ΜΙΑ ΜΙΑ
ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ
ΑΝΑΛΥΣΗΑΝΑΛΥΣΗ
ΣΕ ΣΕ
ΑΠΛΟ ΑΠΛΟ
ΚΥΚΛΩΜΑΚΥΚΛΩΜΑ
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Ένα θεμελιώδες κύκλωμα αποτελείται από:Ένα θεμελιώδες κύκλωμα αποτελείται από:
Ηλεκτρεγερτική ΔύναμηΗλεκτρεγερτική Δύναμη
Συμβολισμός: ΕΣυμβολισμός: Ε
ΑΑ
..
Μ Μ
ιι
αα
η η
λλ
εε
κκ
ττ
ρρ
ιι
κκ
ήή
π π
ηη
γγ
ήή
Εσωτερική αντίστασηΕσωτερική αντίσταση
Συμβολισμός: rΣυμβολισμός: r
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Ο Ο
ενεργειακός ενεργειακός
ρόλος ρόλος
της της
πηγής πηγής
είναι είναι
να να
προσφέρει προσφέρει
(δυναμική) (δυναμική)
ενέργεια ενέργεια
σταστα
φορτία φορτία
έτσι έτσι
ώστε ώστε
να να
βρεθούν βρεθούν
σε σε
θέσεις θέσεις
υψηλότερης υψηλότερης
(δυναμικής) (δυναμικής)
ενέργειαςενέργειας
μέσα μέσα
στο στο
ηλεκτρικό ηλεκτρικό
πεδίο πεδίο
στο στο
εσωτερικό εσωτερικό
του του
κυκλώματος.κυκλώματος.
Πριν Πριν
αναφερθούμε αναφερθούμε
αναλυτικά αναλυτικά
στο στο
ρόλο ρόλο
της της
πηγής, πηγής,
ας ας
δούμε δούμε
ένα ένα
μηχανικόμηχανικό
ανάλογο, ανάλογο,
του του
οποίου οποίου
η η
λειτουργία λειτουργία
προσεγγίζει προσεγγίζει
τη τη
λειτουργία λειτουργία
της της
πηγής.πηγής.
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Το Το
άτομο άτομο
της της
εικόνας εικόνας
θα θα
σηκώσει σηκώσει
μια μια
σφαίρα σφαίρα
και και
θα θα
την την
τοποθετήσειτοποθετήσει
στην στην
κορυφή κορυφή
του του
κεκλιμένου κεκλιμένου
επιπέδου.επιπέδου.
Από Από
ενεργειακής ενεργειακής
άποψης, άποψης,
το το
άτομο άτομο
προσφέρει προσφέρει
ενέργειαενέργεια
στη στη
σφαίρα σφαίρα
(μειώνοντας (μειώνοντας
τη τη
δική δική
του) του)
, ,
πηγαίνοντάς πηγαίνοντάς
τηντην
σε σε
θέση θέση
υψηλότερης υψηλότερης
δυναμικής δυναμικής
ενέργειας.ενέργειας.
Στη Στη
συνέχεια συνέχεια
η η
σφαίρα σφαίρα
αφήνεται αφήνεται
να να
κινηθεί κινηθεί
προς προς
θέσεις θέσεις
μικρότερηςμικρότερης
δυναμικής δυναμικής
ενέργειας. ενέργειας.
Ας Ας
φανταστούμε φανταστούμε
ότι ότι
στην στην
κίνησή κίνησή
της της
χτυπά χτυπά
και και
θέτειθέτει
σε σε
κίνηση κίνηση
κάποιους κάποιους
μύλους μύλους
και και
η η
ταχύτητά ταχύτητά
της της
παραμένει παραμένει
έτσι έτσι
σταθερή.σταθερή.
Αυτό Αυτό
που που
πετύχαμε πετύχαμε
είναι είναι
να να
μεταφέρουμε μεταφέρουμε
την την
ενέργεια ενέργεια
τουτου
ανθρώπου ανθρώπου
στους στους
μύλους μύλους
και και
να να
τους τους
κάνουμε κάνουμε
να να
λειτουργήσουν.λειτουργήσουν.
