by Μαγνητικό Πεδίο γύρω από Πυκνωτή: Μια Εισαγωγή στα Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα
Στο σχήμα φαίνεται ένας πυκνωτής, που φορτίζεται με δύο αγωγούς άπειρου μήκους. Οι οπλισμοί του πυκνωτή είναι δίσκοι, εμβαδού S. Λόγω της αύξησης του φορτίου, το μέτρο Ε της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό του πυκνωτή μεταβάλλεται, με ρυθμό: dE/dt.
(α) Να αποδείξετε ότι για να ισχύει στη διαδρομή ΚΛΠΣΚ ο νόμος του Ampere, θα πρέπει σε απόσταση r από το άξονα του πυκνωτή να υπάρχει μαγνητικό πεδίο μέτρου Bc, το οποίο θα πρέπει να είναι ίσο με το μέτρο του μαγνητικού πεδίου B που δημιουργείται από τους αγωγούς σε απόσταση r.
(β) Να αποδείξετε ότι για το Βc ισχύει:
Υπόδειξη: Θα χρειαστείτε τις γνώσεις σας για τον πυκνωτή (Β’ Λυκείου, Γενική Παιδεία}. Αναλυτικά εδώ.
Τα ερωτήματα (α) και (β) είναι υποθετικά: Στο σχολικό βιβλίο (Γ’ Λυκείου, 2ο Τεύχος, σελ. 152) αναφέρεται: “Πρέπει να τονιστεί ότι ο νόμος του Ampère ισχύει μόνο για σταθερά ρεύματα και για σταθερά μαγνητικά πεδία.”
Αν ίσχυαν τα (α) και (β), θα έπρεπε το μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο να δημιουργεί μαγνητικό πεδίο. Και γνωρίζουμε ήδη ότι το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ηλεκτρικό (νόμος της Επαγωγής ή νόμος του Faraday). Δηλαδή το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο θα δημιουργούσε μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό, το μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό θα δημιουργούσε μεταβαλλόμενο μαγνητικό κοκ. Αυτή η υπόθεση διατυπώθηκε από τον Maxwell και επιβεβαιώθηκε πειραματικά από τον Hertz. Έτσι ανακαλύφθηκαν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, δηλαδή ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό πεδίο που το ένα συντηρεί το άλλο.
Καλημέρα Ανδρέα.
Κάποτε στις δέσμες, διδάσκαμε το ρεύμα μετατόπισης…
Καλημέρα Διονύση.
Αυτό που προσπαθώ να πω με την παρούσα ανάρτηση είναι ότι η εξεταστέα ύλη μάς επιτρέπει να διδάξουμε τη δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου από μεταβαλλόμενο μαγνητικό (αφού συμπεριλάβουμε στο τυπολόγιο τον πυκνωτή) χωρίς οποιαδήποτε αναφορά στον όρο ρεύμα μετατόπισης. Διπλό το όφελος: Οι μαθητές ασκούνται στη εφαρμογή του νόμου του Ampere και συγχρόνως είναι μια καλή πάσα για τον διδάσκοντα να αρχίσει να συζητά την αλληλεξάρτηση του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου, που θα τον οδηγήσει στο ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Κι όλ’ αυτά χωρίς οποιαδήποτε αναφορά σε επιπλέον όρους ή γνώσεις Φυσικής.