Γεια σας παιδιά
Σήμερα θα ασχοληθούμε με ένα υλικό πολύ γνωστό σε όλους σας. Ο μαγνήτης. Μας είναι γνωστός από τη βασική ιδιότητα που έχει να έλκει όλα τα σιδερένια αντικείμενα με μια πολύ ισχυρή δύναμη. Έχουμε διάφορους τύπους μαγνητών ανάλογα με το σχήμα τους. Αν έχουν σχήμα ράβδου ονομάζονται ραβδόμορφοι, πετάλου, πεταλοειδείς κλπ. Να λοιπόν μερικοί μαγνήτες:
Όλοι οι μαγνήτες έχουν δύο περιοχές, στις οποίες οι μαγνητικές ιδιότητες είναι εντονότερες. Τις περιοχές αυτές τις ονομάζουμε πόλους του μαγνήτη. Οι όμοιοι πόλοι των μαγνητών απωθούνται, ενώ οι διαφορετικοί έλκονται. Οι μαγνήτες προσανατολίζονται σύμφωνα με το μαγνητικό πεδίο της Γης. Το άκρο του μαγνήτη που προσανατολίζεται προς το βόρειο γεωγραφικό πόλο της Γης το ονομάζουμε βόρειο πόλο, ενώ το άκρο που προσανατολίζεται στο νότιο γεωγραφικό πόλο της Γης, νότιο πόλο. Δες προσεκτικά το παρακάτω βίντεο.
http://photodentro.edu.gr/v/item/video/8522/967
Η μαγνητική πυξίδα που θα δούμε παρακάτω,
είναι ένας μικρός μόνιμος μαγνήτης είναι δηλ. πάντα μαγνητισμένη. (Το φυσικό ορυκτό από το οποίο παίρνουμε τους μόνιμους μαγνήτες λέγεται μαγνητίτης). Μας βοηθά να προσανατολιστούμε γιατί μονίμως δείχνει το μαγνητικό βορρά της γης μια και όλη η γη είναι ένας τεράστιος μαγνήτης. Η μαγνητική πυξίδα κινείται πάντα όταν πλησιάσουμε έναν μόνιμο μαγνήτη κοντά της. Δείτε ο,τι ακολουθεί και εξηγεί πλήρως όσα γράφτηκαν προηγουμένως:
http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/8576
http://photodentro.edu.gr/v/item/video/8522/969
Στο προηγούμενο μάθημα είδαμε το πείραμα του Oersted που η μαγνητική βελόνα στρίβει όταν βρίσκεται κάτω από ένα ευθύγραμμο αγωγό-σύρμα που περνάει από μέσα του ηλεκτρικό ρεύμα. Είχαμε πει τότε ότι ο αγωγός δημιουργεί γύρω του μαγνητικό πεδίο και έτσι στρίβει η βελόνα.
Αν κάνουμε την εξής απλή κατασκευή:
για την οποία πολύ κατατοπιστικές οδηγίες έχει αυτό το βιντεάκι:
οδηγίες για κατασκευή ηλεκτρομαγνήτη με πηνίο και καρφί
θα δούμε πως όταν περνά ρεύμα μέσα από το πηνίο που κατασκευάσαμε βάζοντας μέσα του ένα ατσαλένιο καρφί, οι συνδετήρες που είναι επίσης από ατσάλι έλκονται και κολλάνε στην άκρη του καρφιού. Πρέπει να θυμηθούμε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο περνά μέσα από το πηνίο δημιουργεί μέσα του μαγνητικό πεδίο το οποίο η παρουσία του καρφιού το πολλαπλασιάζει γιατί είναι από ατσάλι. Έτσι όλο μαζί γίνεται ένας πολύ ισχυρός μαγνήτης. Η κατασκευή του πηνίου με το καρφί μέσα (οπλισμός) λέγεται ηλεκτρομαγνήτης και χρησιμοποιείται στη βιομηχανία πάρα πολύ, κυρίως για ανύψωση βαριών αντικειμένων. Να μερικοί ηλεκτρομαγνήτες:
Να πώς λειτουργεί ο ηλεκτρομαγνήτης που βλέπουμε παραπάνω
λειτουργια πεταλοειδους ηλεκτρομαγνητη
Εδώ θα δείτε πολύ γραφικά πώς λειτουργεί ο ηλεκτρομαγνήτης βάσει των όσων είπαμε πριν. Μόλις περάσει το ρεύμα δημιουργείται μέσα στο πηνίο μαγνητικό πεδίο που κουνάει τη μαγνητική βελόνα (πυξίδα)
εξομοιωτης ηλεκτρομαγνητη στο εργαστηριο
Ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο που εφαρμόζει τα όσα είδαμε στη λειτουργία των ηλεκτρομαγνητών είναι το ηλεκτρικό κουδούνι. Παρακάτω θα δείτε εποπτικά πώς λειτουργεί το ηλεκτρικό κουδούνι. Προσέξτε πώς ο ηλεκτρομαγνήτης έλκει τον οπλισμό όταν διαρρέεται από ρεύμα το πηνίο που είναι τυλιγμένο γύρω από τον πεταλοειδή μαγνήτη και στη συνέχεια χτυπάει το κουδουνάκι!
πώς λειτουργεί το ηλεκτρικό κουδούνι
Οι ηλεκτρικοί κινητήρες
Τι κοινό έχουν τώρα ένα μικρό αυτοκινητάκι, μια ηλεκτρική οδοντόβουρτσα, ένας ανεμιστήρας, ένα πλυντήριο, ένας ανελκυστήρας, μια κυλιόμενη σκάλα και ένα τρόλεϊ; Είναι λίγες μόνο από τις μικρές ή μεγάλες συσκευές και μηχανές στις οποίες χρησιμοποιούνται ηλεκτρικοί κινητήρες. Τι είναι πάλι ο ηλεκτρικός κινητήρας;
Η λειτουργία των ηλεκτρικών κινητήρων στηρίζεται στις μαγνητικές ιδιότητες που αποκτούν οι αγωγοί, όταν μέσα τους ρέει ηλεκτρικό ρεύμα.
Δείτε λίγο την παρακάτω προσομοίωση όπου φαίνεται καθαρά πως ο συνδυασμός ρεύματος και μαγνητικού πεδίου δημιουργεί μια δύναμη περίεργη (δύναμη Laplace στη Φυσική) που αναγκάζει το σίδερο να κινηθεί προς μία κατεύθυνση
Ωραία, δείτε τώρα στο παρακάτω καταπληκτικό animation πώς λειτουργεί ο ηλεκτρικός κινητήρας.
Το τετράγωνο πλέγμα γυρνάει γύρω γύρω εξαιτίας της δύναμης Laplace που είπαμε πριν. Εννοείται πως αν αλλάξουμε την πολικότητα το πλαίσιο αλλάζει τη φορά της κίνησής του.
Οι ηλεκτρικές γεννήτριες
Το ανάποδο ακριβώς από τον ηλεκτρικό κινητήρα είναι η ηλεκτρική γεννήτρια. Θυμόμαστε ότι η κίνηση ενός μαγνήτη μέσα σε ένα πηνίο δημιουργεί ρεύμα; Δείτε το ξανά:
E λοιπόν αυτό είναι μια πολύ απλή ηλεκτρική γεννήτρια. Οι ηλεκτρικές γεννήτριες είναι οι συσκευές που μετατρέπουν ενέργεια διαφόρων μορφών σε ηλεκτρική. Η περιστροφή του μαγνήτη που βρίσκεται μέσα στο πηνίο της γεννήτριας μπορεί να γίνεται με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Η πιο απλή αλλά και συνηθισμένη γεννήτρια που χρησιμοποιούμε καθημερινά είναι το δυναμό που προσαρμόζεται στη ρόδα ενός ποδηλάτου.
Εδώ η περιστροφή του μαγνήτη γίνεται από τη ρόδα που θέτουμε σε κίνηση, καθώς κάνουμε πεντάλ. Έτσι παράγει ρεύμα που, μέσω των καλωδίων, πηγαίνει στη λάμπα του ποδηλάτου και αυτή φωτίζει.
Βέβαια σήμερα με την πρόοδο της τεχνολογίας έχουμε τους προβολείς led που καταναλώνουν ελάχιστα και καταργήσαμε τα δυναμό των ποδηλάτων...
Οι περισσότερες γεννήτριες γενικής χρήσης είναι
βενζινοκίνητες ή πετρελαιοκίνητες. Να μια τέτοια:
Τις γεννήτριες αυτές χρησιμοποιούμε σε περιοχές που δεν καλύπτονται από το δίκτυο της ΔΕΗ, όπως για παράδειγμα για την ηλεκτροδότηση μιας καντίνας σε μια απομακρυσμένη παραλία.
Έχουμε πάλι και τις ανεμογεννήτριες:
Η περιστροφή του μαγνήτη στις ανεμογεννήτριες γίνεται χάρη στην ενέργεια του ανέμου.
Η περιστροφή του μαγνήτη στις τεράστιες γεννήτριες στα εργοστάσια της ΔΕΗ γίνεται με δύο διαφορετικούς τρόπους. Στα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια η περιστροφή γίνεται από μεγάλους κινητήρες που λειτουργούν με πετρέλαιο ή λιγνίτη, ενώ στα υδροηλεκτρικά χάρη στο νερό που πέφτει ορμητικά σε υδροστρόβιλους. Να ένα βίντεο για τη 2η περίπτωση:
Α Σ Κ Η Σ Ε Ι Σ
Λοιπόν πολλά είπαμε. Για να μπουν όλα αυτά σε μια μικρή τάξη ας κάνουμε μερικές ασκησούλες:
Α. Απαντήστε με δικά σας λόγια στις ερωτήσεις που ακολουθούν:
1. Περιγράψτε με λίγα λόγια πώς λειτουργεί ένας ηλεκτρικός κινητήρας
2. Έχετε χαθεί σε άγνωστο μέρος αλλά διαθέτετε πυξίδα και χάρτη Τι μπορείτε να κάνετε για να ξαναβρείτε την πορεία σας;
Β. Και τώρα λίγα καλούδια:
