Τι θα κάνει το κυκλικό καλώδιο;;

Πάνω σε λείο οριζόντιο τραπέζι τοποθετούμε ένα κλειστό κυκλικό καλώδιο πολύ ελαφρύ. Στο κέντρο του τοποθετούμε ένα ισχυρό ευθύγραμμο μαγνήτη με τον βόρειο πόλο του να ακουμπάει στο τραπέζι.
Απομακρύνουμε απότομα και κατακόρυφα τον μαγνήτη μακριά.
Τι θα κάνει το καλώδιο;
Α) θα παραμείνει στη θέση του
Β) θα ακολουθήσει το μαγνήτη και θα συρρικνωθεί
Γ) θα ακολουθήσει τον μαγνήτη διατηρώντας το κυκλικό του σχήμα
Δ) θα συρθεί πάνω στο τραπέζι συρρικνούμενο

Απάντηση:

εδώ από εμένα

(Visited 667 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
23 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Χρήστος Αγριόδημας
Editor
2 μήνες πριν

Καλησπέρα σε όλους.
Πριν λίγο είδα ότι ο Πρόδρομος έβαλε διαγώνισμα το οποίο δεν το έχω διαβασει ακόμη. Πήγα κατευθείαν σε αυτό. Μου θύμισε απευθείας ένα ανάλογο όχι ακριβώς ίδιο που εχει γράψει ο Τάσος Τζανοπουλος και είναι από το Serway. Στο παρακάτω σύνδεσμο. Νομίζω βοηθάει γιατί έχει και πολύ ωραία γραφικά.

https://httpmyphysics.blogspot.com/2019/12/laplace.html?m=0

Τελευταία διόρθωση2 μήνες πριν από Χρήστος Αγριόδημας
Χριστόφορος Κατσιλέρος
Editor

Καλησπέρα και πάλι Πρόδρομε.
Έχω την ισχυρή αίσθηση χωρίς να έχω τον χρόνο να κάνω σχήμα, μόνο από κανόνα Lenz, θα ακολουθήσει για λίγο (βολή πάνω) με αύξηση εμβαδού.
Η έλξη στον άξονα (βολή άνω) οφείλεται στις λεκτικές μαγνητικές δυνάμεις μεταξύ των ετερώνυμων πόλων μαγνήτη και κυκλικού. Η διεύρυνση του εμβαδού στα “πλάγια Β” που ασκούν στοιχειώδεις Laplace στα αντίστοιχα στοιχειώδη τμήματα του κυκλικού. Όπως ακριβώς φαίνεται στις εικόνες του Διονύση και του Γιάννη.

Τελευταία διόρθωση2 μήνες πριν από Χριστόφορος Κατσιλέρος
Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Αν είναι ακριβώς κυκλικό το δαχτυλίδι ας μην ξεχειλώσει.
Ας ξεχειλώσει αν είναι ελλειπτικό που μοιάζει με κύκλο.
Συρρίκνωση δεν βλέπω.

Διονύσης Μάργαρης
Admin
2 μήνες πριν

Καλησπέρα Πρόδρομε, καλησπέρα σε όλους.
Για να μην επαναλαμβάνουμε τα ίδια σχόλια, να πω ότι η παρούσα συζήτηση έρχεται σαν συνέχεια των σχολίων κάτω από την ανάρτηση:
Διαγώνισμα (2) Η/Μ, επαγωγής, κρούσεων και ταλαντώσεων

Διονύσης Μάργαρης
Admin
2 μήνες πριν

Η προσωπική μου άποψη γράφτηκε εδώ:
Καλησπέρα παιδιά.
Διαβάζοντας τα σχόλια, είπα να δω και γω το Α4.
Ας δούμε το σχήμα, όπου τον κυκλικό αγωγό τον βλέπουμε από πάνω, όταν ο μαγνήτης τείνει να μπει στο μάτι μας..
comment image
Εξαιτίας της απομάκρυνσης του μαγνήτη η ένταση του μαγνητικού του πεδίου σε κάθε σημείο του κυκλικού αγωγού μειώνεται, οπότε σύμφωνα με τον Lenz δημιουργείται δεξιόστροφο ρεύμα για να δημιουργήσει το δικό του Βεπ με φορά προς τα κάτω.
(εδώ θα έπρεπε νομίζω να λήγει το ερώτημα…)
Αν έρθουμε τώρα σε ένα τόξο Δs, τότε στην περιοχή του η ένταση του μαγνητικού πεδίου αναλύεται σε δύο συνιστώσες. Μια Β1 με φορά προς τα κάτω και μια Β2 οριζόντια (το αριστερό σχήμα δείχνει γιατί θα είναι αυτές οι κατευθύνσεις των δύο εντάσεων).
Εξαιτίας της Β1 ασκείται στο τόξο αυτό δύναμη που τείνει να αυξήσει το εμβαδόν αφού είναι προς τα αριστερά. Εξαιτίας του Β2 ασκείται δύναμη προς τα πάνω η οποία τείνει να κινήσει τον κυκλικό αγωγό, αφού ο μαγνήτης τελικά τον έλκει.
Άρα συρρίκνωση δεν βλέπω… Το αντίστροφο.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Διονύση:
Μια Β1 με φορά προς τα κάτω και μια Β2 οριζόντια (το αριστερό σχήμα δείχνει γιατί θα είναι αυτές οι κατευθύνσεις των δύο εντάσεων).
Αυτό προκύπτει και σε μένα. Η ακρίβεια σχεδιασμού που έκανες είναι καλή.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Πρόδρομε στηρίζεις απάντηση στο σχήμα 2.
Είναι ακριβές;
Ας υποθέσουμε πως ήταν. Τότε η μαγνητική βελόνα που σχεδίασα θα προσανατολιζόταν έτσι:
comment image
Αυτό δεν θα το δούμε ποτέ.
Αντίθετα θα δούμε:
comment image

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Από την καθημερινή μας εμπειρία (ο Νότιος πόλος στρέφεται σχεδόν προς τον Βόρειο) καταλαβαίνουμε ότι σωστό σχήμα είναι το σχήμα της προσομοίωσης και όχι τα σχήματα 1 και 2.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Η μορφή του μαγνητικού πεδίου:
comment image
Η βελόνα δείχνει τον πόλο. Η “επιστροφή” των δυναμικών γραμμών γίνεται μακριά.
Ας δούμε και κάτι σαν δαχτυλίδι:
comment image
Η φορά του Β φαίνεται από τις βελόνες.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Σωστά. Είναι σαν δύο μαγνητικά μονόπολα.

Γιάννης Μήτσης
Editor
2 μήνες πριν

Ένα επιχείρημά για το αν το καλώδιο τείνει να αυξήσει ή να μειώσει το εμβαδόν του, θα μπορούσε ίσως να είναι το εξής:
Όσο η απόσταση μεταξύ μαγνήτη και δακτυλίου αυξάνεται, η μαγνητική ροή στον δακτύλιο μειώνεται. Ο δακτύλιος αντιδρά στη μείωση της ροής προσπαθώντας να την αυξήσει. Ένας τρόπος για να την αυξήσει είναι η αύξηση του εμβαδού του. Συνεπώς κατά την απομάκρυνση το εμβαδόν τείνει πάντα να αυξηθεί.
Είναι λιγάκι ακροβατικό επιχείρημα αλλά αποφεύγεις να αναφερθείς στην μορφή των δυναμικών γραμμών κτλ

Διονύσης Μάργαρης
Admin
2 μήνες πριν
Απάντηση σε  Γιάννης Μήτσης

Καλημέρα Γιάννη (Μή), Χριστόφορε, καλημέρα σε όλους.
Είχα γράψει δίπλα:

Να δώσω και μια άλλη ματιά.

Σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz, επειδή ο μαγνήτης απομακρύνεται και η ροή μειώνεται, ο κυκλικός αγωγός:

1) έλκεται έτσι ώστε αν είναι δυνατόν να μείνει κοντά στον βόρειο πόλο και έτσι να μην μειωθεί η ροή.

2) Αν ήταν δυνατόν θα αύξανε το εμβαδόν του, ώστε να περιορίσει κατά το δυνατόν, την επερχόμενη μείωση της μαγνητικής ροής.

Νομίζω ότι είναι μια επιτρεπτή θεώρηση, έστω και αν φαντάζει λίγο σύντομη και δεν υπολογίζει δυνάμεις ή δεν αναφέρεται αναλυτικά στο επαγωγικό ρεύμα.

Χριστόφορος Κατσιλέρος
Editor
Απάντηση σε  Γιάννης Μήτσης

Καλησπέρα Γιάννη.
Αν μου επιτρέπεις, δεν βρίσκω το επιχείρημα καθόλου ακροβατικό. Στηρίζεται πεντακάθαρα στον κανόνα Lenz. Ακόμη και στις ραβδολογίζουσες ασκήσεις, η κατεύθυνση της δύναμης Laplace, αυτή την “τάση” έχει. Αντιτίθεται στην όποια αύξηση του εμβαδού του κυκλώματος.

Γιάννης Μήτσης
Editor
2 μήνες πριν

Γεια σου Χριστόφορε
Πράγματι το επιχείρημα που παρέθεσα προέρχεται από τον κανόνα Lenz.
Γιατί λέω πως έχει κάποια ακροβασία:
Ο κανόνας Lenz δεν λέει πως ο βρόχος γενικά αντιτίθεται στη μεταβολή της ροής του. Ο κανόνας λέει πως το επαγωγικό ρεύμα αντιτίθεται στη μεταβολή της ροής του.
Το να πεις ότι ο βρόχος με κάθε τρόπο προσπαθεί να κρατήσει τη ροή αμετάβλητη είναι μια γενίκευση του κανόνα Lenz που δεν είναι αυτονόητη.

Χριστόφορος Κατσιλέρος
Editor
Απάντηση σε  Γιάννης Μήτσης

Καλημέρα Γιάννη, καλημέρα σε όλους.
Ασφαλώς αυτός είναι ο ορισμός. Αλλά , όπου υπάρχει επαγωγικό ρεύμα, υπάρχει και δύναμη Laplace. Προσωπικά, δεν έχω συναντήσει ούτε ένα παράδειγμα στο οποίο η δύναμη αυτή στα στοιχειώδη τμήματα του αγωγού να μην προκαλεί τάση για αντίθετη μεταβολή του εμβαδού (σε σχέση με τη μεταβολή της μαγνητικής ροής). Έχω την αίσθηση πως η απάντηση με μια τέτοια λογική πρέπει να γίνει αποδεκτή σε πανελλαδικές εξετάσεις. Είναι απολύτως συμβατή ως αποτέλεσμα του κανόνα. Ένας βαθμολογητής όμως ξέρει καλύτερα από μένα. Θα ήταν ενδιαφέρουσα μια τέτοια άποψη.