Μια άσκηση και ένας προβληματισμός

Μια Άσκηση και ένας προβληματισμός

Αφορμή για να γράψω τα παρακάτω στάθηκε η άσκηση που επέλεξε ως θέμα Β2, ο καλός συνάδελφος Παρμενίων Μανδραβέλης* στο προτεινόμενο διαγώνισμα της Η/Μ επαγωγής αλλά και ερώτηση που δέχθηκα από μαθητή.
Ανάλογες ασκήσεις πιθανά να δοθούν και σε γραπτές δοκιμασίες σε σχολεία ή φροντιστήρια.
Καταρχήν να ξεκαθαρίσω, πως η άσκηση είναι πολύ καλή, «γεμάτη» φυσικής σκέψης…
Αλλά…..

567567νΗ προτεινόμενη λύση (και από τον Παρμενίωνα), παρακάμπτει την ύπαρξη δύο ΗΕΔ στο αγώγιμο κύκλωμα ΚΜΝΛ και έτσι «ντριμπλάρει» την «απαγόρευση» ασκήσεων με δύο ΗΕΔ
Συνοπτικά
Στον ΚΛ αναπτύσσεται ΗΕΔ, το κύκλωμα ΚΜΝΛ διαρρέεται από ρεύμα, ο ΚΛ δέχεται FL αντίρροπη της ταχύτητάς του, άρα επιβραδύνεται και η ταχύτητα του υ1 μειώνεται. Ο ΜΝ θα αρχίσει να επιταχύνεται λόγω της FL που θα δεχτεί και η ταχύτητά του υ2 θα αυξάνει.
Όσο υ1>υ2, ο ΚΛ απομακρύνεται από τον ΜΝ και το εμβαδόν του πλαισίου ΚΛΜΝ αυξάνει, οπότε αυξάνει και η μαγνητική ροή και έχουμε επαγωγική ΗΕΔ και αντίστοιχα ρεύμα Ιεπ.
Κάποια στιγμή, υ1=υ2, οπότε σταθεροποιείται η μεταξύ τους απόσταση και το εμβαδόν, οπότε δεν υπάρχει πλέον μεταβολή μαγνητικής ροής από το πλαίσιο και μηδενίζεται η επαγωγική ΗΕΔ και αντίστοιχα το ρεύμα. Άρα συνεχίζουν να κινούνται με υ1=υ2=υκ , οι οποίες υπολογίζονται κατά τα γνωστά με διατήρηση ορμής….

Δεν ξέρω όμως, αν μια τέτοια λύση πρέπει να μας καλύπτει… αφού ο μαθητής που τη διατυπώνει, μπορεί να θεωρεί πως η στιγμιαία ένταση του ρεύματος δίνεται από τη σχέση I=BυL/Rολ , λαμβάνοντας υπόψη μόνο την ταχύτητα του ΚΛ….. κάτι που ελάχιστη σχέση έχει με την πραγματικότητα…… Και έτσι ο ΚΛ επιβραδύνεται και το ρεύμα μειώνεται ….
Τελικά, θα αποκτήσουν κοινή ταχύτητα υ1=υ2=υκ , το εμβαδόν του ΚΛΜΝ θα σταθεροποιηθεί, ΔΦ=0 οπότε Εεπ=0 και Ιεπ=0 …. Η απορία όμως μένει αφού στον ΚΛ υπάρχει Εεπ
Διάφορη από μηδέν
Προφανώς η έλλειψη του 2ου Κανόνα Kirchhoff είναι προφανής…..
‘Όμως, μπορούμε να δεχτούμε, ένα τέτοιο θέμα;

Το θέτω σε συζήτηση, για να δω και άλλες γνώμες….
Προσωπικά εκτιμώ, πως μια τέτοια λύση δεν καλύπτει το φαινόμενο και σίγουρα δεν θα ήθελα να δω σε πανελλαδικές

(*) Παρμενίωνα, ελπίζω να είσαι καλά και εύχομαι γρήγορη επάνοδο στην κανονικότητα ….
Διαβάζω, για τις δύσκολες συνθήκες λόγω covid στην περιοχή σου….
Να προσέχεις

(Visited 2,566 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
79 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Πρόδρομος Κορκίζογλου

Γειά σου Θοδωρή.

Το σύστημα είναι μονωμένο λόγω του ότι οι εξωτερικές δυνάμεις Laplace στους δύο αγωγούς είναι αντίθετες, επειδή διαρρέονται με ρεύματα αντίθετα. Άρα ισχύει η Α.Δ.Ο.: muo=mV+3mV=>V=uo/4.

