Ας έρθουμε σε ένα κύκλωμα LC, όπως στο διπλανό σχήμα, για το οποίο μας δίνεται ότι ο πυκνωτής έχει φορτισθεί με τάση V=10V και τη στιγμή t=0 κλείνουμε το διακόπτη. Αμέσως μετά, ποιο είναι το πρόσημο για τα μεγέθη: φορτίο πυκνωτή, ένταση ρεύματος, τάση πυκνωτή, τάση του πηνίου και ΗΕΔ από αυτεπαγωγή του πηνίου;
Δεν μπορούν να απαντηθούν τα παραπάνω ερωτήματα, αν προηγουμένως δεν ορίσουμε ποιος οπλισμός του πυκνωτή φέρει το θετικό φορτίο. Ο ορισμός αυτός είναι αυθαίρετος, όπως αυθαίρετα ορίζουμε την θετική κατεύθυνση στις μηχανικές ταλαντώσεις. Έχουμε το δικαίωμα να ορίσουμε αυθαίρετα τον θετικό οπλισμό, αλλά αυτός ο ορισμός θα συμπαρασύρει και τα πρόσημα όλων των άλλων μεγεθών που αναφέρθηκαν.
Έστω λοιπόν, ότι δεχόμαστε ότι ο οπλισμός Α φέρει θετικό φορτίο τη στιγμή t=0. Ο οπλισμός αυτός θα είναι ο οπλισμός αναφοράς μας και στο φορτίο του θα αναφερόμαστε, από δω και πέρα, ονομάζοντάς το «φορτίο πυκνωτή». Αλλά αν λάβουμε υπόψη ότι q=CV, σε θετικό φορτίο αντιστοιχεί και θετική τάση.
Αν λοιπόν το q>0 και η αντίστοιχη τάση του πυκνωτή Vc>0.
Συνεπώς μιλώντας για θετική τάση, εννοούμε την τάση Vc=VΑΒ=+10V και η θετική φορά διαγραφής θα είναι όπως στο σχήμα (ωρολογιακή φορά), αφού η ένταση του ρεύματος με φορά προς τον οπλισμό Α, θα επιφέρει αύξηση του φορτίου του πυκνωτή. Όμως εδώ ο πυκνωτής εκφορτίζεται και η ένταση του ρεύματος θα είναι όπως στο σχήμα, αλλά τότε i
Αν λοιπόν το q>0 και η αντίστοιχη τάση του πυκνωτή Vc>0.
Συνεπώς μιλώντας για θετική τάση, εννοούμε την τάση Vc=VΑΒ=+10V και η θετική φορά διαγραφής θα είναι όπως στο σχήμα (ωρολογιακή φορά), αφού η ένταση του ρεύματος με φορά προς τον οπλισμό Α, θα επιφέρει αύξηση του φορτίου του πυκνωτή. Όμως εδώ ο πυκνωτής εκφορτίζεται και η ένταση του ρεύματος θα είναι όπως στο σχήμα, αλλά τότε i
Από τον δεύτερο κανόνα του Kirchhoff θα πάρουμε (με τη φορά διαγραφής):
VΑΒ+VΓΔ=0 ή
VΓΔ=-VΑΒ < 0 ή
VL <0
Δηλαδή μιλώντας για τάση στο πηνίο αυτή θα είναι αρνητική και μάλιστα VL= -10V. Τι σημαίνει αρνητική τάση; Σημαίνει ότι το δυναμικό στο Γ είναι μικρότερο από το δυναμικό στο Δ. Να το πούμε αλλιώς;
Το πηνίο λειτουργεί ως μια ηλεκτρεγερτική δύναμη με τον θετικό πόλο στο άκρο του Δ.
Πόση είναι τώρα δηλαδή η ΗΕΔ από αυτεπαγωγή; Με βάση τη φορά διαγραφής:
Εαυτ=+10V.
Τι σημαίνει η θετική τιμή
της ΗΕΔ; Ότι τείνει να δημιουργήσει στο κύκλωμα μια θετική ένταση ρεύματος!!!
της ΗΕΔ; Ότι τείνει να δημιουργήσει στο κύκλωμα μια θετική ένταση ρεύματος!!!
Προφανώς θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε τον οπλισμό Β να
έχει το θετικό φορτίο. Η κατάσταση θα μπορούσε να μελετηθεί εξίσου σωστά, απλά
τώρα θα είχαμε τα πρόσημα με βάση τη νέα φορά διαγραφής, δηλαδή…
έχει το θετικό φορτίο. Η κατάσταση θα μπορούσε να μελετηθεί εξίσου σωστά, απλά
τώρα θα είχαμε τα πρόσημα με βάση τη νέα φορά διαγραφής, δηλαδή…
Καλησπέρα,
Αγαπητέ κ. Μάργαρη, είναι τόσες φορές που επισκέφτηκα το blog για να σας διαβάσω, εσάς και όλους τους φίλους σου συναδέλφους, ώστε να θεωρώ ότι βρίσκομαι και σε ‘δικό μου χώρο’, με τα πρόσωπά σας οικεία. Έτσι, επίτρεψέ με να χρησιμοποιήσω όχι το επίθετό σου αλλά το όνομά σου.
Διονύση, το σχολικό βιβλίο -σχετικά με τις ηλεκτρικές ταλαντώσεις, έχει τα χάλια του. 1. Δεν ορίζει οπλισμό αναφοράς 2. Γράφει για φορτίο πυκνωτή στο οποίο δίνει αρμονικό χαρακτήρα, πράγμα ανεπίτρεπτο. “Φορτίο πυκνωτή λέμε το φορτίο του ενός οπλισμού χωρίς το πρόσημό του” δηλ. την απόλυτη τιμή του φορτίου της σχέσης q=Q.ημ(ωt+φ) και αυτό αρκεί! 3. Θετικό ρεύμα σημαίνει οτι αυτό έχει φορά προς τον οπλισμό αναφοράς και τ ί π ο τ ε άλλο. 4. Φόρτιση έχουμε όταν τα φορτία (θετικά κατά σύμβαση) κινούνται με φορά προς οπλισμό που είναι θετικά φορτισμένος. Αυτός είναι ένας από τους τρόπους που ‘καταλαβαίνω’ τη φόρτιση (μπορώ και με περιστρεφόμενο διάνυσμα και με διάγραμμα q-t).
Διονύση, γιατί δείχνεις “συμβιβασμό” γράφοντας […Ο οπλισμός αυτός θα είναι ο οπλισμός αναφοράς μας και στο φορτίο του θα αναφερόμαστε, από δω και πέρα, ονομάζοντάς το “φορτίο πυκνωτή”…] ; Ζούμε σε ψηφιακή εποχή και δεν μπορούμε να διορθώσουμε τρεις σειρές στη φυσική. Αυτό με σκάει…
Σχετικά με τα πρόσημα -εκεί που υπάρχει το (-) του Lenz, έχω την εξής άποψη: βρίσκεις απολύτως την τιμή και στη συνέχεια εξετάζοντας αν έχεις αύξηση ή μείωση δικαιολογείς την προσθήκη του (+) ή του πλην(-).
Α! το πρόσημο στα άκρα του πηνίου (Εαυτ) ταυτίζεται με αυτό του πυκνωτή, με τον οποίο ‘χορεύουν’ ταγκό! Αν βρω ότι την t1 το φορτίο του οπλισμού μου είναι πχ -q1, έχω κάποια δυσκολία να καταλάβω την πολικότητα της τάσης στο πηνίο ή τον πυκνωτή;
Διονύση, ο όγκος και η ποιότητα της δουλειάς σου είναι τέτοιου μεγέθους, να έχεις το δικαίωμα να ανατρέπεις πλήρως ένα κείμενο φυσικής και όχι να θέλεις να δώσεις ‘διευκρινιστικές’ οδηγίες.
Με αγάπη και σεβασμό στη δουλειά τη δική σου και των φίλων σου, έγραψα ο,τι έγραψα.
Ευχαριστίες
Νίκος Δημάσης φυσικός
Γεια σου Νίκο.
Όταν μιλάμε για ηλεκτρική ταλάντωση, θα ήταν ορθότερο να μιλάγαμε μόνο για το φορτίο ενός συγκεκριμένου οπλισμού και να αφήναμε στην άκρη τον όρ “φορτίο πυκνωτή”, αλλά… γνωστό το πρόβλημα.
Για τα υπόλοιπα, οι δυο τελευταίες αναρτήσεις μου, προσπαθούν να εξηγήσουν το τι συμβαίνει με το κατά το δυνατόν λιγότερους “συμβιβασμούς”…