by
Η λειτουργία των ηλεκτρικών πηγών, στηρίζονται κυρίως στο φαινόμενο της επαγωγής.
Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή είναι το φαινόμενο της ανάπτυξης Ηλεκτρεγερτικής δύναμης σε ένα αγωγό, η οποία λαμβάνει χώρα όταν μεταβάλλεται η μαγνητική ροή που διέρχεται από την επιφάνεια που ο συγκεκριμένος αγωγός ορίζει.
Σύμφωνα δε με το νόμο του Faraday:
Η παραπάνω μεταβολή της μαγνητικής ροής μπορεί να οφείλεται σε δύο διαφορετικούς λόγους.
- Ηλεκτρεγερτική δύναμη που αναπτύσσεται εξαιτίας της σχετικής κίνησης ενός αγωγού και ενός μαγνητικού πεδίου (ένας αγωγός κινείται σε μαγνητικό πεδίο ή ένας μαγνήτης πλησιάζει ένα πηνίο)
- ΗΕΔ που δεν οφείλεται σε σχετική κίνηση αλλά αναπτύσσεται από ένα χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο.
Ας τα δούμε αναλυτικά.
ή
Επαγωγή και ερμηνείες φαινομένων.
Επαγωγή και ερμηνείες φαινομένων.
Αφιερωμένο σε όσους συμμετείχαν στο σχολιασμό της διπλανής ανάρτησης:
Ένας αγωγός επιταχύνεται ομαλά
Άσχετα αν η κινούμενη ράβδος αποφασιστεί να "θαφτεί βαθιά στο χώμα" για να αναδειχτεί "η μεγάλη εικόνα της Φυσικής", την οποία προφανώς δεν αναδεικνύει η παρούσα μελέτη, αλλά η "πειραματική διαπίστωση του ότι η μαγνητική βελόνα στρίβει και δείχνει διαφορετική διεύθυνση μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο"….
Βέβαια τα παραπάνω δεν απευθύνονται σε μαθητές, αλλά αποκλειστικά και μόνο σε συναδέλφους.
Διονύση, καλησπέρα.Τη θυμόμουν την ανάρτησή σου, αποτελούσε μέροs μιαs πολύ μεγάληs μελέτηs που είχεs κάνει πάνω στο ηλεκτρικό ρεύμα και τιs πηγέs του.
Συγχαρητήρια και πάλι Διονύση.Μπράβο και σε ευχαριστώ που μου έδωσεs την ευκαιρία να τη μελετήσω.(Αν και η ζέστη είναι αφόρητη την επισκίασε η ανάρτησή σου.)
Καλημέρα.
Έτσι έπρεπε να παρουσιάζεται η Επαγωγή.
Γιάννη + Γιάννη σας ευχαριστώ για το σχόλιο.
Χαίρομαι Γιάννη (Κύρικε) που την αναγνώρισες! Φαίνεται ότι κάποια πράγματα δεν πάνε εντελώς χαμένα, αφού η παλιότερη εργασία που είχα βάλει σε 5!!! συνέχειες πάνω στη σύνδεση Φυσικής- Χημείας με συνδετικό κρίκο τις ηλεκτρικές πηγές, ένιωσα ότι δεν …περπάτησε.
Έτσι με αφορμή τις τελευταίες συζητήσεις πάνω στην "ραβδολογία" (αλλά και επειδή η αλήθεια είναι ότι έχω εκνευριστεί με την πορεία που δείχνουν να παίρνουν τα πράγματα όσον αφορά τη διδασκαλία της επαγωγής…) έψαξα το παλιότερο αρχείο από το οποίο επέλεξα το τμήμα που μας αφορά, τροποποιώντας ελαφρά για να καλύψω …"νέα θέματα" που αναδείχθηκαν.
Ραβδολογία….. Μοιάζει ειρωνικό. Δεν είναι κακή Φυσική γιατί καταφέρνει να συνδυάζει Νευτώνειους νόμους με Επαγωγή, Ηλεκτρομαγνητισμό, διατήρηση Ενέργειας.
Ένα άλλο καλό είναι το ότι αναδεικνύει την ισοδυναμία δύο διαφορετικών περιγραφών.
Αν έπαιζαν και συστήματα αναφοράς, θα μπορούσαμε να μιλήσουμε και για ηλεκτρικό πεδίο που βλέπει ο κινούμενος παρατηρητής.
Πάσχει κάπως από ρεαλισμό αλλά τα πολλά της "προικιά" μας κάνουν να την θέλουμε στη νέα ύλη.
Καλημέρα,
Εξαιρετική παρουσίαση! Δεν έχω παρακολουθήσει προηγούμενες συζητήσεις, που φαντάζομαι ότι έχουν γίνει, γύρω από τη διδασκαλία της επαγωγής κατά την ερχόμενη χρονιά. Υποστηρίζω όμως ότι οποιαδήποτε παρουσίαση της κινούμενης ράβδου, χωρίς αναφορά στη δύναμη Lorentz, είναι ανάπηρη.
καλό μεσημέρι σε όλους
εξαιρετική μελέτη Διονύση!
ένα μικρό σχόλιο "Συνεπώς είμαστε υποχρεωμένοι να δεχτούμε ότι το χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο του σωληνοειδούς, συνοδεύεται από την εμφάνιση ενός άλλου ηλεκτρικού πεδίου, το οποίο ονομάζεται επαγωγικό ηλεκτρικό πεδίο"
αυτό εννοούσα σε διπλανή ανάρτηση ότι η εμφάνιση ΗΕΔ σε παν τι κινούμενο ερμηνεύεται, ενώ σε παν τι ακίνητο δεν…,
"είναι άγνωστης ταυτότητας" όπως έγραφε και το παλιό σχολικό βιβλίο της Γ΄ όπου και υπήρχε μια ανάλογη εξαιρετική μελέτη
Εφόσον αναφερόμαστε σε συναδέλφους και προσπαθούμε να ερμηνεύσουμε την επαγωγή θα πρέπει να αναφερθούμε στην εξαιρετική τοποθέτηση του Griffiths στην εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική τρίτη έκδοση (β αναθεωρημένη έκδοση στα ελληνικά) σελίδα 332 όπου εξηγεί γιατί η μαθηματική ισοδυναμία των δύο ειδών επαγωγής οδήγησε στην διατύπωση της ειδικής σχετικότητας καθώς οφείλονται ξεκάθαρα στην σχετική κίνηση και στην σελίδα 580 όπου ξεκαθαρίζει ότι η ύπαρξη του μαγνητισμού γενικά είναι επιβεβλημένη από την ειδική σχετικότητα, δηλαδή ο μαγνητισμός είναι ένα καθαρά σχετικιστικό φαινόμενο.
Καλησπέρα Διονύση και ευχαριστώ για την αφιέρωση, στο τμήμα που μου αναλογεί. Η δουλειά σου φωτίζει τη «μεγάλη εικόνα» ως προς την επαγωγή.
Γιάννη συμφωνώ ότι οι ασκήσεις με ράβδους συνδυάζουν γνώσεις από διαφορετικά πεδία και ως εκ τούτου δεν είναι κακή φυσική. Τον όρο «ραβδολογίες» τον χρησιμοποίησα, διότι θεωρώ ότι οι ασκήσεις αυτές, με την παρούσα ύλη, πρέπει να πάνε στο καλάθι…
Καλησπέρα Αποστόλη.
Θα επιθυμούσα έναν εμπλουτισμό της ύλης και στην Επαγωγή.
Με την υπάρχουσα κατάσταση πάνε στο καλάθι;
Υπάρχει μία αν δεν κάνω λάθος άσκηση. Αν δεν υπήρχε θα ήταν νόμιμο πρόβλημα;
Όταν αλλάζει το εμβαδόν ενός κυκλώματος, μεταβάλλεται η μαγνητική ροή. Αυτό μπορεί να την νομιμοποιήσει;'
Πιστεύω πως ναι. Παραμένει το θέμα:
-Είναι εντός πνεύματος;
Ένα μπλε βιβλίο χρειάζεται πάλι.
Καλησπέρα Διονύση. Σε ευχαριστούμε για την ανάλυση – αφιέρωση, που είναι πολύ διδακτική για εμάς, που καλούμαστε να διδάξουμε τη "γενική εικόνα της επαγωγής"…
Πως προτείνεις να διδάξουμε την αιτία εμφάνισης ΗΕΔ στους μαθητές μας;
Α) Σε κλειστό κύκλωμα με ή χωρίς ράβδο: Αιτία είναι η μεταβολή της μαγνητικής ροής. Το βλέπουν εύκολα γιατί υπάρχει ένα εμβαδό που αλλάζει ή μια ένταση που μεταβάλλεται μέσα από ένα εμβαδό. Κι αν ρωτήσει κάποιος: "Τι συμβαίνει στο μικρόκοσμο του κυκλώματος όταν μεταβάλλεται η μαγνητική ροή;" τι απαντάμε; Η εξήγηση με το επαγόμενο ηλεκτρικό πεδίο, λόγω της χρονικής μεταβολής της μαγνητικής ροής είναι εκτός.
Β) Σε μοναχική ράβδο χωρίς κύκλωμα: Αιτία είναι η μεταβολή της μαγνητικής ροής. Ποιο είναι τώρα το κλειστό κύκλωμα; Γιατί να φτιάξουμε π.χ. ορθογώνιο κύκλωμα με μεταβλητή πλευρά τον αγωγό , ώστε να κουμπώσουμε με το ζόρι την ίδια εξήγηση;
Η εξήγηση με τη δύναμη Lorenz και το εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, που δίνει την εξήγηση είναι εκτός.
Όταν η ύλη μας περιορίζει έτσι πως να κάνουμε την ενοποιημένη παρουσίαση του φαινομένου; Αυτό εννοούσα δίπλα λέγοντας ότι η μοναχική ράβδος είναι "άλλο" φαινόμενο.
Έχω την αίσθηση ότι κάποιοι κάνουν μια αγγαρεία. Λένε όλοι:
-Επιτρέπεται να μην διδάσκεται ο Ηλεκτρομαγνητισμός;
Η απάντηση στο ρητορικό ερώτημα προφανής και πρέπει να μπει κάτι. Κάτι όμως που έχει ήδη γραφτεί μια και λεφτά για βιβλία……
Επιλέγεται τμήμα γραμμένο για Γενική Παιδεία. Η Γενική Παιδεία δεν πολυκολλάει με Εξετάσεις. Δεν θέλει προβλήματα με ράβδους που συνδυάζουν Νευτώνειους νόμους, ενέργειες, ορμές κ.λ.π. Θέλει ποιοτικές περιγραφές που καταλήγουν στην παραγωγή εναλλασσόμενου ρεύματος, σε απλές εφαρμογές του κανόνα του Lentz, άντε σε δινορεύματα.
Οι Εξετάσεις από την άλλη θέλουν και προβλήματα.
Το τελικό προϊόν είναι ετερόκλητο. Λες και κάποιος έχει προκαθορίσει ποιο αντικείμενο θα τροφοδοτεί τα Α΄ και Β΄ θέματα και ποιο τα Γ΄ και Δ΄.
Παρά την αύξηση των ωρών, η ύλη μοιάζει να διαθέτει μικρότερη ποικιλία από πριν. Η επιδίωξη (που είδαμε στο βίντεο) «Θέλουμε κείμενο και όχι μόνο τύπους» μοιάζει να μην υπηρετείται από την παρούσα δομή. Θα αλλάξει η δομή των θεμάτων;
Η «εργαλειακή χρήση» που εντοπίστηκε στο βίντεο ως πρόβλημα δεν επιτείνεται με την παρούσα ύλη και την παρούσα δομή Εξετάσεων;
Όταν δηλαδή το πιθανότερο είναι να έχουμε πάλι ένα Δ΄ θέμα στερεού με 4-5 ερωτήματα, πως θα περιορισθεί κάτι τέτοιο;
Όταν μάλιστα κατακρίνονται «πρωτοτυπίες» όπως ασκήσεις με ολίσθηση, πως θα στηθούν θέματα που δεν θα είναι αναπαραγωγή συνταγών;
Πόσα ήταν τα μέλη της ομάδας που κατέληξαν στην προτεινόμενη ύλη και συμβουλεύουν τους υπόλοιπους για το πνεύμα των θεμάτων;
Γιάννη καλησπέρα. Όταν ανακοινώθηκε η ύλη, είχαμε εκφράσει αμέσως τον προβληματισμό μας. Στην ερώτησή σου "Πόσα ήταν τα μέλη της ομάδας που κατέληξαν στην προτεινόμενη ύλη και συμβουλεύουν τους υπόλοιπους για το πνεύμα των θεμάτων;" βλέπουμε την επιστημονική ομάδα του ΙΕΠ για τις Φυσικές Επιστήμες.
όπου βλέπουμε 8 Πληροφορικούς, 1 Αγγλικού, 2 Δάσκαλους, 1 Φυσικό, 1 Γεωλόγο, 1 Βιολόγο, 3 Μαθηματικούς…Ο Φυσικός είναι σαν την καλαμιά στον κάμπο…
Καλησπέρα συνάδελφοι.
Παναγιώτη, Βαγγέλη, Βασίλη, Αποστόλη, Ανδρέα και Γιάννη (ξανά…) σας ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Βασίλη σε ευχαριστώ και για την κατάθεση της δικής σου ματιάς πάνω στο θέμα μας.
Λίγες σκέψεις και από μένα, αφού βλέπω όλους έτοιμους να δηλώσουν ή όλα ή τίποτα.
Έτσι, αφού δεν μπορεί να διδαχτεί σωστά η επαγωγή από το βιβλίο γενικής παιδείας, μιας και δεν μπορούμε να ερμηνεύσουμε με την βοήθεια των δυνάμεων Lorenz την εμφάνιση της ΗΕΔ, ας φύγουν και οι ασκήσεις! Και όμως οι ασκήσεις με ράβδους, στο βιβλίο γ.π. υπήρχαν. Δεν τις δανειζόμαστε από το βιβλίο τη κατεύθυνσης.
Ποιο ήταν το πνεύμα της συγγραφής των βιβλίων το μακρινό 1998; Θα υπήρχε επαγωγή σαν μάθημα γενικής παιδείας, που θα βασιζόταν στην πειραματική ΜΑΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ μελέτη χωρίς να προχωρά σε ερμηνείες που στηρίζονται στον μικρόκοσμο (όπως δύναμη Lorenz).
Απλά θα έμενε η διδασκαλία στο νόμο της επαγωγής.
Ναι αλλά τι προβλέπει ο νόμος και τι σημαίνει μεταβολή μαγνητικής ροής; Η ροή αναφέρεται σε μια επιφάνεια και δίνεται από την σχέση:
Φ=Β∙S∙συνα
Άρα μεταβάλλεται όταν:
Πώς μπορεί να ικανοποιηθεί το 3ο;
Δύο περιπτώσεις υπάρχουν.
α) Ένα πλαίσιο κινείται και εισέρχεται σε μια περιοχή που υπάρχει μαγνητικό πεδίο.
β) Ένας αγωγός κινείται όπως στο δεξιό σχήμα.
Δεν μπορούν να διδαχτούν οι δυο παραπάνω περιπτώσεις με βάση τη θεωρία του βιβλίου;
Νομίζω μια χαρά μπορούν, να διδαχτούν χωρίς να δοθούν βέβαια ερμηνείες του στυλ, γιατί να αναπτύσσεται ΗΕΔ ή σε ποια πλευρά αναπτύσσεται.
Είναι τυχαίο που στο βιβλίο γ.π. μπήκαν οι ασκήσεις με ράβδους; Όχι βέβαια.