Ο καθένας θα αποκτήσει οριακή ταχύτητα V όταν η δύναμη Laplace μηδενιστεί. Δεν έχουμε μεταβολή της μαγνητικής ροής από το κύκλωμα που κλείνουν, αφού θα έχουν ίσες ταχύτητες, και η μεταξύ τους απόσταση θα παραμένει σταθερή.

Άρα σωστή η β.

Η θερμική ενέργεια που  αναπτύσσεται στην ολική αντίσταση του κυκλώματος, είναι ίση με τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας κατά απόλυτη τιμή, έτσι

Qθ=Καρχ.-Κτελ.=(1/2)muo^2-2•(1/2)4mV=(1/2)muo^2-muo^2/4=muo^2/4 =50%Καρχ.

Άρα σωστή η β.

Δεν χρησιμοποίησα δύο ΗΕΔ, παρά  μια στο κύκλωμα ,λόγω μεταβολής του εμβαδού και άρα εμφάνιση ΗΕΔ που επάγει ρεύμα σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz (διατήρηση της ενέργειας).

Που είναι το μεμπτό; Για μένα είναι καθ’ όλα νόμιμη!

Καλό βράδυ.

Παρμενίων Μανδραβέλης

Θοδωρή καλησπέρα!

Σ ένα άλλο σχόλιό μου σου έγραψα ότι οι απόψεις που διατυπώνονται στο υλικό εμένα προσωπικά με αφύπνισαν πριν μερικά χρόνια .Η ενέργειά σου να θέσεις το παραπάνω θέμα   σε προβληματισμό έρχεται να επιβεβαιώσει του λόγου το αληθές.Εγώ προσωπικά βγαίνω κερδισμένος διαβάζοντας τις απόψεις των συναδέλφων και δεν σου κρύβω, ότι παρά τα όσα γράφω στους συναδέλφους αρχίζω να σκέφτομαι, ότι καλά θα είναι τέτοιο θέμα με την υπάρχουσα διδακτέα ύλη να μη τεθεί.Το ζήτημα είναι πως λειτουργούν οι επιλέγοντες τα θέματα.

Υ.Γ Είμαστε καλά παρά το γεγονός ότι  σήμερα είχαμε  81  κρούσματα.Αναλογικά η  Αττική έπρεπε να έχει 3.200

για να καταλάβεις το μέγεθος του προβλήματος.Σ ευχαριστώ για το ενδιαφέρον σου.

Παρμενίων Μανδραβέλης

Πρόδρομε καλησπέρα σε σένα και σε όλους τους αξιότιμους συναδέλφους.

Με καλύπτει απόλυτα το σχόλιό σου και στο πλαίσιο αυτό κινείται η  απάντηση που έγραψα στο θέμα.Δηλαδή εφαρμογή καθαρά ποσοτικά του νόμου της επαγωγής και τυπική εφαρμογή του κανόνα του Lenz.Άλλωστε το σχολικό εγχειρίδιο (Α΄τεύχος )με το να αναφέρει ως αιτία του επαγωγικού φαινομένου,στην παράγραφο “εξήγηση    του φαινομένου της επαγωγής’,  την μεταβολή της μαγνητικής ροής σε καμμία περίπτωση δεν απαντά στο τι πραγματικά λαμβάνει χώρα στην δημιουργία ενός  τέτοιου φαινομένου.Εμένα με ρώτησε μαθητής φέτος το εξής:και γιατί όταν μεταβάλλεται η μαγνητική ροή έχουμε εμφάνιση επαγωγικής Η.Ε.Δ και του απάντησα ότι η πραγματική ερμηνεία γίνεται με δύο προσεγγίσεις οι οποίες είναι εκτός ύλης.Αρα τι έμεινε στον μαθητή ;Ότι όταν με οποιοδήποτε τρόπο μεταβάλλεται η μαγνητική ροή που περνά μέσα από ένα κύκλωμα αναπτύσσεται επαγωγική Η.Ε.Δ .Μια τέτοια  περίπτωση μέσα  στις πολλές είναι και η περίπτωσή μας.

σ΄αυτό επαγωγιΚή Η.Ε.Δ

Διονύσης Μάργαρης
Admin
4 μήνες πριν

Καλημέρα Θοδωρή, καλημέρα Πρόδρομε.

Θοδωρή πρέπει νομίζω να κάνουμε διάκριση μεταξύ του:

  • είναι μέσα στην ύλη και άρα μπορεί να ζητηθεί η μελέτη μιας τέτοιας άσκησης
  • Είναι μια άσκηση που διδακτικά μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα και σύγχυση.

