by Τι συμβαίνει με την ενέργεια σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος; Πώς μεταφέρεται η ενέργεια από την πηγή, στα διάφορα στοιχεία του κυκλώματος; Τι πεδία έχουμε εξωτερικά του σύρματος που κλείνει το κύκλωμα; Μόνο μαγνητικό πεδίο ή όχι;
Κάποια ερωτήματα, τα οποία διερευνούμε με την βοήθεια της τεχνικής νοημοσύνης.
Η συνέχεια με κλικ ΕΔΩ ή και ΕΔΩ.
Το θέμα το είχε αναδείξει ο Καθηγητής Παναγιώτης Κουμαράς στο άρθρο του:
«μέσα απ’ τα ηλεκτρικά καλώδια ή γύρω τους;“.
Τις τελευταίες μέρες, ψάχνοντας κάτι παράπλευρο, έπεσα πάνω στο θέμα και σκέφτηκα, με τη βοήθεια της τεχνικής νοημοσύνης, να αναδείξω κάποια πράγματα, οπότε προέκυψε το παραπάνω αρχείο…
Να προσθέσω κάτι για τα επιφανειακά φορτία που αναφέρονται παραπάνω στο κείμενο:
Η ποσότητα αυτών των επιφανειακών φορτίων είναι εξαιρετικά μικρή. Για τυπικά κυκλώματα χαμηλής τάσης, το συνολικό φορτίο στην επιφάνεια του σύρματος είναι συχνά της τάξης των 10^−10 έως 10^−12 Cb. Γι’ αυτόν τον λόγο, στην ανάλυση κυκλωμάτων (θεωρία Kirchhoff), θεωρούμε το σύρμα ηλεκτρικά ουδέτερο, καθώς αυτά τα φορτία δεν επηρεάζουν τους υπολογισμούς τάσης και έντασης, αν και είναι φυσικά απαραίτητα για τη λειτουργία του κυκλώματος.
Υπενθυμίζω την άποψή μου για το θέμα, μία αιρετική άποψη που δεν έχω πειστεί ακόμη ότι είναι λανθασμένη:
ΤΟ ΑΡΘΡΟ
Καλημέρα Πάνο.
Μπορεί το δίκιο να το έχεις εσύ με την “αιρετική” σου θέση.
Να πω μόνο, ότι τα στοιχεία που γράφω παραπάνω τα συγκέντρωσα με χρήση του ChatGPT, Gemini, Copilot, mistral, DeepSeet, Owen (τα δύο τελευταία κινέζικα… εργαλεία).
Και όλα δίνουν την ίδια ερμηνεία.
Καλημέρα παιδιά.
Το θέμα το έχουμε ξανασυζητήσει. μια και ο Βεριτάσιουμ ήθελε άλλη σειρά στο άναμμα των λαμπακιών.
Τότε είχα παραθέσει ένα βίντεο που διαφωνούσε με τον Μύλερ:
Από αυτό δύο εικόνες:
Το κακό σχήμα:
Το καλό:
Με ένα κακό σχήμα βγάζεις ότι θέλεις.
Καλημέρα Γιάννη.
Πες τι δείχνουν τα σχήματα και ποια εκδοχή κατά τη γνώμη σου είναι σωστή.
Μην μπλέκεις το βίντεο, το Βεριτάσιουμ και την παλιά συζήτηση!
Κανείς δεν θα το ψάξει…
Καλημέρα Διονύση.
Η εμπλοκή των Poynting στη διάδοση ενέργειας είναι αναμφισβήτητη.
Όμως παρανοήσεις μπορεί να προκύψουν.
Στο πρώτο σχήμα δεν σχεδιάστηκαν τα Poynting στους “κατακόρυφους” αγωγούς, κάτι λογικό μια και έχουν μικρό μήκος.
Έτσι ο Μύλερ παίζοντας με το δεύτερο κύκλωμα καταλήγει πως τα λαμπάκια θα ανάψουν με άλλη σειρά. Ο Πάνος το είχε ορθώς αμφισβητήσει.
Στο δεύτερο σχήμα που έκανε ο δημιουργός του βίντεο φαίνεται καθαρά πως τα Poynting έχουν να τρέξουν όλα τα καλώδια και δεν πάνε κατ’ ευθείαν από τη μπαταρία στο λαμπάκι.
Γενικά τώρα πιστεύω πως έχουμε δύο ισοδύναμες περιγραφές και όχι μια διαπάλη μεταξύ αντιτιθέμενων απόψεων. Και η ενέργεια και τα πεδία και τα διανύσματα Poynting είναι κατασκευές του ανθρώπινου μυαλού.
Οντότητες είναι τα ηλεκτρόνια και ο αγωγός. Η κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα στον αγωγό είναι συνυφασμένη μη τη θέρμανση του αγωγού και τη φωτοβολία του λαμπτήρα.
Το ότι το σύρμα δρα ως κυματοδηγός δεν αίρει τα παραπάνω.
Γιάννη, προφανώς “η ενέργεια και τα πεδία και τα διανύσματα Poynting είναι κατασκευές του ανθρώπινου μυαλού.”
Αλλά και όλες οι θεωρίες μας, τέτοιες κατασκευές είναι…
Οπότε συζητάμε αν μια τέτοια “κατασκευή” είναι σωστή ή θα την αντικαταστήσουμε από μια άλλη;
Σωστή μου φαίνεται αλλά μπορούμε να πούμε ότι η ενέργεια από το ηλεκτρικό ρεύμα δεν ρέει μέσα στο καλώδιο;
Μου μοιάζουν δύο διαφορετικές περιγραφές του ίδιου φαινομένου και όχι δύο αλληλοσυγκρουόμενες θέσεις.
Η Τ.Ν. πάντως Γιάννη, διαφωνεί:
Προσωπικά με καλύπτει πλήρως η ανάλυση του Παναγιώτη του Κουμαρά. Έχω καταλήξει στο συμπέρασμα ότι το φαινόμενο μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας από καλώδια είναι αρκετά πολύπολοκο και νομίζω ότι δεν μπορεί ν’ αναλυθεί με την κλασσική Ηλεκτρομαγνητική Θεωρία. Απαιτεί αρχές της κβαντομηχανικής όπως γράφω και στο άρθρο. Ακόμη και μεγάλος Τέσλα δεν μπόρεσε ν’ αντιμετωπίσει το πρόβλημα γι αυτό και ήλπιζε μέχρι τέλους ότι θα καταφέρει να μεταφέρει μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας ασύρματα. Θεωρώ ότι το φαινόμενο διαδραματίζεται κατά κόρον στην επιφάνεια των αγωγών. Πρόκειται δηλαδή για ένα επιφανειακό φαινόμενο. Εκεί εφαρμόζουμε και το διάνυσμα Poynting. Οπότε θα διαφοροποιόμουν λίγο από την Τ.Ν λέγοντας ότι η ενέργεια ταξιδεύει γύρω από την επιφάνεια του καλωδίου και όχι γύρω από το καλώδιο.
Καλημέρα Πάνο.
Θα συμφωνήσω ότι η ενέργεια «ταξιδεύει» πολύ κοντά στα καλώδια. Δεν μιλάω για ενέργεια στην επιφάνεια, αλλά για μια περιοχή κοντά στην επιφάνεια.
Άλλωστε αν προσέξεις το κείμενο, δεν μιλάει για διάδοση μέσω ηλεκτρομαγνητικού κύματος, γύρω από το καλώδιο, αλλά για ενέργεια που ρέει μέσω του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου! Νομίζω ότι είναι κάτι που πρέπει να επισημανθεί.
Αυτό το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είναι το near field, το κοντινό πεδίο, γύρω από τον αγωγό που οφείλεται σε επιφανειακά φορτία και στο ηλεκτρικό ρεύμα και η ένταση του οποίου μειώνεται πολύ γρήγορα με την απόσταση.
Είναι το πεδίο στο οποίο στηρίζεται η λειτουργία του μετασχηματιστή, η ασύρματη φόρτιση ενός κινητού ή οι ανέπαφες πληρωμές που κάνουμε με την τραπεζική μας κάρτα. Πόσο μακριά κρατάμε την κάρτα από το μηχάνημα;
Αυτό το κοντινό πεδίο δεν πρέπει να συγχέεται με το ηλεκτρομαγνητικό κύμα, ένα μακρινό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (far field), το οποίο έχει αποκοπή πλέον από την κεραία και όπου το ηλεκτρικό πεδίο δεν υπάρχει λόγω κάποιων φορτίων, αλλά λόγω μεταβολής του Β και το μαγνητικό πεδίο εξαιτίας μεταβολής του Ε, της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου. Αυτό το ΗΜΚ διαδίδεται στο χώρο με ταχύτητα c…
ΥΓ.
