by Θα παρακαλούσα να ελέγξετε την περιγραφή της εξέλιξης του φαινομένου, που παραθέτω παρακάτω, αναφερόμενη σε δύο αναρτήσεις του Διονύση:
Η μία είναι πιο πρόσφατη Η κινούμενη ράβδος και το ιδανικό πηνίο
Η άλλη είναι παλιότερη Επαγωγή και αυτεπαγωγή.
Ας πάρουμε την πιο πρόσφατη:
Τη στιγμή, που αναφέρεται στην άσκηση, η Εεπ του αγωγού είναι Εεπ=2V και η ένταση του ρεύματος, που τον διαρρέει, είναι i=0,4A, αριστερόστροφη (1).
Την επόμενη στιγμή, εξαιτίας της δύναμης Laplace, η ταχύτητα του αγωγού θα μειωθεί, οπότε θα μειωθεί και η Εεπ.
Αυτό που περίμενα ήταν ότι θα μειωθεί και το ρεύμα, αφού μειώνεται η ΗΕΔ της πηγής (του αγωγού δηλαδή), που, ας πούμε, «προκαλεί» το ρεύμα, αλλά….
Ρπηγής=Εεπ·i=0,8W
PR=i2·R=0,32W
Δηλαδή, η ενέργεια του ιδανικού πηνίου αυξάνεται με ρυθμό Ρπηνίου=0,48W.
Άρα το ρεύμα αυξάνεται… οπότε η πολικότητα στο πηνίο είναι (+) πάνω και (-) κάτω, όπως και του αγωγού και VAΓ=Εαυτ>0. (η Εαυτ κατ’ απόλυτο)
Καθώς όμως το ρεύμα αυξάνει ενώ ταυτόχρονα η Εεπ του αγωγού μικραίνει (επειδή επιβραδύνεται), κάποια στιγμή η πολική του τάση VAΓ γίνεται μηδέν.
Δηλαδή, τη στιγμή αυτή το πηνίο, έχοντας τάση μηδενική (VAΓ=Εαυτ=0), έχει και ισχύ μηδενική, δηλαδή η ενέργειά του έχει μεγιστοποιηθεί, που σημαίνει ότι έχει μεγιστοποιηθεί και το ρεύμα.
Έτσι, όση ηλεκτρική ισχύ δίνει η επαγωγική πηγή (εις βάρος της κινητικής του αγωγού), τη μετατρέπει όλη σε θερμική η εσωτερική της αντίσταση (δηλαδή η αντίσταση του αγωγού).
Την επόμενη στιγμή, το ρεύμα θα μειωθεί, οπότε η Εαυτ στο πηνίο θα αλλάξει πολικότητα, δηλαδή οι δύο πηγές θα συνδέονται τώρα κατά σειρά και θα προσφέρουν αμφότερες ενέργεια, η επαγωγική εις βάρος της κινητικής της ράβδου και το πηνίο εις βάρος της ενέργειας, που είχε αποθηκεύσει στο μαγνητικό του πεδίο.
Η προσφερόμενη ενέργεια στο κύκλωμα θα μετατρέπεται σε θερμική στον αντιστάτη του αγωγού λόγω φαινομένου Joule, μέχρι τελικά ο αγωγός να σταματήσει και το πηνίο να στερέψει από ενέργεια(2).
Όσο όμως προσφέρουν ενέργεια και οι δύο πηγές στο κύκλωμα, η θερμική ισχύς του R θα είναι μεγαλύτερη από την ισχύ της επαγωγική πηγής, οπότε…
το γινόμενο iR θα είναι μεγαλύτερο από την Εεπ
οπότε η πολική τάση της επαγωγικής πηγής, δηλαδή η τάση VΑΓ (μιας και το + εξακολουθεί να είναι στο Α) θα είναι αρνητική,
δηλαδή VΓ>VA,
πράγμα που δεν με παραξενεύει, μιας και το πηνίο έχει το (+) στο Γ, οπότε VΓΑ=Εαυτ>0. (η Εαυτ κατ’ απόλυτο)
Απλά, ποτέ μέχρι τώρα, δεν είχα συναντήσει περίπτωση, που η πολική τάση μιας πηγής θα μπορούσε να είναι η διαφορά δυναμικού V–-V+. Μπορεί όντως να ισχύει αυτό;
Θα παρακαλούσα να ελέγξετε την ορθότητα των παραπάνω.