Το ότι μια άσκηση παρουσιάζει προβλήματα κατά την λύση της  ή δημιουργεί αντιφάσεις σε πράγματα που έχουμε διδάξει την προηγούμενη μέρα, δεν την καθιστά ούτε “εκτός ύλης”, ούτε “αποδιοπομπαία”.

Η άσκηση μπορεί να επιλυθεί με δύο τρόπους:

Είτε με βάση τον ρυθμό μεταβολής της ροής, που διέρχεται από το σχηματιζόμενο πλαίσιο μεταβλητού εμβαδού, είτε με βάση τις δύο ΗΕΔ στους κινούμενους αγωγούς.

Οι δύο λύσεις είναι ισοδύναμες.

Το ποια θα επιλέξουμε, είναι θέμα, σε ποιον δρόμο μπορεί να περπατήσει ο μαθητής με βάση τις γνώσεις που έχει.

Οι δυο πηγές, δεν μπορούν να διδαχθούν, άρα είναι μονόδρομος η μαγνητική ροή.

Και οι παρερμηνείες ή τα λάθη που μπορεί να κάνει ο μαθητής;

Δουλειά του καθηγητή να τον βοηθήσει να αποφύγει το λάθος. Πρέπει να μην επιτρέψει ο μαθητής να χρησιμοποιεί τυπικά την εξίσωση Ι=Βυl/R.  Δεν υπάρχει τέτοιος νόμος, υπάρχει ο νόμος του Οhm και οφείλει πριν πάει εκεί να υπολογίσει την ΗΕΔ. Και αν βλέπει μόνο τον έναν αγωγό να κινείται και όχι τον άλλο, δεν φταίει το πρόβλημα…

Και αν δει και τους  δύο τι θα κάνει;

-Παιδιά δεν έχετε μάθει να επιλύεται κύκλωμα με δύο πηγές, οπότε πάμε …. αλλιώς!

Και διδάσκουμε το αλλιώς!

Παρμενίων Μανδραβέλης
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Διονύση καλησπέρα!

Νομίζω πως ο σχολιασμός σου  καλύπτει κάθε επιφύλαξη για τον αν ένα τέτοιο θέμα θα μπορούσε να τεθεί.

Βαγγέλης Κουντούρης

Καλημέρα σε όλους
εξακολουθώ να έχω διαφωνία (και μοναξιά…) ισχυριζόμενος ότι υπάρχουν δύο ΗΕΔ, όσες και οι κινούμενες ράβδοι, και όχι μία, λόγω μεταβολής της μαγνητικής ροής που περνάει από το πλαίσιο, διότι θεωρώ ότι ο νόμος Faraday προϋποθέτει μεταβολή της ροής λόγω μεταβολής του μέτρου της μαγνητικής επαγωγής του εξωτερικού πεδίου ή λόγω μεταβολής της γωνίας της μαγνητικής επαγωγής με το επίπεδο του πλαισίου
στην περίπτωση της άσκησης γίνεται επίκληση, κακώς κατά την άποψή μου, άλλο θέμα αν “πετυχαίνει”, με-ταβολής της ροής λόγω μεταβολής της επιφάνειας του πλαισίου
η αντίρρησή μου είναι ότι η ροή που περνάει από το αρχικό πλαίσιο είναι διαφορετική από τη ροή που περνά-ει από ένα άλλο πλαίσιο, το οποίο δεν είναι το αρχικό, με το πέρασμα του χρόνου είναι διαρκώς ένα διαφο-ρετικό πλαίσιο και στη θέση και στις διαστάσεις
ως προς την απουσία του 2ου νόμου του Kirchhoff προφανώς συμφωνώ

Παρμενίων Μανδραβέλης

Βαγγέλη καλησπέρα!

Σ΄ ευχαριστώ για τον σχολιασμό σου.Δεν έχω αντίλογο στην άποψή σου.Απλώς όπως έγραψα και στον Πρόδρομο στα παιδιά δεν έχουμε εξηγήσει το φαινόμενο.Αναφέρουμε απλώς ως αιτία- ερμηνεία την  μεταβολή της μαγνητικής ροής και αυτό δεν είναι εξήγηση.Γράφω παραπάνω στον πρόδρομο ότι ένας μαθητής μου έθεσε το ερώτημα :και γιατί όταν μεταβάλλεται η μαγνητική  ροή έχουμε εμφάνιση επαγωγικής Η.Ε.Δ.Του είπα μερικά πράγματα αλλά έμεινα στο ότι η  πλήρης ερμηνεία είναι εκτός ύλης.Αυτός λοιπόν ξέρει όταν με οποιοδήποτε τρόπο μεταβάλλεται η μαγνητική ροή έχουμε εμφάνιση επαγωγικής Η.Ε.Δ. ασχέτως κυκλώματος .