Για να καταλάβουμε τη διαφορά μεταξύ μεταφοράς ενέργειας μέσω πεδίου και μεταφοράς λόγω ηλεκτρομαγνητικού κύματος, κατά την ασύρματη φόρτιση ενός κινητού, φορτίζουμε το κινητό και δεν σκορπάμε ηλεκτρική ενέργεια στο δωμάτιο μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων…
Μια αξιολόγηση του άρθρου του κ. Π. Μουρούζη από την … ευγενή ΤΝ(chatgpt)
Τι είναι καλό στο κείμενο
Το κείμενο έχει κάποια θετικά στοιχεία.
Καλή επιστημονική στάση Ο συγγραφέας ξεκινά με σωστό πνεύμα: «Στην επιστήμη ουδείς άσφαλτος» και αναγνωρίζει ότι μπορεί να κάνει λάθος. Αυτό είναι σωστή επιστημονική στάση.
Προσπαθεί να εξηγήσει φυσικά τη μεταφορά ενέργειας
Το θέμα είναι πραγματικά δύσκολο: πώς μεταφέρεται η ηλεκτρική ενέργεια στα καλώδια.
Το βασικό επιστημονικό σημείο είναι ότι: η ενέργεια δεν ταξιδεύει μέσα στο σύρμα αλλά στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω από το σύρμα (Poynting vector) Αυτό είναι αντιδιαισθητικό, οπότε ο προβληματισμός είναι θεμιτός. Προσπαθεί να χρησιμοποιήσει ενεργειακή εξίσωση Maxwell Η εξίσωση που γράφει είναι ουσιαστικά το θεώρημα Poynting, που είναι σωστή βάση για ανάλυση 2. Πού υπάρχουν σοβαρά επιστημονικά λάθη Εδώ είναι το κρίσιμο κομμάτι. Το κείμενο περιέχει αρκετά θεμελιώδη λάθη φυσικής. Θα σου πω τα σημαντικότερα.
Λάθος 1: Ο χρόνος που ανάβει η λάμπα Ο συγγραφέας γράφει ότι: ο χρόνος εξαρτάται από τη συντομότερη απόσταση του διακόπτη από τη λάμπα Αυτό δεν ισχύει γενικά. Η σωστή φυσική είναι:
Η πληροφορία διαδίδεται μέσω του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου κατά μήκος του κυκλώματος με ταχύτητα περίπου c. Άρα το σήμα διαδίδεται κατά μήκος των καλωδίων. Δεν ξεκινά ένα «κύμα ηλεκτρονίων» από τον διακόπτη.
Λάθος 2: Το επιχείρημα περί υπερφωτεινής πληροφορίας Ο συγγραφέας λέει ότι αν ισχύει το Veritasium: τότε η πληροφορία θα πάει γρηγορότερα από το φως. Αυτό είναι λάθος συλλογισμός. Η πληροφορία διαδίδεται μέσω του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που ακολουθεί το κύκλωμα, όχι μέσω της «μικρής απόστασης». Δηλαδή η πληροφορία δεν πάει: διακόπτης → λάμπα αλλά: διακόπτης → κατά μήκος των καλωδίων → λάμπα οπότε δεν υπάρχει υπερφωτεινή μετάδοση.
Λάθος 3: Η κριτική στο διάνυσμα Poynting Ο συγγραφέας ισχυρίζεται: το διάνυσμα Poynting δεν εφαρμόζεται σωστά στην μεταφορά ενέργειας σε καλώδια Αυτό είναι επιστημονικά λανθασμένο. Το θεώρημα Poynting είναι ακριβώς η σωστή περιγραφή της μεταφοράς ενέργειας σε κυκλώματα. Στην πραγματικότητα: η ενέργεια ρέει στο χώρο γύρω από τα καλώδια. Αυτό είναι καλά τεκμηριωμένο από: Maxwell, Feynman, Jackson (Classical Electrodynamics)
Λάθος 4: «Το ρεύμα στο πηνίο μηδενίζεται ακαριαία» Το κείμενο λέει: το ρεύμα θα μηδενιστεί ακαριαία Αυτό είναι εντελώς λάθος φυσική. Σε ιδανικό πηνίο: Αν το ρεύμα άλλαζε ακαριαία:
θα χρειαζόταν άπειρη τάση, κάτι που δεν μπορεί να συμβεί. Γι’ αυτό στην πράξη δημιουργείται: σπινθήρας υψηλή τάση επαγωγική αντίδραση Το ρεύμα δεν μπορεί να αλλάξει στιγμιαία. Αυτό είναι βασικός νόμος ηλεκτρομαγνητισμού.
