Αρχείο κατηγορίας: Φυσική
3. Από τον ηλεκτρισμό στο μαγνητισμό – ο Ηλεκτρομαγνήτης
 |
Το 1820 ο Δανός φυσικός Hans Christian Oersted κάνοντας πειράματα ηλεκτρισμού στη διάρκεια ενός μαθήματος έκανε τυχαία μια εκπληκτική ανακάλυψη. Η μαγνητική βελόνα μιας πυξίδας, που είχε ξεχάσει κοντά σ’ έναν αγωγό, μετακινήθηκε, όταν μέσα από τον αγωγό άρχισε να ρέει ηλεκτρικό ρεύμα.
Από την παρατήρηση αυτή προέκυψε η σύνδεση του ηλεκτρικού ρεύματος με το μαγνητισμό. Αυτή η ανακάλυψη επηρέασε καθοριστικά την εξέλιξη της τεχνολογίας. |
|
Αυτή η ιδιότητα του ηλεκτρικού ρεύματος, η οποία επεκτάθηκε με πειράματα που έκαναν στη συνέχεια οι Γάλλοι Αμπέρ και Αραγκό και ο Αμερικανός Χένρυ και οδήγησε στην κατασκευή συσκευών, που λέγονται ηλεκτρομαγνήτες. Στους ηλεκτρομαγνήτες οφείλουμε τη λειτουργία των περισσότερων ηλεκτρικών συσκευών που χρησιμοποιούμε σήμερα. Μερικές από αυτές είναι η ηλεκτρική οδοντόβουρτσα, το κινητό τηλέφωνο, το πλυντήριο, ο ηλεκτρικός κινητήρας του αυτοκινήτου, ο ανεμιστήρας, το ψυγείο, το μικρόφωνο και άλλα πολλά. |
 |
|
Με τους ηλεκτρομαγνήτες πετυχαίνουμε να δίνουμε μαγνητικές ιδιότητες σε υλικά που δεν είναι μαγνήτες, για όσο διάστημα διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα.
|
|
Όταν ένα καλώδιο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, αποκτά μαγνητικές ιδιότητες. Όταν ένα καλώδιο είναι τυλιγμένο σαν ελατήριο (σπειροειδώς), ονομάζεται πηνίο (ή σωληνοειδές).
|
 |
| Όταν ένα πηνίο συνδεθεί σε μια ηλεκτρική πηγή, αποκτά μαγνητικές ιδιότητες εντονότερες από αυτές του καλωδίου που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα.
Αν τοποθετήσουμε μια ράβδο από σίδηρο (σιδερένιος πυρήνας) στο εσωτερικό ενός πηνίου και το συνδέσουμε με ηλεκτρικό ρεύμα , φτιάχνουμε ηλεκτρομαγνήτη. |
 |
2. Ο μαγνήτης προσανατολίζεται
Η Γη δημιουργεί γύρω της ένα μαγνητικό πεδίο.
Αυτό μοιάζει με το πεδίο ενός τεράστιου ραβδόμορφου μαγνήτη, του οποίου ο βόρειος μαγνητικός πόλος βρίσκεται κοντά στο νότιο γεωγραφικό πόλο και αντίστοιχα ο νότιος μαγνητικός πόλος κοντά στο βόρειο γεωγραφικό πόλο, χωρίς να συμπίπτουν με αυτούς.
- Γη ως Μαγνήτης: Η Γη συμπεριφέρεται σαν ένας τεράστιος μαγνήτης. Ο νότιος μαγνητικός πόλος της Γης βρίσκεται κοντά στον γεωγραφικό βόρειο πόλο και ο βόρειος μαγνητικός πόλος της Γης κοντά στον γεωγραφικό νότιο.
- Η Βελόνα της Πυξίδας: Η βελόνα της πυξίδας είναι ένας μικρός, ελεύθερα περιστρεφόμενος μαγνήτης. Το βόρειο άκρο (η κόκκινη άκρη) έλκεται από τον νότιο μαγνητικό πόλο της Γης.
- Ευθυγράμμιση: Αυτή η έλξη αναγκάζει τη βελόνα να περιστραφεί μέχρι να ευθυγραμμιστεί παράλληλα με τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης, δείχνοντας προς τον μαγνητικό βορρά.
- Η πυξίδα δείχνει τον μαγνητικό βορρά, ο οποίος δεν συμπίπτει ακριβώς με τον γεωγραφικό βορρά (τον πραγματικό βόρειο πόλο).
- Αυτή η μικρή απόκλιση ονομάζεται μαγνητική απόκλιση (magnetic declination) και είναι σημαντική για ακριβή προσανατολισμό, ειδικά σε χάρτες
Μαγνήτης και πυξίδα – Προσομοίωση
1. Ο μαγνήτης
Μαγνήτες ονομάζονται τα σώματα εκείνα τα οποία έχουν την ιδιότητα να έλκουν διάφορα αντικείμενα που περιέχουν σιδηρομαγνητικά υλικά (σίδηρο, νικέλιο, κοβάλτιο, κλπ.).
|
ραβδόμορφοι
|
πεταλοειδείς
|
|
κυλινδρικοί
|
σφαιρικοί
|
|
δακτυλοειδείς
|
διάφοροι
|
Ο μαγνήτης έχει την μεγαλύτερη δύναμη στα άκρα του, που ονομάζονται πόλοι.
 |
 |
Οι όμοιοι πόλοι δύο μαγνητών απωθούνται, ενώ οι διαφορετικοί πόλοι έλκονται.
2. Το κύτταρο
Τα κύτταρα είναι η μικρότερη μονάδα ζωής, μοιάζουν με μικροσκοπικά «εργοστάσια» και λειτουργούν με απίστευτη ακρίβεια.
Έχουν εξαιρετικά μικρό μέγεθος (δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι), γι’ αυτό η ύπαρξή τους έγινε αντιληπτή αφού εφευρέθηκε το μικροσκόπιο.
1. την κυτταρική μεμβράνη, που μοιάζει σαν σακούλα και χωρίζει το κύτταρο από το περιβάλλον του και επιτρέπει την πρόσληψη και αποβολή ουσιών από αυτό.
2. το κυτταρόπλασμα, που είναι ο χώρος ανάμεσα στην κυτταρική μεμβράνη και τον πυρήνα και εκεί υπάρχουν οργανίδια με διαφορετικές λειτουργίες. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι το μιτοχόνδριο, όπου γίνεται η παραγωγή της ενέργειας που χρειάζεται το κύτταρο.
3. τον πυρήνα, που είναι το κέντρο ελέγχου του κυττάρου και εκεί βρίσκεται το γενετικό του υλικό (DNA ή δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ) με μορφή σπειροειδούς ανεμόσκαλας. Στο DNA υπάρχουν οι γενετικές πληροφορίες (γενετικό υλικό) με τη μορφή ενός κώδικα πολύτιμου για την αναπαραγωγή και τη διαιώνιση του είδους.
 |
| Σχηματική απεικόνιση του DNA |
Τα φυτικά κύτταρα διαθέτουν τρία επιπλέον μέρη:
1. το κυτταρικό τοίχωμα. Είναι ένα παχύ και ανθεκτικό περίβλημα έξω από την κυτταρική μεμβράνη. Καθώς είναι συμπαγές και ικανό να αντέχει σε μεγάλες πιέσεις, λειτουργεί ως σκελετός που υποστηρίζει το κύτταρο και κατ’ επέκταση ολόκληρο το φυτό.
2. τα χυμοτόπια. Είναι αποθήκες θρεπτικών ουσιών (π.χ. άμυλου) και καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του φυτικού κυττάρου.
