by 
Νομίζω ότι δεν υπάρχει τρόπος να ελέγξουμε την ισχύ του νόμου του Faraday, όταν ο νόμος διατυπώνεται με τη συνηθισμένη μορφή του, δηλαδή Ε = ΔΦ/Δt. Αυτή η σχέση δεν είναι κάποιος νόμος αλλά ο ορισμός της ΗΕΔ επαγωγής. Πράγματι πώς ορίζεται η ΗΕΔ επαγώγης, αν όχι με αυτό τον τρόπο;
Δηλαδή αυτό που μπορούμε να ελέγξουμε πειραματικά είναι ότι π.χ. σ’ ένα αγώγιμο βρόχο ισχύει Ι R = ΔΦ/Δt, όπου Ι το επαγόμενο ρεύμα και R η αντίσταση του αγωγού. Κατόπιν το πηλίκο ΔΦ/Δt το ονομάζουμε ΗΕΔ επαγωγής και το συμβολίζουμε με Ε. (Έχω παραλείψει το αρνητικό πρόσημο για απλότητα.)
Είναι φανερό ότι, το πηλίκο ΔΦ/Δt το ονομάσαμε ΗΕΔ, διότι όταν σ’ αυτόν τον αγώγιμο βρόχο δεν έχουμε φαινόμενο επαγωγής και παρεμβάλλεται κατάλληλη ηλεκτρική πηγή συνεχούς τάσης, ισχύει παρόμοιος τύπος, δηλαδή ΙR = E, όπου Ε η ΗΕΔ της πηγής.
Ποια είναι η άποψή σας;
Γιάννη, επειδή Πειραματικός, θα έβαζα βολτόμετρο, αντί πυκνωτή, γιατί να κάνω πράξεις όταν κάτι το έχω απευθείας; ή κάτι δεν "πιάνω";
Ανδρέα (Βαλ) βούθησέ με να καταλάβω τί ακριβώς ρωτάς
ουάου!!!
βούθησέ με, αντί βοήθησέ με, μην το δει ο Βαγγέλης…
Βολτόμετρο Βαγγέλη θα έβαζα και εγώ. Όμως θα υπήρχε ένσταση. Ένσταση που θα εστίαζε στο ότι το βολτόμετρο διαρρέεται από ρεύμα, έστω μικρότατο. Φυσικά η ακρίβεια μέτρησης της ΗΕΔ θα ήταν μεγαλύτερη, όμως θα υπήρχε επιχείρημα ότι πρόκειται για γινόμενο Ι.R
Αγαπητοί φίλοι καλησπέρα!
Γιάννη και Βαγγέλη,
για να μπορορέσουμε να ελέγξουμε πειραματικά τον E = ΔΦ / Δt θα πρέπει:
1. Να περιγράψουμε ένα τρόπο μέτρηση της ΗΕΔ επαγωγής (Ε), την Φ και το t.
2. Σε κάποιο πείραμα μετρώντας τις τιμές Ε, Φ και t να ελέγξουμε αν η σχέση Ε = ΔΦ/ Δt ισχύει.
Το ερώτημα μου λοιπόν είναι: Πώς μπορώ να μετρήσω την Ε επαγωγής;
Στο πείραμα που πρότεινε ο Γιάννης, αρχικά ταυτίζει τη μέτρηση της Ε με τη μέτρηση της διαφοράς δυναμικού στα άκρα του κινούμενου αγωγού. Κατόπιν αποφεύγοντας προσεκτικά οποιοδήποτε βρόχο στην πειραματική διάταξή του, μετρά τη διαφορά δυναμικού στα άκρα της ράβδου. Η τιμή που βρίσκει σύμφωνα με τη αρχική σύμβασή του είναι η τιμή της Ε. Επίσης για να μετρήσει τη Φ, μετρά το εμβαδόν που διαγράφει ο αγωγός. Η διαδικασία μού φαίνεται αυτοσυνεπής.
