Ηλεκτρισμός-ΜαγνητισμόςΗλεκτρισμός-Μαγνητισμός

ΕισαγωγήΕισαγωγή Η ιστορία αρχίζει με τη Η ιστορία αρχίζει με τη

βιομηχανική βιομηχανική επανάστασηεπανάσταση

στο τέλος του 18στο τέλος του 18ουου αιώνα αιώνα Η Δεύτερη βιομηχανική Η Δεύτερη βιομηχανική

επανάσταση (1870 - …) επανάσταση (1870 - …) σημαίνει την αρχή της σημαίνει την αρχή της κυριαρχίας του κυριαρχίας του ηλεκτρισμού στην ηλεκτρισμού στην καθημερινή ζωήκαθημερινή ζωή … …

στο φωτισμόστο φωτισμό

στις μεταφορέςστις μεταφορές

στη θέρμανση ή ψύξηστη θέρμανση ή ψύξη

στην επικοινωνίαστην επικοινωνία

στους υπολογιστέςστους υπολογιστές

Εκατομμύρια μέτρα καλωδίων Εκατομμύρια μέτρα καλωδίων μεταφέρουν το ηλεκτρικό ρεύμα μεταφέρουν το ηλεκτρικό ρεύμα και την ενέργειακαι την ενέργεια

από τα σημεία παραγωγής στους από τα σημεία παραγωγής στους καταναλωτέςκαταναλωτές

Η ιστορία των ανακαλύψεωνΗ ιστορία των ανακαλύψεωνΟ πρώτος που μίλησε για Ο πρώτος που μίλησε για

ηλεκτρισμό ήταν ένας σοφός ηλεκτρισμό ήταν ένας σοφός στις ακτές της Ιωνίαςστις ακτές της Ιωνίας

ο ο Θαλής ο ΜιλήσιοςΘαλής ο Μιλήσιος

τον τον 66οο αιώνα π.χ. αιώνα π.χ. Τι παρατήρησε;Τι παρατήρησε;Ήλεκτρο (κεχριμπάρι)Ήλεκτρο (κεχριμπάρι) → → ΗλεκτρισμόςΗλεκτρισμός

Θα περιμένουμε 22 αιώνες Θα περιμένουμε 22 αιώνες ως ότου, το 1600,ως ότου, το 1600,

γίνεται η έκδοση του γίνεται η έκδοση του βιβλίου τουβιβλίου του

WWilliamilliam Gilbert Gilbert με τίτλο «De Magnete» με τίτλο «De Magnete» που μας ανοίγει την πόρτα που μας ανοίγει την πόρτα

στο στο νέο κόσμο της νέο κόσμο της επιστήμηςεπιστήμης του του μαγνητισμούμαγνητισμού

Έρώτηση:Έρώτηση:

Τόση ώρα μιλάμε για ηλεκτρισμό. Τόση ώρα μιλάμε για ηλεκτρισμό.

Τι σχέση έχει ο μαγνητισμός με τον ηλεκτρισμό;Τι σχέση έχει ο μαγνητισμός με τον ηλεκτρισμό;

Απάντηση:Απάντηση:

Τον 17Τον 17οο αιώνα καμμία, αιώνα καμμία,

αλλά …αλλά …

Η επόμενη μεγάλη συμβολή Η επόμενη μεγάλη συμβολή στην εξέλιξη γίνεται το 1785στην εξέλιξη γίνεται το 1785

από τον Γάλλο από τον Γάλλο Charles CoulombCharles Coulombπου ανακαλύπτει τον ομώνυμο που ανακαλύπτει τον ομώνυμο

νόμο.νόμο.

Την ίδια περίπου εποχήΤην ίδια περίπου εποχήσημαντική είναι η συμβολήσημαντική είναι η συμβολή του Ιταλού Α. του Ιταλού Α. VoltaVolta,, του Αμερικανού Benjamin του Αμερικανού Benjamin

FranklinFranklin, ,

Benjamin Benjamin FranklinFranklin

A.A. VoltaVolta

αλλά και των Γάλλωναλλά και των Γάλλων Α. Α. AmpereAmpere καικαιPierre-Simon Pierre-Simon LaplaceLaplace AndreAndre AmpereAmpere

P.S. P.S. LaplaceLaplace

To To 1820,1820,o o Δανός Hans Δανός Hans OerstedOerstedκάνει μια σπουδαία κάνει μια σπουδαία

ανακάλυψη:ανακάλυψη: το ηλεκτρικό ρεύμα το ηλεκτρικό ρεύμα

δημιουργεί δημιουργεί μαγνητικά μαγνητικά φαινόμενα φαινόμενα

http://http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/oersted/index.htmloersted/index.html

ToTo 1831, 1831,ο Βρετανός Michael Faradayο Βρετανός Michael Faradayανακαλύπτει την ανακαλύπτει την

ηλεκτρομαγνητική ηλεκτρομαγνητική επαγωγήεπαγωγή

Στο φαινόμενο αυτό Στο φαινόμενο αυτό βασίζεται η βασίζεται η σημερινή σημερινή παραγωγή ηλεκτρικής παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ενέργειας

http://http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/javawww.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/electromagneticinduction/index.html/electromagneticinduction/index.html

ToTo 1865, 1865,ο Σκωτσέζος ο Σκωτσέζος JJames ames

Clerk Clerk MaxwellMaxwellδιατυπώνει τις διατυπώνει τις

ομώνυμες εξισώσεις.ομώνυμες εξισώσεις.Με αυτές γίνεται η Με αυτές γίνεται η

ενοποίηση ενοποίηση ηλεκτρισμού ηλεκτρισμού καικαι μαγνητισμούμαγνητισμού James Clerk Maxwell

HHλεκτροστατικές δυνάμειςλεκτροστατικές δυνάμεις Στο κεφάλαιο αυτό εξετάζουμε τις δυνάμεις Στο κεφάλαιο αυτό εξετάζουμε τις δυνάμεις

μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων που είναι μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων που είναι ακίνηταακίνητα..

Αυτές λέγονται Αυτές λέγονται ηλεκτροστατικέςηλεκτροστατικές δυνάμειςδυνάμεις.. Οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις Οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις υπακούουν στο υπακούουν στο

νόμο νόμο CoulombCoulomb και περιγράφονται με την και περιγράφονται με την έννοια του έννοια του ηλεκτρικού πεδίουηλεκτρικού πεδίου..

ΕφαρμογέςΕφαρμογές

Τα ηλεκτρικά φορτία και οι ηλεκτροστατικές Τα ηλεκτρικά φορτία και οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις βρίσκονται παντού …δυνάμεις βρίσκονται παντού …

Όταν τρίβουμε τα παπούτσια στο χαλί Όταν τρίβουμε τα παπούτσια στο χαλί Οι άδειες σακούλες που κολλάνεΟι άδειες σακούλες που κολλάνε Κατά την μεταφορά ενός τσιπ υπολογιστή Κατά την μεταφορά ενός τσιπ υπολογιστή

αλλά και εδώ …αλλά και εδώ …

και εδώ …και εδώ …

http://www.colorado.edu/physics/2000/http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/wavpart2.html waves_particles/wavpart2.html

Νόμος Νόμος CoulombCoulombTTί ήταν γνωστό πριν ο ί ήταν γνωστό πριν ο Coulomb Coulomb ανακαλύψει πειραματικά ανακαλύψει πειραματικά

το νόμο του;το νόμο του; Οι ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις) Οι ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις)

προκαλούνται από την παρουσία ηλεκτρικών φορτίων.προκαλούνται από την παρουσία ηλεκτρικών φορτίων. Υπάρχουν δύο είδη ηλεκτρικών φορτίων: το θετικό και Υπάρχουν δύο είδη ηλεκτρικών φορτίων: το θετικό και

το αρνητικό (Β. το αρνητικό (Β. FranklinFranklin (1750)). (1750)). Τα ομώνυμα φορτία απωθούνται και τα ετερώνυμα Τα ομώνυμα φορτία απωθούνται και τα ετερώνυμα

έλκονται.έλκονται. Σχέση δύναμης και φορτίου: Η δύναμη μεταξύ δύο Σχέση δύναμης και φορτίου: Η δύναμη μεταξύ δύο

ηλεκτρικών φορτίων μεγαλώνει όσο τα φορτία ηλεκτρικών φορτίων μεγαλώνει όσο τα φορτία μεγαλώνουν.μεγαλώνουν.

Σχέση δύναμης και απόστασης: Η δύναμη μεταξύ δύο Σχέση δύναμης και απόστασης: Η δύναμη μεταξύ δύο ηλεκτρικών φορτίων μεγαλώνει όσο η απόσταση των ηλεκτρικών φορτίων μεγαλώνει όσο η απόσταση των φορτίων μικραίνει.φορτίων μικραίνει.

Ο Ο CoulombCoulomb,,

βαδίζοντας στον δρόμο που είχαν ανοίξει βαδίζοντας στον δρόμο που είχαν ανοίξει οι προηγούμενοι,οι προηγούμενοι,

έφτασε με έφτασε με το πείραματο πείραμα

στον νόμο που έχει από τότε το όνομά στον νόμο που έχει από τότε το όνομά του. του.

Για να το πετύχειΓια να το πετύχει επινόησε τρόπο για τη επινόησε τρόπο για τη μέτρηση του μέτρηση του

ηλεκτρικού φορτίουηλεκτρικού φορτίου, , κατασκεύασε το κατασκεύασε το ζυγό στρέψηςζυγό στρέψης, για τη , για τη

μέτρηση της δύναμης καιμέτρηση της δύναμης και οπλίστηκε με υπομονή και κουράγιο. οπλίστηκε με υπομονή και κουράγιο.

Ήταν ακόμα γνωστός ο νόμος της παγκόσμιας έλξης Ήταν ακόμα γνωστός ο νόμος της παγκόσμιας έλξης ((NewtonNewton):):

που είναι νόμος αντιστρόφου τετραγώνου.που είναι νόμος αντιστρόφου τετραγώνου.

Μήπως και οι ηλεκτρικές δυνάμεις υπακούουν σε Μήπως και οι ηλεκτρικές δυνάμεις υπακούουν σε νόμο αντιστρόφου τετραγώνου;νόμο αντιστρόφου τετραγώνου;

1 2

2

m mF k

r

Ο νόμος Ο νόμος CoulombCoulomb

Ο νόμος Ο νόμος CoulombCoulomb

Η δύναμη μεταξύ Η δύναμη μεταξύ ακίνητων ακίνητων ηλεκτρικών φορτίων ηλεκτρικών φορτίων (δύναμη Coulomb) (δύναμη Coulomb) έχει:έχει:

σημείο εφαρμογής σημείο εφαρμογής διεύθυνση διεύθυνση φορά φορά

Ο νόμος Ο νόμος CoulombCoulomb

καικαι μέτρο: μέτρο:

1 2

2

q qF k

r

Η σταθερή Η σταθερή kk του νόμου εξαρτάται από του νόμου εξαρτάται από

το το σύστημα μονάδωνσύστημα μονάδων και και

το το μέσο μεταξύ των φορτίωνμέσο μεταξύ των φορτίων.. Ο νόμος ισχύει ακριβώς για σημειακά ή Ο νόμος ισχύει ακριβώς για σημειακά ή

σφαιρικά φορτία.σφαιρικά φορτία. Ο τύπος πρέπει να έχει απόλυτα ή όχι;Ο τύπος πρέπει να έχει απόλυτα ή όχι;

Ερώτηση 3β, σελ. 44.Ερώτηση 3β, σελ. 44. Παράδειγμα 2α, σελ. 15, Παράδειγμα 2α, σελ. 15, ΠροσθήκηΠροσθήκη: Να : Να

σχεδιαστεί η κάθε μία δύναμη.σχεδιαστεί η κάθε μία δύναμη.

Μελέτη: σ. 13-16Μελέτη: σ. 13-16 Ερωτήσεις: 3α, γ, 6, 7Ερωτήσεις: 3α, γ, 6, 7 Προβλήματα: 2, 6Προβλήματα: 2, 6

Για το σπίτιΓια το σπίτι