by 
Από αγώγιμο μικρό σφαιρίδιο Σ1 αφαιρούμε Ν1 ηλεκτρόνια και το φέρνουμε σε επαφή με άλλο μικρό αφόρτιστο αγώγιμο σφαιρίδιο Σ2 ενώ στη συνέχεια τα απομακρύνουμε σε αρκετή απόσταση r.
- Να εξηγήσετε την φόρτιση και το είδος του φορτίου του Σ2 μετά την επαφή .
- Να σχεδιάσετε τα σφαιρίδια στη θέση απομάκρυνσης τους κατά r και την δύναμη Coulomp μεταξύ τους .Να αναφέρετε τις προϋποθέσεις για την ισχύ του νόμου Coulomp.
- Να υπολογίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που μετακινήθηκαν από το ένα σφαιρίδιο στο άλλο αν γνωρίζουμε ότι η δύναμη μεταξύ τους έχει max μέτρο.
Δίδεται ο Ν1 .
Η συνέχεια …εδώ σε Word και εδώ σε pdf
Πολύ καλή.
Καλό μεσημέρι Παντελή.
Πολύ καλή!
Και αν οι μαθητές διδάσκονταν και την χωρητικότητα αγωγού, θα εύρισκαν ότι θα πρέπει τα δύο αγώγιμα σφαιρίδια να έχουν ίσες ακτίνες.
Καλημέρα Παντελή.
Πολύ καλή με ωραίο τρόπο για να βγει το μέγιστο.
Εδώ, αν μου επιτραπεί, να προσθέσω μια “πονηρή” ερώτηση από τα παλιά.
Αν έρθουν σε επαφή μια αρχικά φορτισμένη και μια όμοια αφόρτιστη σφαίρα, μετά θα αποκτήσουν το ίδιο φορτίο;
Ο κρυφός άσσος ήταν ότι, όχι υποχρεωτικά γιατί αν η πρώτη είχε 15 π.χ. ηλεκτρόνια τότε μετά την επαφή δε γίνεται να χωριστεί στα δυο το μονό ηλεκτρόνιο, λόγω της κβάντωσης.
Φυσικά εδώ που αναφερόμαστε σε “μεγάλα” φορτία, το ένα ηλεκτρόνιο πρακτικά δεν παίζει ρόλο στο συνολικό φορτίο.
Να είσαι καλά!!!
Καλησπέρα. Θα ήθελα να ρωτήσω όταν λέμε όμοια τι εννοούμε ,ίδιας ακτίνας μόνο ή ίδιας ακτίνας και υλικού ;Το απευθύνω γενικά το ερώτημα σε όποιον έχει χρόνο και διάθεση. Χρόνια πολλά λόγω της ημέρας σε όσους έχουν την ονομαστική τους εορτή.
Καλησπέρα Γιάννη.
Καλύτερα να ξεκαθαρίζεται τι εννοείται κάθε φορά, αλλά προσωπικά το εκλαμβάνω ως “σε όλα ίδια”.
Ίδια ακτίνα, ίδιο υλικό, ίδια θερμοκρασία…
Καλησπέρα Διονύση και ευχαριστώ.Άρα όταν έχω φόρτιση με επαφή μεταξύ δύο αγώγιμων σφαιρών μπορεί να είναι και απο το ίδιο υλικό.Το ίδιο ισχύει και αν ήταν απο το ίδιο μονωτικό υλικό ;
Όταν λέμε όμοια Γιάννη, εννοούμε όμοια!