Ο Ο
«ενδιάμεσος» «ενδιάμεσος»
σ’ σ’
αυτή αυτή
τη τη
μεταφορά μεταφορά
ήταν ήταν
η η
σφαίρα.σφαίρα.
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Κάτι Κάτι
ανάλογο ανάλογο
συμβαίνει συμβαίνει
καικαι
με με
την την
πηγή πηγή
στο στο
κύκλωμα.κύκλωμα.
Η Η
πηγή πηγή
προσφέρει προσφέρει
ενέργειαενέργεια
στα στα
φορτία, φορτία,
ξοδεύοντας ξοδεύοντας
τητη
δική δική
της της
ενέργεια ενέργεια
(π.χ (π.χ
χημικήχημική
ενέργεια) ενέργεια)
«πηγαίνοντάς» «πηγαίνοντάς»
τατα
σε σε
θέσεις θέσεις
υψηλότερηςυψηλότερης
δυναμικής δυναμικής
ενέργειας.ενέργειας.
Τα Τα
φορτία φορτία
στη στη
συνέχεια συνέχεια
«πέφτουν» «πέφτουν»
ξεφορτώνοντας ξεφορτώνοντας
τη τη
δυναμική δυναμική
τουςτους
ενέργεια ενέργεια
στον στον
αντιστάτη. αντιστάτη.
Έτσι Έτσι
ο ο
αντιστάτης αντιστάτης
«λειτουργεί». «λειτουργεί».
ΘαΘα
μπορούσε μπορούσε
για για
παράδειγμα παράδειγμα
να να
ήταν ήταν
μια μια
λάμπα λάμπα
και και
να να
άναβε!άναβε!
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Ας Ας
επιστρέψουμε επιστρέψουμε
στο στο
μηχανικό μηχανικό
ανάλογο.ανάλογο.
Την Την
ικανότητα ικανότητα
του του
ατόμου ατόμου
να να
προσφέρει προσφέρει
ενέργεια ενέργεια
θα θα
μπορούσαμε μπορούσαμε
να να
τητη
δηλώσουμε δηλώσουμε
κάπως κάπως
έτσι:έτσι:
« «
Η Η
ενέργεια ενέργεια
που που
μπορεί μπορεί
να να
δώσει δώσει
σηκώνονταςσηκώνοντας
1 1
Kg Kg
μάζας μάζας
είναι είναι
50 50
Joule»Joule»
Το Το
άτομο άτομο
αυτό αυτό
λοιπόν, λοιπόν,
μπορεί μπορεί
να να
δημιουργήσει δημιουργήσει
μιαμια
συγκεκριμένη συγκεκριμένη
ενεργειακή ενεργειακή
διαφορά διαφορά
«σηκώνοντας» «σηκώνοντας»
1Kg 1Kg
μάζαςμάζας
Φυσικά Φυσικά
κάποιο κάποιο
άλλο άλλο
άτομο, άτομο,
πιο πιο
δυνατό, δυνατό,
μπορεί μπορεί
νανα
δημιουργήσει δημιουργήσει
μεγαλύτερη μεγαλύτερη
ενεργειακή ενεργειακή
διαφοράδιαφορά
προσφέροντας προσφέροντας
πχ πχ
100 100
Joule Joule
ανά ανά
1 1
Κg!Κg!
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Έτσι Έτσι
και και
η η
δυνατότητα δυνατότητα
των των
πηγών πηγών
να να
προσφέρουνπροσφέρουν
ενέργεια, ενέργεια,
δηλώνεται δηλώνεται
με με
την την
Ηλεκτρεγερτική Ηλεκτρεγερτική
τους τους
Δύναμη Δύναμη
ΕΕ
Η.Ε.Δ Η.Ε.Δ
ΕΕ
(καμία (καμία
σχέση σχέση
με με
δύναμη δύναμη
όπως όπως
καταλαβαίνετε)καταλαβαίνετε)
Ηλεκτρεγερτική Ηλεκτρεγερτική
δύναμη δύναμη
πηγής πηγής
είναι είναι
η η
ενέργεια ενέργεια
πουπου
προσφέρει προσφέρει
η η
πηγή πηγή
ανά ανά
μονάδα μονάδα
φορτίου:φορτίου:
Joule/CJoule/C
Αυτό Αυτό
το το
φυσικό φυσικό
μέγεθος μέγεθος
ονομάστηκε ονομάστηκε
VoltVolt
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Μια Μια
μπαταρία μπαταρία
έχει έχει
E=9V E=9V
που που
σημαίνει σημαίνει
ότι ότι
προσφέρειπροσφέρει
9 9
Joule Joule
ενέργειας ενέργειας
«σηκώνοντας» «σηκώνοντας»
ποσότητα ποσότητα
φορτίου φορτίου
ίση ίση
με με
1C.1C.
Η Η
μπαταρία μπαταρία
λέμε λέμε
ότι ότι
μπορεί μπορεί
να να
δημιουργήσει δημιουργήσει
ενεργειακήενεργειακή
διαφορά διαφορά
ανά ανά
1C 1C
ίση ίση
με με
9 9
Joule.Joule.
Πιο Πιο
απλά απλά
λέμε λέμε
ότι ότι
δημιουργεί δημιουργεί
τάση τάση
9Volt9Volt
ΜΜ
εε
α α
ππ
λλ
έέ
ςς
σ σ
κκ
έέ
ψψ
εε
ιι
ςς
::
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Ένα Ένα
θεμελιώδες θεμελιώδες
κύκλωμα κύκλωμα
αποτελείται αποτελείται
και και
από:από:
Ωμική Ωμική
αντίσταση αντίσταση
του του
αντιστάτηαντιστάτη
Συμβολισμός: Συμβολισμός:
RR
Μονάδα Μονάδα
μέτρησης: μέτρησης:
1Ω1Ω
Β. Β.
Παθητικό Παθητικό
καταναλωτή καταναλωτή
δηλαδή δηλαδή
ωμικό ωμικό
αντιστάτηαντιστάτη
Λέγεται Λέγεται
παθητικόςπαθητικός
καταναλωτής καταναλωτής
γιατίγιατί
μετατρέπει μετατρέπει
τηντην
ηλεκτρική ηλεκτρική
ενέργειαενέργεια
αποκλειστικά αποκλειστικά
σεσε
θερμικήθερμική
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Η Η
ωμική ωμική
αντίσταση αντίσταση
αγωγούαγωγού
σε σε
δεδομένη δεδομένη
θερμοκρασία,θερμοκρασία,
εξαρτάται εξαρτάται
από:από:
Με Με
τον τον
όρο όρο
ωμική ωμική
αντίσταση αντίσταση
του του
αγωγού, αγωγού,
εκφράζουμε εκφράζουμε
τα τα
φαινόμεναφαινόμενα
σκέδασης σκέδασης
(«κρούσεις») («κρούσεις»)
των των
φορτίων φορτίων
που που
διέρχονται διέρχονται
μέσα μέσα
απ’ απ’
το το
πλέγμαπλέγμα
των των
ατόμων ατόμων
του του
αγωγού.αγωγού.
Το Το
μήκος μήκος
του του
αγωγού.αγωγού.
Το Το
εμβαδόν εμβαδόν
τηςτης
διατομής διατομής
του.του.
Το Το
υλικό υλικό
του του
(ειδική (ειδική
αντίσταση)αντίσταση)
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Όταν Όταν
στα στα
άκρα άκρα
ωμικούωμικού
αντιστάτη αντιστάτη
υπάρχει υπάρχει
διαφοράδιαφορά
δυναμικής δυναμικής
ενέργειας ενέργειας
(η(η
οποία οποία
υπολογισμένη υπολογισμένη
ανάανά
μονάδα μονάδα
φορτίου φορτίου
αναφέρεταιαναφέρεται
ως ως
διαφορά διαφορά
δυναμικού δυναμικού
V)V)
Τότε Τότε
έχουμε έχουμε
ροή ροή
φορτίων,φορτίων,
ρεύμα ρεύμα
δηλαδή, δηλαδή,
έντασης έντασης
Ι.Ι.
Νόμος του OhmΝόμος του Ohm
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
H H
σχέση:σχέση:
Εκφράζει Εκφράζει
την την
(δυναμική) (δυναμική)
ενέργεια ενέργεια
ανάανά
μονάδα μονάδα
φορτίου φορτίου
που που
χάνεται χάνεται
κατά κατά
τη τη
ροήροή
των των
φορτίων φορτίων
μέσα μέσα
απ’ απ’
τον τον
αγωγό.αγωγό.
Η Η
ποσότητα ποσότητα
αυτή αυτή
(τάση (τάση
άρα άρα
Volt) Volt)
διαφέρει διαφέρει
ποιοτικά ποιοτικά
απ’ απ’
την την
Η.Ε.ΔΗ.Ε.Δ
μιας μιας
πηγής πηγής
(επίσης (επίσης
τάση τάση
Volt), Volt),
μιας μιας
και και
αυτή αυτή
είναι είναι
ενέργεια ενέργεια
πουπου
«χάνουν» «χάνουν»
τα τα
φορτία, φορτία,
ενώ ενώ
η η
Η.Ε.Δ Η.Ε.Δ
είναι είναι
ενέργεια ενέργεια
που που
«παίρνουν».«παίρνουν».
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Στη Στη
διπλανή διπλανή
εικόνα εικόνα
βλέπουμε βλέπουμε
ένα ένα
απλόαπλό
κλειστό κλειστό
κύκλωμα κύκλωμα
με με
πηγή πηγή
και και
ωμικόωμικό
καταναλωτή.καταναλωτή.
Στο Στο
εσωτερικό εσωτερικό
του του
κυκλώματος κυκλώματος
υπάρχειυπάρχει
ηλεκτρικό ηλεκτρικό
πεδίο.πεδίο.
Ας Ας
φανταστούμε φανταστούμε
ποσότητα ποσότητα
φορτίου φορτίου
1C 1C
η η
οποία οποία
θα θα
ακολουθήσει ακολουθήσει
μια μια
κλειστήκλειστή
διαδρομή διαδρομή
μέσα μέσα
στο στο
(συντηρητικό) (συντηρητικό)
ηλεκτρικό ηλεκτρικό
πεδίο, πεδίο,
ξεκινώντας ξεκινώντας
γιαγια
παράδειγμα παράδειγμα
απ’ απ’
τη τη
θέση θέση
Α Α
και και
καταλήγοντας καταλήγοντας
στην στην
ίδια ίδια
θέση.θέση.
Ας Ας
δούμε δούμε
το το
κύκλωμα κύκλωμα
«ανοιγμένο» «ανοιγμένο»
όπως όπως
στην στην
επόμενη επόμενη
εικόνα…εικόνα…
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
AA
AA
1C1C
1C1C
1C1C
1C1C
VAVA
-IR-IR
-Ir-Ir
+E+E
=VA=VA
Ας Ας
φανταστούμε φανταστούμε
φορτίο φορτίο
ίσο ίσο
με με
1C 1C
(το (το
καροτσάκι) καροτσάκι)
να να
βρίσκεται βρίσκεται
στηστη
θέση θέση
Α Α
του του
ηλεκτρικού ηλεκτρικού
πεδίου, πεδίου,
με με
δυναμική δυναμική
ενέργεια ενέργεια
VΑ.VΑ.