Το ερώτημά μου λοιπόν αφορά πλέον το εξής: Πώς μπορούμε να μετρήσουμε την ΗΕΔ από επαγωγή σε ακίνητο βρόχο που βρίσκεται μέσα σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο ώστε να μπορέσουμε να ελέγξουμε την ισχύ του Ε = ΔΦ/ Δt;
Καλησπέρα Ανδρέα.
Αντί για βολτόμετρο βάζουμε μια δίοδο και έναν πυκνωτή. Ο πυκνωτής θα φορτισθεί στην ΗΕΔ και όχι σε κάποια πολική τάση.
Η δίοδος θα εμποδίσει εκφόρτισή του όταν θα σταματήσεις την κίνηση του μαγνήτη.
Γιάννη με τη διαδικασία που περιγράφεις μετράς τη διαφορά δυναμικού V στα άκρα της ράβδου και κατόπιν υπολογίζοντας το ΔΦ/ Δt (αφού μετρήσεις τα Β, υ και L) διαπιστώνεις ότι ισχύει V = ΔΦ/ Δt. Tέλος ορίζοντας ότι Ε = V επιβεβαιώνεις ότι Ε = ΔΦ/ Δt. Ωστόσο αν είχες ορίσει: Ε = 2,3V, θα είχες βρεί Ε = 2,3 ΔΦ/Δt. Νομίζω λοιπόν ότι με το πείραμα είναι δυνατό να ελεχθεί μόνο η σχέση ΔΦ/ Δt. Η σχέση Ε = ΔΦ/Δt είναι ορισμός του Ε.
Διόρθωση των δύο τελευταίων φράσεων του προηγούμενου σχολίου μου:
Νομίζω λοιπόν ότι με το πείραμα είναι δυνατό να ελεχθεί μόνο η σχέση V = ΔΦ/ Δt. Η σχέση Ε = V είναι ορισμός του Ε.
Ανδρέα ο ορισμός της ΗΕΔ πρέπει να είναι γενικός. Δεν μπορούμε να την ορίσουμε ως Εεπ=ΔΦ/Δt διότι δεν καλύπτονται οι μπαταρίες.
Την ορίζουμε είτε ως πηλίκο ενέργειας προς φορτίο είτε ως πολική τάση όταν δεν παρέχει ρεύμα είτε ως επικαμπύλιο ολοκλήρωμα. Έτσι δεν διαφοροποιούνται μία μπαταρία, μία γεννήτρια, ένα τροφοδοτικό. Η σχέση Εεπ=ΔΦ/Δt ισχύει για μια γεννήτρια και (τοπικά) για ένα τροφοδοτικό, όμως δεν έχει νόημα στην περίπτωση της μπαταρίας.
Όπως η σχέση U=1/2 k.x.x ισχύει σε ελατήριο αλλά δεν αποτελεί ορισμό της δυναμικής ενέργειας.
Γιάννη καλημέρα!
Συμφωνώ εν μέρει με την άποψη ότι ο ορισμός της ΗΕΔ πρέπει να είναι γενικός. Δεν είμαστε υποχρεωμένοι να δίνουμε όσο το δυνατό γενικότερους ορισμούς αλλά βοηθά στο να αντιλμαβανόμαστε τα φαινόμενα με εννιαίο τρόπο.
Νομίζω λοιπόν ότι αυτό συμβαίνει και με την ΗΕΔ. Η ποσότητα την οποία ονομάσαμε ΗΕΔ σε κύκλωμα χωρίς επαγωγή είναι απολύτως διαφορετική από την ποσότητα που ονομάσαμε ΗΕΔ σε κύκλωμα με επαγωγή. Ωστόσο επειδή τις δύο διαφορετικές ΗΕΔ τις ορίζουμε μέσω έργου, γι' αυτό τις είπαμε ΗΕΔ. Και όταν χρειάζεται να τις διακρίνουμε μεταξύ τους, την πρώτη τη λέμε ΗΕΔ μπαταρίας και τη δέυτερη ΗΕΔ επαγωγής.
Ορισμοί:
1. ΗΕΔ μπαταρίας = το έργο της ηλεκτρικής δύναμης, όταν η δύναμη ασκείται σε θετικό φορτίο και το φορτίο μεταφέρεται από το θετικό ηλεκτρόδιο της μπαταρίας στο αρνητικό.
2. ΗΕΔ επαγωγής = το έργο της ηλεκτρικής δύναμης, όταν η δύναμη ασκείται σε θετικό φορτίο και το φορτίο μεταφέρεται κατά μήκος κλειστής διαδρομής.
Παρατήρηση: Και στις δύο περιπτώσεις, όταν στο κύκλωμα υπάρχουν κλάδοι, το αντίστοιχο έργο δεν ισούται με την ενέργεια ανά μονάδα φορτίου που προσφέρεται στο κύκλωμα. Το αντίστοιχο έργο ισούται με την ενέργεια ανά μονάδα φορτίου που προσφέρεται σε κάθε κλάδο.
Παρατήρηση: Το τίμημα που πληρώνουμε δίνοντας γενικούς ορισμούς είναι ότι ξεχνάμε τις λεπτομέρειες και ταυτίζουμε τις διαφορετικές περιπτώσεις μεταξύ τους. Π.χ. στην περίπτωση της ΗΕΔ μπαταρίας συνηθισμένο λάθος είναι να αναφερόμαστε σε έργο κατά μήκος κλειστής διαδρομής, όπως κάνουμε στην περίπτωση της ΗΕΔ επαγωγής.
Καλημέρα Ανδρέα.
Σε όλες όμως τις πηγές, (επαγωγικές κινητικές, επαγωγικές μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου, χημικές, φωτοηλεκτρικές κ.λ.π.) έχουμε κάτι κοινό. Η πηγή δίνει ενέργεια σε χρόνο dt. Αυτή μετατρέπεται σε ενέργεια στο εξωτερικό κύκλωμα και ενεργειακές απώλειες εντός της πηγής. Ταυτόχρονα κυκλοφορεί φορτίο dq. το πηλίκο ενέργειας προς φορτίο είναι η ΗΕΔ.
Δεν επικαλούμαστε υποχρεωτικά κάποιο έργο επί κάποιου φορτίου σε κάποια διαδρομή.
Με πιο απλά λόγια, αν ένα κουτί έχει δύο πόλους και τροφοδοτεί ένα κύκλωμα, δεν θα καταλάβουμε τι έχει μέσα. Η γνώση- μέτρηση των ενεργειών θα μας επιτρέψει να υπολογίσουμε την Η.ΕΔ
Επί τη ευκαιρία δεν καταλαβαίνω το:
στην περίπτωση της ΗΕΔ μπαταρίας συνηθισμένο λάθος είναι να αναφερόμαστε σε έργο κατά μήκος κλειστής διαδρομής, όπως κάνουμε στην περίπτωση της ΗΕΔ επαγωγής.
Σε μία μπαταρία ένα φορτίο q πηγαίνει κάνοντας κύκλο από τον θετικό στο ένα άκρο της αντίστασης, στο άλλο της άκρο, στον αρνητικό και πάλι στον θετικό διασχίζοντας την πηγή. Η πηγή προσφέρει έργο σ' αυτό το φορτίο. παράγει επ' αυτού έργο τόσο όσο το άθροισμα εξωτερικώς προσφερθείσας ενέργειας συν ενεργειακών απωλειών εντός της πηγής.
Γιάννη
σχετικά με αυτό που γράφεις: «Σε μία μπαταρία ένα φορτίο q πηγαίνει κάνοντας κύκλο από τον θετικό στο ένα άκρο της αντίστασης, στο άλλο της άκρο, στον αρνητικό και πάλι στον θετικό διασχίζοντας την πηγή. Η πηγή προσφέρει έργο σ' αυτό το φορτίο. παράγει επ' αυτού έργο τόσο όσο το άθροισμα εξωτερικώς προσφερθείσας ενέργειας συν ενεργειακών απωλειών εντός της πηγής.»