Από κει και πέρα στην επαφή δύο σφαιρών για φόρτιση της μιας:
1) Το υλικό δεν παίζει ρόλο. Αν σε μια φορτισμένη αγώγιμη σφαίρα Α φέρουμε σε επαφή μια άλλη αγώγιμη Β, ίσης ακτίνας, τότε θα αποκτήσουν τελικά ίσα φορτία (θα μοιραστούν το αρχικό φορτίο της Α)…
2) Αν το υλικό των σφαιρών είναι μονωτικό, δεν ισχύουν αυτά, Δεν πρόκειται να φορτισθεί η Β, απλά τοπικά μπορεί να δεχτεί ελάχιστα φορτία…
Ναι Διονύση θα φορτιστεί τοπικά αυτό εντάξει . Στο 2 που γράφεις θεωρείς οτι η Β θα δεχτεί ελάχιστα φορτία επειδή είναι απο το ίδιο υλικό ή θα έλεγες το ίδιο αν ήταν και απο διαφορετικό υλικό (μονωτικό); Αυτό το ελάχιστα αντιστοιχεί ας πούμε σε φορτίο τάξης nC ή εννοείς ακόμα μικρότερης τάξης μέγεθος φορτίου; Άρα η φόρτισημε επαφή αφορά κυρίως αγωγιμα υλικά τελικά;
Αν προκειται να φορτίσουμε ένα μονωτικό υλικό (τοπικά) θα προτιμήσουμε φόρτιση με τριβή απ΄ οτι με επαφή; Στη φόρτιση με τριβή αναγκαστικά απο οτι καταλαβαίνω τα υλικά πρέπει να είναι διαφορετικά (τριβοηλεκτρική σειρά).
Καλημέρα Γιάννη.
Συγγνώμη για την καθυστέρηση, αλλά τώρα συνειδητοποίησα ότι είδα την ερώτησή σου.
Επειδή στα παραπάνω με κάλυψε ο Διονύσης, απαντώ στο κομμάτι:
Στο 2 που γράφεις θεωρείς οτι η Β θα δεχτεί ελάχιστα φορτία επειδή είναι απο το ίδιο υλικό ή θα έλεγες το ίδιο αν ήταν και απο διαφορετικό υλικό (μονωτικό); Αυτό το ελάχιστα αντιστοιχεί ας πούμε σε φορτίο τάξης nC ή εννοείς ακόμα μικρότερης τάξης μέγεθος φορτίου; Άρα η φόρτιση με επαφή αφορά κυρίως αγωγιμα υλικά τελικά;
Ναι θα δεχθεί ελάχιστα φορτία και από διαφορετικό μονωτικό υλικό, γιατί το γεγονός ότι είναι μονωτικό, δεν επιτρέπει την κίνησή τους (των φορτίων)
Αυτό το ελάχιστα δε μπορούμε να εξηγήσουμε αν θα είναι της τάξης των nC, γιατί δεν ξέρουμε το αρχικό φορτίο της φορτισμένης.
Ναι η φόρτιση αφορά αγώγιμα υλικά, ώστε να μπορεί να κινηθεί το φορτίο και να σταματήσει η μετακίνηση όταν το δυναμικό γίνει παντού ίδιο, όχι γιατί δε μπορεί να κινείται λόγω ηλεκτρικής μόνωσης.
Να είσαι καλά!!!
Καλησπέρα Βασίλη και ευχαριστώ. Η φόρτιση με επαφή αφορά αγώγιμα υλικά (κυρίως) ώστε να εξηγήσουμε τη μετακίνηση των ηλεκτρονίων λόγω της διαφοράς δυναμικού το κρατώ.Αλλά μπορώ να έχω φόρτιση με επαφή μεταξύ μιας αγώγιμης σφαίρας και μιας ράβδου απο μονωτικό υλικό όπως αφήνει να εννοηθεί μια εικόνα του σχολικού βιβλίου της γ γυμνασίου(1.21).
Όταν έχω μονωτικά υλικά ,πλαστικό, γυαλί ,ύφασμα κλπ η φόρτιση με τριβή θα δώσει επιπλέον ενέργεια (θερμική 😉 στα εξωτερικά ηλεκτρόνια ώστε να μετακινηθούν απο το ένα υλικό στο άλλο και να φορτιστούν και τα 2 τοπικά. Εκεί ποιος είναι ο μηχανισμός της μετακίνησης των ηλεκτρονίων από το ένα υλικό στο άλλο;
Καλησπέρα Γιάννη.