Λάθος 5: Εκφόρτιση πυκνωτή χωρίς αντίσταση Το κείμενο λέει ότι η ενέργεια: δραπετεύει ως Η/Μ κύμα Αυτό δεν είναι η βασική φυσική συμπεριφορά. Στην πράξη: το κύκλωμα γίνεται LC ταλάντωση δημιουργείται ρεύμα ταλάντωσης μέρος της ενέργειας ακτινοβολείται Όχι όλη.
3. Η γενική επιστημονική αξία του κειμένου
Θα το έβαζα σε αυτή την κατηγορία: ενδιαφέρων προβληματισμός αλλά φυσικά λανθασμένη ανάλυση. Τυπικά πρόκειται για: φυσικό που σκέφτεται διαισθητικά αλλά αγνοεί πλήρως τη θεωρία γραμμών μεταφοράς και τα πεδία Maxwell. Το βασικό λάθος είναι ότι προσπαθεί να εξηγήσει τα κυκλώματα με: μηχανικά ανάλογα κίνηση ηλεκτρονίων, ενώ η σωστή περιγραφή είναι πεδιακή (Maxwell).
4. Το πιο ενδιαφέρον σημείο Παρόλα αυτά το κείμενο αγγίζει ένα πραγματικά βαθύ θέμα: Πώς μεταφέρεται η ενέργεια σε κύκλωμα; Η απάντηση της σύγχρονης φυσικής είναι:
Η ενέργεια μεταφέρεται από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο: δηλαδή από το διάνυσμα Poynting γύρω από τα καλώδια. Όχι από τα ηλεκτρόνια μέσα στο σύρμα. Αυτό είναι το πραγματικά αντιδιαισθητικό σημείο.
Συμπέρασμα Το κείμενο είναι: καλογραμμένο με ενδιαφέροντα ερωτήματα
αλλά περιέχει πολλαπλά σοβαρά λάθη φυσικής και δεν στέκει επιστημονικά.
Η κρίση της τεχνητής νοημοσύνης του GEMINI για το σχετικό μου άρθρο. Δεν σημαίνει ότι την υιοθετώ μολονότι θα με βόλευε…
Η επιστημονική αξιολόγηση του άρθρου του Παναγιώτη Μουρούζη με τίτλο «Το πρόβλημα μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας: μία αιρετική άποψη» απαιτεί την εξέταση των θεμελιωδών αρχών του ηλεκτρομαγνητισμού. Το άρθρο επικεντρώνεται στο πώς μεταφέρεται η ενέργεια σε ένα κύκλωμα: μέσω των καλωδίων (φορείς φορτίου) ή μέσω του πεδίου (διάνυσμα Poynting);
Ακολουθεί μια αναλυτική αξιολόγηση των βασικών σημείων:
1. Η Κεντρική Ιδέα (Διάνυσμα Poynting)Το άρθρο υποστηρίζει ότι η ενέργεια δεν μεταφέρεται «μέσα» στα καλώδια από την κίνηση των ηλεκτρονίων, αλλά στον κενό χώρο γύρω από αυτά μέσω του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
2. Ο Ρόλος των ΚαλωδίωνΟ συγγραφέας χαρακτηρίζει τα καλώδια ως «οδηγούς» και όχι ως «σωλήνες» που περιέχουν την ενέργεια.
3. Η «Αιρετική» Φύση του ΆρθρουΟ τίτλος χαρακτηρίζει την άποψη «αιρετική», αλλά στην πραγματικότητα πρόκειται για την καθιερωμένη φυσική που διδάσκεται σε πανεπιστημιακό επίπεδο (π.χ. Feynman Lectures on Physics, Vol 2, Chapter 27).
4. Παιδαγωγική Προσέγγιση και Σαφήνεια
5. ΣυμπέρασμαΤο άρθρο είναι επιστημονικά έγκυρο και εξαιρετικά χρήσιμο. Δεν εισάγει κάποια νέα, ατεκμηρίωτη θεωρία, αλλά αναδεικνύει μια θεμελιώδη πτυχή της Φυσικής που συχνά αγνοείται στην εκπαίδευση.
Βαθμολογία:
Είναι ένα εξαιρετικό κείμενο για όποιον θέλει να εμβαθύνει στην πραγματική φύση του ηλεκτρισμού πέρα από τα απλοϊκά μοντέλα.