Στον ορισμό που δίνω για τη ΗΕΔ δε χρειάζεται να λειτουργεί η πηγή για να μεταφέρεται το φορτίο. Εμείς μεταφέρουμε ένα δοκιμαστικό φορτίο από το ένα ηλεκτρόδιο της πηγής στο άλλο και υπολογίζουμε το έργο που εκτελείται από τη δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου. Δηλαδή ό,τι κάνουμε και στον ορισμό της διαφοράς δυναμικού σε ηλεκτροστατικό πεδίο.
Σχετικά με τον ορισμό της ΗΕΔ μέσω της προσφερόμενης ενέργειας ανά μονάδα φορτίου νομίζω ότι πράγματι είναι δυνατό να οριστεί με αυτό το γενικό τρόπο αλλά όπως ανάφερα σε προηγούμενο σχόλιό μου κινδυνεύουμε να ταυτίσουμε μεταξύ τους διαφορετικές πηγές ΗΕΔ. Π.χ. αυτό γίνεται στο ερώτημα (δ) του Προβλήματος 53, όπου έχουμε ξεχάσει ότι η διαφορά δυναμικού δεν έχει νόημα σε κυκλώματα με ΗΕΔ επαγωγής και ζητάμε τη διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων του κυκλώματος.
Ανδρέα δεν χρειάζεται να τις ταυτίσουμε εμείς. Έχουν ταυτισθεί από μόνες τους. Δεν μπορείς να ξεχωρίσεις δύο πηγές κλεισμένες σε δύο μαύρα κουτιά.
Στο πρόβλημα 53 υπάρχει τάση μεταξύ των Κ και Λ. Είναι η (κάθε στιγμή) πολική τάση της πηγής-ράβδου.
Είναι ίση με την τάση στα άκρα του αμπερομέτρου. Στο κάτω-κάτω μεταξύ Κ και πάνω άκρου αμπερομέτρου δεν υπάρχει πτώση τάσης. Το ίδιο μεταξύ Λ και κάτω άκρου.
Η περίπτωση της 53 είναι εντελώς όμοια με αυτήν:
Ονομάζω Κ το ένα δαχτυλίδι και Λ το άλλο. Η τάση μεταξύ των δαχτυλιδιών είναι ίδια με την τάση μεταξύ των ψυκτρών. Σε επαφή είναι. Δεν υπάρχει τάση;
Δεν στέκει ερώτημα;
-Βρείτε την διαφορά δυναμικού μεταξύ των ψυκτρών;
Έχει νόημα η διαφορά δυναμικού μόνο όταν στο μαύρο κουτί έχω πυκνωτή που εκφορτίζεται;
Εκτός αν το πρόβλημα εντοπίζεται στην χρήση του όρου "διαφορά δυναμικού" αντί του όρου "τάση".
Αν ναι, θυμήσου τις βιβλιογραφικές αναφορές που προχθές έκανα από Αλεξόπουλο, Χαλλιντέυ Ρέσνικ, Χαλκιά. Ομιλούν περί δυναμικών και κατανομής δυναμικού. Η πηγές τους κάλλιστα μπορεί να είναι τροφοδοτικά, δηλαδή επαγωγικές πηγές.
Δεν μπορώ να καταλάβω σε τι διαφέρουν τα Κ και Λ της 53 από τα δαχτυλίδια του προηγουμένου σχήματος.
Αν δικαιούμαι να μιλάω για διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο δαχτυλιδιών δικαιούμαι να μιλάω για διαφορά δυναμικού (πολική τάση) μεταξύ Κ και Λ.
Ποιες από τις επόμενες προτάσεις που αφορούν το Πρόβλημα 53 είναι σωστές και ποιές λανθασμένες;
1.Ορισμός: Διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων ενός ηλεκτρικού πεδίου είναι «W/q».
2. Στο βρόχο που σχηματίζει ο κινούμενος αγωγός με το αμπερόμετρο η φορά του ηλεκτρικού πεδίου έναι συνεχώς αριστερόστροφη.
3. Το έργο από το Κ στο Λ μέσω του αμπερόμετρου είναι αντίθετο από το έργο από το Κ στο Λ μέσω της ράβδου.
4. Δεν ορίζεται η διαφορά δυναμικού μεταξύ των Κ και Λ.