by
Γιατί μας ενδιαφέρει: Ακόμα και όταν ένας αγωγός κινείται εκτός μαγνητικού πεδίου, στα ηλεκτρόνιά του ασκούνται δυνάμεις Lorentz.
Αγωγός εκτελεί μεταφορική κίνηση με ταχύτητα που είναι κάθετη σε αυτόν. Ο αγωγός δεν κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο. Να αποδείξετε ότι:
(α) Στα ελεύθερα ηλεκτρόνια του αγωγού ασκούνται δυνάμεις Lorentz, κατά μήκος του αγωγού.
(β) Τα ελεύθερα ηλεκτρόνιά του δεν συσσωρεύονται στο άκρο του αγωγού.
Η απάντηση υπάρχει εδώ: ΗΕΔ σε κινούμενο αγωγό χωρίς μαγνητικό πεδίο; – Πρότυπα Θέματα Φυσικής
Πρωτότυπο Ανδρέα!
Γιάννη σε ευχαριστώ!
Αν ενθαρρύνουμε τους μαθητές, η καθαρή ματιά τους μας βοηθά να δούμε τα πράγματα λίγο διαφορετικά από ό,τι διδαχθήκαμε και έχουμε συνηθίσει να διδάσκουμε.
“Και προσωπικά πιστεύω ότι έχει πάντα περισσότερα να μας πει ένα παρθένο μάτι που μόλις επέστρεψε από το γύρο των γνωστών μας πραγμάτων, παρά ένα μάτι κοινό, που αξιώθηκε να πλανηθεί σε περιοχές παρθένες.”
Οδυσσέας Ελύτης
Ανδρέα τι θα πρόβλεπε ένας παρατηρητής που θα είχε ίδια ταχύτητα με τον αγωγό;
Ενδιαφέρον. Όμως τι θα γίνει αν ο αγωγός έχει περίσσεια θετικών φορτίων; Αν ακολουθήσουμε την ανάλυση του Ανδρέα θα συμπεράνουμε πως στα άκρα του αγωγού θα συσσωρευθεί αρνητικό φορτίο. Αυτό δεν ακούγεται λογικό, ειδικά αν το δούμε από την πλευρά ενός παρατηρητή που ταξιδεύει μαζί με τη ράβδο.
Γεια σου Γιάννη. Παρόμοιο προβληματισμό είχαμε. Στην περίπτωση που αναφέρει ο Ανδρέας και ο παρατηρητής που ταξιδεύει παρέα με τον αγωγό βλέπει τα ίδια πράγματα, επομένως δεν υπάρχει θέμα
Γεια σου Γιάννη.
Χαίρομαι για την επανεμφάνιση.
Σχετικό:
Καλήμερα Γιάννη Κ. και Γιάννη Μ.
Ενδιαφέρον και το δικό σας ερώτημα. Ο ηλεκτρομαγνητισμός είναι στενά συνδεδεμένος με την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Αναπόφευκτα λοιπόν θα πρέπει να επικαλεστούμε αυτή τη Θεωρία.
Συχνά το 1ο αξίωμα της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας διατυπώνεται ως εξής: “Η φυσική πρέπει να είναι η ίδια ως προς οποιοδήποτε αδρανειακό παρατηρητή.” Αυτή η διατύπωση είναι ασαφής. Θα πρέπει να διευκρινίζεται ότι οι παρατηρήσεις μπορεί να είναι διαφορετικές μεταξύ των αδρανειακών παρατηρητών. Οι νόμοι ωστόσο -και όχι αόριστα η φυσική- έχουν την ίδια μορφή για κάθε αδρανειακό παρατηρητή.
Στο φαινόμενο που επισημαίνετε στο σχόλιό σας αν και ο παρατηρητής που κινείται μαζί με τη ράβδο διαπιστώνει διαφορετικά πράγματα από τον ακίνητο παρατηρητή, και οι δύο εφαρμόζουν -καθένας στο σύστημά του- τους ίδιους νόμους του Ηλεκτρομαγνητισμού.
Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει και στην περίπτωση της κινούμενης ράβδου μέσα σε μαγνητικό πεδίο: Για τον ακίνητο παρατηρητή στα ηλεκτρόνια ασκείται δύναμη Lorentz και για τον κινούμενο δύναμη από το επαγόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Και οι δύο ωστόσο εφαρμόζουν τους νόμους του Ηλεκτρομαγνητισμού για να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους. Αυτή η επισήμανση οδήγησε τον Αϊνστάιν στη διατύπωση της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Είναι χαρακτηριστικός ο τίτλος του σχετικού άρθρου του, με το οποίο εισήγαγε τη νέα θεωρία: “Για την Ηλεκτροδυναμική των Κινούμενων Σωμάτων”.
Σε συνέχεια του προηγούμενο σχολίου μου είναι το εξής: Ίσως το πιο διάσημο χαρακτηριστικό της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας είναι ότι δύο διαφορετικοί αδρανειακοί παρατηρητές μελετώντας το ίδιο φαινόμενο μετράνε διαφορετικά χρονικά διαστήματα και μήκη. Ωστόσο και οι δύο συμφωνούν ότι οι νόμοι του Νεύτωνα, για τις δικές τους μετρήσεις, έχουν την ίδια μορφή.
Καλημέρα Ανδρέα, καλημέρα σε όλους …
Ίσως κάτι παρανοώ ή κάνω λάθος.
Αν καταλαβαίνω σωστά, τα ηλεκτρόνια δέχονται δύναμη Lorentz από το ΜΠ
που δημιουργείται, λόγω του ρεύματος που είναι παράλληλο της τροχιάς των θετικών ιόντων στο εσωτερικό του αγωγού, ο οποίος εκτελεί μεταφορική κίνηση.
Ταυτόχρονα, δημιουργείται αντίρροπο ΜΠ λόγω του ρεύματος που είναι παράλληλο της τροχιάς των αρνητικών φορτίων-ηλεκτρονίων στο εσωτερικό του αγωγού.
Οπότε δέχονται και “άλλη” δύναμη Lorentz αντίθετη εκείνης στην οποία αναφέρεται η ανάρτηση. Οπότε η συνισταμένη μαγνητική δύναμη είναι μηδενική.
Αν επίσης καταλαβαίνω σωστά, η ανάρτηση αναφέρεται σε “δύο ΜΠ” , τα οποία
αλληλο-εξουδετερώνονται. Άρα λοιπόν, οφείλουμε όταν έχουμε δύο πηγές ΜΠ,
να αναφερόμαστε για κάθε σημείο του χώρου, σε δύο εντάσεις και μία τρίτη τη συνισταμένη τους….
Μέχρι τώρα πίστευα, πως ανεξάρτητα από τον αριθμό πηγών ΜΠ, η ένταση σε κάθε σημείο είναι μία και μοναδική, εν προκειμένω η “συνισταμένη” Β=0.
Διαβάζοντας την ανάρτηση και μην βλέποντας κάποια αντίθετη γνώμη, αντιλαμβάνομαι πως κάνω λάθος…οπότε….
Δύο ρευματοφόροι αγωγοί μεγάλου μήκους είναι κάθετοι στο επίπεδο της σελίδας και διαρρέονται από ρεύματα ίσης έντασης και ίδιας φοράς. Στο μέσο της απόστασης
του ευθύγραμμου τμήματος που ορίζουν τα σημεία τομής των αγωγών με το επίπεδο της σελίδας, υπάρχουν δύο εντάσεις ΜΠ, μία για κάθε ΜΠ. Άρα από το σημείο αυτό διέρχονται δύο δυναμικές γραμμές, μία εφαπτόμενη σε κάθε ένταση.
Συμπέρασμα: Στο μέσο της απόστασης, οι δυναμικές γραμμές εφάπτονται..
Επίσης, σε κάθε άλλο σημείο του επιπέδου, το οποίο δεν ανήκει στο ευθύγραμμο τμήμα των σημείων τομής, επίσης υπάρχουν δύο εντάσεις και στο σημείο αυτό οι δυναμικές γραμμές τέμνονται….
Τα παραπάνω προκύπτουν ως λογική συνέχεια της ανάρτησης, η οποία αναφέρεται σε δύο ΜΠ, κάθε ένα εκ των οποίων ασκεί δύναμη Lorentz (μαγνητική δύναμη)
Πιθανά, κάτι δεν καταλαβαίνω, οπότε παρακαλώ διευκρινίστε τί ακριβώς δεχόμαστε και τί όχι…διότι σίγουρα δεν μπορεί να δεχόμαστε άλλα ανά περίπτωση….
Θοδωρή καλημέρα.
Στο πρώτο ερώτημα της ανάρτησης αναφέρεται: Να αποδείξετε ότι στα ελεύθερα ηλεκτρόνια του αγωγού ασκούνται δυνάμεις Lorentz, κατά μήκος του αγωγού.
Πολύ σωστά απαντάς: “τα ηλεκτρόνια δέχονται δύναμη Lorentz από το ΜΠ που δημιουργείται, λόγω του ρεύματος που είναι παράλληλο της τροχιάς των θετικών ιόντων στο εσωτερικό του αγωγού, ο οποίος εκτελεί μεταφορική κίνηση.”
Στο δεύτερο ερώτημα αναφέρεται: Να αποδείξετε ότι ελεύθερα ηλεκτρόνιά του δεν συσσωρεύονται στο άκρο του αγωγού.
Πολύ σωστά απαντάς: “Ταυτόχρονα, δημιουργείται αντίρροπο ΜΠ λόγω του ρεύματος που είναι παράλληλο της τροχιάς των αρνητικών φορτίων-ηλεκτρονίων στο εσωτερικό του αγωγού. Οπότε δέχονται και “άλλη” δύναμη Lorentz αντίθετη εκείνης στην οποία αναφέρεται η ανάρτηση. Οπότε η συνισταμένη μαγνητική δύναμη είναι μηδενική.”
Παρόμοιες απαντήσεις έχουν δοθεί και εδώ: ΗΕΔ σε κινούμενο αγωγό χωρίς μαγνητικό πεδίο; – Πρότυπα Θέματα Φυσικής.
Καλημέρα Ανδρέα, δεν καταλαβαίνω την απάντησή σου.
Θα ήθελα, αν σου είναι εύκολο, απαντήσεις στα επόμενα:
Συμπέρασμα: Στο μέσο της απόστασης, οι δυναμικές γραμμές εφάπτονται..
Ισχύει το συμπέρασμα;
Υπάρχουν δύο εντάσεις;
Τέμνονται στο σημείο αυτό οι δυναμικές γραμμές;
Θοδωρή,
αν έχω καταλάβει σωστά την εκφώνηση, σε όλες τις ερωτήσεις σου η απάντηση είναι “Ναι”.
Εντάξει Ανδρέα, ευχαριστώ. Διαφωνώ.
Διαφωνούμε, όπως διαφωνούσαμε και πέρυσι πως η μηχανική ενέργεια μπορεί να διατηρείται όταν στη διάρκεια της κίνησης αναπτύσσεται τριβή ολίσθησης….
αρκεί μία δύναμη από εξωτερικό αίτιο να εξουδετερώνει την τριβή ολίσθησης…
Διαφορετικές διδακτικές προσεγγίσεις…
Καλή Κυριακή
Θοδωρή, δεν καταλαβαίνω πώς διαφωνούμε αφού, όπως ανάφερα εδώ, συμφώνησα με τις απαντήσεις σου.
Καλή Κυριακή!