Επίσης, θα παρακαλούσα να σχολιάσετε δύο σημεία:
(1) την αριστερόστροφη φορά του ρεύματος θεώρησα αυτονόητο ότι την καθορίζει η επαγωγική πηγή, μιας και το πηνίο το έχω συνδέσει με «αντίδραση» στις μεταβολές του ρεύματος, όχι με «πρόκληση» του ρεύματος… μήπως δεν είναι αυτονόητο αυτό; Μπορεί, δηλαδή, το πηνίο να «προκαλεί» το ρεύμα παρουσία και άλλης πηγής στο κύκλωμα;
(2) ταυτόχρονα να υποθέσω;… δυσκολεύομαι να φανταστώ ότι το πηνίο θα μπορούσε να ξαναθέσει σε κίνηση τον σταματημένο αγωγό…
Αντίστοιχο φαινόμενο περιγράφει και η δεύτερη παλαιότερη ανάρτηση του Διονύση, με το επιπλέον ερώτημα της ολικής θερμικής ενέργειας στην αντίσταση του κυκλώματος, μετά την κατάργηση της F, όπου προστίθεται η κινητική του αγωγού και η ενέργεια του πηνίου, σαν το πηνίο εξ αρχής να δίνει ενέργεια… αυτό ήταν, που προκάλεσε τις παραπάνω σκέψεις.
Ευχαριστώ όλους προκαταβολικά για τον χρόνο σας.
Καλημέρα Ελευθερία.
Ας μην βάζουμε τρικλοποδιές στον εαυτόν μας 🙂 βάζοντας το κάρο (την ενέργεια) μπροστά από το άλογο (την ένταση του ρεύματος) και ας το ξεκαθαρίσουμε.
Τι πρόσημο έχει αυτή η διαφορά δυναμικού;
α) Αν Ιr <Ε , τότε ΔV > 0
β) Αν Ιr>Ε, τότε ΔV <0
Τι συμβαίνει από ενεργειακή άποψη σε κάθε περίπτωση; Και στις δύο αυτές περιπτώσεις η πηγή λειτουργεί σαν «πηγή», προσφέρει δηλαδή ενέργεια στα φορτία ή αν προτιμάμε προσφέρει ηλεκτρική ενέργεια στο κύκλωμα. (το αν η ενέργεια που δίνει είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από αυτή που μετατρέπεται σε θερμότητα πάνω στην εσωτερική της αντίσταση, είναι πια εύκολο να το βρούμε. Στο α) είναι μικρότερη στο β) μεγαλύτερη, αλλά αυτό δεν μας απασχολεί, ούτε αλλάζει κάτι στην συμπεριφορά της πηγής ή στην μελέτη μας).
Το αν στην β) περίπτωση είναι δόκιμο να μιλάμε για τάση -5V ή για τάση 5V ή να μην αναφέρουμε καθόλου τον όρο «πολική τάση» για να μην προκαλούμε σύγχυση, είναι άλλο θέμα. Προσωπικά θα μίλαγα για διαφορά δυναμικού ΑΒ…
Τι συμβαίνει τώρα από ενεργειακή άποψη;
Τώρα η πηγή λειτουργεί σαν αποδέκτης. Να το πούμε απλά, αν είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία, αυτή φορτίζεται, αν είναι μια γεννήτρια, όπου ένα πηνίο περιστρέφεται ανάμεσα στους πόλους ενός μαγνήτη (είχα μια τέτοια στο σχολείο, που δούλευα,), τότε η «γεννήτρια» αρχίζει να στρέφεται, λειτουργεί δηλαδή σαν κινητήρας, όπου παίρνει ενέργεια από το ηλεκτρικό ρεύμα και την μετατρέπει σε μηχανική.
Καλημέρα Διονύση!
Σ’ ευχαριστώ πολύ για την απάντηση, σαφής και κατανοητή!
Περιμένω να δω και την άσκηση, που ανέφερες χτες.
Καλημέρα και σε όλη την παρέα!