Ας ξαναπούμε τον κανόνα του Lenz

Πάνω στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο, βρίσκονται, δύο κυκλικοί αγωγοί Α1 και Α2, όπως φαίνεται στην κάτοψη του σχήματος. Κάθετα στη διάκεντρο των αγωγών και στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο, τοποθετείται ο ευθύγραμμος αγωγός Α. Συνδέουμε τον αγωγό Α σε κύκλωμα με πηγή συνεχούς τάσης και μεταβλητή αντίσταση, ώστε να διαρρέεται από ρεύμα, που έχει τη φορά του σχήματος. Κάποια στιγμή αρχίζουμε να κινούμε το δρομέα και η μεταβλητή αντίσταση αυξάνεται χρονικά.

α) Να κάνετε τη γραφική παράσταση  |B| – r που περιγράφει πως μεταβάλλεται το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου του ευθύγραμμου αγωγού Α, πάνω στην ευθεία της διακέντρου των δύο κυκλικών αγωγών, θεωρώντας τον αγωγό Α στη θέση r = 0.

β) Να εξηγήσετε γιατί θα αναπτυχθεί ΗΕΔ επαγωγής στους κυκλικούς αγωγούς.

γ) Να βρείτε τη φορά του επαγωγικού ρεύματος στους κυκλικούς αγωγούς, να την σχεδιάσετε στο σχήμα και να την δικαιολογήσετε.

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

(Visited 678 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
10 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Χριστόφορος Κατσιλέρος
Αρχισυντάκτης

Γεια σου Ανδρέα και Χρόνια Πολλά.
Χρήσιμη και πολύ διδακτική.