Τώρα είδα την απάντηση του Βασίλη στο προηγούμενο ερώτημά σου (καλησπέρα Βασίλη), με τον οποίο συμφωνώ.
Μιλάμε Γιάννη για φόρτιση μεταξύ αγωγών.
“Αλλά μπορώ να έχω φόρτιση με επαφή μεταξύ μιας αγώγιμης σφαίρας και μιας ράβδου απο μονωτικό υλικό όπως αφήνει να εννοηθεί μια εικόνα του σχολικού βιβλίου της γ γυμνασίου”
Μπορείς; Η αλήθεια είναι ότι μεταφέρεται φορτίο, αλλά ελάχιστο και πάντως μη προσδιοριζόμενο υπολογιστικά. Πόσο δηλαδή φορτίο μπορεί να μεταφερθεί σε μια αγώγιμη σφαίρα, με την επαφή της με μια φορτισμένη μονωτική ράβδο; Δεν νομίζω ότι υπάρχει κάποια θεωρία που να προβλέπει την ελάχιστη αυτή μεταφορά.
Όσον αφορά τον μηχανισμό φόρτισης με τριβή, νομίζω ότι οφείλεται στην διαφορετική ηλεκτρονιακή δόμηση και κρυσταλλική δομή των μονωτών. Με την τριβή και την τοπική αύξηση της θερμοκρασίας κάποια ηλεκτρόνια ελευθερώνονται και μετακινούνται προς την μια επιφάνεια, με βάση το υλικό.
Δεν γνωρίζω να υπάρχει μια γενική θεωρία που να ερμηνεύει περισσότερο αναλυτικά το μηχανισμό.
Καλησπέρα Διονύση και σας ευχαριστώ. Ξεκαθάρισα μερικά πράγματα με τη βοήθειά σας.Διονύση αν θες να δείξεις το ηλεκροσκόπιο και τι λειτουργία του τι θα έφερνες σε επαφή με το δίσκο του ηλεκτροσκοπίου; (χωρίς χρήση της μηχανής wimshurst, επίσης το μπαλόνι το φορτισμένο με τριβή δεν χρειάζεται καν να το φέρεις σε επαφή αρκεί απο μικρή απόσταση)
Με το ηλεκτροσκόπιο Γιάννη, γίνεται ανίχνευση της ύπαρξης φορτίων.
Πλησιάζοντας το φορτισμένο μπαλόνι στον δίσκο του ηλεκτροσκοπίου, δεν μεταφέρεις καθόλου φορτία σε αυτό.
Δεν μεταφέρονται φορτία από τον μονωτή στον αγωγό δηλαδή.
Τι γίνεται;
Το ηλεκτροσκόπιο βρίσκεται μέσα στο ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργεί ο μονωτής (το αρνητικό φορτίο του μπαλονιού) και έχουμε απώθηση των ελευθέρων ηλεκτρονίων, τα οποία καταλήγουν στα φυλλαράκια και τα οποία απωθούνται και ανοίγουν.
Το συνολικό φορτίο δίσκου και στελέχους είναι μηδενικό.
Επιστρέφω για κάτι συμπληρωματικό.
Φέρε Γιάννη σε επαφή το φορτισμένο μπαλόνι με την σφαίρα του ηλεκτροσκοπίου. Θα διαπιστώσεις ότι αποκλίνει.
Απομάκρυνε τη σφαίρα και παρατήρησε να δεις, θα μείνουν ανοιχτά τα φυλλαράκια;
Αν το ηλεκτροσκόπιο συνεχίσει να αποκλίνει, αυτό θα σημαίνει ότι έχεις μεταφορά ηλεκτρονίων από το μπαλόνι προς το ηλεκτροσκόπιο.
Αν δεν αποκλίνει πια, σημαίνει ότι ουδεμία μεταφορά είχες, απλά προκάλεσες κάποια ανακατανομή φορτίων με επαγωγή!
Ναι Διονύση αυτό θα κάνω. Για ανίχνευση φορτίου με ηλεκτροσκόπιο με επαφή θυμάσαι κάποιο φορτισμένο σώμα που να είχες χρησιμοποιήσει με επιτυχία; Ίσως ο Βαγγέλης θα μπορούσε να προτείνει κάτι .
Καλησπέρα Βασίλη. Ωραίος προβληματισμός. Τι θα κάνει το 15ο ηλεκτρόνιο; Μήπως θα ανταλλάσσεται μεταξύ των δυο σφαιρών λόγω διαφορετικών απώσεων; άρα θα είναι μια δυναμική κατάσταση 7 – 8 και 8 – 7 ηλεκτρονίων;
Καλημέρα Χριστόφορε. Σε ευχαριστώ πολύ για την απάντηση.
Η αλήθεια είναι ότι αφού απομακρύνονται οι σφαίρες και η επικοινωνία σταματά, οπότε το ηλεκτρόνιο κάπου θα κατασταλάξει, ποτέ όλα αυτά τα χρόνια δε σκέφτηκα την ταλάντωσή του μεταξύ των σφαιρών, κατά τη διάρκεια της επαφής, λόγω των διαφορετικών απώσεων όπως σωστά λες.
Θα το ξανασκεφτώ και θα τα ξαναπούμε. Να είσαι καλά!!!
Καλημέρα Βασίλη.
Καλησπέρα εις τους φίλους.
Σωστά Διονύση, μόνο επειδή δεν ξέραμε τη σχέση των φορτίων, ζωγράφισα άνισα τα σφαιρίδια…
Βασίλη η “οριακή” ερώτηση που έθεσες, με παραπέμπει σε μια ανάλογη … “αν ένα φωτόνιο πέσει στη διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων τι θα συμβεί;”
Σας ευχαριστώ, καλό μεσημέρι
Καλησπέρα Παντελή. Εξαιρετική άσκηση, συγχαρητήρια!
Καλησπέρα Παντελή.
Τα βασικά είναι πάντα σημαντικά.
Και άμα δίνονται με γλαφυρό τρόπο ελπίζουμε να τραβήξουν την προσοχή των παιδιών.
Να είσαι καλά.
Καλησπέρα Άρη.
Σωστά …τα βασικά και πως θα τα σερβίρεις.
Σ’ ευχαριστώ
Καλησπέρα Χριστόφορε.
Συμφωνώ με την απάντησή σου στο ερώτημα του Βασίλη, στη φάση που παραμένουν σε επαφή και κατά την απομάκρυνση … λέω ,όπου κάτσει η “μπίλια”.
Σ’ ευχαριστώ, να είσαι καλά
Αν οι δυο σφαίρες είναι σε συνεχή επαφή, έχω την αίσθηση πως το (κάποιο) “15ο” ηλεκτρόνιο , θα μετακινείται από τη μια σφαίρα στην άλλη σαν το ιδανικό ρευστό που μεταφέρεται από ένα συγκοινωνούν δοχείο σε άλλο , πέρα – δώθε , εφόσον είχε ξεκινήσει από αφετηρία με υψομετρική διαφορά. Κάτι σαν ταλάντωση.
Ευχάριστο ξάφνιασμα από ένα “υποτιμημένο” μέρος της ύλης που
συνήθως το προσπερνάμε βιαστικά…..
Φέτος έδωσα περισσότερη προσοχή, λόγω Γ’ Γυμνασίου και συνειδητοποίησα
πόσο ενδιαφέρον έχει…..
Το μαθηματικό μέρος, σταθερό άθροισμα, μέγιστο γινόμενο όταν είναι ίσοι,
νομίζω πως πλέον δεν διδάσκεται …. αυτό εισπράττω κάθε φορά που το αναφέρω
Όμορφη έκπληξη Παντελή, ευχαριστούμε
Γειά σου Θοδωρή .