Το Το
φορτίο φορτίο
διέρχεται διέρχεται
απ’ απ’
την την
αντίσταση αντίσταση
R R
και και
«πέφτει» «πέφτει»
σε σε
θέσηθέση
χαμηλότερης χαμηλότερης
δυναμικής δυναμικής
ενέργειας. ενέργειας.
Μειώνεται Μειώνεται
η η
ενέργεια ενέργεια
του του
κατά:κατά:
VA-IRVA-IR
Στη Στη
συνέχεια συνέχεια
διέρχεται διέρχεται
απ’ απ’
την την
αντίσταση αντίσταση
r r
και και
«πέφτει» «πέφτει»
σε σε
θέσηθέση
ακόμη ακόμη
χαμηλότερης χαμηλότερης
δυναμικής δυναμικής
ενέργειας.ενέργειας.
Μειώνεται Μειώνεται
η η
ενέργεια ενέργεια
του του
επιπλέον επιπλέον
κατά: κατά:
VA-IR-ΙrVA-IR-Ιr
To To
φορτίο φορτίο
«παραλαμβάνει» «παραλαμβάνει»
η η
πηγή, πηγή,
εφοδιάζοντάς εφοδιάζοντάς
το το
με με
δυναμικήδυναμική
ενέργεια ενέργεια
κατά κατά
Ε Ε
και και
το το
επαναφέρει επαναφέρει
στην στην
αρχική αρχική
κατάσταση.κατάσταση.
Ετσι: Ετσι:
VA-IR-Ιr+Ε=VAVA-IR-Ιr+Ε=VA
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Το Το
συμπέρασμα συμπέρασμα
της της
ενεργειακής ενεργειακής
«βόλτας» «βόλτας»
του του
1C, 1C,
είναι είναι
απόλυτα απόλυτα
σύμφωνο σύμφωνο
μεμε
τις τις
ιδιότητες ιδιότητες
των των
συντηρητικών συντηρητικών
δυνάμεων δυνάμεων
που που
υπάρχουν υπάρχουν
στο στο
ηλεκτρικό ηλεκτρικό
πεδίοπεδίο
στο στο
εσωτερικό εσωτερικό
του του
αγωγού.αγωγού.
Νόμος του Ohm σε κλειστό κύκλωμαΝόμος του Ohm σε κλειστό κύκλωμα
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
ΠΟΛΙΚΗ ΠΟΛΙΚΗ
ΤΑΣΗ ΤΑΣΗ
ΠΗΓΗΣΠΗΓΗΣ
Η Η
πολική πολική
τάση τάση
εκφράζει εκφράζει
την την
ενέργεια ενέργεια
(ανά (ανά
μονάδα μονάδα
φορτίου) φορτίου)
πουπου
πραγματικά πραγματικά
διατίθεται διατίθεται
από από
την την
πηγή πηγή
προς προς
το το
εξωτερικό εξωτερικό
κύκλωμα.κύκλωμα.
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
Και Και
ένα ένα
χρήσιμο χρήσιμο
τρικ!τρικ!
Η Η
ερώτηση: ερώτηση:
Να Να
βρείτε βρείτε
την την
διαφορά διαφορά
δυναμικούδυναμικού
των των
σημείων σημείων
Α Α
και και
ΒΒ
Αφού Αφού
υπολογίσετε υπολογίσετε
τα τα
ρεύματα ρεύματα
στους στους
κλάδους κλάδους
του του
κυκλώματος….κυκλώματος….
Ξεκινήστε Ξεκινήστε
απ’ απ’
το το
σημείο σημείο
Α Α
και και
πηγαίνετε πηγαίνετε
προς προς
το το
σημείο σημείο
Β Β
με με
όποιο όποιο
«δρόμο»«δρόμο»
θέλετε. θέλετε.
Ότι Ότι
πρόσημο πρόσημο
συναντάτε συναντάτε
κάνετε κάνετε
την την
αντίθετη αντίθετη
πράξη!! πράξη!!
Πχ:Πχ:
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ
Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο
ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
