειται κατά την άποψή μου για "μικρή καλοπροαίρετη απάτη", όπως και άλλα τινά π,χ, "κόβει" δυναμικές γραμμές. "σαρώνει επιφάνεια", "είναι σαν να μεταβάλλεται η ροή", πολλές φορές και από ανυπαρκτες επιφάνειες…
ηθικόν δίδαγμα: ή παπάς, παπάς ή ζευγάς, ζευγάς, και τα δύο δεν γίνεται
(ε, χμ, αυτό ίσχυε παλιά, όπου ο μισθός "έλεγε", μετά τα μνημόνια αλλάξανε τα πράγματα, λέω…)
ε, μα, Στάθη, "σκασίλα" του κινούμενου αγωγού αν υπάρχουν και "καφφενόβιοι" γύρω του…
Βαγγέλη δεν είναι απάτη. Όλα αυτά (ροή, ΗΕΔ, δυναμικές γραμμές, ένταση ηλεκτρικού πεδίου κ.λ.π.) είναι ανθρώπινες επινοήσεις. Για να κάνουμε τη δουλειά μας και να βρούμε πόσες στροφές θα πάρει το μοτεράκι, πόσο θα ζεσταθεί η λάμπα κ.λ.π.
Η αναζήτηση της "μιας αλήθειας" στερείται νοήματος. Όσο αυθαίρετο είναι το "αυξάνεται (ή αυξάνει) η ροή" άλλο τόσο αυθαίρετο είναι και το "κόβει δυναμικές γραμμές". Όσο αυθαίρετο είναι το "η ΗΕΔ ανήκει στον αγωγό" είναι και το "η ΗΕΔ ανήκει στο κύκλωμα" ή το ¨η ΗΕΔ είναι ένα επικαμπύλιο ολοκλήρωμα" και το "η ΗΕΔ είναι πηλίκο ενέργειας προς φορτίο".
Η ΗΕΔ είναι ότι σε βολεύει εσένα να είναι, σε κάποιο πρόβλημα. Ανήκει σε όποιον βολεύει εσένα να ανήκει.
Μια μπαταρία στο ένα πρόβλημα είναι πηγή τάσης και σε άλλο πηγή ρεύματος. Είναι ότι ταιριάζει με το πρόβλημα που θέλεις να λύσεις.
Δεν είναι το ίδιο όπως στην περίπτωση των μιτοχονδρίων τα οποία είτε ανήκουν στο κύτταρο είτε όχι. Αυτά δεν είναι ανθρώπινες επινοήσεις.
Στο πρόβλημα που πρόσφατα έθεσα σε βολεύει η ΗΕΔ να ανήκει στον αγωγό. Αν αποδόσεις σε κάθε κύκλωμα μία ΗΕΔ καραδοκεί το λάθος. Καραδοκεί, όχι θα γίνει σίγουρα.
Καλημέρα σε όλους,
Μερικές σκέψεις κι από μένα.
Θεωρώ κατ' αρχήν άστοχη την εξαίρεση της δύναμης Lorenz από την ύλη, γιατί δεν επιτρέπει να παρουσιάσουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα του φαινόμενου της επαγωγής.
Στις δέσμες, η παρουσίαση μπορούσε να ακολουθήσει την εξής σειρά:
1) "Πειραματική ανακάλυψη" του φαινόμενου με περιγραφή δύο πειραμάτων, ένα με κινούμενο μαγνήτη και ένα με κινούμενο/αγωγό πλαίσιο, όπου και στις δύο περιπτώσεις είχαμε δημιουργία "επαγωγικού" ρεύματος, το κλειστό κύκλωμα συμπεριφερόταν δηλαδή σαν πηγή!
Σημαντικότατη ανακάλυψη που έθεσε τις βάσεις για τη ραγδαία εξέλιξη του τεχνολογικού πολιτισμού μας! Μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική! Μπλα-μπλα, εργοστάσια ΔΕΗ, ανεμογεννήτριες, δυναμό ποδηλάτου (αν και δεν το ξέρει πια κανένας μαθητής), κλπ.
2) Αναζήτηση των αιτίων που προκάλεσαν το φαινόμενο. Μεταβολή της πυκνότητας των γραμμών στο 1ο πείραμα, μεταβολή της επιφάνειας του κυκλώματος στο 2ο,και στις δύο περιπτώσεις μεταβολή του πλήθους των δυναμικών γραμμών στο κύκλωμα.
3) Ανάγκη ορισμού μεγέθους που να σχετίζεται με το πλήθος των δυναμικών γραμμών, μαγνητική ροή Φ.
4) Περιγραφή του φαινόμενου, Νόμος του Faraday.
5) Τρόποι μεταβολής της ροής.
Μεταβολή του μέτρου/προσανατολισμού της επιφάνειας Α του κυκλώματος –
– μεταβολή του μέτρου/προσανατολισμού της Β.
Δηλαδή γενικότερα:
α) Κίνηση αγωγού, β) Χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο.
6) Ερμηνεία – μελέτη του φαινόμενου, Δυνάμεις Lorenz στο (α), Δημιουργία χρονικά μεταβαλλόμενου ΗΛΠ στο (β).
Ήταν επομένως σαφές "ποιό τμήμα" του κυκλώματος είναι η πηγή Εεπ.
Αυτό στο οποίο είτε οι δυνάμεις Lorenz, είτε οι δυνάμεις από το ΗΛΠ μπορούν να προκαλέσουν κίνηση ηλεκτρονίων κατά μήκος των αγωγών του κυκλώματος.
Μάλιστα, για να αντιμετωπίζονται δυσκολίες όπως αυτή με τον κινούμενο αγωγό και τις εκατέρωθεν αντιστάσεις (αριστερά έχουμε αύξηση ροής, ενώ δεξιά μείωση, οπότε μία ή δύο πηγές;) μιλούσαμε για σάρωση ροής, η ΔΦ είναι η ροή που "σαρώνει" ο αγωγός κατά την κίνησή του, ακόμη και αν κινείται μόνος του και όχι συνδεδεμένος σε κύκλωμα.
Μπορούμε όπως γράφει κι ο Γιώργος πιο πάνω (καλησπέρα Γιώργο
) να θεωρήσουμε δύο πηγές, από μία σε κάθε βρόχο και δουλεύει αυτό καλά αν ο κινούμενος αγωγός δεν έχει αντίσταση (δύο ιδανικές ίδιες πηγές παράλληλες).
Αν όμως έχει αντίσταση, τότε αυτή είναι η συνολική αντίσταση των δύο παραλλήλων πηγών, οπότε ξεφεύγει από το επίπεδο της ύλης.
Μιά και οι δυνάμεις Lorenz είναι εκτός, μια σκέψη για να δικαιολογήσουμε το γιατί η πηγή είναι ο αγωγός και όχι όλο το κύκλωμα είναι η εξής:
Η πηγή ενός κυκλώματος είναι αυτή που προσφέρει σ' αυτό ηλεκτρική ενέργεια, μετατρέποντας κάποια άλλη μορφή. Στην περίπτωσή μας αναπτύσσονται δυνάμεις Laplace σε όλους τους αγωγούς λόγω του Ιεπ,
αλλά μόνο αυτή που ασκείται στον κινούμενο αγωγό καταναλώνει μηχανικό έργο. Και αυτό ακριβώς το έργο είναι που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια!