ABOUT_FIELDS

ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗ

ΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΔΙΟΥΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ

Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο

ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Πεδίο ονομάζεται ο χώρος σε κάθε σημείο του οποίου, ένα φυσικό μέγεθος έχει συγκεκριμένη τιμή.Πεδίο ονομάζεται ο χώρος σε κάθε σημείο του οποίου, ένα φυσικό μέγεθος έχει συγκεκριμένη τιμή.

ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ

Πεδίο θερμοκρασιώνΠεδίο θερμοκρασιών

Πεδίο ταχυτήτωνΠεδίο ταχυτήτων

Πεδίο δυνάμεων είναι ο χώρος που έχει την ιδιότητα να ασκεί δύναμη στο κατάλληλο «υπόθεμα»που θα βρεθεί σε κάθε σημείο του.Πεδίο δυνάμεων είναι ο χώρος που έχει την ιδιότητα να ασκεί δύναμη στο κατάλληλο «υπόθεμα»που θα βρεθεί σε κάθε σημείο του.

Τα πεδία δυνάμεων εκδηλώνονται (δηλ. ασκούν δύναμη) σε όμοια υποθέματα με αυτά που ταδημιούργησαν:Τα πεδία δυνάμεων εκδηλώνονται (δηλ. ασκούν δύναμη) σε όμοια υποθέματα με αυτά που ταδημιούργησαν:

Μάζα Βαρυτικό πεδίο σε μάζεςΜάζα Βαρυτικό πεδίο σε μάζες

Δημιουργεί στον χώροΔημιουργεί στον χώρο

Ασκεί δύναμη σεΑσκεί δύναμη σε

Ακίνητο φορτίο Ηλεκτροστατικό πεδίο σε φορτίαΑκίνητο φορτίο Ηλεκτροστατικό πεδίο σε φορτία

Δημιουργεί στον χώροΔημιουργεί στον χώρο

Ασκεί δύναμη σεΑσκεί δύναμη σε

Λέγεται και πεδίο CoulombΛέγεται και πεδίο Coulomb

Είτε ακίνητα είτε κινούμεναΕίτε ακίνητα είτε κινούμενα

Στην εικόνα βλέπουμε μια μεγάλη μάζα νααλληλεπιδρά με άλλες μικρότερες οι οποίεςκινούνται μέσα στο βαρυτικό της πεδίο.Στην εικόνα βλέπουμε μια μεγάλη μάζα νααλληλεπιδρά με άλλες μικρότερες οι οποίεςκινούνται μέσα στο βαρυτικό της πεδίο.

Στην εικόνα βλέπουμε τη δύναμη που δέχεταιένα φορτίο στις διάφορες θέσεις στο πεδίουενός άλλου ομόσημου φορτίου.Στην εικόνα βλέπουμε τη δύναμη που δέχεταιένα φορτίο στις διάφορες θέσεις στο πεδίουενός άλλου ομόσημου φορτίου.

Είναι σημαντικό να γίνει κατανοητό ότι οι πρώτες θεωρίες που περιέγραφαν την αλληλεπίδρασημεταξύ μαζών ή φορτίων, ήταν θεωρίες ακαριαίας δράσης ενός βήματος.Είναι σημαντικό να γίνει κατανοητό ότι οι πρώτες θεωρίες που περιέγραφαν την αλληλεπίδρασημεταξύ μαζών ή φορτίων, ήταν θεωρίες ακαριαίας δράσης ενός βήματος.

Τα φορτία της εικόνας αλληλεπιδρούν ακαριαία όσο μεγάλη απόσταση κι αν έχουν μεταξύ τους.Τα φορτία της εικόνας αλληλεπιδρούν ακαριαία όσο μεγάλη απόσταση κι αν έχουν μεταξύ τους.

Η θεωρία της αλληλεπίδρασης μέσω πεδίων, είναι θεωρία δύο βημάτων και πεπερασμένου χρόνουΗ θεωρία της αλληλεπίδρασης μέσω πεδίων, είναι θεωρία δύο βημάτων και πεπερασμένου χρόνου

Τα φορτία πρώτα «φτιάχνουν» τα πεδία τους και μετά τα πεδία ασκούν τη δύναμηΤα φορτία πρώτα «φτιάχνουν» τα πεδία τους και μετά τα πεδία ασκούν τη δύναμη

Η θεωρία μας δίνει την ταχύτηταδιάδοσης των πεδίων, ίση με τηνταχύτητα του φωτός.Η θεωρία μας δίνει την ταχύτηταδιάδοσης των πεδίων, ίση με τηνταχύτητα του φωτός.

ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΕΝΑ ΠΕΔΙΟ (διανυσματικά)ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΕΝΑ ΠΕΔΙΟ (διανυσματικά)

Το φυσικό μέγεθος που επινοήθηκε για την μέτρηση της ιδιότητας του πεδίου, να ασκεί συγκεκριμένηδύναμη σε κάθε σημείο του, την ονομάσαμε ένταση του πεδίου.Το φυσικό μέγεθος που επινοήθηκε για την μέτρηση της ιδιότητας του πεδίου, να ασκεί συγκεκριμένηδύναμη σε κάθε σημείο του, την ονομάσαμε ένταση του πεδίου.

Η ένταση είναι η δύναμη που δέχεται σ’ εκείνο το σημείο η μονάδα του υποθέματος.Η ένταση είναι η δύναμη που δέχεται σ’ εκείνο το σημείο η μονάδα του υποθέματος.

Στο βαρυτικό πεδίο συμβολίζεται με το γράμμα g και μαςπληροφορεί πόση δύναμη δέχεται σ’ εκείνο το σημείο μάζαίση με 1Kg. Πχ: g=9,81 N/KgΣτο βαρυτικό πεδίο συμβολίζεται με το γράμμα g και μαςπληροφορεί πόση δύναμη δέχεται σ’ εκείνο το σημείο μάζαίση με 1Kg. Πχ: g=9,81 N/Kg

Στο ηλεκτροστατικό πεδίο συμβολίζεται με το γράμμα Ε,έχει τη φορά της δύναμης που δέχεται στο σημείο αυτό έναθετικό φορτίο και μας πληροφορεί πόση δύναμη δέχεται σ’εκείνο το σημείο φορτίο ίσο με 1C. Πχ: E=9,81 N/CΣτο ηλεκτροστατικό πεδίο συμβολίζεται με το γράμμα Ε,έχει τη φορά της δύναμης που δέχεται στο σημείο αυτό έναθετικό φορτίο και μας πληροφορεί πόση δύναμη δέχεται σ’εκείνο το σημείο φορτίο ίσο με 1C. Πχ: E=9,81 N/C

Γνωρίζοντας την ένταση σ΄ ένα σημείο πεδίου, μπορούμε εύκολα να υπολογίζουμε τη δύναμηπου θα δεχτεί σ’ εκείνο το σημείο οποιοδήποτε κατάλληλο υπόθεμα βρεθεί εκεί.Γνωρίζοντας την ένταση σ΄ ένα σημείο πεδίου, μπορούμε εύκολα να υπολογίζουμε τη δύναμηπου θα δεχτεί σ’ εκείνο το σημείο οποιοδήποτε κατάλληλο υπόθεμα βρεθεί εκεί.

Προφανώς όταν το πεδίο διαμορφώνεται από πολλά υποθέματα η αρχή της επαλληλίας δίνει:Προφανώς όταν το πεδίο διαμορφώνεται από πολλά υποθέματα η αρχή της επαλληλίας δίνει:

ΖΩΓΡΑΦΙΖΟΝΤΑΣ ΕΝΑ ΠΕΔΙΟΖΩΓΡΑΦΙΖΟΝΤΑΣ ΕΝΑ ΠΕΔΙΟ

Αν θέλαμε να κάνουμεεικόνα αυτή τηναφηρημένη έννοια τουπεδίου, χρησιμοποιώνταςτον μηχανισμό τηςέντασης, θα έπρεπε νασχεδιάζουμε σε κάθεσημείο «βελάκια» πουθα παριστάνουν τηνένταση κατά μέτρο καικατεύθυνση!!Αν θέλαμε να κάνουμεεικόνα αυτή τηναφηρημένη έννοια τουπεδίου, χρησιμοποιώνταςτον μηχανισμό τηςέντασης, θα έπρεπε νασχεδιάζουμε σε κάθεσημείο «βελάκια» πουθα παριστάνουν τηνένταση κατά μέτρο καικατεύθυνση!!

Καθόλου βολικό ε!!Καθόλου βολικό ε!!

Μια πιο «φρέσκια» ιδέα ήταν η απεικόνιση με κάποιες γραμμές που ονομάστηκανΜια πιο «φρέσκια» ιδέα ήταν η απεικόνιση με κάποιες γραμμές που ονομάστηκαν

δυναμικές γραμμές. Η όλη εικόνα ονομάζεται φάσμα του πεδίουδυναμικές γραμμές. Η όλη εικόνα ονομάζεται φάσμα του πεδίου

•Δυναμική γραμμή είναι μια (φυσικά νοητή) γραμμή σε κάθε σημείο της οποίαςτο διάνυσμα της έντασης είναι εφαπτόμενο.•Δυναμική γραμμή είναι μια (φυσικά νοητή) γραμμή σε κάθε σημείο της οποίαςτο διάνυσμα της έντασης είναι εφαπτόμενο.

διάνυσμα έντασης διάνυσμα έντασης

•Οι δυναμικές γραμμές δεν τέμνονται γιατί στο σημείο τομής θα είχαμε δυο εντάσεις,πράγμα που δεν επιτρέπεται μιας και η ένταση είναι χαρακτηριστική ιδιότητα τουσημείου•Οι δυναμικές γραμμές δεν τέμνονται γιατί στο σημείο τομής θα είχαμε δυο εντάσεις,πράγμα που δεν επιτρέπεται μιας και η ένταση είναι χαρακτηριστική ιδιότητα τουσημείου

•Η πυκνότητα των γραμμών εκφράζει το μέτροτης έντασης. Όσο πυκνότερες τόσο ισχυρότερη ηένταση.•Η πυκνότητα των γραμμών εκφράζει το μέτροτης έντασης. Όσο πυκνότερες τόσο ισχυρότερη ηένταση.

Εικόνα που περιέχει σαρανταποδαρούσα, αξεσουάρ

Περιγραφή που δημιουργήθηκε αυτόματα

Φάσματα ηλεκτροστατικών πεδίωνΦάσματα ηλεκτροστατικών πεδίων

Το Μαγνητικό ΠεδίοΤο Μαγνητικό Πεδίο

Το πιο χαρακτηριστικό μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από ένα ραβδόμορφο μαγνήτη.Το πιο χαρακτηριστικό μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από ένα ραβδόμορφο μαγνήτη.

Ο φυσικός μαγνήτης προέρχεται από το ορυκτό μαγνητίτης(επιτεταρτοξείδιο του σιδήρου - Fe3O4).Ο φυσικός μαγνήτης προέρχεται από το ορυκτό μαγνητίτης(επιτεταρτοξείδιο του σιδήρου - Fe3O4).

Μπορούμε να έχουμε μια «εικόνα» ενός μαγνητικού πεδίου με την βοήθεια ενός ραβδόμορφουμαγνήτη και ρινισμάτων σιδήρου. Η «εικόνα» αυτή αποτελεί το μαγνητικό φάσμα τουμαγνήτη.Μπορούμε να έχουμε μια «εικόνα» ενός μαγνητικού πεδίου με την βοήθεια ενός ραβδόμορφουμαγνήτη και ρινισμάτων σιδήρου. Η «εικόνα» αυτή αποτελεί το μαγνητικό φάσμα τουμαγνήτη.

Πόλοι είναι οι περιοχές (άκρες) του μαγνήτη όπου τα ρινίσματα του σιδήρου συγκεντρώνονταιπερισσότερο.Πόλοι είναι οι περιοχές (άκρες) του μαγνήτη όπου τα ρινίσματα του σιδήρου συγκεντρώνονταιπερισσότερο.

Κάθε μαγνήτης έχει δύο πόλους. Τον ΒΟΡΕΙΟ πόλο (Ν) και τον ΝΟΤΙΟ πόλο (S).Κάθε μαγνήτης έχει δύο πόλους. Τον ΒΟΡΕΙΟ πόλο (Ν) και τον ΝΟΤΙΟ πόλο (S).

Οι πόλοι του μαγνήτη δεν μπορούν να απομονωθούν ο ένας από τον άλλο (δεν έχουν βρεθείμαγνητικά μονόπολα).Οι πόλοι του μαγνήτη δεν μπορούν να απομονωθούν ο ένας από τον άλλο (δεν έχουν βρεθείμαγνητικά μονόπολα).

Ραβδόμορφος μαγνήτης

Πεταλοειδής μαγνήτης

Μαγνητική βελόνα(αιωρούμενη)

Μαγνητική βελόνασε Πυξίδα

Πόλοι μαγνήτη

Οι ομώνυμοι πόλοι απωθούνται.Οι ομώνυμοι πόλοι απωθούνται.

Οι ετερώνυμοι πόλοι έλκονται.Οι ετερώνυμοι πόλοι έλκονται.

Αν κόψουμε ένα μαγνήτη στα δύο προκύπτουν δύο νέοι μαγνήτες.Αν κόψουμε ένα μαγνήτη στα δύο προκύπτουν δύο νέοι μαγνήτες.

Οι μαγνητικοί πόλοι υπάρχουν πάντα σε ζευγάρια.Οι μαγνητικοί πόλοι υπάρχουν πάντα σε ζευγάρια.

Συμπληρώνοντας τα πεδία που μελετήσαμε παραπάνω, βλέπουμε ότι ένας μαγνήτηςδημιουργεί γύρω του ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ.Συμπληρώνοντας τα πεδία που μελετήσαμε παραπάνω, βλέπουμε ότι ένας μαγνήτηςδημιουργεί γύρω του ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ.

Στοιχεία μαγνητικού πεδίουΣτοιχεία μαγνητικού πεδίου

Α. Φυσικά μεγέθηΑ. Φυσικά μεγέθη

Ένταση (σ’ ένα σημείο) του μαγνητικού πεδίου.Στο μαγνητικό πεδίο η ένταση συμβολίζεται με Β Ένταση (σ’ ένα σημείο) του μαγνητικού πεδίου.Στο μαγνητικό πεδίο η ένταση συμβολίζεται με Β

Β. Γεωμετρικό τρόποΒ. Γεωμετρικό τρόπο

Μαγνητικές Δυναμικές Γραμμές Μαγνητικές Δυναμικές Γραμμές

Ένα μαγνητικό πεδίο (όπως όλα τα πεδία) μπορούμε να το περιγράψουμε μεΈνα μαγνητικό πεδίο (όπως όλα τα πεδία) μπορούμε να το περιγράψουμε με

Η μονάδα μέτρησης της έντασης B στο S.I είναι:Η μονάδα μέτρησης της έντασης B στο S.I είναι:

Nikola Tesla

(1856 – 1943)

Πόσο μεγάλη μονάδα μέτρησης είναι 1 Tesla;Πόσο μεγάλη μονάδα μέτρησης είναι 1 Tesla;

Η ένταση του μαγνητικού πεδίου: Η ένταση του μαγνητικού πεδίου:

•της Γης, 5 x 10-5 T•της Γης, 5 x 10-5 T

•του ανθρώπινου εγκεφάλου, 1 x 10-15 T•του ανθρώπινου εγκεφάλου, 1 x 10-15 T

•στο εσωτερικό μαγνητικού τομογράφου (MRI) 3Τ•στο εσωτερικό μαγνητικού τομογράφου (MRI) 3Τ

•στον Πυρηνικό Μαγνητικό Συντονισμό (NMR) 18Τ•στον Πυρηνικό Μαγνητικό Συντονισμό (NMR) 18Τ

•η μεγαλύτερη εργαστηριακή τιμή που έχει καταγραφεί 1200 Τ!•η μεγαλύτερη εργαστηριακή τιμή που έχει καταγραφεί 1200 Τ!

Ιδιότητες των μαγνητικών δυναμικών γραμμώνΙδιότητες των μαγνητικών δυναμικών γραμμών

•Οι δυναμικές γραμμές προέρχονται από το Βόρειοπόλο (Ν) και πηγαίνουν προς το Νότιο πόλο (S)(έξω από το μαγνήτη).•Οι δυναμικές γραμμές προέρχονται από το Βόρειοπόλο (Ν) και πηγαίνουν προς το Νότιο πόλο (S)(έξω από το μαγνήτη).

Όπως είπαμε, σε κάθε σημείο του πεδίου, ηπυκνότητα των δυναμικών γραμμών είναι ανάλογημε το μέτρο της έντασης στο σημείο αυτό.• Όπως είπαμε, σε κάθε σημείο του πεδίου, ηπυκνότητα των δυναμικών γραμμών είναι ανάλογημε το μέτρο της έντασης στο σημείο αυτό.

$C:\Users\Merkouris\Desktop\αρχείο λήψης.jpg$

Ισχυρό το πεδίο

Ασθενές το πεδίοΑσθενές το πεδίο

Ισχυρό το πεδίοΙσχυρό το πεδίο

Το διάνυσμα 𝛣 εφάπτεται σε κάθε σημείο της δυναμικής γραμμής.

Η κατεύθυνση της 𝛣 καθορίζει και την κατεύθυνση της δυναμικής γραμμής.

Η κατεύθυνση της 𝛣 είναι ίδια με την κατεύθυνση που προσανατολίζεται η μαγνητική βελόνη και με φορά απ’ τον νότιο στον βόρειο πόλο

Οι δυναμικές γραμμές στο μαγνητικό πεδίο είναι κλειστές (υπάρχουν δυο κατηγορίες πεδίων,αυτά που γραμμές τους είναι ανοιχτές –συντηρητικά πεδία- και αυτά που είναι κλειστές – μησυντηρητικά πεδία).Οι δυναμικές γραμμές στο μαγνητικό πεδίο είναι κλειστές (υπάρχουν δυο κατηγορίες πεδίων,αυτά που γραμμές τους είναι ανοιχτές –συντηρητικά πεδία- και αυτά που είναι κλειστές – μησυντηρητικά πεδία).

$C:\Users\Merkouris\Desktop\Magnetic Field Lines.png$

Ομογενές μαγνητικό πεδίοΟμογενές μαγνητικό πεδίο

ΝΝ

•Το μαγνητικό πεδίο ανάμεσα στα σκέλη πεταλοειδούς μαγνήτη θεωρούμε ότιείναι ομογενές.•Το μαγνητικό πεδίο ανάμεσα στα σκέλη πεταλοειδούς μαγνήτη θεωρούμε ότιείναι ομογενές.

•Οι δυναμικές γραμμές των ομογενών πεδίων είναι παράλληλες και ισαπέχουσες.•Οι δυναμικές γραμμές των ομογενών πεδίων είναι παράλληλες και ισαπέχουσες.

Δυναμικές γραμμές ανάμεσα σε ομώνυμους πόλουςμαγνητώνΔυναμικές γραμμές ανάμεσα σε ομώνυμους πόλουςμαγνητών

Δυναμικές γραμμές ανάμεσα σε ετερώνυμους πόλουςμαγνητώνΔυναμικές γραμμές ανάμεσα σε ετερώνυμους πόλουςμαγνητών

Το μαγνητικό πεδίο της ΓηςΤο μαγνητικό πεδίο της Γης

Η Γη συμπεριφέρεται σαν έναςτεράστιος ραβδόμορφος μαγνήτης(μαγνητικό δίπολο).Η Γη συμπεριφέρεται σαν έναςτεράστιος ραβδόμορφος μαγνήτης(μαγνητικό δίπολο).

Οι πυξίδες στρέφουν τον βόρειο πόλο τοςπρος τον γεωγραφικό βορά της Γης.Οι πυξίδες στρέφουν τον βόρειο πόλο τοςπρος τον γεωγραφικό βορά της Γης.

Αυτό σημαίνει ότι Αυτό σημαίνει ότι

στην περιοχή του Βόρειου (Γεωγραφικού)Πόλου βρίσκεται ο Νότιος ΜαγνητικόςΠόλος της Γης.στην περιοχή του Βόρειου (Γεωγραφικού)Πόλου βρίσκεται ο Νότιος ΜαγνητικόςΠόλος της Γης.

Θα παρατηρήσατε ίσως ότι στον ορισμό της μονάδας της έντασης του μαγνητικού πεδίου,ο παρονομαστής είναι Αmpere x meter !Θα παρατηρήσατε ίσως ότι στον ορισμό της μονάδας της έντασης του μαγνητικού πεδίου,ο παρονομαστής είναι Αmpere x meter !

Δεδομένου ότι η ένταση είναι η δύναμη ανά μονάδα υποθέματος, εύκολα συμπεραίνεικάποιος ότι το υπόθεμα του μαγνητικού πεδίου (η πηγή προέλευσης δηλαδή) είναι τοηλεκτρικό ρεύμαΔεδομένου ότι η ένταση είναι η δύναμη ανά μονάδα υποθέματος, εύκολα συμπεραίνεικάποιος ότι το υπόθεμα του μαγνητικού πεδίου (η πηγή προέλευσης δηλαδή) είναι τοηλεκτρικό ρεύμα

Πράγματι Το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργείμαγνητικό πεδίοΠράγματι Το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργείμαγνητικό πεδίο

Η συνέχεια στο Β’ μέρος….Η συνέχεια στο Β’ μέρος….

ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΤΩΝ

Α Ν Ο Δ Ι Κ ΟΑ Ν Ο Δ Ι Κ Ο

ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