by 
Καλημέρα. Η άσκηση αυτή είναι μια προσπάθεια μελέτης ενός φαινομένου που στην διαπραγμάτευση του και στην μαθηματική επεξεργασία του συνέβαλαν οι συνάδελφοι Γιάννης Κυριακόπουλος και Θρασύβουλος Πολίτης τους οποίους ευχαριστώ θερμά.
Επειδή το να μοιράζεσαι πράγματα, είναι καλό για όλους…
Καλημέρα. Η άσκηση αυτή είναι μια προσπάθεια μελέτης ενός φαινομένου που στην διαπραγμάτευση του και στην μαθηματική επεξεργασία του συνέβαλαν οι συνάδελφοι Γιάννης Κυριακόπουλος και Θρασύβουλος Πολίτης τους οποίους ευχαριστώ θερμά.
Μία ένσταση:
Γράφετε ότι “Μεταφέρουμε τον διακόπτη από τη θέση (1) στη θέση (2) χωρίς απώλεια ενέργειας (δημιουργία σπινθήρα). Αν θεωρήσουμε ότι στο σύστημα έχουμε αμελητέες απώλειες ενέργειας λόγω έκλυσης θερμότητας (φαινόμενο Joule) ή λόγω ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας η ενέργεια του συστήματος θα διατηρείται. “
Αυτό δεν μπορεί να συμβεί αφού η σταθερά χρόνου ενός κυκλώματος R-L είναι ίση με L/R. Οπότε με τη μεταγωγή του διακόπτη το R–>Άπειρο άρα L/R–>0 και όλη η ενέργεια του πηνίου θα ακτινοβοληθεί. Επομένως η υπόθεση ότι δεν χάνεται η μαγνητική ενέργεια είναι λανθασμένη αφού αντιβαίνει σε βασικούς νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού.
Καλημέρα και καλό μήνα Παναγιώτη, αν μου επιτρέπεται ο ενικός. Έχεις δίκιο ότι για κατα τη μεταφορά του διακόπτη από τη θέση 1 στη θέση 2 θα έχουμε απώλεια ενέργειας πιθανώς όλης. Ακριβώς για αυτό το λόγο θεώρησα πως επιβαλλόταν να γράψω πως δεν έχουμε απώλεια ενέργειας. Ίσως θα ήταν προτιμότερο να ξεκινήσω το φαινόμενο βάλλοντας τον αγωγό με αρχική ταχύτητα υ₀ ενώ το πηνίο στο κύκλωμα δεν διαρρέεται από ρεύμα. Η λογική του φαινομένου θα παρέμενε η ίδια και το φαινόμενο με τις προσεγγίσεις που κάνουμε (R➝0) θα ίσχυε. Ευχαριστώ πολύ για το χρόνο σου και το σχόλιο σου.
Καλημέρα Παύλο καλό μήνα.
Έγραψα αυτή την παρατήρηση γιατί πιστεύω ότι οι ασκήσεις θα πρέπει να ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα. Θα προτιμούσα τις ασκήσεις που είναι δυνατό να πραγματοποιηθούν και πειραματικά.
Για το πιθανόν όλη έχω πάλι ένσταση. Η ενέργεια του πηνίου θα χαθεί σίγουρα όλη. Ένα πειραματάκι που μπορούμε να κάνουμε είναι αν πάρουμε ένα πηνίο με πυρήνα και το συνδέσουμε και αποσυνδέσουμε με μία μπαταρία, τότε θ’ ακούσουμε παράσιτα σε ένα ραδιόφωνο, αφού η Η/Μ ακτινοβολία που εκπέμπεται αναλύεται κατά Fourier σε όλες σχεδόν τις συχνότητες αφού πρόκειται για μία απεριοδική συνάρτηση.
Δεν διαφωνώ σε αυτό και εγώ πιστεύω οτι θα χαθεί όλη. Το πιθανό το έβαλα μόνο και μόνο για να τονίσω ότι εγώ τουλάχιστον δεν μπορώ να το αποδείξω πειραματικά. Για αυτό πρότεινα και διαφορετικές αρχικές συνθήκες ώστε να αποφύγουμε την χρήση του διακόπτη.
Καλημέρα Πάνο και καλό μήνα.
Ένας διακόπτης – τρανζίστορ παρακάμπτει το πρόβλημα;
Καλημέρα!
Ενδιαφέρουσα η μελέτη σας Παύλο , Γιάννη και Θρασύβουλε !
Η αλλαγή μεταβλητης είναι ενα κομβικο σημειο που σκοπο έχει να εκφραστει η ενταση του ρευματος συναρτηση απομακρυνσης ώστε τελικά η δυναμη Laplace να αποκτησει ρόλο δυναμης επαναφοράς. Δεν γνωριζω αν ειναι εφικτο στην πραξη παντως είναι μια όμορφη θεωρητικη έστω κίνηση .
Καλημέρα Κώστα.
Του Παύλου είναι η δουλειά. Από ευγένεια αναφέρει τουλάχιστον εμένα. Ένα διάβασμα έκανα και μια γνώμη είπα.
Καλημέρα, ευχαριστούμε Κώστα. Όλοι συνέβαλαν!!!
🙂 🙂
Να ειμαστε καλα να ανταλλάσουμε σκεψεις και προβληματισμους αυτο έχει σημασια !
Μεταφέρουμε τον διακόπτη από τη θέση (1) στη θέση (2) χωρίς απώλεια ενέργειας
(δημιουργία σπινθήρα). Αν θεωρήσουμε ότι στο σύστημα έχουμε αμελητέες απώλειες
ενέργειας λόγω έκλυσης θερμότητας (φαινόμενο Joule) ή λόγω ηλεκτρομαγνητικής
ακτινοβολίας η ενέργεια του συστήματος θα διατηρείται.
Γεια χαρά σε όλους, εγώ δεν συμφωνώ με την θεώρηση ότι θα χαθεί η μαγνητική ενέργεια που “συσσωρεύτηκε” περί την αυτεπαγωγή λόγω ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβόλησης … απ’ την άλλη, η σχέση L/R ισχύει μόνον εφόσον αποδίδουμε τις απώλειες ενέργειας του ηλεκτρικού συστήματος σε φαινόμενο Joule πάνω σε ωμικά στοιχεία του κυκλώματος (οτιδήποτε κι αν είναι αυτό) … αν υπάρχει άλλος τρόπος απώλειας ηλεκτρικής ενέργειας στο κύκλωμα (π.χ. εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας) τότε ΔΕΝ ισχύουν οι κανόνες Κίρχωφ και κατ΄επέκταση και το θεώρημα του Tellegen για τα συγκεντρωμένα ηλεκτρικά κυκλώματα (που εκφράζει το γεγονός ότι η ηλεκτρική ισχύς παραμένει εντός του κυκλώματος)
Στην άσκηση αυτή θεωρούμε ιδανική αυτεπαγωγή (δηλ. καμία ωμική απώλεια πάνω στο πηνίο), οπότε, όταν ανοιχτοκυκλώνουμε διακόπτουμε by brute force το ρεύμα στο κύκλωμα, και ο μόνος παράγοντας που μπορεί να οδηγήσει σε απώλειες ενέργειας είναι η δημιουργία σπινθήρα λόγω αναδραστικής ΗΕΔ περί τη θέση του διακόπτη … ως εκ τούτου λοιπόν, η θεώρηση ότι στο σύστημα αγνοούμε τυχόν έκλυση θερμότητας λόγω φαινομένου Joule δεν καταλαβαίνω που ακριβώς κολλάει (όταν ανοίγεις κύκλωμα έχεις διακόψει την ροή του ρεύματος και άρα που εμφανίζεται φαινόμενο Joule?) επίσης, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβόληση δεν έχουμε σε συγκεντρωμένα κυκλώματα αλλά πέρα από αυτό … για να έχω ακτινοβολία μαθαίνουμε στην ηλεκτροδυναμική ότι πρέπει να έχουμε επιταχυνόμενα ηλεκτρικά φορτία … εδώ έχουμε ανοιχτοκυκλώσει, πώς δικαιολογείται η εμφάνιση επιταχυνόμενου ηλεκτρικού φορτίου, ιδιαιτέρως, πάνω σε κάτι που προηγουμένως συνιστούσε βραχυκύκλωμα (κατάσταση του πηνίου πριν αλλάξει θέση ο διακόπτης)?
Με τη θεώρηση/προσέγγιση ότι αγνοούμε τις απώλειες ενέργειας λόγω αναδραστικής ΗΕΔ (δηλ. δεν έχουμε εμφάνιση σπινθήρα) μπορούμε να προχωρήσουμε παρακάτω την άσκηση (και αυτή η προσέγγιση είναι αρκετή, οι υπόλοιπες θεωρήσεις/προσεγγίσεις είναι μάλλον άτοπες)
Το θέμα σε αυτή την άσκηση είναι το εξής (δεν είναι το αν θα βάλουμε καλύτερο διακόπτη για να περιορίσουμε τυχόν απώλειες ενέργειας λόγω της μεταγωγής του διακόπτη πάντως): όταν γίνεται η μεταγωγή του διακόπτη, κι εφόσον αγνοούμε τυχόν απώλειες ενέργειας λόγω αναδραστικής ΗΕΔ (στην ουσία θεωρούμε ότι το πηνίο δεν αντιδρά στην απότομη διακοπή του ρεύματος αφού ο μόνος τρόπος να αντιδράσει είναι μέσω της εμφάνισης αναδραστικής ΗΕΔ), μία λογική σκέψη είναι ότι το ιδανικό πηνίο θα συμπεριφέρεται και μετά την μεταγωγή του διακόπτη αρχικώς ως βραχυκύκλωμα (με την επιβαλλόμενη ανοιχτοκύκλωση, η τάση στα άκρα του πηνίου δεν είναι πλέον coupled στο ρεύμα δια του πηνίου μέσω της γνωστής σχέσης L*dI/dt κατά την ανοιχτοκύκλωση), στην εκφώνηση δε, αναφέρεται ότι ο αγωγός ΚΝ είναι αρχικά ακίνητος, όπερ σημαίνει ότι δεν έχουμε κάποια αρχική επαγώμενη ΗΕΔ στα άκρα του μετά την μεταγωγή του διακόπτη, κι επίσης, αναφέρεται ότι δεν έχουμε πουθενά αλλού ωμικά στοιχεία στο δευτερογενές κύκλωμα ώστε να μπορεί κανείς να θεωρήσει ότι μετά την ανοιχτοκύκλωση μπορεί να λάβει χώρα μετατροπή της “αποθηκευμένης μαγνητικής ενέργειας” σε θερμότητα μέσω φαινομένου Joule (αφού δεν μπορεί να υπάρξει φαινόμενο Joule χωρίς ωμικά στοιχεία) … ο γνωστός τρόπος “εκφόρτισης” ενός πηνίου …
Η ερώτηση επομένως είναι η εξής:
Αφού δεν υπάρχει πουθενά πτώση τάσης πάνω στο κλειστό βρόχο που έχουμε δευτερογενώς (δηλαδή δεν έχουμε πουθενά κάποια ΗΕΔ ούτε κανονική, ούτε επαγωγική) γιατί να έχουμε εμφανιζόμενο ηλεκτρικό ρεύμα στον δευτερογενή βρόχο μετά την μεταγωγή του διακόπτη; δηλαδή πώς δικαιολογείται η εμφάνιση αρχικού ηλεκτρικού ρεύματος στο δευτερογενή βρόχο; (με άλλα λόγια από που προκύπτει αυτό το Ι0 της λύσης και πώς υπολογίζεται;)
Σημείωση: φυσικά αν χανόταν όλη η αποθηκευμένη μαγνητική ενέργεια με κάποιον τρόπο (π.χ. λόγω αναδραστικής ΗΕΔ) κατά την μεταγωγή του διακόπτη το υπόλοιπο της άσκησης μάλλον δεν θα είχε νόημα γιατί δεν υπάρχει καθόλου αρχική ενέργεια στο όλο σύστημα …
Ευχαριστώ παρά πολύ για τον χρόνο σου και τα σχόλια σου συνάδελφε. Για την θερμότητα λόγω φαινομένου joule γράφω ότι δεν υπάρχουν απώλειες γιατί για τους οδηγούς γράφω ότι είναι αγώγιμοι αλλά δεν έχω γράψει ότι έχουν αμελητέα αντίσταση. Για το ηλεκτρικό ρεύμα που θα διαρρέει το κυκλώμα αφού πάμε τον διακόπτη από τη θέση 1 στη θέση 2 σκέφτηκα καθαρά ενεργειακά. Τι μπορεί να γίνει η ενέργεια μαγνητικού πεδίου του πηνίου.Βέβαια νομίζω οτι θα ήταν καλύτερα να είχα διαμορφώσει καλύτερα τις αρχικές συνθήκες και απλά να είχα δώσει μια αρχική ταχύτητα στον αγωγό. Πειραματικά δεν γνωρίζω αν μπορεί να επιτευχθεί μια τέτοια διάταξη. Το μόνο σίγουρο είναι οτι επιδιώχθηκε μια θεωρητική μελέτη. Στην προσπάθεια αυτή είναι πιθανόν να έχω κάνει λάθη είτε στην εκφώνηση είτε στη λογική του φαινομένου. Χαίρομαι που αλληλεπιδρώ και μαθαίνω και πάλι ευχαριστώ για τον χρόνο σου.
Ο Παύλος “έχει καλή παρέα”:
Η φωτογραφία είναι από το βιβλίο των Χαλιντέυ – Ρέσνικ.
Στη συγκεκριμένη περίπτωση δεν το παρακάμπτει το πρόβλημα Γιάννη. Το τρανζίστορ όμως μπορεί να λειτουργήσει ως μεταλλάκτης και βάζοντας και ένα πυκνωτή μπορούμε να φτιάξουμε έναν ταλαντωτή LC κάνοντας μία εξαναγκασμένη ταλάντωση.
Φίλε Γιάννη το πείραμα είναι ο μοναδικός αξιόπιστος μάρτυρας της αλήθειας στις φυσικές επιστήμες. Το κύκλωμα – πείραμα του Χαλιντέυ-Ρέσνικ είναι λανθασμένο και αυτό το έχω γράψει πολλά χρόνια πριν. Αν το κύκλωμα λειτουργούσε τότε βάζοντας ένα αμπερόμετρο ή λεντάκι σε σειρά με το πηνίο και η μαγνητική ενέργεια δεν δραπέτευε από το κύκλωμα όπως ισχυρίζομαι με τη μεταβίβαση από το α στο b, θα βλέπαμε μία απόκλιση στο αμπερόμετρο – γαλβανόμετρο ή κάποιο άναμμα στο λεντάκι. ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΟΜΩΣ ΘΑ ΜΑΣ ΔΕΙΞΕΙ ΟΤΙ ΜΕ ΤΗ ΜΕΤΑΒΙΒΑΣΗ ΔΕΝ ΘΑ ΣΥΜΒΕΙ ΤΙΠΟΤΑ. Επικαλούμαι την επιβεβαίωση από κάποιο ΕΚΦΕ γιατί δυστυχώς στην Κέρκυρα το κλείσανε!!!