απορία; ΟΤΑΝ ΕΧΕΙΣ ΑΠΟΡΙΑ
3

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

Το κεφάλαιο μελετά το ηλεκτροστατικό και το βαρυτικό πεδίο: ένταση, ηλεκτρική ροή και νόμο του Gauss, δυναμικό και δυναμική ενέργεια, κίνηση φορτίων σε ομογενές πεδίο, πυκνωτές και διηλεκτρικά, και τέλος το πεδίο βαρύτητας, την ταχύτητα διαφυγής και τις μαύρες τρύπες.

Γ΄ Λυκείου · Φυσική, τεύχος Β΄ · Ενοτητα 3 · 15 λεπτά

Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.

Άνοιγμα βιβλίου ↗

Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο, έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

  1. Πεδίο είναι η περιοχή όπου το κατάλληλο υπόθεμα δέχεται δύναμη· ένταση είναι η δύναμη ανά μονάδα υποθέματος, E = F/q, και για σημειακό φορτίο E = Kc·|Q|/r².
  2. Η ηλεκτρική ροή από επίπεδη επιφάνεια σε ομογενές πεδίο είναι ΦΕ = E·A·συνθ (μονάδα N·m²/C).
  3. Νόμος του Gauss: ΦΕ = Qεγκ/ε₀. Δίνει μηδενική ένταση μέσα σε φορτισμένο σφαιρικό κέλυφος, E = λ/(2πε₀r) για φορτισμένο σύρμα και E = σ/(2ε₀) για φορτισμένο επίπεδο.
  4. Δυναμικό σε σημείο: V = W(A→∞)/q, μονόμετρο, σε volt (1 V = 1 J/C)· για σημειακό φορτίο V = Kc·Q/r· ένας φορτισμένος αγωγός σε ισορροπία έχει παντού το ίδιο δυναμικό.
  5. Δυναμική ενέργεια δύο φορτίων: U = Kc·q₁q₂/r· σε ομογενές πεδίο E = V/x.
  6. Σε ομογενές πεδίο φορτίο χωρίς αρχική ταχύτητα κάνει ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση· με αρχική ταχύτητα κάθετη στις γραμμές διαγράφει παραβολή.
  7. Πυκνωτής: δύο αγωγοί με μονωτή ανάμεσα· C = Q/V (σε farad), για επίπεδο πυκνωτή C = ε₀·A/d, ενέργεια U = ½·C·V². Το διηλεκτρικό αυξάνει τη χωρητικότητα κατά K = C/C₀.
  8. Βαρυτικό πεδίο: F = G·m₁m₂/r², g = F/m, για σημειακή μάζα g = G·M/r², V = −G·M/r, U = −G·m₁m₂/r· στην επιφάνεια της Γης g₀ = 9,8 m/s².
  9. Ταχύτητα διαφυγής είναι η ελάχιστη ταχύτητα για να ξεφύγει ένα σώμα από το πεδίο βαρύτητας· με υδ = c προκύπτει η ακτίνα Schwarzschild Rs = 2GM/c².
  10. Ηλεκτροστατικό και βαρυτικό πεδίο μοιάζουν (αντίστροφο τετράγωνο, διατηρητικά, κεντρικά) αλλά διαφέρουν: δύο είδη φορτίου και ένα μάζας, άπωση και έλξη έναντι μόνο έλξης, εξάρτηση από το υλικό ανάμεσα.

Πρόσωπα

Michael Faraday
έφερε την έννοια του πεδίου· από αυτόν το farad
Karl Friedrich Gauss
Γερμανός μαθηματικός (1777-1855), νόμος του Gauss
Coulomb
ο νόμος του δίνει τη δύναμη ανάμεσα σε φορτία
Schwarzschild
δίνει το όνομά του στην ακτίνα μαύρης τρύπας

Όροι

πεδίο
χώρος όπου το υπόθεμα δέχεται δύναμη
E = F/q
ένταση ηλεκτρικού πεδίου
E = Kc·|Q|/r²
ένταση πεδίου σημειακού φορτίου
ΦΕ = E·A·συνθ
ηλεκτρική ροή από επίπεδη επιφάνεια
ΦΕ = Qεγκ/ε₀
νόμος του Gauss
E = σ/(2ε₀)
ένταση από φορτισμένο επίπεδο φύλλο
V = W(A→∞)/q
δυναμικό σε σημείο του πεδίου
V = Kc·Q/r
δυναμικό σημειακού φορτίου
U = Kc·q₁q₂/r
δυναμική ενέργεια δύο φορτίων
E = V/x
ένταση ομογενούς πεδίου από τάση
1 eV = 1,6·10⁻¹⁹ J
ηλεκτρονιοβόλτ
C = Q/V
χωρητικότητα πυκνωτή
C = ε₀·A/d
χωρητικότητα επίπεδου πυκνωτή
U = ½·C·V²
ενέργεια φορτισμένου πυκνωτή
K = C/C₀
διηλεκτρική σταθερά
διηλεκτρική αντοχή
μέγιστη ένταση που αντέχει ο μονωτής
F = G·m₁m₂/r²
νόμος της παγκόσμιας έλξης
g = G·M/r²
ένταση βαρυτικού πεδίου σημειακής μάζας
V = −G·M/r
βαρυτικό δυναμικό σημειακής μάζας
Rs = 2GM/c²
ακτίνα Schwarzschild

ΠΑΙΞΕ ΤΟΤηλεπαιχνίδι · Η Σκάλα · Η Τελεία · Κρεμάλα · Ζευγάρια · όλα με την ύλη αυτού του μαθήματος.

Εξάσκηση

Συχνές απορίες

Τι λέει ο νόμος του Gauss;

Η ηλεκτρική ροή μέσα από κάθε κλειστή επιφάνεια είναι ίση με το φορτίο που βρίσκεται μέσα της, διαιρεμένο με ε₀: ΦΕ = Qεγκ/ε₀. Με αυτόν βρίσκουμε εύκολα την ένταση όταν το φορτίο είναι κατανεμημένο συμμετρικά, π.χ. σε σφαιρικό κέλυφος, σε σύρμα ή σε επίπεδο φύλλο.

Πώς κινείται ένα ηλεκτρόνιο που μπαίνει κάθετα στις δυναμικές γραμμές ομογενούς πεδίου;

Κατά τον άξονα των πλακών κινείται ευθύγραμμα ομαλά με την αρχική ταχύτητα, ενώ κάθετα σε αυτές επιταχύνεται ομαλά με α = Ve/(m·d). Συνδυάζοντας τις δύο κινήσεις, η τροχιά του είναι παραβολή.

Τι είναι η ακτίνα Schwarzschild;

Αν στην ταχύτητα διαφυγής βάλουμε την ταχύτητα του φωτός, βρίσκουμε την ακτίνα Rs = 2GM/c². Ένα σώμα μάζας M με ακτίνα μικρότερη από αυτή δεν αφήνει τίποτα, ούτε το φως, να ξεφύγει: είναι μαύρη τρύπα. Για τον Ήλιο η ακτίνα αυτή είναι περίπου 3 km.

Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.

Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.