3. οι χλωροπλάστες. Βρίσκονται μόνο στα κύτταρα των πράσινων τμημάτων του φυτού και είναι γεμάτοι με μια πράσινη χρωστική ουσία, τη χλωροφύλλη (σ’ αυτήν οφείλεται το χαρακτηριστικό πράσινο χρώμα των φύλλων). Στους χλωροπλάστες γίνεται η φωτοσύνθεση, δηλαδή η δέσμευση της ηλιακής ενέργειας και η μετατροπή της σε χημική.
1. Τα χαρακτηριστικά της ζωής
Για τους ζωντανούς οργανισμούς χρησιμοποιούμε και την ονομασία «έμβια», από τη λέξη «βίος», που σημαίνει ζωή.
| Έμβια = εν + βίος
Κάτι που έχει ζωή, είναι ζωντανός οργανισμός |
Άβια = α + βίος
Κάτι που δεν έχει ζωή |
 |
 |
Χαρακτηριστικές λειτουργίες των εμβίων
Αναπαραγωγή: η δημιουργία απογόνων
Ανάπτυξη: η διαδικασία εξέλιξης και ωρίμανσης ενός οργανισμού μέχρι την ολοκλήρωση του κύκλου ζωής του. Τα ζώα αναπτύσσονται μέχρι να πάρουν την τελική μορφή τους ενώ τα φυτά σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους.
Διατροφή: είναι η διαδικασία πρόσληψης τροφής. Έτσι ο ζωντανός οργανισμός εξασφαλίζει την ενέργεια που του χρειάζεται.
Αναπνοή: οι περισσότεροι οργανισμοί προσλαμβάνουν οξυγόνο για να γίνει η καύση των τροφών και να απελευθερωθεί η ενέργεια που υπάρχει σε αυτές.
Ερεθιστικότητα: για να επιβιώσουν οι ζωντανοί οργανισμοί αντιδρούν στα ερεθίσματα του περιβάλλοντος.
Κίνηση: είναι η μετακίνηση ενός οργανισμού από τόπο σε τόπο για διάφορους λόγους (αναζήτηση τροφής, προφύλαξη από κίνδυνο). Τα ζώα μπορούν και μετακινούνται από τόπο σε τόπο ενώ και τα φυτά κινούν τα φύλλα τους προς το φως.
3. Η θερμότητα διαδίδεται με ακτινοβολία
Η θερμότητα που μας ζεσταίνει διαδίδεται με ακτινοβολία, όπως συμβάινει με το τζάκι.
 |
 |
Επανάληψη στη θερμότητα
2. Η θερμότητα μεταφέρεται με ρεύματα
 |
 |
 |
| Το ρεύμα του Κόλπου του Μεξικού | Μεταφορά θερμότητας για το αερόστατο | Μεταφορά θερμότητας για τη θέρμανση του σπιτιού |
|
Στα υγρά και στα αέρια η θερμότητα μεταφέρεται με ρεύματα. Το υγρό ή ο αέρας που έχει μεγαλύτερη θερμότητα μετακινείται προς τα πάνω μεταφέροντας θερμότητα. |
1. Η θερμότητα μεταδίδεται με αγωγή
 |
 |
| Η θερμότητα μεταδίδεται από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα μέχρι να επέλθει θερμική ισορροπία | Μετάδοση θερμότητας με αγωγή |
Πρέπει να γνωρίζω:
Η θερμότητα ρέει πάντοτε από το σώμα υψηλότερης θερμοκρασίας προς το σώμα χαμηλότερης θερμοκρασίας.Όταν ένα σώμα απορροφά θερμότητα, η θερμική του ενέργεια και η θερμοκρασία του αυξάνονται.
Όταν ένα σώμα αποβάλλει θερμότητα, η θερμική του ενέργεια και η θερμοκρασία του μειώνονται.
Για να έχουμε μετάδοση θερμότητας με αγωγή θα πρέπει:
1. Τα σώματα να βρίσκονται σε επαφή.
2. Να υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας.