Θεωρία Φυσικής Γ Γυμνασίου

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΦΟΡΤΙΟ

Ηλεκτρική δύναμη Είναι η δύναμη που ασκείται μεταξύ των ηλεκτρισμένων σωμάτων. Ασκείται από απόσταση και μπορεί να είναι είτε ελκτική είτε απωστική.

Ηλεκτρικό φορτίο Είναι το φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την ύλη όταν εμπλέκεται σε ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις. Υπάρχουν δύο είδη φορτίου: το θετικό και το αρνητικό. Τα φορτία του ίδιου είδους (ομώνυμα) απωθούνται, ενώ τα φορτία διαφορετικού είδους (ετερώνυμα) έλκονται. Μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου είναι το 1 Coulomb.

To ηλεκτρικό φορτίο στο εσωτερικό του ατόμου πρωτόνια ηλεκτρόνια νετρόνια

θετικό φορτίο αρνητικό φορτίο ουδέτερο φορτίο

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συγκροτούν τον πυρήνα, καθιστώντας τον έτσι θετικά φορτισμένο. Ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα το άτομο να είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Φόρτιση (απόκτηση ηλεκτρικού φορτίου): Ένα ουδέτερο σώμα μπορεί να αποκτήσει ηλεκτρικό φορτίο μέσω της μεταφοράς ηλεκτρονίων (μόνο!). Τα πρωτόνια δεν μπορούν να μετακινηθούν διότι έχουν μεγάλη μάζα και βρίσκονται περιορισμένα στα όρια του πυρήνα. Αντίθετα, τα ελαφριά ηλεκτρόνια που βρίσκονται στις εξωτερικές στοιβάδες των ατόμων, συγκρατούνται λίγο από την έλξη του πυρήνα λόγω μεγάλης απόστασης, κι έτσι είναι ικανά, αν τους δοθεί η απαραίτητη ενέργεια, να εγκαταλείψουν το άτομο και να διανύσουν μεγάλες αποστάσεις. Επομένως, όταν ένα σώμα παίρνει ηλεκτρόνια, το αρνητικό φορτίο εντός του γίνεται μεγαλύτερο από το θετικό κι έτσι λέμε ότι φορτίζεται αρνητικά. Όταν χάνει ηλεκτρόνια, πίσω απομένουν περισσότερα πρωτόνια απ’ ό,τι ηλεκτρόνια, επομένως το θετικό φορτίο γίνεται μεγαλύτερο του αρνητικού και το σώμα λέμε ότι φορτίζεται θετικά. Προσοχή! Το ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να μεταφέρεται, όμως διατηρείται πάντα συνολικά σταθερό. Με άλλα λόγια, ούτε χάνεται ούτε δημιουργείται από το μηδέν (αρχή διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου).

Επιμέλεια: sciencephysics4all.weebly.com

1

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Τρόποι ηλέκτρισης Ηλέκτριση είναι η εμφάνιση ηλεκτρικού φορτίου σε ένα αρχικά ηλεκτρικά ουδέτερο σώμα. Όπως θα δούμε και παρακάτω η ηλέκτριση δεν ταυτίζεται πάντα με τη φόρτιση η οποία αφορά την απόκτηση ηλεκτρικού φορτίου κατόπιν ανταλλαγής του ανάμεσα σε δύο σώματα. Έστω λοιπόν ότι έχουμε ένα σώμα μη ηλεκτρισμένο. Υπάρχουν τρεις τρόποι με τους οποίους μπορούμε να το ηλεκτρίσουμε: α) Με τριβή. Τρίβουμε το μη ηλεκτρισμένο, ουδέτερο σώμα με ένα άλλο ουδέτερο. Με την τριβή αναπτύσσεται θερμότητα η οποία προσφέρεται ως ενέργεια στα ηλεκτρόνια του ενός από τα δύο σώματα. Την ενέργεια αυτή την παίρνουν τα ηλεκτρόνια του ενός σώματος και ταξιδεύουν στο άλλο φορτίζοντας έτσι το δεύτερο αρνητικά (παίρνει ηλεκτρόνια) και το πρώτο θετικά (έμεινε με περισσότερα πρωτόνια). Το ποιο από τα δύο υλικά θα δώσει τα ηλεκτρόνια καθορίζεται από τη φύση τους και συγκεκριμένα από το ποιού υλικού τα ηλεκτρόνια χρειάζονται λιγότερη ενέργεια για να φύγουν. Για παράδειγμα τα εξωτερικά ηλεκτρόνια των ατόμων του γυαλιού συγκρατούνται με ασθενέστερες δυνάμεις απ’ ό,τι εκείνα του μεταξιού, άρα είναι αυτά που σε μια ενδεχόμενη τριβή των δύο υλικών θα φύγουν και θα φορτίσουν αρνητικά το μετάξι. Όπως προκύπτει, το αρχικά ουδέτερο και μη ηλεκτρισμένο σώμα, και ηλεκτρίζεται, δηλαδή εμφανίζει ηλεκτρικό φορτίο στην περιοχή της τριβής αλλά και φορτίζεται, δηλαδή η ηλέκτριση συνέβη λόγω απόκτησης θετικού ή αρνητικού φορτίου. β) Με επαφή. Εδώ, φέρνουμε σε επαφή το μη ηλεκτρισμένο, ουδέτερο σώμα με ένα φορτισμένο, άρα μη ουδέτερο (τα ακουμπάμε μεταξύ τους). Αρκεί απλώς η επαφή χωρίς να χρειάζεται τριβή, διότι το ένα από τα δύο σώματα είναι ήδη φορτισμένο που σημαίνει ότι έχει ήδη ένα πλεόνασμα ηλεκτρονίων (αν είναι αρνητικά φορτισμένο) ή ένα έλλειμμα ηλεκτρονίων (αν είναι θετικά φορτισμένο). Όταν τα δύο αυτά σώματα λοιπόν έρχονται σε επαφή, αυτό που συμβαίνει είναι είτε η μεταφορά ηλεκτρονίων από το φορτισμένο προς το ουδέτερο σώμα αν το φορτισμένο έχει πλεόνασμα ηλεκτρονίων (με το ουδέτερο έτσι να φορτίζεται αρνητικά) είτε η μεταφορά ηλεκτρονίων από το ουδέτερο προς το φορτισμένο σώμα ώστε να του καλύψουν το έλλειμμα ηλεκτρονίων, στην περίπτωση ελλείμματος, με αποτέλεσμα το αρχικά ουδέτερο σώμα να φορτίζεται θετικά (χάνει ηλεκτρόνια). Ομοίως με προηγουμένως, το αρχικά ουδέτερο και μη ηλεκτρισμένο σώμα, και ηλεκτρίζεται δηλαδή εμφανίζει ηλεκτρικό φορτίο στην περιοχή της επαφής αλλά και φορτίζεται, δηλαδή η ηλέκτριση συνέβη λόγω απόκτησης θετικού ή αρνητικού φορτίου. Όταν ηλεκτρίσω ένα σώμα με έναν από τους παραπάνω τρόπους, το φορτίο που θα εμφανιστεί στην περιοχή ηλέκτρισης (περιοχή τριβής ή επαφής) είτε θα διαχυθεί σε όλη την έκταση του σώματος αν το σώμα είναι αγωγός, είτε θα παραμείνει εντοπισμένο στην αρχική περιοχή ηλέκτρισης αν είναι μονωτής. Στους δύο παραπάνω τρόπους ηλέκτρισης, τα αρχικά ηλεκτρικά ουδέτερα σώματα απέκτησαν φορτίο (είτε θετικό είτε αρνητικό). Έγινε δηλαδή ανταλλαγή - μεταφορά φορτίου μεταξύ δύο σωμάτων. Λέμε λοιπόν ότι τα σώματα φορτίστηκαν. γ) Με επαγωγή. Με επαγωγή σημαίνει από απόσταση. Πλησιάζουμε λοιπόν (χωρίς να ακουμπάμε) το μη ηλεκτρισμένο, ουδέτερο σώμα σε ένα φορτισμένο. Εδώ, το ουδέτερο σώμα δεν αποκτά ηλεκτρικό φορτίο απλώς εμφανίζει τέτοιο σε μια περιοχή. Πώς; Με ανακατανομή των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων που ήδη έχει εντός του. Τα ηλεκτρόνια μαζεύονται σε μια περιοχή του σώματος, ηλεκτρίζοντάς την αρνητικά και αφήνουν στην άλλη τα πρωτόνια, ηλεκτρίζοντάς την θετικά. Έτσι, το μη ηλεκτρισμένο σώμα δεν αποκτά νέα ηλεκτρόνια ούτε χάνει αυτά που έχει (δε γίνεται ανταλλαγή - μεταφορά φορτίου ανάμεσα σε αυτό και το φορτισμένο). Με άλλα λόγια, παραμένει ηλεκτρικά ουδέτερο (δε φορτίζεται) και απλά ηλεκτρίζεται τοπικά.


2

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Νόμος Coulomb Όταν δύο ηλεκτρικά φορτία έλκονται ή απωθούνται, τότε λέμε ότι το ένα ασκεί δύναμη στο άλλο (ελκτική στη μία περίπτωση και απωστική στο άλλο). Οι δύο αυτές έχουν ίσα μέτρα και βεβαίως αντίθετες κατευθύνσεις.

Το κοινό μέτρο αυτών των δυνάμεων δίνεται από τον τύπο:

F k

q1  q 2 r2

όπου k : η ηλεκτρική σταθερά (ή σταθερά Coulomb)

q1 , q 2 : τα σημειακά ηλεκτρικά φορτία που αλληλεπιδρούν

r : η απόσταση μεταξύ των φορτίων 9 Η σταθερά k είναι ίση με k  9  10

N  m2 και εξαρτάται από το υλικό μέσα στο οποίο C2

βρίσκονται τα φορτία.

Ηλεκτρικό πεδίο Κάθε φορτισμένο σώμα δημιουργεί γύρω του ένα πεδίο. Αν μέσα σε αυτό τον χώρο τοποθετήσουμε ένα άλλο φορτισμένο σώμα, τότε στο σε αυτό θα ασκηθεί δύναμη από το πρώτο. Ηλεκτρικό πεδίο είναι λοιπόν ο χώρος μέσα στον οποίο κάθε φορτισμένο δέχεται δυνάμεις. Έτσι, η άσκηση ηλεκτρικής δύναμης περιγράφεται από δύο βήματα: α) Γύρω από κάθε φορτισμένο σώμα δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο. β) Τα φορτισμένα σώματα αλληλεπιδρούν μέσω των πεδίων που δημιουργούν.


3

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

Το ηλεκτρικό ρεύμα Στο προηγούμενο κεφάλαιο είπαμε πώς ένα σώμα μπορεί να ηλεκτριστεί χάρη στη μετακίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων (των ηλεκτρονίων δηλαδή, που λόγω της μεγάλης τους απόστασης από τον πυρήνα και επομένως της ελάχιστης ελκτικής δύναμης που υφίστανται από αυτόν, μπορούν να κυκλοφορούν ελεύθερα ανάμεσα στο άτομα) . Μια κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων με συγκεκριμένη κατεύθυνση ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται όμως και η προσανατολισμένη κίνηση οποιωνδήποτε φορτισμένων σωματιδίων (στους μεταλλικούς αγωγούς, τα φορτία που συνιστούν τους φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, στους ηλεκτρολύτες είναι τα κατιόντα και ανιόντα του διαλύματος και στους αέριους αγωγούς είναι ηλεκτρόνια ή ιόντα). Εμείς εδώ θα ασχοληθούμε μόνο με την προσανατολισμένη των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Προσοχή! Όταν λέμε ότι ένα υλικό διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα εννοούμε ότι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του ίδιου του υλικού (δηλαδή του χημικού στοιχείου που το συνιστά) τίθενται σε προσανατολισμένη κίνηση. Έτσι λοιπόν, ανάλογα με το αν ένα υλικό είναι σε θέση να επιτρέψει εντός του τη δημιουργία προσανατολισμένης κίνησης ηλεκτρονίων, αποκαλείται αγωγός, μονωτής ή ημιαγωγός: Αγωγός είναι το υλικό που διαθέτει ελεύθερα ηλεκτρόνια, κι έτσι κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες, μπορούν να τεθούν σε προσανατολισμένη κίνηση. Μονωτής είναι το υλικό που διαθέτει ελάχιστα ελεύθερα ηλεκτρόνια κι επομένως δε θα είχε αξία να ασχοληθούμε με μια προσανατολισμένη κίνησή τους. Ημιαγωγός είναι το υλικό που έχει συμπεριφορά αγωγού όταν αυξάνεται πολύ η θερμοκρασία του. Από εδώ και στο εξής θα μιλάμε για αγωγούς μόνο. Πώς όμως τίθενται σε προσανατολισμένη κίνηση τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ενός υλικού; Αυτό μπορεί να γίνει μόνο αν τους ασκηθεί μια κατευθυνόμενη δύναμη, συγκεκριμένα εάν το υλικό συνδεθεί με τους πόλους μιας πηγής (που διαθέτει έναν αρνητικό πόλο και έναν θετικό). Τότε, η πηγή θα δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό πεδίο που θα ασκήσει ηλεκτρική δύναμη στα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Πιο συγκεκριμένα, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα κινηθούν με κατεύθυνση από τον αρνητικό πόλο προς τον θετικό. Αυτή είναι η πραγματική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος. Ωστόσο, έχει καθιερωθεί να θεωρούμε φορά του ρεύματος την αντίθετη από την πραγματική, η οποία ονομάζεται συμβατική. Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Είναι το μέγεθος που περιγράφει το πόσα ηλεκτρόνια περνούν από τη διατομή ενός αγωγού σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, δηλαδή: I 

q . Μετριέται σε Ampere. Τα όργανα t

με τα οποία μετράμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος λέγονται αμπερόμετρα. Αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος Μπορεί να είναι θερμικά (θερμαίνει), ηλεκτρομαγνητικά (δημιουργεί μαγνητικό πεδίο), χημικά (προκαλεί χημικές μεταβολές) και τέλος φωτεινά (προκαλεί εκπομπή φωτός).


4

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Ηλεκτρικό κύκλωμα Είναι κάθε διάταξη που αποτελείται από κλειστούς δρόμους μέσω των οποίων μπορούν να κυκλοφορήσουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, δηλαδή το ηλεκτρικό ρεύμα. Αποτελείται από μια πηγή (π.χ. μπαταρία), ένα ηλεκτρικό στοιχείο που θέλουμε να τεθεί σε λειτουργία (π.χ. λαμπτήρας) και αγωγούς με τους οποίους συνδέεται το στοιχείο με την πηγή. Και λέμε κλειστό, διότι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μετά το ταξίδι τους στον αγωγό και στο ηλεκτρικό στοιχείο, επιστρέφουν στην πηγή με κατεύθυνση από τον θετικό προς τον αρνητικό πόλο της, ώστε μετά να ¨ξαναβγούν¨ στο εξωτερικό κύκλωμα. Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα λοιπόν αποτελείται οπωσδήποτε από μια πηγή η οποία τροφοδοτεί με ενέργεια τα ελεύθερα ηλεκτρόνια των αγωγών (ηλεκτρική ενέργεια). Βεβαίως η πηγή δε δημιουργεί ενέργεια εκ του μηδενός. Απλά μετατρέπει μια μορφή ενέργειας σε μια άλλη (ανάλογα με το είδος της πηγής). Η ενέργεια που προσφέρεται από την πηγή σε κάθε ηλεκτρόνιο ονομάζεται ηλεκτρική τάση ή διαφορά δυναμικού της πηγής: V ή 

E ή q

και μετριέται σε Volt. Μέσα σε ένα κύκλωμα υπάρχει και ένα στοιχείο που παίρνει αυτή την ενέργεια και τη μετατρέπει σε κάποια άλλη μορφή (π.χ. αν είναι λαμπτήρας, σε φωτεινή). Ένα τέτοιο στοιχείο ονομάζεται καταναλωτής. Η ενέργεια που μεταφέρεται από κάθε ηλεκτρόνιο στον καταναλωτή λέγεται ηλεκτρική τάση ή διαφορά δυναμικού καταναλωτή: V. 

E ή q

και μετριέται και αυτή φυσικά σε Volt. κάποια μορφή ενέργειας

πηγή

ηλεκτρική ενέργεια

καταναλωτής κάποια μορφή ενέργειας

Όπως είπαμε και προηγουμένως, τα ηλεκτρόνια που τίθενται σε κίνηση από την πηγή είναι τα ηλεκτρόνια που ήδη υπάρχουν στο υλικό των αγωγών. Η πηγή δε γεννά ηλεκτρόνια, μόνο θέτει σε κίνηση, δίνοντάς τους την απαραίτητη ενέργεια, τα ήδη υπάρχοντα.

Ηλεκτρικά δίπολα Ηλεκτρικό δίπολο λέγεται κάθε ηλεκτρική συσκευή διότι διαθέτει δύο πόλους με τους οποίους συνδέεται σε ένα κύκλωμα. Κάθε ηλεκτρικό δίπολο προβάλλει μια αντίσταση στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από αυτό. Αυτό το φυσικό μέγεθος είναι ίσο με το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του διπόλου προς την ένταση του V ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει: R  . Μονάδα μέτρησης της αντίστασης είναι το I Ohm. Γενικά, η αντίσταση ενός ηλεκτρικού διπόλου μεταβάλλεται, όταν μεταβάλλεται και η εφαρμοζόμενη τάση. Υπάρχει ωστόσο μια κατηγορία διπόλων για τα οποία η αντίσταση είναι πάντα σταθερή. Αυτά τα δίπολα ονομάζονται ωμικοί αντιστάτες και είναι οι μεταλλικοί αγωγοί. Αυτό συμβαίνει γιατί στα δίπολα αυτά, όταν αυξάνεται η τάση, αυξάνεται και το ρεύμα που τα διαρρέει με τέτοιο τρόπο που τελικά το πηλίκο τους (άρα η αντίσταση) να βγαίνει πάντα ίδιο. Τα δίπολα αυτά -και μόνο αυτά- υπακούν στο νόμο του Ohm. Αυτός ο νόμος λέει ότι η ένταση του ρεύματος που διαρρέει έναν ωμικό αντιστάτη, δηλαδή σταθερής V 1 θερμοκρασίας, είναι ανάλογη της τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του: I    V (όσο R R 1 μεγαλώνει η τάση, μεγαλώνει και η ένταση του ρεύματος, με συντελεστή αναλογίας ). R


5

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com

1  V ισχύει μόνο για σταθερές αντιστάσεις, δηλαδή για R μεταλλικούς αγωγούς. Με άλλα λόγια, η ένταση του ρεύματος είναι ανάλογη με την τάση V V 1 μόνο όταν R   . , με συντελεστή αναλογίας . Δηλαδή: R1  1  2  R2 . Από την R I1 I 2 άλλη, σε μια ηλεκτρονική δίοδο, η αντίσταση δεν είναι σταθερή. Επομένως, σε κάθε ζεύγος V V τιμών τάσης και έντασης, θα αντιστοιχεί και άλλη τιμή αντίστασης: R1  1  2  R2 . I1 I 2

Προσοχή! Ο νόμος του Ohm I 

Όμως, η σχέση της αντίστασης R 

V I

είναι γενική διότι δεν προϋποθέτει σταθερή

V , η οποία ισχύει σε I κάθε περίπτωση, είτε οι μετρήσεις δίνουν σταθερό αποτέλεσμα είτε όχι. Δηλαδή, από κάθε ζεύγος τιμών τάσης και έντασης μπορούμε να βρίσκουμε την αντίστοιχη κάθε φορά αντίσταση, η οποία απλά σε κάποιες περιπτώσεις δεν μένει σταθερή με την αύξηση της τάσης ή του ρεύματος. αντίσταση. Η αντίσταση προκύπτει από τη σχέση ορισμού της R 

Συνδεσμολογία αντιστατών Πολλές φορές στα ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι πολύ χρήσιμο να αντικαθιστούμε πολλές αντιστάσεις με μία, η οποία προκαλεί το ίδιο αποτέλεσμα με αυτές που αντικατέστησε (ισοδύναμη ή ολική αντίσταση). Οι αντιστάτες είναι δυνατόν να συνδεθούν μεταξύ τους με διάφορους τρόπους. Έτσι δημιουργείται η λεγόμενη συνδεσμολογία αντιστατών. Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που μπαίνει και βγαίνει από τα άκρα μιας συνδεσμολογίας ονομάζεται ολική ένταση ( I  ). Η τάση που εφαρμόζεται στα άκρα της ονομάζεται ολική τάση ( V ). Επομένως, ισοδύναμη θα είναι η αντίσταση R η οποία αν αντικαταστήσει ολόκληρη τη συνδεσμολογία θα διαρρέεται από ρεύμα I  αν στα άκρα της εφαρμοστεί τάση

V : R 

V I 

Οι βασικότεροι τρόποι σύνδεσης δύο αντιστατών είναι οι ακόλουθοι:

Α) Σύνδεση σε σειρά Δύο οι περισσότεροι αντιστάτες είναι συνδεδεμένοι σε σειρά εάν βρίσκονται στον ίδιο κλάδο ενός κυκλώματος με αποτέλεσμα να διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα. R1

Iολ

Rολ

R2

V1

V2

Vολ


Iολ

Vολ

6

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Σε μια σύνδεση αντιστατών σε σειρά ισχύουν τα παρακάτω: 

I   I1  I 2

(κοινό ρεύμα)

 V  V1  V2 

R  R1  R2

Παρατηρήσεις: α) Αν έχουμε έναν λαμπτήρα (ο οποίος παρουσιάζει κάποια αντίσταση) συνδεδεμένο με μια πηγή, τότε αυτός θα διαρρέεται από ρεύμα, η τιμή του οποίου θα δίνεται από το νόμο του Ohm. Αν τώρα συνδέσουμε έναν λαμπτήρα σε σειρά με τον πρώτο, τότε επειδή η ολική αντίσταση του κυκλώματος θα είναι μεγαλύτερη απ’ ό,τι πριν (ίση με το άθροισμα των δύο αντιστάσεων), η ένταση του ρεύματος που διέρχεται από την πηγή θα είναι μικρότερη (με την προϋπόθεση ότι η τάση της πηγής μένει σταθερή) κι επομένως ο πρώτος λαμπτήρας (όπως και ο δεύτερος αφού θα διαρρέονται από κοινό ρεύμα) θα έχει μειωμένη φωτεινότητα. Με κάθε λαμπάκι (άρα κάθε αντίσταση) που θα συνδέεται σε σειρά, η ένταση του ρεύματος θα μειώνεται και το ίδιο και η φωτεινότητά τους. β) Ακόμα κι ένα λαμπάκι από αυτά που είναι συνδεδεμένα σε σειρά να καταστραφεί, το κύκλωμα θα διακοπεί σε εκείνο το σημείο κι έτσι κανένα από τα υπόλοιπα λαμπάκια δε θα διαρρέεται από ρεύμα και άρα ούτε θα φωτοβολεί.

Β) Παράλληλη σύνδεση Δύο οι περισσότεροι αντιστάτες είναι συνδεδεμένοι παράλληλα όταν έχουν την ίδια τάση, δηλαδή όταν έχουν κοινά άκρα. I1

R1 Rολ

I2

Iολ

R2

Iολ

Vολ

Vολ

Σε μια παράλληλη σύνδεση αντιστατών ισχύουν τα παρακάτω:  V  V1  V2 

I   I1  I 2



1 1 1   R R1 R2

(κοινή τάση)

ή μετά από πράξεις: R 


R1  R2 R1  R2

7

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Παρατηρήσεις: α) Αν συνδέσουμε σε ένα λαμπάκι, ένα άλλο (δηλαδή μια άλλη αντίσταση) παράλληλα, τότε η συνολική αντίσταση του κυκλώματος θα μειωθεί (και μάλιστα θα είναι μικρότερη από κάθε μια από τις επιμέρους αντιστάσεις). Αυτό σημαίνει ότι η ένταση του ρεύματος που διέρχεται από την πηγή θα αυξηθεί (με την προϋπόθεση ότι η τάση της πηγής μένει σταθερή). Όμως, η τάση κάθε αντίστασης δε μεταβάλλεται αφού είναι ίση με την τάση της πηγής, επομένως η ένταση του ρεύματος στο αρχικό λαμπάκι δε θα αλλάξει καθόλου και άρα ούτε η φωτεινότητά του. Κάθε λαμπάκι που προστίθεται παράλληλα στο κύκλωμα προκαλεί τόση αύξηση του ολικού ρεύματος όσο θα είναι το επιπλέον ρεύμα που θα περάσει από εκείνο (το νέο λαμπάκι). β) Χάρη στην ξεχωριστή τάση που έχουν τα λαμπάκια στα άκρα τους, μπορούν και λειτουργούν αυτόνομα. Εάν καταστραφεί το ένα από αυτά, τα υπόλοιπα θα εξακολουθούν να λειτουργούν (απλά το ρεύμα δε θα περάσει από το δρόμο που υπάρχει το καμένο λαμπάκι). Γι’ αυτό και όλες οι συσκευές στο σπίτι μας είναι συνδεδεμένες παράλληλα. Πέρα από το ότι έτσι κι αλλιώς χρειάζονται η κάθε μια τάση V=220V (τάση δικτύου) ώστε να λειτουργεί αποδοτικά, και για να συνεχίζουν να λειτουργούν οι άλλες, όταν καεί η μια.


8

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Ηλεκτρική ενέργεια είναι η ενέργεια που δίνει η πηγή στα ηλεκτρόνια, άρα είναι η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα.

Θερμικά αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος Η ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται από την πηγή στο κύκλωμα, μετατρέπεται κατά ένα μέρος της σε μια ωφέλιμη μορφή (ανάλογα με το είδος της συσκευής που θέλουμε να λειτουργήσει) και κατά ένα άλλο, σε θερμική στον μεταλλικό αγωγό μέσω του οποίου διαδίδεται. Έτσι, η θερμοκρασία του μεταλλικού αγωγού αυξάνεται και η παραγόμενη θερμότητα τελικά μεταφέρεται στο περιβάλλον. Το φαινόμενο της αύξησης της θερμοκρασίας ενός μεταλλικού αγωγού όταν από αυτόν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα, ονομάζεται φαινόμενο Joule.

Ενέργεια και ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος

Ενέργεια ηλεκτρικού ρεύματος Είναι η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα σε μια συσκευή: E  V  I  t . Μονάδα μέτρησης της ενέργειας του ηλεκτρικού ρεύματος, όπως και κάθε ενέργειας, είναι το Joule.

Ισχύς ηλεκτρικού ρεύματος Είναι ο ρυθμός με τον οποίο το ηλεκτρικό ρεύμα προσφέρει ενέργεια σε μια συσκευή: P 

E t



V  I t  V  I . Μονάδα μέτρησης της ισχύος είναι το Watt. t

Κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας Από τον ορισμό της ισχύος, προκύπτει η ενέργεια: P 

E t

 E  P  t

Αν στην παραπάνω σχέση αντικαταστήσουμε την ισχύ σε Watt και το χρόνο σε s , προκύπτει η ενέργεια σε Joule . Εάν όμως εκφράσουμε το χρόνο σε h προκύπτει η ενέργεια σε βατώρες (Wh), δηλαδή: E  P  t  E  1(W ) 1(h)  1Wh

Η μονάδα της βατώρας έχει και πολλαπλάσια, όπως η γνωστή μας κιλοβατώρα ( kWh ), η οποία είναι περισσότερο κατάλληλη μονάδα για τη μέτρηση πολύ μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας (όπως αυτές που παρέχει η Δ.Ε.Η.) απ’ το Joule που είναι μονάδα πολύ μικρής ποσότητας ενέργειας.


9

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Απόδοση συσκευής Το εάν μια συσκευή είναι αποδοτική ή όχι, το καθορίζει ο λόγος της ωφέλιμης ενέργειας, δηλαδή της μορφής της ενέργειας στην οποία πρέπει να μετατρέψει την ηλεκτρική η συσκευή (π.χ. σε μηχανική ο κινητήρας) προς την ηλεκτρική ενέργεια που απορροφά:

a

E . E

Το υπόλοιπο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας ( E  E ) αποβάλλεται ως αναπόφευκτη και αναξιοποίητη θερμότητα προς το περιβάλλον. Εκτός κι αν η συσκευή είναι θερμική, οπότε η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική και τελικά η αποβολή της ως θερμότητα στο περιβάλλον είναι επιθυμητή. Αν στην παραπάνω σχέση πολλαπλασιάσουμε κάθε μια ενέργεια με το κοινό χρονικό διάστημα στο οποίο η μία αποδίδεται και η άλλη απορροφάται, τότε αυτή θα πάρει τη μορφή:

a

P . P


10

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Ταλαντώσεις Ταλάντωση ονομάζεται μια περιοδική κίνηση ανάμεσα σε δύο ακραία σημεία. Κάθε ταλάντωση πραγματοποιείται γύρω από τη θέση ισορροπίας του ταλαντούμενου σώματος. Καθώς το σώμα απομακρύνεται από τη θέση ισορροπίας, η δύναμη τείνει να το επαναφέρει σε αυτήν.

Μεγέθη που χαρακτηρίζουν μία ταλάντωση Κάθε ταλάντωση χαρακτηρίζεται από τρία μεγέθη:  

Περίοδος (Τ): είναι ο χρόνος μιας πλήρους ταλάντωσης (μετριέται σε sec). Συχνότητα (f): είναι ο αριθμός των ταλαντώσεων στη μονάδα του χρόνου (μετριέται σε Hz).Υπολογίζεται ως εξής: αν μας δίνεται ο αριθμός Ν των ταλαντώσεων που πραγματοποιούνται σε ένα χρονικό διάστημα t, τότε η συχνότητα θα είναι f 

N . Αν ο t

χρόνος με τον οποίο ασχολούμαστε, είναι ο χρόνος μιας περιόδου της ταλάντωσης, τότε φυσικά σε μια περίοδο πραγματοποιείται μόνο μια ταλάντωση (εξάλλου αυτός είναι ο ορισμός της περιόδου). Συνεπώς, η συχνότητα σε αυτή την περίπτωση είναι: f  

1 . T

Όπως παρατηρούμε, η συχνότητα και η περίοδος είναι αντίστροφα μεγέθη. Πλάτος: Είναι η μέγιστη απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας.

Εκκρεμές Το εκκρεμές αποτελείται από ένα νήμα και ένα βαρίδιο κρεμασμένο σε αυτό. Το εκκρεμές έχει το χαρακτηριστικό ότι επαναλαμβάνει την κίνησή του (ολοκληρώνει την ταλάντωσή του) σε σταθερούς χρόνους. Η ταλάντωση του εκκρεμούς ολοκληρώνεται όταν το βαρίδιο επιστρέφει στην ακραία του θέση από την οποία ξεκίνησε (περίοδος εκκρεμούς). Όσο πιο μικρή η περίοδος, τόσο πιο γρήγορα ολοκληρώνεται η ταλάντωση του εκκρεμούς. Η περίοδος T ενός εκκρεμούς εξαρτάται από δύο πράγματα: α) από το μήκος l του νήματος και συγκεκριμένα, όσο πιο μακρύ το νήμα, τόσο πιο μεγάλη η περίοδος και β) από τον τόπο στον οποίο βρίσκεται, δηλαδή αν βρίσκεται στον Ισημερινό το ίδιο εκκρεμές ταλαντώνεται με μεγαλύτερη περίοδο απ’ ό,τι στους πόλους. Και αυτό γιατί η επιτάχυνση της βαρύτητας g στον Ισημερινό είναι μικρότερη από την επιτάχυνση της βαρύτητας στους πόλους. Όλα αυτά συμπυκνώνονται στον ακόλουθο τύπο:

T  2

l g

Η περίοδος όμως ενός εκκρεμούς είναι ανεξάρτητη από τη μάζα του βαριδίου: είτε βαρύ είτε ελαφρύ το προσδεδεμένο βαρίδιο, η ταλάντωση του ίδιου εκκρεμούς (δηλαδή με τα ίδια χαρακτηριστικά: μήκος νήματος, τόπος) έχει σταθερή περίοδο.


11

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Ενέργεια και ταλάντωση Κατά τη διάρκεια μιας ταλάντωσης, πραγματοποιείται περιοδικά μετατροπή της δυναμικής ενέργειας (λόγω απομάκρυνσης του σώματος από τη φυσική του θέση ή μορφή αν μιλάμε για ταλάντωση ελατηρίου) σε κινητική (λόγω ταχύτητας). Στην περίπτωση ενός εκκρεμούς, η δύναμη, χάρη στην οποία το βαρίδιο εκτελεί την ταλάντωση, είναι το βάρος του βαριδίου ενώ στην περίπτωση ενός ελατηρίου, η δύναμη εξαιτίας της οποίας γίνεται το πήγαινε-έλα είναι η δύναμη του ελατηρίου που τείνει να το επαναφέρει κάθε φορά στη φυσική του μορφή. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις, οι δυνάμεις αυτές είναι συντηρητικές που σημαίνει ότι δεν αφαιρούν ενέργεια από το σύστημα αλλά συντηρούν την ολική του ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι, ιδανικά, τέτοιες ταλαντώσεις θα εκτελούνταν για άπειρο χρόνο. Επίσης σημαίνει ότι, με την προϋπόθεση πως δεν υπάρχουν τριβές ή αντιστάσεις από τον αέρα (διότι αφαιρούν ενέργεια από το σύστημα), το άθροισμα της δυναμικής και της κινητικής ενέργειας (δηλαδή η μηχανική ενέργεια της ταλάντωσης) κάθε στιγμή παραμένει σταθερό.


12

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

Μηχανικά κύματα Κύμα είναι η διάδοση μιας διαταραχής. Ένα σωματίδιο αρχίζει να ταλαντώνεται και συνεπώς να αποκτά μηχανική ενέργεια. Καθώς το πρώτο σωματίδιο αλληλεπιδρά με τα γειτονικά του σωματίδια, η μηχανική ενέργεια τελικά μεταβιβάζεται σε αυτά. Στα μηχανικά κύματα είναι προφανές ότι είναι απαραίτητη η ύπαρξη κάποιου μέσου ώστε μέσω των σωματιδίων που το αποτελούν να διαδοθεί η αρχική διαταραχή (η ταλάντωση). Το μέσο μπορεί να είναι αέριο, υγρό ή στερεό. Με άλλο λόγια, τα μηχανικά κύματα διαδίδονται σε οποιοδήποτε είδος ύλης. Παραδείγματα τέτοιων κυμάτων είναι τα ηχητικά κύματα (αέριο μέσο διάδοσης), τα υδάτινα κύματα (υγρό μέσο διάδοσης) και τα σεισμικά κύματα (στερεό μέσο διάδοσης). Προσοχή! Ένα μηχανικό κύμα μεταφέρει ενέργεια (σε κάθε σωματίδιο του μέσου) και όχι ύλη, δηλαδή τα σωματίδια του μέσου δεν ταξιδεύουν μέσα στο μέσο, απλώς μετατοπίζονται από τη θέση ισορροπίας τους, γύρω από την οποία ταλαντώνονται. Τα μηχανικά κύματα διακρίνονται, ανάλογα με τη διεύθυνση ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου, σε εγκάρσια και διαμήκη: Στα εγκάρσια, τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, σχηματίζοντας όρη και κοιλάδες. Στα διαμήκη, τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κατά την ίδια διεύθυνση που διαδίδεται το κύμα, σχηματίζοντας πυκνώματα και αραιώματα. Τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται μόνο στα στερεά, ενώ τα διαμήκη διαδίδονται παντού.

Χαρακτηριστικά μεγέθη του κύματος Για να περιγράψουμε ένα κύμα χρειάζεται να γνωρίζουμε κάποια χαρακτηριστικά του μεγέθη. Αυτά είναι: η περίοδος, η συχνότητα, το πλάτος, η ταχύτητα και το μήκος κύματος. Τα τρία πρώτα χαρακτηριστικά αναφέρονται στην ταλάντωση των σωματιδίων του μέσου ενώ τα δύο τελευταία στο ίδιο το κύμα. Περίοδος (T) είναι ο χρόνος μέσα στον οποίο ολοκληρώνεται μια ταλάντωση ενός σωματιδίου. Συχνότητα (f) είναι ο αριθμός των ταλαντώσεων που γίνονται στη μονάδα του χρόνου. Πλάτος είναι η μέγιστη απομάκρυνση των σωματιδίων από τη θέση ισορροπίας τους. Όσο μεγαλύτερο το πλάτος, τόσο μεγαλύτερη και η μεταφερόμενη ενέργεια. Ταχύτητα (u) είναι η ταχύτητα με την οποία διαδίδεται τελικά η διαταραχή (δηλ. το κύμα). Μήκος κύματος (λ) είναι η απόσταση στην οποία επαναλαμβάνεται η κυματική εικόνα. Ταχύτητα, συχνότητα και μήκος κύματος συνδέονται μέσω της σχέσης: u  f .

Ήχος Ένα είδος μηχανικών κυμάτων που διαδίδονται στον αέρα είναι τα ηχητικά. Ήχος είναι το απλό όνομα των ηχητικών κυμάτων, όταν αυτά φτάνουν στο ανθρώπινο αυτί. Πώς όμως δημιουργούνται; Ένα σώμα εκτελεί ταλάντωση κι έτσι ταλαντώνει τα μόρια του αέρα. Αυτές οι ταλαντώσεις προκαλούν μεταβολές στην πίεση του αέρα. Οι μεταβολές αυτές με τη σειρά τους, διαδιδόμενες στο χώρο, προκαλούν τη διέγερση των αισθητηρίων οργάνων της ακοής.


13

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com Προσοχή! Τα ηχητικά κύματα, όπως και όλα τα μηχανικά κύματα, δε διαδίδονται στο κενό. Για να διαδοθούν χρειάζονται τα μόρια κάποιου μέσου, στερεού, υγρού ή αέριου. Αυτό σημαίνει ότι αν βρεθούμε σε ένα δωμάτιο από το οποίο έχει αφαιρεθεί ο αέρας, δε θα ακούμε τίποτα. Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων είναι μέγιστη στα στερεά, ακολουθούν τα υγρά και τέλος τα αέρια. Επιπλέον, η ταχύτητα διάδοσής τους αυξάνεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου.

Υποκειμενικά χαρακτηριστικά του ήχου Είναι τα χαρακτηριστικά που έχουν να κάνουν με τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον ήχο: Ύψος: οξύς ή βαρύς ήχος (όσο μεγαλύτερη η συχνότητα του κύματος, τόσο οξύτερος ο ήχος) Ακουστότητα: ισχυρός ή ασθενής ήχος (όσο μεγαλύτερο το πλάτος του κύματος, τόσο μεγαλύτερη και η ένταση η οποία μετριέται σε ντεσιμπέλ - dB) Χροιά: διάκριση πηγών ήχων


14

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΦΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

Φως: όραση και ενέργεια Χάρη στο φως βλέπουμε. Όταν το φως που προέρχεται από ένα αντικείμενο (είτε γιατί το εκπέμπει το ίδιο το αντικείμενο οπότε είναι αυτόφωτο, είτε κατόπιν φωτισμού του από άλλες πηγές οπότε είναι ετερόφωτο) εισέλθει στα μάτια μας, διεγείρει τα οπτικά κύτταρα. Η διέγερση αυτή μεταβιβάζεται στον εγκέφαλο ο οποίος την επεξεργάζεται κατάλληλα και τελικά βλέπουμε το σήμα. Το φως όμως μεταφέρει και ενέργεια, τη λεγόμενη φωτεινή, με τη βοήθεια των σωματιδίων του, των φωτονίων. Αυτή η ενέργεια μπορεί και μετατρέπεται σε άλλες μορφές όπως: σε θερμική (αυξάνει την κινητική ενέργεια των δομικών λίθων των σωμάτων), σε κινητική, σε ηλεκτρική (στα φωτοβολταϊκά στοιχεία) και τέλος σε χημική (όταν το φως ενεργοποιεί χημικές αντιδράσεις, όπως αυτή της φωτοσύνθεσης και εκείνες στα οπτικά κύτταρα με την είσοδό του στα μάτια μας).

Φωτεινές πηγές Φωτεινή πηγή είναι κάθε σώμα που εκπέμπει φως. Διακρίνονται σε: Φυσικές: Είναι ο Ήλιος και τα υπόλοιπα άστρα. Τεχνητές: Έχουν κατασκευαστεί από τον άνθρωπο, όπως η φλόγα του κεριού. Θερμές: Εκπέμπουν φως λόγω υψηλής θερμοκρασίας, όπως το πυρακτωμένο νήμα ενός λαμπτήρα. Ψυχρές: Εκπέμπουν φως κι ας βρίσκονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, όπως οι λάμπες φθορισμού.

Διάδοση φωτός Σε κάθε ομογενές υλικό (υλικό δηλαδή που σε όλα τα σημεία του έχει ίδιες ιδιότητες), το φως διαδίδεται ευθύγραμμα. Για να δούμε όμως, τι γίνεται όταν το φως συναντά ένα σώμα, δηλαδή όταν η ευθύγραμμη διάδοσή του διακόπτεται. Τότε, ανάλογα με τη φύση του σώματος έχουμε τα ακόλουθα: Διαφανή σώματα: Είναι τα σώματα που επιτρέπουν τη διέλευση (σχεδόν) όλου του φωτός από μέσα τους (αέρας, νερό, καθαρό γυαλί). Γι’ αυτόν το λόγο εμείς μπορούμε και βλέπουμε πίσω από αυτά. Ημιδιαφανή σώματα: Είναι τα σώματα που επιτρέπουν μεν στο φως να περάσει μέσα από αυτά, όμως καθώς ταξιδεύει εντός τους, σκεδάζεται έντονα και αλλάζει κατεύθυνση πολλές φορές με αποτέλεσμα λίγο από αυτό να βγαίνει απ’ την πίσω μεριά των σωμάτων. Γι’ αυτό και πίσω από τέτοια σώματα, βλέπουμε τα αντικείμενα θαμπά (θολό γυαλί, τσιγαρόχαρτο). Αδιαφανή σώματα: Είναι τα σώματα που δεν επιτρέπουν καθόλου τη διέλευση του φωτός από μέσα τους. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να δούμε πίσω από αυτά και ότι στην περιοχή που δε φθάνει το φως δημιουργείται σκιά αλλά και παρασκιά γύρω από αυτήν. Αν τα σώματα είναι ανοιχτόχρωμα, τότε αυτά ανακλούν όλο το προσπίπτον φως (γι’ αυτό το καλοκαίρι τα ανοιχτόχρωμα ρούχα αποτελούν ασπίδα για εμάς). Αν τα σώματα είναι


15

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com σκουρόχρωμα, τότε το μεγαλύτερο μέρος του προσπίπτοντος φωτός το απορροφούν, με αποτέλεσμα να θερμαίνονται.

Σκιές ουρανίων σωμάτων Η Γη και η Σελήνη σαν αδιαφανή σώματα που είναι, όταν φωτίζονται δημιουργούν σκιά. Στη δημιουργία αυτής της σκιάς οφείλονται οι εκλείψεις του Ήλιου και της Σελήνης. Έκλειψη Ήλιου: Όταν η Σελήνη βρεθεί στην ευθεία μεταξύ της Γης και του Ήλιου, η σκιά της Σελήνης σχηματίζεται πάνω στη Γη και τότε ο Ήλιος δεν είναι ορατός από ορισμένες περιοχές της Γης. Έκλειψη Σελήνης: Όταν η Γη βρεθεί στην ευθεία μεταξύ της Σελήνης και του Ήλιου, η Σελήνη βρίσκεται στη σκιά της Γης και δε γίνεται ορατή από τη Γη, αφού πια δε φωτίζεται από τον Ήλιο.

Ταχύτητα διάδοσης του φωτός Όταν το φως διαδίδεται στο κενό, αποκτά τη μέγιστη ταχύτητά του που είναι ίση με 300.000 km/s. Η ταχύτητα αυτή είναι και η μεγαλύτερη που μπορεί να παρατηρηθεί στον κόσμο.


16

Το σχολείο στον υπολογιστή σου – sciencephysics4all.weebly.com ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

Ανάκλαση φωτός Ανάκλαση είναι η επιστροφή των ακτίνων του φωτός στο μέσο που διαδίδονταν αρχικά, όταν προσπίπτουν σε ένα αδιαφανές ή ημιδιαφανές σώμα. Η διεύθυνση των ανακλώμενων ακτίνων εξαρτάται από το είδος της διαχωριστικής επιφάνειας. Αν η διαχωριστική επιφάνεια είναι λεία, τότε η ανάκλαση είναι κατοπτρική, που σημαίνει ότι οι ανακλώμενες ακτίνες είναι παράλληλες μεταξύ τους. Αν η διαχωριστική επιφάνεια είναι ανώμαλη, τότε προκύπτει διάχυση, δηλαδή οι ακτίνες ανακλώνται σε τυχαίες διευθύνσεις.

Εικόνες σε καθρέφτες: είδωλα Η εικόνα ενός αντικειμένου που σχηματίζεται από έναν καθρέφτη ονομάζεται είδωλο. Πώς όμως σχηματίζεται το είδωλο; Οι ακτίνες φωτός που ξεκινούν από το αντικείμενο (εφόσον φωτίζεται) προσπίπτουν στον καθρέφτη και ανακλώνται από αυτόν. Μετά την ανάκλασή τους, φθάνουν στα μάτια μας. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος όμως γνωρίζει μόνο την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός, γι’ αυτό και αντιλαμβάνεται το αντικείμενο σα να βρίσκεται πίσω από τον καθρέφτη και σα να ξεκινούν οι ακτίνες φωτός από κει, στην προέκταση της διεύθυνσης που τις λαμβάνει. Το είδωλο αυτό, επειδή σχηματίζεται από τις προεκτάσεις των ανακλώμενων ακτίνων ονομάζεται φανταστικό.


17

Θεωρία Φυσικής Γ Γυμνασίου

Recommend Documents