Όπως το λες …έχει ενδιαφέρον το τμήμα αυτό της ύλης και θα ‘λεγα πως
μέσω αυτής μπορεί να διεγερθεί η φαντασία για τους αόρατους φορείς…
Ως προς την δικαιολόγηση του max υπάρχει βέβαια και η βθμια οδός ,
αλλά αν υπάρχει η γνώση του σταθερού αθροίσματος όρων γινομένου,
είναι εργαλείο χρηστικό …λέω.
Ευχαριστώ, να είσαι καλά
Ωραία άσκηση, δίνει αρκετή τροφή για σκέψη από φυσικής άποψης και κάνει “πάσα” στα μαθηματικά για την εύρεση μεγίστου. Η πρώτη ιδέα στη μεγιστοποίηση του πολυωνύμου (Ν_1-Ν_2)Ν_2 είναι να πάρεις την παράγωγο αν θεωρήσεις ως μεταβλητή το Ν_2 και μετά με κρίσιμα σημεία κτλ. βρίσκεις το ζητούμενο. Βέβαια, αυτό είναι για εσωτερική κατανάλωση και όχι για την τάξη της Β. Το σκεπτικό της λύσης νομίζω ότι ίσως φανεί στα παιδιά ως μεγάλο άλμα. Ένας άλλος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσουν τον τύπο -β/2α ως μέγιστο για παραβολή που έχει αρνητικό συντελεστή στον τετραγωνικό όρο και το οποίο έχουν ήδη διδαχθεί.
Ευχαριστώ Δημήτρη.
Στο προηγούμενο σχόλιο μου γράφω…”Ως προς την δικαιολόγηση του max υπάρχει βέβαια και η βθμια οδός”.
Είναι βέβαια γεγονός πως τα Μαθηματικά , δίνουν εργαλεία διάφορα για χρήση, …αρκεί να ξέρεις να τα χρησιμοποιήσεις.
Να είσαι καλά
Παντελή, πολύ μου άρεσε!
Και ακόμη περισσότερο το σχήμα!
Στις προϋποθέσεις για το νόμο του Coulomb, θα έγραφα μόνο την πρώτη… με έπιασες αδιάβαστη στη δεύτερη… στην τρίτη συμπεριλαμβάνεται και η κίνηση με μικρή ταχύτητα;
Καλησπέρα Ελευθερία.
Συγχώρα μου την αργοπορία μου αλλά όταν χαθεί το θέμα από την πρώτη σελίδα κάπως ξεχνιέμαι ,επί πλέον έχω κατέβει στο χωριό και υποκύπτω σε άλλου είδους φυσικά ενδιαφέροντα.
Η αλήθεια, τις δύο πρώτες προϋποθέσεις χρησιμοποιούσα στο παρελθόν . Η τρίτη μπήκε γιατί κάπου(;) το κείμενο μου την υπενθύμισε και υπέθεσα πως μάλλον, επειδή η Coulomp διατυπώθηκε σε “στατικά” φορτία συμπληρώνοντας τη σκέψη μου με το ότι η κίνηση δημιουργεί ρεύμα και μαγνητικά αποτελέσματα .
Πάντως λύνουμε (στην κατ/νση) προβλήματα με κίνηση φορτίου και εφαρμογή της εν λόγω δύναμης θεωρώντας τη δύναμη τη στιγμή που μας ενδιαφέρει σαν να ήταν στατικό το κινούμενο. π.χ ένα Q>0 ακλόνητο και αφήνουμε από κάποιο ύψος ένα m,q>0 ελεύθερο. Ποιά η max ταχύτητα και η max η min(ανάλογα με τη σχέση mg και Fc αρχικά απόσταση από το Q.
Ίσως αν κάποιος μας διαβάσει να έχει κάτι για την 3η προϋπόθεση
Για το σχήμα ,δοκιμάζω ένα IPAD γραφίδα μόνο που ακόμη δεν έχω καταφέρει άμεσα να ανεβάζω το χειροποίητο σχέδιο και πάω μέσω φωτογραφίας που συμβαίνει σχετική αλλοίωση.
Σ’ ευχαριστώ ,να είσαι καλά