by 
Στο σχήμα φαίνονται οι διαδοχικές θέσεις ενός ορθογώνιου μεταλλικού πλαισίου και ενός μεταλλικού δακτυλίου. Το πλαίσιο και ο δακτύλιος περνάνε από ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο (η περιοχή με το γαλάζιο χρώμα) που οι δυναμικές του γραμμές είναι κάθετες στο επίπεδο τους. Τα τμήματα ΚΛ και ΠΡ είναι συνεχώς κάθετα στην ταχύτητα του πλαισίου και του δακτυλίου αντίστοιχα και το ΠΡ είναι διάμετρος του δακτυλίου. Όταν το πλαίσιο και ο δακτύλιος βρίσκονται στις φάσεις 4 και 5, στα σημεία Κ και Λ του πλαισίου καθώς και στα σημεία Π και Ρ του δακτυλίου:
(α) συσσωρεύεται ηλεκτρικό φορτίο και εμφανίζεται ΗΕΔ από επαγωγή μεταξύ αυτών των σημείων
(β) συσσωρεύεται ηλεκτρικό φορτίο αλλά δεν εμφανίζεται ΗΕΔ από επαγωγή μεταξύ αυτών των σημείων.
(γ) δεν συσσωρεύεται ηλεκτρικό φορτίο αλλά εμφανίζεται ΗΕΔ από επαγωγή μεταξύ αυτών των σημείων.
(δ) δεν συσσωρεύεται ηλεκτρικό φορτίο ούτε εμφανίζεται ΗΕΔ από επαγωγή μεταξύ αυτών των σημείων.
Να επιλέξετε τη σωστή πρόταση και να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.
Υπόδειξη: Όταν ένας ευθύγραμμος αγωγός κινείται με σταθερή ταχύτητα κάθετα στις δυναμικές γραμμές ομογενούς μαγνητικού πεδίου, τα ελεύθερα ηλεκτρόνιά του, συμμετέχοντας στην κίνηση του αγωγού, κινούνται και αυτά κάθετα στις δυναμικές γραμμές του πεδίου. Ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο επειδή κινείται με ταχύτητα μέσα σε μαγνητικό πεδίο θα δεχτεί δύναμη Lorentz. Έτσι δημιουργείται συσσώρευση αρνητικού φορτίου στο ένα άκρο του αγωγού, και πλεόνασμα θετικού φορτίου στο άλλο άκρο.
(Δείτε στο σχολικό βιβλίο την Ενότητα 5-3: Ευθύγραμμος Αγωγός Κινούμενος σε Ομογενές Μαγνητικό Πεδίο.)
Σημείωση για τους διδάσκοντες: Το παρόν Θέμα είναι παραλλαγή της Ερώτησης 5.7 του σχολικού. Εκεί διατυπώνεται το ερώτημα: «Σε ποια ή σε ποιες από τις οχτώ φάσεις της κίνησης, που παριστάνονται στο σχήμα αναπτύσσεται ηλεκτρεγερτική δύναμη από επαγωγή στο δακτύλιο;» και στις Λύσεις των Ασκήσεων που συνοδεύει το σχολικό δίνεται η απάντηση: «Στην 3 και την 6.». Με βάση την παρούσα ανάρτηση αυτή η απάντηση είναι ελλιπής: ΗΕΔ από επαγωγή αναπτύσσεται και στις φάσεις 4 και 5, δηλαδή όσο ο δακτύλιος βρίσκεται ολόκληρος μέσα στο ομογενές μαγνητικό πεδίο.
Καλό μεσημέρι σε όλους.
Ανδρέα, η ΗΕΔ δεν είναι τάση. Δεν είναι διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων.
Δεν είναι κάπου εντοπισμένη, αλλά αναφέρεται σε όλο το κύκλωμα.
Νομίζω αυτό υπονοεί και ο Γιάννης στις τοποθετήσεις του.
Διδακτικά βέβαια, όταν μιλάμε για μια μπαταρία, η οποία τροφοδοτεί ένα κύκλωμα, μας βολεύει να την εντοπίζουμε στην μπαταρία και η τιμή της, είναι ίση με την πολική τάση της μπαταρίας όταν Ι=0.
Το ίδιο και στον κινούμενο αγωγό, η ΗΕΔ αναπτύσσεται πάνω του και είναι ίση με την τιμή της τάσης στα άκρα του, οπότε βολεύει να μιλάμε για ΗΕΔ Ε=Βυl.
Έρχομαι τώρα στα κυκλώματα που δίνεις. Αυτό που καταλαβαίνω είναι ότι:
Σε ένα τετράγωνο πλαίσιο ή σε ένα κυκλικό αγωγό, υπολογίζεις μια τάση στην προβολή του όποιου σχήματος, σε διεύθυνση κάθετη στην ταχύτητα, την οποία ονομάζεις ΗΕΔ. Και το ερώτημα είναι, να την κάνεις τι;
Αν αυτό το πεις στους μαθητές θα ψάχνουν για ρεύματα και δυνάμεις Laplace, θολώνοντας το τοπίο.
Μεταξύ δύο σημείων ναι, μπορώ να υπολογίσω μια διαφορά δυναμικού, ή έστω μια ΗΕΔ. Αν όμως αυτή δεν συμμετέχει στην κυκλοφορία κάποιου ρεύματος, αν δεν παρέχει ενέργεια στο κύκλωμα, τότε τι να την κάνω; Πώς να την συμβιβάσω με την εξίσωση ορισμού της ΗΕΔ: Ε=W/q ;
Μπορώ πω στους μαθητές ότι σε έναν ελεύθερο αγωγό που κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο κλπ δεν υπάρχει ΗΕΔ από επαγωγή;
Νομίζω ότι θα τους κάνεις ζημιά, αν το πεις Ανδρέα…
Καλησπέρα Ανδρέα,
προσωπικά μου αρέσει να σκέφτομαι την επαγωγική ΗΕΔ ως το αποτέλεσμα της ύπαρξης ενός ηλεκτρικού πεδίου για έναν παρατηρητή κινούμενο με τον αγωγό (έτσι αντιλαμβάνομαι την θαβύτερη σημασία του νόμου του Faraday). Άρα θεωρώ πως στην περίπτωση κυκλώματος εξολοκλήρου μέσα στο ΟΜΠ δεν υπάρχει επαγωγική ΗΕΔ γιατί για τον κινούμενο παρατηρητή δεν κινούνται φορτία, άρα δεν καταγράφεται ηλεκτρικό πεδίο στον χώρο.
Αν “κολλήσουν” οι αγωγοί ο κινούμενος παρατηρητής θα ανιχνεύσει φορτία στα άκρα του, άρα θα αποφανθεί ότι στον χώρο υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο. Τώρα θα καταγράψει ΗΕΔ αν κλείσει κατάλληλα το κύκλωμα.
Διονύση ας πάρουμε το σχήμα σου και ας το κάνουμε άσκηση. Την οποία έχεις ήδη λύσει στο σχόλιο. Συγκεντρώνω:
Υπήρχαν ασκήσεις τέτοιες που ζητούσαν γραφική παράσταση της VΑΒ και γινόταν το λάθος να την θεωρήσουμε μηδενική όταν γινόταν σταθερή η ροή και μηδενιζόταν η ΗΕΔ και το ρεύμα.
Συμφωνώ. Ωστόσο το σχολικό παρουσιάζει την αντίθετη άποψη.
Σημείωση: Ούτε ο Halliday ούτε ο Young ούτε ο Serway αναφέρονται σε ΗΕΔ από επαγωγή του πλαισίου, όταν ένα πλαίσιο μπαίνει σε μαγνητικό πεδίο: Αναφέρονται μόνο σε ρεύμα και δύναμη Laplace.
Όπως προέκυψε από την συζήτηση που ακολούθησε, στις φάσεις 4 και 5 αναπτύσσεται ΗΕΔ από επαγωγή στα σημεία Κ και Λ αλλά σε όλο το πλαίσιο δεν υπάρχει ΗΕΔ από επαγωγή.