Βαγγέλης Κουντούρης

ουάου! πώς βγήκε έτσι το σχόλιο, σαν μακρύς-μακρύς κροκόδειλος; τί “νεωτερισμούς” έχω χάσει; πώς και γράφω απ΄ευθείας;

Διονύσης Μάργαρης
Admin
4 μήνες πριν

Και για να συνεχίσω λίγο «τις αντιφάσεις» αν έχουμε τις δυο περιπτώσεις του σχήματος.

Admin
4 μήνες πριν

Καλημέρα Βαγγέλη. Γράφαμε μαζί.

Καλά πώς τα κατάφερες να κάνεις τέτοια επικόλληση;

Διορθώνω…

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Το πρόβλημα μπορεί να αποκτήσει πρόβλημα. Πρόβλημα “νομιμότητας”:

-Πόση είναι η V μεταξύ Μ και Ν την στιγμή που εξισώνονται οι δύο ταχύτητες;

Είναι Β.υ.l ή είναι μηδέν;

Όταν προτείνεις μια περικοπή ύλης πρέπει να σκεφτείς τις παρενέργειες. Τότε που απουσίαζε ο ραβδοηλεκτρομαγνητισμός από την ύλη δεν υπήρχαν παρενέργειες. Όταν όμως μπήκε έπρεπε να αντιληφθούν ότι μια περικοπή στο παρελθόν προκαλεί προβλήματα στο παρόν.

Παρμενίων Μανδραβέλης

Γιάννη καλησπέρα!

Σ ΄ευχαριστώ για την αναφορά σου στο θέμα.Σίγουρα υπάρχουν ερωτήματα που αν τεθούν το θέμα χάνεται .Αλλά όπως γράφει και ο Διονύσης ,πάμε το θέμα ως εκεί που η διδακτέα ύλη μας επιτρέπει να πάμε.  Δυστυχώς!

Διονύσης Μάργαρης
Admin
4 μήνες πριν

“-Πόση είναι η V μεταξύ Μ και Ν την στιγμή που εξισώνονται οι δύο ταχύτητες;”

Δεν είναι ανάγκη Γιάννη να ζητηθεί κάτι τέτοιο!!!

Κάθε πρόβλημα μπορεί να αποκτήσει “πρόβλημα” αν προστεθεί ερώτημα που να μην μπορεί να απαντηθεί με βάση τις γνώσεις των μαθητών…

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Φυσικά να μη ζητηθεί.

Βλέπεις όμως που αρχίζουμε να σκεφτόμαστε τι μπορεί να ζητηθεί και τί όχι;

Να σκεφτόμαστε τι να διδάξουμε και τι όχι;

Ανδρέας Ριζόπουλος
Editor
4 μήνες πριν

Καλησπέρα Θοδωρή και σε όλους τους συναδέλφους.

Κάτι αντίστοιχο είχα αναρτήσει στην Δύο αγωγοί και το φαινόμενο της επαγωγής,

όπου δεν χρησιμοποιώ πουθενά τις 2 πηγές, αφού ο Νόμος Faraday και ο κανόνας Lenz αρκούν για τη λύση. Οι φορές μάλιστα, που έχουν εκεί οι δυνάμεις Laplace, έπονται του κανόνα και δεν είναι Ο κανόνας…
Σε κάθε αγωγό έχουν φορά αντίθετη από την αντίστοιχη σχετική ταχύτητα, αφού έτσι τείνουν να μειώσουν το αυξανόμενο εμβαδό.

Στο σχόλιο της ανάρτησης, βρίσκεται και η περίπτωση που θα εκτοξευτούν οι αγωγοί, όπου και πάλι δεν υπάρχει ανάγκη εισαγωγής 2 ΗΕΔ.

Οπότε θεωρώ ένα τέτοιο θέμα, με αυτή τη λύση, εντελώς νόμιμο για εξετάσεις.

Παρμενίων Μανδραβέλης

Ανδρέα καλησπέρα

Σ ευχαριστώ για τον σχολιασμό .Έχω ακριβώς την ίδια προσέγγιση με σένα στο θέμα.