Μανόλης Μαργαρίτης
13 ημέρες πριν

ωραία παρουσίαση Ανδρέα και για τους δυο τρόπους

Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Kαλημέρα. Κατα την γνωμη μου στο ερωτημα γ) ο μονος τροπος με τον οποιο μπορει ενας μαθητης που γνωριζει μονο την υλη του Λυκειου,να βρει την φορα του επαγωγικου ρευματος ειναι ο κανονας του Lenz.O κανονας Lenz εμπεριεχεται στον νομο του Faraday μεσω του αρνητικου προσημου στην εξισωση αλλα για να βρουμε την φορα του επαγωγικου ρευματος αυστηρα μεσω του νομου του Faraday πρεπει να χρησιμοποιησουμε μαθηματικα και φυσικη εκτος της υλης του Λυκειου.Το προσημο μειον στην εξισωση δεν μπορει να ερμηνευτει απο ενα μαθητη διοτι δεν εχει τις απαιτουμενες γνωσεις.Ο προσανατολισμος μιας κλειστης καμπυλης που ειναι το συνορο μιας ανοιχτης επιφανειας, σε σχεση με τον προσανατολισμο της επιφανειας, ειναι εννοια των μαθηματικων που δεν ειναι γνωστη στο Λυκειο. Εγω αυτον τον συσχετισμο για πρωτη φορα τον ειδα στο πανεπιστημιο οταν διαβασα το θεωρημα Stokes που συνδεει ενα επιφανειακο με ενα επικαμπυλιο ολοκληρωμα..Το οτι η φορα διαγραφης καμπυλης εχει σχεση με τον προσανατολισμο της επιφανειας που περιεχει, δεν προκυπτει απο πουθενα με βαση την Φυσικη και τα Μαθηματικα στο Λυκειο.Επισης το γεγονος οτι αν το Εεπ ειναι θετικο τοτε το ρευμα εχει την θετικη φορα διαγραφης της καμπυλης,επισης δεν προκυπτει απο πουθενα. Ο μονος τροπος με τον οποιο μπορει κανεις να βγαλει συμπερασμα για την φορα του επαγωγικου ρευματος μεσω του νομου του Faraday, αναγκαστικα ειναι ο ακόλουθος:(αναφερομαι στο σχημα σου και στην εξισωση που επισυναπτω)
¨Tα διανυσματα dl και dS που υπαρχουν στην εξισωση του νομου του Faraday οριζονται με τετοιο τροπο ωστε αν το dS των επιφανειων που περικλειονται απο τους κυκλικους αγωγους εχει φορα απο το σχημα προς τον αναγνωστη,τοτε το dl κατα μηκος των κυκλων εχει φορα αντιθετη αυτης των δεικτων του ρολογιου.Η μαγνητικη ροη μεσα απο τον αριστερο κυκλικο αγωγο ειναι θετικη διοτι το εσωτερικο γινομενο ΒdS ειναι θετικο αφου τα διανυσματα Β, dS ειναι ομορροπα.Η μαγνητικη ροη λοιπον ειναι θετικη και μειωνεται κατα μετρο αρα ο ρυθμος μεταβολης της ειναι αρνητικος. Αυτο σημαινει οτι το δευτερο μελος του νομου του Faraday ειναι θετικο, λογω του προσημου μειον που υπαρχει.Αρα και το πρωτο μελος που εξ ορισμου ονομαζεται Ηλεκτρεγερτικη Δυναμη, ειναι θετικο.Αυτο σημαινει οτι αναγκαστικα το εσωτερικο γινομενο Εdl ειναι θετικο, αρα τα διανυσματα Ε και dl ειναι ομορροπα.Αρα το επαγομενο Ηλεκτρικο πεδιο εχει φορα αντιθετη απο αυτην των δεικτων του ρολογιου.Ομως τα θετικα φορτια ως γνωστον θα κινηθουν μεσα στους κυκλικους αγωγους προς τα εκει που τα ωθει το επαγομενο ηλεκτρικο πεδιο δηλαδη αντιθετα απο την φορα των δεικτων του ρολογιου. Η φορα του ηλεκτρικου ρευματος κατα την γνωστη συμβαση ειναι ιδια με την φορα της κινησης των θετικων φορτιων.Αρα η φορα του επαγωγικου ρευματος ειναι αντιθετη απο αυτην της κινησης των δεικτων του ρολογιου.
Αυτη την λογικη η οποια απαιτει την χρηση της εξισωσης Maxwell που επισυναπτω,ειναι αδυνατον να την παρακολουθησει ενας μαθητης Λυκειου εκτος αν οι γνωσεις του ειναι τουλαχιστον δυο χρονια μπροστα.Aκομα και καποιος καθηγητης Λυκειου δεν ειναι καθολου σιγουρο οτι θυμαται την ολοκληρωτικη μορφη του νομου του Faraday. Το σχολικο γραφει απλως Εεπ=-dΦ/dt
Αυτος ομως ειναι ο μονος τροπος με τον οποιο μπορει κανεις να βρει την φορα του επαγωγικου ρευματος αν δεν θελει να εφαρμοσει τον κανονα του Lenz.Το αρνητικο προσημο στον νομο του Faraday, μεχρι τα παιδια να πανε στο πανεπιστημιο,παιζει μαλλον διακοσμητικο ρολο στην εξισωση και το μονο που μπορουμε να τους πουμε ειναι οτι εχει σχεση με τον κανονα του Lenz και οτι προς το παρον εχει νοημα μονο ως συμβολισμος,και οτι μπαινει για λογους πληροτητας.Ο δευτερος τροπος λυσης του ερωτηματος γ) κατα την γνωμη μου δεν ειναι σωστος διοτι τα συμπερασματα δεν βασιζονται στην απαραιτητη προαπαιτουμενη θεωρητικη θεμελιωση Στο Λυκειακο επιπεδο ο κανονας Lenz ειναι ο μονος τροπος λυσης.

ΝΟΜΟΣ FARADAY
comment image

Τελευταία διόρθωση12 ημέρες πριν από Διονύσης Μάργαρης
Πρόδρομος Κορκίζογλου

Καλημέρα Ανδρέα και Χρόνια Πολλά.
Ωραίο Β θέμα! Θα μπορούσε να επεκταθεί και με ερώτημα: αν το οριζόντιο επίπεδο είναι λείο , πώς θα κινηθούν οι κυκλικοί αγωγοί.
Κωνσταντίνε Χρόνια Πολλά.
Έχεις δίκιο στην ανάλυσή σου, αλλά σε απλές περιπτώσεις όπως αυτή του Ανδρέα, μπορεί να βρεθεί η φορά του ρεύματος καί με τους δύο τρόπους που παραθέτει ο Ανδρέας. Το λέω κι εγώ στους μαθητές μου και λειτουργεί.
Καλή Ανά(σ)ταση σε Όλους.

Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Καλημερα Προδρομε. Ναι λειτουργει ως μνημονικος κανονας.Σαν θεωρητικη τεκμηριωση ειναι λαθος διοτι εμπεριεχει δυο αυθαιρετα συμπερασματα που δεν προκυπτουν απο πουθενα.1) Την ταυτιση του εμβαδου μιας ανοιχτης επιφανειας με ενα διανυσμα και τον συσχετισμο της φορας αυτού με ενα μοναδιαιο εφαπτομενικο διανυσμα στην κλειστη καμπυλη, η οποια ειναι το συνορο της επιφανειας.Αυτο υπαρχει μονο σε βιβλια Διανυσματικης Αναλυσης και για πρωτη φορα τα παιδια θα το δουν στο Πανεπιστημιο. 2) Τον συσχετισμο της φορας διαγραφης μιας κλειστης καμπυλης με το προσημο της ηλεκτρεγερτικης δυναμης κατα μηκος της καμπυλης. Αν μπορεσει καποιος να το εξηγησει αυτο σε μενα η σε καποιο μαθητη χωρις την χρηση του ορισμου της Ηλεκτρεγερτικης δυναμης που ειναι η κυκλοφορια του Ηλεκτρικου πεδιου (το επικαμπυλιο ολοκληρωμα) κατα μηκος της καμπυλης,θα του πω μπραβο. Ο κανονας του Lenz ειναι συνεπεια της αρχης διατηρησεως της ενεργειας ,ειναι συντομος ,απλος και υπαρχει και στο σχολικο και σε ολα τα βιβλια φυσικης. Η προσπαθεια στο επιπεδο αυτο να βγαλουμε συμπερασμα κανοντας αναλυση πανω στην εξισωση του νομου του Faraday με λειψές γνωσεις δεν υπαρχει σε κανενα βιβλιο και δεν ειναι σωστη.Καλη Ανάσταση Πρόδρομε.Καλή Ανάσταση σε όλους.

Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Kαλησπερα Ανδρεα,καλησπερα σε ολους.Ο τροπος ευρεσης της φορας του επαγωγικου ρευματος που παρουσιαζεις ο οποιος παρακαμπτει τον κανονα Lenz ειναι μια τεχνικη που δινει μεν σωστο αποτελεσμα αλλα δεν δικαιολογειται με τιποτα με βαση τις υπαρχουσες γνωσεις. Εγω δεν ειπα οτι τα παιδια θα δυσκολευτουν να τον εφαρμοσουν ,ειπα οτι τον εφαρμοζουν χωρις να καταλαβαινουν τι κανουν τελειως μηχανικα. Και οι καθηγητες που εφαρμοζουν αυτη την τεχνικη αν δεν εχουν υπ οψιν τους την ολοκληρωτικη μορφη της εξισωσης Maxwell που ειναι ο νομος του Faraday,ουτε αυτοι καταλαβαινουν ακριβως τι κανουν.
Ας τα παρουμε με την σειρα.Η σελιδα 154 του βιβλιου που εχεις ανεβασει δειχνει ενα πλαισιο και την καθετη στην επιφανεια. Και λοιπον? Γραφει για εμβαδικο διανυσμα και τον συσχετισμο του με την κλειστη καμπυλη που περιβαλει την επιφανεια και την φορα διαγραφης της? Δεν οριζει καν την μαγνητικη ροη ως εσωτερικο γινομενο.
Γραφεις” Η κάθετη που έχει το σχήμα δεν καθορίζει τον προσανατολισμό της επιφάνειας; Ο μαθητής δεν είναι εξοικειωμένος με τον κανόνα του δεξιού χεριού; Άρα η χρήση του για εύρεση της θετικής φοράς διαγραφής, γιατί να τον δυσκολέψει;” ΑΠΑΝΤΩ.Οχι δεν καθοριζει τον προσανατολισμο της επιφανειας,Η καθετη στο σχημα που δειχνεις εχει κατασκευαστει μονο για να σχηματιστει μια γωνια και να βρουμε το συνημιτονο Ο προσανατολισμος της επιφανειας εχει νοημα μονο σε σχεση με τον προσανατολισμο της καμπυλης που περικλειει την επιφανεια.Ο κανονας του δεξιου χεριου δεν υπαρχει στο βιβλιο για αυτο το θεμα. Πουθενα δεν βλεπω στην φωτογραφια της σελιδας 154 που εβαλες να γραφει για σχεση μεταξυ καμπυλης και επιφανειας που περιβαλεται.Παλι ρωτας γιατι να δυσκολευτει ο μαθητης.Δεν ειπα οτι θα δυσκολευτει,ειπα οτι εκτελει συνταγη χωρις καμμια θεμελιωση και χωρις να καταλαβαινει τι κανει.
Και το βιβλιο της ομαδας Δρυ που δειχνεις γραφει:“Φανταζομαστε κατοπιν δεξιοστροφη βιδα,που περιστρεφεται κατα την φορα του ρευματος που προκαλειται.Αν η βιδα προχωρα κατα την κατευθυνση του Α τοτε η ΗΕΔ ειναι θετικη.”
Αυτο το συμπερασμα δεν προκυπτει απο πουθενα. Ειναι ενας μηχανικος τροπος σκεψης που δινει μεν το σωστο αποτελεσμα αλλα θεωρητικα ειναι στον αερα. και δεν εχει καμια χρησιμοτητα.
Επισης στο βιβλιο Κασσέτα πιο κατω που δειχνεις δυο σελιδες κανει το εξης:
Βρισκει την φορά του επαγωγικου ρευματος με χρηση του κανονα Lenz οπως ειναι το σωστο και στην συνεχεια δειχνει οτι αυτο ταιριαζει με μια τεχνικη ορισμου θετικων και αρνητικων φορών αν στην εξισωση Εεπ=-dΦ/dt μπει και ενα προσημο μειον.Εγω δεν ειπα οτι η τεχνικη αυτη δεν μπορει να εφαρμοστει. Ειπα οτι δεν εχει καμμια θεωρητικη θεμελιωση. Ο Κασσετας ακριβως επειδη ξερει οτι η τεχνικη αυτη δεν βασιζεται πουθενα, αποδεικνυει τροπον τινα οτι δινει σωστο αποτελεσμα, ομως αυτο το κανει χρησιμοποιωντας τον κανονα Lenz ως πρωταρχικη αληθη προταση και το κανει για να δειξει οτι υπαρχει λογικος τροπος ερμηνειας του αρνητικου προσημου στον νομο του Faraday και για να δειξει οτι η εξισωση του νομου Faraday απο μονη της εχει μια αυτοτελεια. Ξέρει πολυ καλα τι κανει ο Κασσέτας. Αυτη ειναι η διδακτικη του προταση.Δεν θα ηταν λογικο να μην μπορει ο πρωταρχικος νομος να δωσει ολα τα συμπερασματα και να χρειαζομαστε τον κανονα του Lenz ως συμπληρωμα, Αυτο δειχνει ο Κασσέτας γνωριζοντας οτι απευθυνεται σε μαθητες.Στα πανεπιστημιακα συγγραματα δεν δειχνεται η αυτοτελεια του νομου του Faraday χρησιμοποιωντας τον νομο του Lenz οπως κανει ο Κασσετας διοτι εκει υπαρχει το απαιτουμενο background και η εξισωση μιλαει απο μονη της με τον τροπο που περιεγραψα στο πρωτο μου σχολιο.. Κατα την γνωμη μου η μεθοδος που παρακαμπτει τον κανονα του Lenz στο επιπεδο του Λυκειου ειναι αχρηστη και το ποσοι πολλοι συναδελφοι την χρησιμοποιουν δεν σημαινει τιποτα. Σαν μεθοδος δεν προσφερει τιποτα.Πολυ κακως την χρησιμοποιουν,κακιστα.Αποδεκτη στις εξετασεις παντως ειναι και απο μενα δεν θα εκοβα μοναδες.Δυσκολα κοβω μοναδες συνηθως.Η μονη σωστη μεθοδος για το λυκειο ειναι ο κανονας του Lenz.Στο προηγουμενο σου σχολιο απαντας σε τελειως διαφορετικα πραγματα απο αυτα που ειπα εγω. Kαλη Ανάσταση και απο μενα Ανδρέα καθως και σε ολους τους συναδελφους.

Τελευταία διόρθωση12 ημέρες πριν από Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος