by Με αφορμή τη συζήτηση Διαφορά δυναμικού σε κύκλωμα με ΗΕΔ, ας δούμε διευκρινιστικά κάποια πράγματα, σχετικά με το ηλεκτρικό πεδίο. Είναι ένα ή δύο και πώς προκύπτουν;
Έστω η κυκλική τομή ενός κυλινδρικού μαγνητικού πεδίου, στο οποίο έχουμε έναν σταθερό ρυθμό μεταβολής του μαγνητικού πεδίου και ένα κυκλικός αγωγός κέντρου Ο, πάνω στον άξονα του σωληνοειδούς, ο οποίος περιβάλλει το σωληνοειδές. Στο σχήμα έχει σχεδιαστεί μια κόκκινη κυκλική γραμμή, η οποία παριστά μια δυναμική γραμμή του επαγωγικού ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται, εξαιτίας της μεταβολής του μαγνητικού πεδίου. Από τον νόμο της επαγωγής παίρνουμε:
Η συνέχεια με κλικ ΕΔΩ ή και ΕΔΩ.
Αφιερωμένο στους φίλους που συμμετείχαν στο διάλογο, σε διπλανή ανάρτηση του Γρηγόρη Χατζή, καθώς και στο φίλο Νίκο, που μου ζήτησε κάποιες διευκρινήσεις (στο μέιλ μου), πάνω στα δυο τελευταία σχόλια, που είχα κάνει εκεί.
Διονύση και ευχαριστώ για το μέρος της αφιέρωσης που μου αναλογεί και μπράβο.
Γεια σου και από εδώ Διονύση. Απλά εκπληκτικό, ευχαριστούμε πολύ!!!
Να είσαι καλά Παύλο.
Σε ευχαριστώ.
Καλό μεσημέρι Διονύση. Ευχαριστούμε για την αφιέρωση.
Θεωρώ ότι με την ανάρτηση αυτή ξεκαθαρίζει τελείως αυτό που διαπραγματεύεσαι. Για εσένα βέβαια ήταν ξεκάθαρο εδώ και καιρό…
Δύο σημεία:
α) Οι δυναμικές γραμμές του ηλεκτροχωριστικού (ίσως καλύτερα: ηλεκτροδιαχωριστικού) πεδίου λογικά δεν είναι κυκλικές (έξω από τον πυκνωτή).
β) Στο στοιχείο Daniell, γιατί η ράβδος Zn ονομάζεται άνοδος, εφόσον από εκεί “γεννιούνται” τα ηλεκτρόνια;
Καλό απόγευμα Γρηγόρη και σε ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Οι δυναμικές γραμμές του επαγωγικού ηλεκτρικού πεδίου, για ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, κυλινδρικής συμμετρίας, είναι ομόκεντροι κύκλοι.
Όσον αφορά την ονομασία του ηλεκτροδίου Zn, ονομάζουμε άνοδο το ηλεκτρόδιο στο οποίο γίνεται η οξείδωση. Και εδώ ο Zn οξειδώνεται και ο Cu ανάγεται.
Δες και εδώ.
Νομίζω ότι οι ονομασίες επιβλήθηκαν από την αντίθετη διαδικασία. Την ηλεκτρόλυση.
Καλημέρα σε όλους και καλή βδομάδα.
Μου έγραψε ο φίλος Νίκος στο μέιλ μου:
-Διονύση μήπως στο κύκλωμα που δίνεις παραπάνω, με τα μακριά σύρματα, απλά εξασθενεί λόγω απόστασης το επαγωγικό ηλεκτρικό πεδίο και έτσι έχουμε πεδίο που μπορούμε να τα θεωρήσουμε συντηρητικό;
Ας πάρουμε το κύκλωμα του σχήματος, όπου στο κυλινδρικό μαγνητικό πεδίο, δεν θα πάρουμε έναν αγωγό που να ταυτίζεται με μια κυκλική δυναμική γραμμή (ο πράσινος κύκλος), αλλά μόνο με το 1/4 αυτής (με κόκκινο χρώμα).
Ποια η αιτία που η αντίσταση R, διαρρέεται από ρεύμα;
Μια απάντηση:
Με το διακόπτη ανοικτό, το επαγωγικό ηλεκτρικό πεδίο στο τόξο ΑΓ ασκεί δύναμη στα ελεύθερα ηλεκτρόνια και τα μετακινεί προς το Α, αλλά εδώ ας μείνουμε στην συμβατική φορά του ρεύματος και ας υποθέσουμε ότι ασκεί την δύναμη F σε θετικό φορτίο που το μεταφέρει προς το Γ. Τότε όμως στο Γ έχουμε συγκέντρωση θετικού φορτίου και στο Α αρνητικού φορτίου. Μόλις κλείσουμε το διακόπτη τα συσσωρευμένα φορτία στο Γ απωθούνται μεταξύ τους και αρχίζουν να κινούνται, λόγω άπωσης, προς την κατεύθυνση ΓΟ.
Αυτό με όρους πεδίου λέγεται: Η μεταφορά φορτίου στο Γ δημιουργεί ένα δεύτερο πεδίο, ηλεκτροστατικό (και άρα συντηρητικό), το οποίο είναι υπεύθυνο για την διέλευση ρεύματος μέσω της αντίστασης R.
Το ρεύμα δεν περνά από την αντίσταση, επειδή το επαγωγικό ηλεκτρικό πεδίο, με τις κυκλικές δυναμικές γραμμές ασκεί δύναμη σε ένα φορτίο, αλλά το συντηρητικό πεδίο με ένταση προς τα αριστερά (στο δεξιό σχήμα) ασκεί δύναμη στα φορτία και δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα.
Ας πάμε και σε κάποιους υπολογισμούς.
Έστω ότι το τόξο ΑΓ έχει αντίσταση r=1Ω, ενώ R=2Ω. Με σταθερό ρυθμό της έντασης του μαγνητικού πεδίου αναπτύσσεται στο τόξο ΗΕΔ Ε=6V. Ποια η ένταση του ρεύματος που διαρρέει την αντίσταση R;
Σχηματικά δηλαδή έχουμε το κύκλωμα του παραπάνω σχήματος, όπου στο εσωτερικό της πηγής τα φορτία κινούνται με την επίδραση δύο ηλεκτρικών πεδίων, ενός συντηρητικού και ενός μη συντηρητικού, ενώ στο εξωτερικό κύκλωμα τα φορτία κινούνται σε συντηρητικό πεδίο.
Στην πραγματικότητα δηλαδή όταν στην Β΄τάξη διδάσκουμε τις πηγές συνεχούς μελετάμε και αναφερόμαστε στο συντηρητικό πεδίου του εξωτερικού κυκλώματος, παρόλα αυτά υπολογίζουμε πολικές τάσεις ή και πτώση τάσης ir πάνω στην εσωτερική αντίσταση της πηγής.
Καλημέρα Διονύση.
Στο παραπάνω σχόλιό μου ήθελα να γράψω για τις δυναμικές γραμμές του ηλεκτροστατικού πεδίου (είναι κυκλικές;) και κατά λάθος έγραψα …του ηλεκτροχωριστικού.
Γεια σου Γρηγόρη.
Όχι, οι δυναμικές γραμμές του ηλεκτροστατικού πεδίου, είναι οι γνωστές από το στατικό ηλεκτρισμό, ανάλογα με την κατανομή των φορτίων.
Απλά εμείς εστιάζουμε σε μια δυναμική γραμμή, που ακολουθεί τον κυκλικό αγωγό ή το σχήμα του εκάστοτε αγωγού.
Σύμφωνα με την παρούσα ανάρτηση, πριν κόψουμε τον αγωγό υπάρχει μόνο μη συντηρητικό ηλεκτρικό πεδίο, που δημιουργείται από το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Το ηλεκτροστατικό συντηρητικό πεδίο δημιουργείται αφού κόψουμε τον αγωγό.
Ωστόσο το ερώτημα που έχει τεθεί εδώ αφορά την ύπαρξη ή μη διαφοράς δυναμικού μεταξύ δύο σημείων του πλήρους, κυκλικού αγωγού και όχι του κομμένου.
Σύμφωνα με την παρούσα ανάρτηση λοιπόν πόση είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων του κυκλικού αγωγού, πριν τον κόψουμε;
Γεια σας παιδιά.
Το κύκλωμα όταν δεν είναι κομμένο μοιάζει με αυτό:
Ένα βολτόμετρο δείχνει μηδέν.
Το συντηρητικό πεδίο, δεν χρειάζεται κομμένο αγωγό για να υπάρξει.
Το κόψιμο έγινε για να οδηγηθούμε στην λογική της ύπαρξής του.
Το πρωί έβαλα σχόλιο, όπου στο βρόχο του σχήματος είναι φανερή η ύπαρξη ενός 2ου πεδίου που δημιουργεί τάση στα άκρα του αντιστάτη, με αποτέελσμα αυτός να διαρρέεται από ρεύμα. Και αυτή η ένταση (με μπλε χρώμα στο σχήμα) δεν είναι η ένταση του επαγωγικού ηλεκτρικού πεδίο, αλλά η ένταση ενός ηλεκτροστατικού πεδίου.
Το κύκλωμα είναι σαν αυτό:
Κάθε κομματάκι του σύρματος είναι στοιχειώδης μπαταρία.
Εδώ αναφέρεται: “Το συντηρητικό πεδίο, δεν χρειάζεται κομμένο αγωγό για να υπάρξει.” Πώς δημιουργείται το συντηρητικό πεδίο στον αγωγό που δεν είναι κομμένος;