3__PAGES_Φυσική Β’ Γενικού Λυκείου Γενικής Παιδείας

1 ΢ηαηηθφο ειεθηξηζκφο

25

1.2 Ο ΝΟΜΟ΢ COULOMB Δηζαγσγηθά Ο ειεθηξηζκφο θαη ν καγλεηηζκφο, δχν έλλνηεο κε παξειζφλ, απνηέιεζαλ, γηα εθαηνληάδεο ρξφληα, δπν δηαθνξεηηθά πεδία κειέηεο ηα νπνία κέρξη ηνλ δέθαην έλαην αηψλα αλαπηχζζνληαλ μερσξηζηά θαηά ηξφπν πνπ έδεηρλε φηη δελ είραλ κεηαμχ ηνπο θαλελφο είδνπο ζπλάθεηα. Αξρηθά κειεηήζεθαλ ρσξηζηά σο ην 1820 νπφηε ν Γαλφο Hans Christian Oersted (1777-1851), δηαπίζησζε πεηξακαηηθά φηη ππάξρεη ζρέζε κεηαμχ ησλ δχν θαηλνκέλσλ. Ζ ελνπνίεζε ησλ δπν πεδίσλ ηνπο ππήξμε πξντφλ ηεο αλαθάιπςεο απηήο, θαη νδήγεζε ηε θπζηθή ζε κηα θαηλνχξγηα ζχλζεζε, ηε ιεγφκελε ειεθηξνκαγλεηηθή ζχλζεζε. Καηά ηε καθξφρξνλε πνξεία πξνο ηελ ελνπνίεζε, πνιινί άλζξσπνη δηαθφξσλ εζληθνηήησλ έπαημαλ ζεκαληηθνχο ξφινπο, είηε κε ηε ζεσξεηηθή ηνπο θαηάξηηζε, είηε κε ηηο πεηξακαηηθέο ηνπο ηθαλφηεηεο θαη ηελ μερσξηζηή θαληαζία ηνπο, ζπκβάιινληαο ζην λα επηηεπρζνχλ θαηαπιεθηηθά απνηειέζκαηα. Οη έξεπλεο ηνπ Γάιινπ Coulomb, (Κνπιφκπ) ηνπ Ηηαινχ Volta (Βφιηα), ηνπ Γαλνχ Oersted, (Έξζηελη), ηνπ επίζεο Γάιινπ Ampere (Ακπέξ), ησλ Γεξκαλψλ Gauss (Γθάνπο) θαη Ohm (Οκ) θαη θχξηα ησλ Αγγισλ Faraday (Φαξαληέη) θαη Maxwell (Μάμγνπει) δεκηνχξγεζαλ ηηο πξνυπνζέζεηο γηα ηελ νινθιήξσζε ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο ζεσξίαο πνπ ζεσξείηαη ν αθξνγσληαίαο ιίζνο γηα ηελ θαηαλφεζε πιήζνπο ζπκπεξηθνξψλ ζηε Φχζε. Βαζηθνί ζηαζκνί ηεο δηαδξνκήο πξνο ηελ ηειηθή ζχλζεζε ππήξμαλ ε πξαγκαηνπνίεζε ηνπ πεηξάκαηνο Oersted, ε εηζαγσγή ηεο έλλνηαο ηνπ πεδίνπ θαη ε αλαθάιπςε ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο επαγσγήο, ελψ ην ζεσξεηηθφ ππφβαζξν ηεο ηειηθήο ζχλζεζεο ππήξμε έξγν ηνπ James Clerk Maxwell. Ο Maxwell κε ηηο ηέζζεξηο εμηζψζεηο ηνπ νινθιήξσζε ηε ζεσξία ηνπ ειεθηξνκαγλεηηζκνχ ην 1864. Ζ ελνπνίεζε ειεθηξηζκνχ-καγλεηηζκνχ (ζηε ζεσξία ειεθηξνκαγλεηηζκνχ) πνπ απνηππψλεηαη ζην παξαθάησ δηάγξακκα, απνηέιεζε έλα απφ ηα κεγαιχηεξα επηηεχγκαηα ηεο αλζξψπηλεο δηαλφεζεο.

Charles Augustin de Coulomb), 1736-1806. Γάιινο Φπζηθφο. Τπήξμε κεραληθφο ηνπ γαιιηθνχ ζηξαηνχ κε ην δπγφ ζηξέςεο πνπ εθεχξε, απέδεημε φηη ε ειεθηξηθή δχλακε κεηαμχ δχν κηθξψλ θνξηηζκέλσλ ζθαηξψλ, είλαη αληηζηξφθσο αλάινγε ηνπ ηεηξαγψλνπ ηεο απφζηαζήο ηνπο (λφκνο αληηζηξφθνπ ηεηξαγψλνπ). ΢' απηήλ ηελ ελφηεηα ζα κάζνπκε γηα ηηο δπλάκεηο πνπ αζθνχληαη κεηαμχ αθίλεησλ ειεθηξηθψλ θνξηίσλ θαη πσο απηέο ππνινγίδνληαη κέζσ ηνπ λφκνπ ηνπ Coulomb. Θα κάζνπκε ηη είλαη ην ειεθηξηθφ πεδίν, πσο πεξηγξάθνληαη νη ειεθηξνζηαηηθέο δπλάκεηο κε ηε βνήζεηά ηνπ, θαζψο επίζεο θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ. Ο νόμορ Coulomb Μία απφ ηηο ϐαζηθφηεξεο δπλάµεηο ζηελ θχζε είλαη εθείλε πνπ αζθείηαη αλάκεζα ζε δχν αθίλεηα θνξηηζκέλα ζσκαηίδηα. Κάλνληαο πάξα πνιιέο πεηξακαηηθέο κεηξήζεηο ησλ δπλάκεσλ πνπ αλαπηχζζνληαη κεηαμχ ησλ ειεθηξηθψλ θνξηίσλ, ν Coulomb δηαηχπσζε ηνλ γλσζηφ λφκν πνπ θέξεη ην φλνκά ηνπ. www.iwn.gr

Αλησλάξαο Γ.- ΢ηψδνο Φ.

26

1 ΢ηαηηθφο ειεθηξηζκφο

+

++++

++

++

+

Ο Coulomb, εθαηφ πεξίπνπ ρξφληα κεηά ηνλ Νεχησλα, ρξεζηκνπνίεζε θη απηφο ηελ έλλνηα δύλακε κε ηνλ ηξφπν πνπ ηελ είρε ρξεζηκνπνηήζεη θαη ν Νεχησλ. Ζ πξψηε ηνπ επηδίσμε ήηαλ λα εξεπλήζεη αλ νη ειεθηξηθέο δπλάκεηο πνπ αλαπηχζζνληαλ αλάκεζα ζε δχν κηθξέο θνξηηζκέλεο ζθαίξεο πεηζαξρνχζαλ -φπσο θαη νη βαξπηηθέο- ζην λφκν ηνπ αληηζηξφθνπ ηεηξαγψλνπ. Απηφ ζήκαηλε φηη αλ γηα νξηζκέλε, κεηαμχ ησλ θνξηίσλ, απφζηαζε r ε δχλακε ήηαλ F, γηα απφζηαζε δηπιάζηα (2r) ζα ήηαλ (F/4) γηα απφζηαζε ηξηπιάζηα (3r) ζα ήηαλ F/9 θαη νχησ θαζ εμήο. Ο Coulomb κέρξη ηε ζχληαμε ηνπ λφκνπ αληηκεηψπηζε δπν βαζηθά πξνβιήκαηα κε ηα κέζα πνπ δηέζεηε ηελ επνρή εθείλε.

1. Οη δπλάκεηο πνπ ήζειε λα κεηξήζεη ήηαλ πάξα πνιχ αζζελείο (δελ δηέζεηε φξγαλα αθξηβείαο).

2. Πσο ζα κεηξνχζε ηηο πνζφηεηεο ησλ θνξηίσλ. Γηα ηνλ ππνινγηζκφ ησλ δπλάκεσλ ρξεζηκνπνίεζε ηνλ "ειεθηξνζηαηηθφ δπγφ ζηξέςεσο" πνπ θαίλεηαη ζην δηπιαλφ ζρήκα Όζν αθνξά ηηο πνζφηεηεο πήξε φκνηεο κεηαιιηθέο αθφξηηζηεο ζθαίξεο θνξηίδνληαο ηελ πξψηε απφ κηα κεραλή παξαγσγήο θνξηίσλ . ΢ηε ζπλέρεηα έθεξλε κε πξνζνρή ζε επαθή κηα δεχηεξε αθφξηηζηε φκνηα ζθαίξα νπφηε ην θνξηίν γηλφηαλ Q/2. Σνχην κπνξνχζε λα ην ζπλερίζεη παίξλνληαο θαηάιιεια θνξηία Q/2,Q/4,Q/8 θηι Σειηθά ν λφκνο ηνπ Coulomb δηαηππψλεηαη σο εμήο: «Κάζε ζεκεηαθό ειεθηξηθό θνξηίν αζθεί δύλακε ζε θάζε άιιν ζεκεηαθό ειεθηξηθό θνξηίν, πνπ είλαη ειθηηθή ή απσζηηθή αλάινγα αλ ηα θνξηία είλαη εηεξόζεκα ή νκόζεκα. Σν κέηξν ηεο δύλακεο είλαη αλάινγν ηεο απόιπηεο ηηκήο ηνπ γηλνκέλνπ ησλ + θνξηίσλ πνπ αιιειεπηδξνύλ θαη αληηζηξόθσο αλάινγν κε ην ++ + ηεηξάγσλν ηεο κεηαμύ ηνπο απόζηαζεο.» Α δειαδή: Ζ ζηαζεξά αλαινγίαο k πνπ εκθαλίδεηαη ζηε ζρέζε νλνκάδεηαη ειεθηξηθή ζηαζεξά ή ζηαζεξά Coulomb θαη εμαξηάηαη απφ ηνπο Aρχή λειτουργίας ζυγού στρέψεως παξαθάησ παξάγνληεο: α. απφ ηε θχζε ηνπ πιηθνχ κέζνπ, κέζα ζην νπνίν βξίζθνληαη ηα θνξηία θαη β. ην ζχζηεκα κνλάδσλ. ++

Όηαλ ηα ειεθηξηθά θνξηία πνπ αιιειεπηδξνχλ βξίζθνληαη ζην θελφ θαη θαηά πξνζέγγηζε ζηνλ αέξα, ε ζηαζεξά k δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (γηα θελφ ή αέξα) φπνπ κία θπζηθή ζηαζεξά πνπ νλνκάδεηαη απφιπηε δηειεθηξηθή ζηαζεξά ηνπ θελνχ θαη έρεη ηηκή ζην S.I . Πνιιέο θνξέο ε ζηαζεξά ε0 νλνκάδεηαη θαη ειεθηξηθή επηηξεπηφηεηα ηνπ θελνχ . Γηα πιηθφ δηάθνξν ηνπ θελνχ ή ηνπ αέξα ε ζηαζεξά k παίξλεη ηηκή:

Αλησλάξαο Γ.- ΢ηψδνο Φ.

+q2 F2

F1 +q1 r +q 1 F1

F2

-q2

r

www.iwn.gr

1 ΢ηαηηθφο ειεθηξηζκφο

27

ε είλαη ε ζρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά ηνπ πιηθνύ πνπ είλαη θαζαξφο αξηζκφο (ρσξίο κνλάδα κέηξεζεο) ραξαθηεξηζηηθφο γηα ην θάζε πιηθφ θαη παίξλεη ηηκέο . π.ρ. γηα ην λεξφ ε ≈ 81, γηα ην θελφ ή ηνλ αέξα ηζρχεη ε=1. Με βάζε ηα πξνεγνχκελα ε δχλακε Coulomb έρεη: Μέηπο πνπ ππνινγίδεηαη απφ ηε ζρέζε Γιεύθςνζη, ηε δηεχζπλζε ηεο επζείαο πνπ ελψλεη ηα δχν ζεκεηαθά θνξηία, πνπ είλαη θαη θνξέαο ηεο. Φοπά, αλάινγα κε ην είδνο ησλ θνξηίσλ δειαδή είλαη ειθηηθέο γηα εηεξψλπκα θαη απσζηηθέο γηα νκψλπκα ειεθηξηθά θνξηία. ΢ημείο εθαπμογήρ, ηα ζεκεηαθά θνξηία q1 θαη q2. Ο λφκνο ηνπ Coulomb ηζρχεη κε ηηο εμήο πξνυπνζέζεηο: α. Ο λφκνο ηνπ Coulomb ηζρχεη γηα θνξηηζκέλα ζψκαηα ησλ νπνίσλ νη δηαζηάζεηο είλαη πνιχ πάξα πνιχ κηθξέο ψζηε λα ζεσξνχληαη ακειεηέεο. Σα θνξηηζκέλα ζψκαηα απηά νλνκάδνληαη θαη ζεκεηαθά θνξηία. Δπίζεο ηζρχεη γηα νκνηόκνξθα θνξηηζκέλεο ζθαίξεο πνπ ην κέγεζνο ηνπο είλαη κηθξφ ζε ζρέζε κε ηε κεηαμχ ηνπο απφζηαζε, θαη ε απφζηαζε r λα είλαη ε απφζηαζε κεηαμχ ησλ θέληξσλ ησλ δπν ζθαηξψλ θαη φρη κεηαμχ ησλ επηθαλεηψλ. β. Σα θνξηία λα είλαη αθίλεηα (κεξηθέο θνξέο έρνπκε θνξηία ζε θίλεζε αιιά ζεσξνχκε φηη είλαη αθίλεηα ζηηγκηαία θαη ρξεζηκνπνηνχκε ην λφκν ηνπ Coulomb). γ. Να βξίζθνληαη κέζα ζην ίδην δηειεθηξηθφ πεξηβάιινλ (δειαδή κέζα ζην ίδην ηζφηξνπν κέζν π.ρ. ζηνλ αέξα). Οη δπλάκεηο Coulomb α. Έρνπλ θνξέα, ηελ επζεία πνπ ελψλεη ηα δχν ζεκεηαθά θνξηία. Δίλαη δειαδή θεληξηθέο δπλάκεηο. β. Δίλαη ζπληεξεηηθέο (ή δηαηεξεηηθέο) δειαδή ην έξγν ηνπο δελ εμαξηάηαη απφ ηελ δηαδξνκή ησλ θνξηίσλ αιιά απφ ηελ αξρηθή θαη ηελ ηειηθή ζέζε ηνπο. γ. Δίλαη δπλάκεηο απσζηηθέο φηαλ ηα θνξηία είλαη νκψλπκα ( ) θαη ειθηηθέο φηαλ ηα θνξηία είλαη εηεξψλπκα ( ). δ. Αθνινπζνχλ ην λφκν ηνπ αληηζηξφθνπ ηεηξαγψλνπ, αθνχ είλαη αλάινγεο ηνπ 1 /Δπνκέλσο ε γξαθηθή παξάζηαζε ηνπ κέηξνπ ηεο δχλακεο F ζε ζρέζε κε ηελ απφζηαζε r ζα είλαη ππεξβνιή, φπσο θαίλεηαη ζην παξαθάησ ζρήκα. ε. Τπαθνχνπλ ζηνλ ηξίην λφκν ηνπ Νεχησλα γηα ηε δξάζε – αληίδξαζε θαη επνκέλσο νη δχν απηέο δπλάκεηο έρνπλ αληίζεηε θνξά αιιά ίζα κέηξα.

F

F

Οη γξαθηθέο παξαζηάζεηο ηεο δχλακεο Coulomb ζε ζρέζε κε ηελ απφζηαζε ησλ δπν θνξηίσλ θαη ηνπ κέηξνπ ηνπ γηλνκέλνπ ησλ θνξηίσλ θαίλνληαη ζηα ζρήκαηα. Ζ ηηκή ηεο ζηαζεξάο k πνπ εηζέξρεηαη ζην λφκν ηνπ Coulomb εμαξηάηαη απφ: www.iwn.gr

Δύναμη- απόσταση

r

q1q2 Δύναμη- γινόμενο φορτίων

Αλησλάξαο Γ.- ΢ηψδνο Φ.

1 ΢ηαηηθφο ειεθηξηζκφο

43

Απ. α) 72⋅10-4 Ν, β) 8⋅10-4 Ν Γ9 Γχν κηθξέο αθίλεηεο θνξηηζκέλεο ζθαίξεο απσζνχληαη κεηαμχ ηνπο κε δχλακε κέηξνπ F=12N. Να ππνινγίζεηε ην κέηξν ηεο απσζηηθήο δχλακεο κεηαμχ ηνπο, αλ: α) δηπιαζηάζνπκε ην θνξηίν θάζε ζθαίξαο. β) δηπιαζηάζνπκε ην θνξηίν ηεο κηαο ζθαίξαο δηπιαζηάδνληαο ηαπηφρξνλα ηε κεηαμχ ηνπο απφζηαζε. Γίλεηαη:k=9∙ / . Απ. α) 48 Ν, (β) 6 Ν Γ10 Γχν ζεκεηαθά θνξηία κε =4mC θαη =-6κC έιθνληαη κε δχλακε κέηξνπ 6Ν. α) Να ππνινγηζηεί ε κεηαμχ ηνπο απφζηαζε r. β) Αλ ε απφζηαζε κεηαμχ ησλ ίδησλ θνξηίσλ γίλεη 3m, πφζν ζα γίλεη ην κέηξν ηεο δχλακεο; Απ: α) r=6m, β) 24Ν q2 q1 q Γ11 Σα ηξία θνξηία ηνπ ζρήκαηνο είλαη q1=4κC, q2=8κC θαη q= C. Oη απνζηάζεηο είλαη (ΑΒ)=(ΒΓ)=r=2m. Να ππνινγηζηεί Γ Β ην κέηξν θαη λα ζρεδηαζηεί, ε ζπληζηακέλε δχλακε πνπ δέρεηαη ην Α q απφ ηα άιια δχν θνξηία. Απ: 9N, κε θνξά πξνο ην ζεκείν Α. Νφκνο Coulomb Λπκέλα πξνβιήκαηα Γ1 ΢ηηο θνξπθέο Α, Β θαη Γ ηζφπιεπξνπ ηξηγψλνπ ΑΒΓ, πιεπξάο α = 0,3 m, ζπγθξαηνχληαη αθίλεηα ηα θνξηία =1κC, = 4κC θαη = -4κC, αληίζηνηρα. ⃗​⃗ α) Να ππνινγηζηεί ην κέηξν ηεο δχλακεο πνπ αζθείηαη ζην απφ ην . ⃗​⃗ ⃗​⃗ β) Να ππνινγηζηεί ν ιφγνο ησλ κέηξσλ ησλ δπλάκεσλ θαη πνπ αζθνχληαη ζην απφ ην θαη αληίζηνηρα. γ) Να ζρεδηαζηνχλ νη δπλάκεηο ⃗​⃗ θαη ⃗​⃗ θαη ε ζπληζηακέλε δχλακε πνπ αζθείηαη ζην . θαη λα ππνινγηζηεί ην κέηξν ηεο.

F1 Γίλεηαη: k= 9·109 N·m2/C2 +QΑ Fολ Λύζε A α) Ζ δχλακε πνπ αζθείηαη ζην θνξηίν απφ ηo θνξηίo είλαη θ 600 απσζηηθή κε θνξέα ηελ επζεία ΑΒ θαη θνξά απφ Β πξνο Α =k

=9∙

= ∙

Ζ δχλακε πνπ αζθείηαη ζην θνξηίν απφ ηo θνξηίo ειθηηθή κε θνξέα ηελ επζεία ΑΓ θαη θνξά απφ Α πξνο Γ =k

=9∙

= ∙

β) Ο ιφγνο ησλ δπν δπλάκεσλ είλαη: =

F2

N

N =1

είλαη

+QΒ

60

0

60

0

B

-QΓ Γ

γ) Οη δπν δπλάκεηο ζρεκαηίδνπλ κεηαμχ ηνπο γσλία 120°, ζπλεπψο ε ζπληζηακέλε δχλακε έρεη ηηκή: F=√

=√

= ∙

N.

www.iwn.gr

Αλησλάξαο Γ.- ΢ηψδνο Φ.

2  ΢πλερέο ειεθηξηθό ξεύκα

171

Ζ ηζόηεηα δελ ηζρύεη πάληνηε. ΢ηελ πεξίπησζε, γηα παξάδεηγκα, πνπ ζην ηκήκα θπθιώκαηνο ππάξρεη έλαο θηλεηήξαο, ε δηαθνξά δπλακηθνύ ζηα άθξα ηνπ είλαη κεγαιύηεξε από ηελ πηώζε ηάζεσο. Ζ ηζόηεηα V = I R ηζρύεη κε ηελ πξνϋπόζεζε όηη ζην ηκήκα θπθιώκαηνο ππάξρνπλ κόλν θαηαλαισηέο ξεύκαηνο.

2.9.Ρσθμιστική (μεταβλητή) αντίσταση. Ζ ξπζκηζηηθή αληίζηαζε είλαη έλαο ηύπνο σκηθήο αληίζηαζεο, πνπ κπνξεί λα κεηαβάιιεηαη κέζα ζ' έλα ζπγθεθξηκέλν εύξνο ηηκώλ. Αλάινγα κε ηνλ ηξόπν πνπ παξεκβάιιεηαη ζην θύθισκα ε ξπζκηζηηθή αληίζηαζε, ιεηηνπξγεί είηε σο ξπζκηζηήο ηεο ηάζεο θαη ιέγεηαη πνηελζηόκεηξν είηε ζαλ κεηαβιεηή αληίζηαζε θαη ιέγεηαη ξννζηάηεο. Α Α΄ α) Χο πνηελζηόκεηξν Ο ηξόπνο ζύλδεζεο ηεο ξπζκηζηηθήο αληίζηαζεο σο πνηελζηόκεηξν θαίλεηαη ζην δηπιαλό ζρήκα. Ζ θηλεηή επαθή Γ, πνπ VAΔ I ιέγεηαη δξνκέαο, κπνξεί λα κεηαθηλείηαη από ην Α κέρξη ην Β. Αλ ην Δ Δ΄ θύθισκα είλαη αλνηθηό, δειαδή ην ξεύκα I δε δηαθιαδίδεV I ηαη, ηόηε ηζρύνπλ: θαη από όπνπ κε δηαίξεζε θαηά κέιε έρνπκε: θαη επεηδή έρνπκε: Β . Αλ ζέζνπκε ην ζηαζεξό κήθνο θαη ην κεηαβιεηό κήθνο , έρνπκε: . Γειαδή, κεηαθηλώληαο ην δξνκέα Γ από ην Α κέρξη ην Β κπνξνύκε λα πάξνπκε ηηκέο ηάζεο από 0 έσο .

Α

I

I

Δ I

V

β) Ωρ Ροοζηάηηρ Γειαδή σο ξπζκηζηήο ηεο έληαζεο ηνπ ξεύκαηνο. Ο ηξόπνο ζύλδεζεο ηεο ξπζκηζηηθήο αληίζηαζεο RAB σο ξννζηάηε θαίλεηαη ζηo δηπιαλό ζρήκα. Ζ θηλεηή επαθή Γ, πνπ ιέγεηαη δξνκέαο κπνξεί λα κεηαθηλείηαη από ην Α κέρξη ην Β. Ζ έληαζε ηνπ ξεύκαηνο πνπ δηαξξέεη ην θύθισκα είλαη: . Μεηαθηλώληαο ην δξνκέα Γ από ην Α κέρξη ην Β, κεηα-

RA Β I

I

βάιινπκε ηελ αληίζηαζε πνπ παξεκβάιιεηαη ζην θύθισκα, άξα θαη ηελ έληαζε ηνπ ξεύκαηνο πνπ ην δηαξξέεη.

2.10 Δίπολα και ταρακτηριστικές καμπύλες Σα ζηνηρεία ελόο θπθιώκαηνο πνπ έρνπλ δύν άθξα (αθξνδέθηεο ή πόινη) ιέγνληαη δίπνια. Αλ ζηα άθξα ελόο δίπνινπ εθαξκόζνπκε ηάζε απηό ζα δηαξξέεηαη από ξεύκα. Ζ θακπύιε πνπ απεηθνλίδεη ζε έλα ζύζηεκα νξζνγώλησλ αμόλσλ ηε ζπλάξηεζε ηεο έληαζεο (Η) , ηάζεο (V) ελόο δίπνινπ δειαδή ηελ , νλνκάδεηαη ραξαθηεξηζηηθή θακπύιε δίπνινπ. www.iwn.gr

Αλησλάξαο Γ.- ΢ηώδνο Φ.

248

3  Σο Φω ρ

3.6 Σασύηηηα και μήκορ κύμαηορ ηος θωηόρ μέζα ζηην ύλη Σν θσο δηαδίδεηαη ζην θελφ κε ηαρχηεηα Μέζα φκσο ζε θάπνην πιηθφ ε ηαρχηεηα ηνλ θσηφο είλαη πάληα κηθξφηεξε απφ ηε . Γειαδή . Δείθηεο δηάζιαζεο (ε) ελφο νπηηθνχ κέζνπ νξίδεηαη σο ην αδηάζηαην κέγεζνο (δελ έρεη κνλάδεο) πνπ δίλεηαη απφ ην πειίθν:

Δπεηδή ε ηαρχηεηα ηνπ θσηφο κέζα ζε έλα πιηθφ είλαη πάληα κηθξφηεξε απφ ηελ ηαρχηεηα ηνπ ζην θελφ, απφ ηνλ νξηζκφ πξνθχπηεη φηη ν δείθηεο δηάζιαζεο γηα νπνηνδήπνηε πιηθό είλαη πάληα κεγαιύηεξνο από ηε κνλάδα, ελψ γηα ην θελό ηζρύεη . Όηαλ ην θσο δηαπεξλά κία δηαρσξηζηηθή επηθάλεηα δχν κέζσλ (π.ρ. απφ ηνλ αέξα ζην γπαιί), ε ζπρλφηεηα f παξακέλεη ακεηάβιεηε γηαηί ν αξηζκφο ησλ κεθψλ θχκαηνο πνπ πξνζπίπηνπλ ζηε δηαρσξηζηηθή επηθάλεηα, αλά κνλάδα ρξφλνπ, είλαη ίζνο κε ηνλ αξηζκφ ησλ κεθψλ θχκαηνο πνπ δηέξρνληαη απφ απηήλ αλά κνλάδα ρξφλνπ. Αλ δε ζπλέβαηλε απηφ, ε δηαρσξηζηηθή επηθάλεηα έπξεπε vα δεκηνπξγεί λέα θχκαηα ή λα εμαθαλίδεη ηα ήδε ππάξρνληα. Γελ έρεη παξαηεξεζεί φκσο ηέηνηνο κεραληζκφο, πνπ ζεκαίλεη φηη ε ζπρλφηεηα παξακέλεη ζηαζεξή, θαζψο ην θσο δηέξρεηαη απφ ηε δηαρσξηζηηθή επηθάλεηα. Δθ΄ φζνλ ηζρχεη . δειαδή ην κήθνο θύκαηνο κηαο αθηηλνβνιίαο ζην θελό ή ηνλ αέξα είλαη πάληα κεγαιύηεξν από ην κήθνο θύκαηνο ηεο ίδηαο αθηηλνβνιίαο ζε νπνηαδήπνηε νπηηθό κέζν. Αο ζεσξήζνπκε κία αθηίλα πνπ δηαδίδεηαη ζε δχν δηαθνξεηηθά πιηθά (κέζα δηάδνζεο). λ1

n

λ2

n

2 1 Άξα ζην ππθλφηεξν κέζνλ (κεγαιχηεξν ) ζα έρνπκε κηθξφηεξν κήθνο θχκαηνο (ι). Σα νπηηθφ πιηθά δηαθξίλνληαη ζε «ππθλά» θαη «αξαηά». Όζν πην ππθλό είλαη έλα κέζν, ηόζν κεγαιύηεξν δείθηε δηάζιαζεο έρεη. Γηα ηελ αιιαγή δηεχζπλζεο ηεο αθηίλαο θαηά ηε δηάζιαζε ηεο, έρνπκε ηηο εμήο δχν πεξηπηψζεηο: • 'Αλ ε πξνζπίπηνπζα αθηίλα θαηεπζχλεηαη απφ αξαηφηεξν πξνο ππθλφηεξν κέζν ηφηε ε δηαζιψκελε αθηίλα ζπγθιίλεη πξνο ηελ θάζεην.

• Av ε πξνζπίπηνπζα αθηίλα θαηεπζχλεηαη απφ ππθλφηεξν πξνο αξαηφηεξν κέζν ε δηαζιψκελε αθηίλα απνθιίλεη απφ ηελ θάζεην. Σπκπέξαζκα: Η αθηίλα «θηλείηαη» πην θνληά ζηελ θάζεηε ζηελ πιεπξά ηνπ ππθλόηεξνπ κέζνπ.

Αλησλάξαο Γ.- ΢ηψδνο Φ.

www.iwn.gr

528

Φσζική Β΄ λσκείοσ (γενικής παιδείας)

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ Β΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ νόμος Coulomb

Ενταση ηλεκιρι κού πεδίου Ενι αση Ηλεκτροσταττκού πεδίου Coulomb

Δυναμική ενέργεια

Ανηωνάρας Γ.- Σιώζος Φ.

Ο νόμος του Coulomb ισχύει για σημειακά φορτία. για ομοιόμορφα φοριι σμένες σφαίρες ,για ακίνητα φορτία που βρίσκονιαι μ έσα σιο ίδιο διηλεκτρικό .Η ιιμή ιη ς k εξαριά ιαι από το διηλεκτρικό και από το σύστεμα μονάδων.

⃗

⃗​⃗ ⃗​⃗

⃗​⃗ ε έν ταση εξαρτάται: 1. Από το φορτίο, που δημιουργεί το πεδίο.

2.Από την απόσταση του σημείου από την πηγή. Γτα r→∞ το Ε →0 3. Από το δτηλεκιρι κό Η ένταση έχει ΜΟΝΟ μια τιμή σε κάθε σημείο του πεδίου.  Έχει φορά ΠΡΟΣ την πηγή Q αν το Q<0 ενώ απομακρύνεται από την πηγή, αν το Q>0.  Οι δυναμικές γραμμές έχουν την κατεύθυνση της έντασης.  Η ένταση σε ένα σημείο ενός πεδίου εκφράζει την δύναμη που δέχεται η μονάδα φορτίου. (Ισχύει για σύστημα δύο φορτίων ή για ένα φορτίο q όταν κινείται σε πεδίο που δημιουργεί ακλόνητο φορτίο Q.) Θειι κή ενέργεια : το q πάει μόνο του στο ∞, οπότε η U μειώνεται. Αρνητική ενέργεια : για να πάει το q στο ∞, πρέπει να του προσφέρουμε ενέργεια οπότε η U αυξάνεται. Ένα οποιοδήποτε φορτίο μετακινείτε αυθόρμητα, πάντα από σημεία υψηλότερης σε σημεία χαμηλότερης δυναμικής ενέργειας. www.iwn.gr