by 
Παρακολουθήστε στο Youtube το video: Αποδέκτες
που πραγματοποιήθηκε στο σχολικό εργαστήριο.
Το κύκλωμα που παρουσιάσαμε στο video είδαμε ότι αποτελείται από πηγή σταθερής ΗΕΔ Ε =7V, με έστω r = 1Ω εσωτερική αντίσταση, λαμπάκι (6V, 0,5W) και ένα ανεμιστηράκι, όλα συνδεδεμένα σε σειρά. Το λαμπάκι υποθέτουμε ότι υπακούει στο νόμο Ohm.
α) Όταν το ανεμιστηράκι στρέφεται ελεύθερα η ένταση του φωτός, που εκπέμπει ο λαμπτήρας, είναι μικρότερη από την ένταση του φωτός όταν το εμποδίσουμε να στρέφεται.
Μπορείτε να δώσετε κάποια ποιοτική ενεργειακή εξήγηση;
β) Εμποδίζουμε το ανεμιστηράκι να στρέφεται και παρατηρούμε ότι η ένταση του ρεύματος, είναι I1 = 0,08A
β1) Υπολογίστε την εσωτερική αντίσταση του ανεμιστήρα και
β2) Εξηγείστε ποσοτικά ποιες ενεργειακές μετατροπές συμβαίνουν στο κύκλωμα, υπολογίζοντας την ισχύ κάθε διπόλου.
γ) Όταν το ανεμιστηράκι στρέφεται παρατηρούμε ότι η ένταση του ρεύματος, είναι I1 = 0,07A
γ1) Πόση είναι η μηχανική ισχύς που μας δίνει το ανεμιστηράκι;
γ2) Πόση είναι η ισχύς που καταναλώνει τώρα; Μπορείτε να βρείτε την απόδοση του ανεμιστήρα;
γ3) Εξηγείστε ποσοτικά ποιες ενεργειακές μετατροπές συμβαίνουν στο κύκλωμα, υπολογίζοντας την ισχύ κάθε διπόλου.
Ο σύνδεσμος για το video είναι και
Το “γκάλοπ” στο σχολείο μου έδειξε ότι αρκετοί μαθητές – και θετικής κατεύθυνσης Β΄και Γ΄ – πιστεύουν ότι οι ανεμογεννήτριες στο Παναχαϊκό παράγουν αιολική ενέργεια. Έτσι έβγαλα το ανεμιστηράκι, που κάνει πραγματικά αυτό που πίστευαν, μπας και δουν κάποια διαφορά…
Πολύ καλό Ανδρέα.
Αξίζει να το δούμε κάποια στιγμή με το μοντέλο του, τη ράβδο που περιστρέφεται και είναι σε σειρά με λαμπάκι.
Γεια σου Ανδρέα πολύ ωραία ανάρτηση.
Μια απόδειξη ότι το λαμπάκι φωτοβολεί πιο έντονα όταν ο ανεμιστήρας δεν στρέφεται με χρήση του 2ου κανόνα του Kirchhoff. Το έχεις αναφέρει στην λύση σαν αποτέλεσμα της μεγαλύτερης ενέργειας που απαιτείται όταν κινείται το ανεμιστηράκι.
Εφαρμογή του 2ου κανόνα Kirchhoff με ανεμιστηράκι ακίνητο :
Ε = Vλ + Vr + Vανεμ. ⇒ Ε = Ι₁Rλ + Ι₁r + I₁Rανεμ. ⇒ E = I₁(Rλ + r + Rανεμ.) ⇒ E = I₁Rολ. (1) .
Εφαρμογή του 2ου κανόνα Kirchhoff με ανεμιστηράκι ελεύθερο να κινηθεί :
Ε = Vλ + Vr + Vανεμ.’ ⇒ Ε = Ι₂Rλ + Ι₂r + I₂Rανεμ. + Vκ.ανεμ. ⇒ E = I₂(Rλ + r + Rανεμ.) + Vκ.ανεμ. ⇒ E = I₂Rολ. + Vκ.ανεμ. (2) , όπου Vκ.ανεμ. είναι η τάση που ισούται με την ηλεκτρική ενέργεια ανά μονάδα φορτίου που καταναλώνεται στο ανεμιστηράκι λόγω της κίνησης του.
Τα πρώτα μέλη των σχέσεων (1) , (2) είναι ίσα άρα θα είναι και τα δεύτερα :
I₁Rολ. = I₂Rολ. + Vκ.ανεμ. ⇒ (I₁ – I₂)Rολ. = Vκ.ανεμ. . Όμως Vκ.ανεμ. > 0 , άρα I₁ – I₂ > 0 ⇒ I₁ > I₂ .
Συνεπώς η φωτοβολία του λαμπτήρα είναι εντονότερη στην περίπτωση που ανεμιστήρας συγκρατείται ακίνητος αφού τότε διαρρέεται από ρεύμα μεγαλύτερης έντασης.
Σε ευχαριστούμε για την ανάρτηση.
Καλησπέρα συνάδελφοι, σας ευχαριστώ. Γιάννη έχουν βγάλει τον ηλεκτρικό κινητήρα από την ύλη της επαγωγής. Ίσως μπει με το νέο πρόγραμμα σπουδών, που όπως λένε θα δίνει έμφαση στις πρακτικές εφαρμογές – σε ποιο Λύκειο όμως θα χωρέσει δε μας έχουν έχουν ακόμα πει.
Παύλο στη λύση με το 2ο Κανόνα Kirchhoff, γράφεις Vκ,ανεμ, το μέρος της τάσης που μεταφέρει μηχανική ισχύ στον κινητήρα, δηλαδή την αντι-ΗΕΔ του κινητήρα. Βλέπουμε ότι χωρίς αυτή δε μπορεί να υπάρξει κινητική ενέργεια. Βέβαια αυτή είναι μόνο για συζητήσεις μεταξύ Φυσικών… Και που την ανέφερα στα σχόλια είναι πάνω από τον πήχυ οποιουδήποτε κανονικού μαθητή Β΄τάξης.
Καλησπέρα Ανδρέα.
Πολύ καλό και πολύ καλή η υλοποίησή του. Βάλε το βίντεο και σε ξεχωριστό σύνδεσμο καθώς στο κείμενο μπορεί να μην γίνει αντιληπτό.
Καλημέρα Ανδρέα, καλημέρα σε όλους και καλό ΣΚ.
Πολύ καλή Ανδρέα και πολύ καλά κάνεις που εστιάζεις στο συγκεκριμένο θέμα.
Βέβαια το σχολικό βιβλίο έχει τις ασκήσεις 43 και 44 πάνω στο θέμα. Διδάσκονται ή έχουν αφαιρεθεί από την ύλη;
Όσον αφορά το γενικότερο θέμα και επειδή πρόσφατα μας απασχόλησε το κύκλωμα με δύο πηγές και τα εντός – εκτός, τι ωραία θα ήταν τα πράγματα, αν διδασκόταν στην Β΄Λυκείου τα δυο κυκλώματα:
Τι ενεργειακές μετατροπές έχουμε στο πρώτο και τι στο δεύτερο κύκλωμα;
Τι ακριβώς κάνει την ενέργεια που απορροφά η πηγή; Μήπως χημική, μήπως μηχανική; Μήπως ενέργεια μαγνητικού πεδίου (και φτάνουμε στην… αυτεπαγωγή!!!, έστω και αν αυτό γίνει μετά από ένα χρόνο…)
Ανδρέα παρουσιάζεις ένα εντυπωσιακό φαινόμενο και δίνεις μία ωραία ερμηνεία. Μπράβο!
Μία μικρή ένσταση. Γράφεις ότι όταν λειτουργεί το ανεμιστηράκι η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική και μηχανική. Αν θέλουμε να είμαστε ακριβείς νομίζω ότι δεν έχουμε μετατροπή σε μηχανική ενέργεια τουλάχιστον μετά από κάποια κλάσματα του δευτερολέπτου όταν το ανεμιστηράκι αποκτήσει σταθερή γωνιακή ταχύτητα περιστροφής. Τότε η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε “ηλεκτρική” θερμική λόγω ωμικής αντίστασης και σε “μηχανική” θερμική λόγω τριβών με τις ψήκτρες και τον αέρα.
Ένα παρόμοιο και εξ ίσου εντυπωσιακό πείραμα είναι το παρακάτω. Χρησιμοποιούμε δύο λαμπάκια με χαρακτηριστικά 3V, 3W και 1V, 6W τα οποία τροφοδοτούμε με μπαταρία 4,5V 2Ω. Όταν τα τοποθετούμε σε σειρά ανάβει το ένα ενώ όταν τα βάλουμε παράλληλα ανάβει το άλλο. Το πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί εικονικά με το πρόγραμμα edison που μπορεί να το κατεβάσει κάποιος από το αποθετήριο του πάλαι ποτέ Παιδαγωγικού Ινστιτούτου.
Ωραίο το πείραμα, θα τραβήξει την προσοχή τους.
Ανδρέα πολλές ιδέες έχεις και υλοποιείς σε διαφορετικά μέσα. Μπράβο σου.
Το video έχει ακίνητη εικόνα [ 🙂 ] και δείχνει αμέσως αυτό που ο Ανδρέας σχεδίασε.
Καλημέρα συνάδελφοι. Σας ευχαριστώ.
Χρήστο η υλοποίηση έγινε πολύ πρόχειρα, όπως και οι μετρήσεις που πήρα. Το έβαλα στο Υλικό, μπας και κανένας μαθητής – όχι πάντως οι δικοί μου, που δεν τους ενδιαφέρει – το δει και ωφεληθεί.
Διονύση οι μαθητές φορτίζουν το κινητό τους, παίρνοντας ηλεκτρική ενέργεια από την πηγή(μπρίζα, powerbank, …) και δίνοντας ενέργεια στον αποδέκτη – μπαταρία του κινητού. Πως αυτό το καθημερινό φαινόμενο για εκατομμύρια ανθρώπους να είναι “εκτός ύλης”; Οι αποδέκτες είναι εντός ύλης της Β΄αλλά …
Παναγιώτη πήγες ένα βήμα πιο πέρα μπαίνοντας στην τελική μετατροπή ενέργειας όταν σταθεροποιηθεί η γωνιακή ταχύτητα, οπότε δεν μετα’αλλεται πλέον η κινητική ενέργεια και το έργο των δυνάμεων Laplace καταναλώνεται από τις τριβές.
Δοκίμασα το πείραμα στο Phet Colorado και θα το δείξω και στα παιδιά.
Το αποτέλεσμα:
Ανδρέα θεωρώ ότι ένα μικρό μόνο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται στο ανεμιστηράκι μετατρέπεται σε μηχανική και για να ακριβολογούμε σε κινητική ενέργεια του αέρα. Δυστυχώς δεν έχω πρόσβαση σε εργαστήριο πλέον. Μου το κλείσανε το μαγαζί. Γιατί ενδιαφέρον θα είχε να έκανα το πείραμα μέσα σε έναν κώδωνα και ν’ αφαιρούσα τον αέρα βλέποντας πόση θα είναι η μεταβολή του ρεύματος που θα έδειχνε το αμπερόμετρο. Από αυτή τη μεταβολή θα μπορούσα να βρω την πραγματική απόδοση του κινητήρα.
Παναγιώτη οι αξιολογητές των πάντων, οι αναθεωρητές των προγραμμάτων σπουδών, οι τροφοδότες των διαδραστικών, δεν έχουν σκοπό να δώσουν κάποιο νέο χώρο στο ΕΚΦΕ Κέρκυρας;
Αλλά μη ρίχνουμε όλα τα βάρη στους από πάνω…
Θυμάμαι όταν στο ΕΚΦΕ Πάτρας μας έκαναν ωραίες παρουσιάσεις ή μας καλούσαν για Πειράματα ΔΩΡΕΑΝ, πόσο δυσανασχετούσαν κάποιοι και κοιτάγανε πότε θα φύγουν. Και μετά οι ίδιοι κατακεραύνωναν το Υπουργείο για τις υποχρεωτικές επιμορφώσεις, που αρκετές από αυτές γίνονται από κερδοσκοπικές οργανώσεις και θέλουν φράγκα για να τις παρακολουθήσεις.
Καλησπέρα Κώστα. Σε ευχαριστώ. Ακολούθησα τη συμβουλή σου και έβαλα στο τραπέζι το κινητό… Έτσι όμως η κάμερα δεν ακολουθεί τη δράση και τον πρωταγωνιστή…
Καλημέρα και από εδώ Ανδρέα. Πολύ καλή άσκηση και πειραματική επίδειξη. Όσο για την πεποίθηση των μαθητών ότι οι ανεμογεννήτριες παράγουν αιολική ενέργεια, φαίνεται ότι για πολλούς ο κόσμος γύρω μας είναι ανεξήγητος…
Καλησπέρα Ανδρέα.
Όταν ψάχνουμε το “γιατί άραγε σφάλουν” έστω σε κρίσιμα θέματα
και καταλάβουμε πρώτα εμείς το γιατί, πρέπει να αντιδράσουμε όπως
κάνεις εσύ και “ο έχων ώτα ακούειν ακουέτω”.
Να είσαι καλά
Καλησπέρα συνάδελφοι.
Αποστόλη σε ευχαριστώ για το σχόλιο. Μικρός έπαιρνα από το περίπτερο ένα περιοδικό “Το ανεξήγητο”. Θυμάμαι αφιερώματα στο Γιούρι Γκέλερ, τη φωτογραφία Κιρλιάν με την ανεξήγητη αύρα, μπόλικο Τρίγωνο Βερμούδων και Πείραμα Φιλαδέλφειας κ.λ.π. ωραία για τη φαντασία. Έχω διαβάσει πλέον επιστημονικές εξηγήσεις και δε νομίζω ότι θα αγόραζα τώρα αυτό το περιοδικό…Οι μαθητές σήμερα έχουν την πληροφόρηση στο τσεπάκι τους και δεν τους ενδιαφέρει να ασχοληθούν. Βρίσκονται σε λήθαργο. Αν αποφασίσουν να πάνε Θεωρητική ή Οικονομίας κατεβάζουν ρολά στη Φυσική.
Παντελή σε ευχαριστώ. Σε αυτό το μικρό χώρο, είμαστε λίγοι, με κοινή την αγάπη στη Φυσική αλλά και τη μετάδοσή της στους μαθητές. Μακάρι να παίρνουν ιδέες, έστω ανώνυμα, πολλοί συνάδελφοι και να βοηθούν τους μαθητές να αποκτήσουν Φυσική Παιδεία, γιατί τα παιδιά έχουν τη λιγότερη ευθύνη για την κατάσταση.