Ο ηλεκτρισμός δεν είναι δημιούργημα του ανθρώπου. Ηλεκτρικά φαινόμενα υπάρχουν, όσο υπάρχει και η Γη. Σε παλαιότερες εποχές οι άνθρωποι εντυπωσιάζονταν από τους κεραυνούς, τους οποίους σύμφωνα με την ελληνική μυθολογία έριχνε ο Δίας, για να τιμωρήσει τους ανθρώπους.

Ηλεκτρικά φαινόμενα υπάρχουν από τη στιγμή της δημιουργίας του σύμπαντος. Κατά τον αρχικό μετασχηματισμό ενέργειας σε μάζα, που δημιούργησε το σύμπαν, δημιουργήθηκαν και ηλεκτρικά φορτία που ονομάστηκαν έτσι, γιατί «φορτώθηκαν» στα μικροσκοπικά σωματίδια της μάζας.

Ο ηλεκτρισμός πήρε το όνομά του από το ήλεκτρον, την ελληνική ονομασία για το κεχριμπάρι. 

Η λέξη «ήλεκτρον» προέρχεται από την αρχαία ελληνική ρίζα ἠλέκτωρ (λαμπρός, φωτεινός) και αναφέρεται στο κεχριμπάρι, το οποίο οι αρχαίοι Έλληνες ονόμαζαν έτσι λόγω της λαμπερής, κίτρινης εμφάνισής του. Η ετυμολογία συνδέεται με τη φωτεινότητα, ενώ η σημερινή έννοια «ηλεκτρισμός» προέρχεται από την παρατήρηση του Θαλή ότι το κεχριμπάρι αποκτά έλξη μετά από τριβή. 

 

 

 

Διαβάστε το μάθημα στο ψηφιακό βιβλίο…

 

 

 

 1. Στατικός ηλεκτρισμός

 

Τα υλικά γύρω μας είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, αφού το θετικό φορτίο των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσο με το αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων που κινούνται γύρω από αυτόν. Το θετικό φορτίο βρίσκεται στον πυρήνα και δεν μπορεί να μετακινηθεί από ένα σώμα σε ένα άλλο. Σε κάποια σώματα όμως μπορούν να αποσπαστούν με τριβή ηλεκτρόνια και να μεταφερθούν σε ένα άλλο σώμα. Το σώμα από το οποίο «έφυγαν» ηλεκτρόνια, φορτίζεται θετικά, αφού τα πρωτόνια είναι περισσότερα από τα ηλεκτρόνια, ενώ το σώμα στο οποίο «πήγαν» τα ηλεκτρόνια φορτίζεται αρνητικά, αφού τα ηλεκτρόνια είναι περισσότερα από τα πρωτόνια. Καθώς τα αντίθετα φορτία έλκονται, τα δύο σώματα πλησιάζουν μεταξύ τους. Αν πάλι πλησιάσουμε δύο όμοια φορτισμένα σώματα, αυτά απωθούνται.

 

Τα ηλεκτρόνια στις περιπτώσεις αυτές μετακινούνται με τριβή από ένα σώμα σε ένα άλλο, δεν μπορούν όμως να μετακινηθούν ελεύθερα μέσα στο σώμα στο οποίο βρίσκονται, δε «ρέουν» μέσα στο υλικό, αλλά είναι σταθερά, όπως λέμε αλλιώς, είναι στατικά στο υλικό. Τα ηλεκτρικά φαινόμενα που οφείλονται σε στατικά φορτία ονομάζονται φαινόμενα του στατικού ηλεκτρισμού. 

 

Δείτε την παρουσίαση του μαθήματος

(Δημιουργός Γ. Ζερβός)

 

 

 

 

 

 Δείτε

Ηλεκτρογεννήτρια Βαν ντε Γκράαφ (Van de Graaff)

Τη συσκευή αυτή εφεύρε ο Αμερικανός φυσικός Ρόμπερτ Βαν ντε Γκράαφ το 1929 στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον, προς τιμή του οποίου και φέρει το όνομα.

 

 

 

*

Mr Bean & the Van Der Graaf Generator !

*

Στατικός ηλεκτρισμός και νερό

*****************

 

 

Διαβάστε το μάθημα στο ψηφιακό βιβλίο…

 

3. Πότε ανάβει το λαμπάκι;

Σε κάθε λαμπάκι ή λάμπα πυράκτωσης μπορούμε να διακρίνουμε:

3. Τις επαφές(2)

5. Τα σιδεράκια που στηρίζουν το νήμα

 

 Ο πρώτος επιτυχημένος ηλεκτρικός λαμπτήρας πυρακτώσεως, ο οποίος χρησιμοποιήθηκε σε δημόσια επίδειξη στο Menlo Park, τον Δεκέμβριο του 1879 (πηγή: https://en.wikipedia.org)

Η μεταλλική βάση που στηρίζεται η λάμπα ονομάζεται λυχνιολαβή, από την οποία τροφοδοτείται με ηλεκτρικό ρεύμα. Υπάρχουν δύο τρόποι ένωσης του λαμπτήρα με τη λυχνιολαβή ο βιδωτός και ο μπαγιονέτ

Για να λειτουργήσει ένας λαμπτήρας πρέπει να περάσει ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από το μεταλλικό νήμα πυράκτωσης. Τότε το νήμα θερμαίνεται και φωτοβολεί (ανάβει). Το γυάλινο περίβλημα δεν επιτρέπει στον αέρα να έρθει σε επαφή με το πυρακτωμένο νήμα, γιατί αν συμβεί αυτό, το νήμα καίγεται και κόβεται. Ένας λαμπτήρας λέμε ότι “καίγεται” όταν το νήμα πυράκτωσης κοπεί. Αυτό μπορεί να γίνει από υπερθέρμανση αλλά και από κάποιο απότομο χτύπημα.

Ένα λαμπάκι μπορεί να ανάψει και αν ακόμα συνδεθεί με μια μπαταρία. Απαραίτητη προϋπόθεση να συνδεθεί σωστά με τους δύο πόλους της(+,-)

πηγή: Εγκύκλιος Παιδεία

Δείτε την παρουσίαση του μαθήματος

(Δημιουργός Γ. Ζερβός)

*

Δείτε

Πώς λειτουργεί ο λαμπτήρας πυρακτώσεως

*

 Ένας λαμπτήρας που φωτίζει για περισσότερο από 110 χρόνια!

 

*

Thomas Edison’s Light Bulb

*

“Thomas Edison and the Light Bulb,”

*

Πάτησε στην εικόνα για να διαβάσεις περισσότερα για τον μεγάλο εφευρέτη Thomas Edison

*

*****************

 

διάβασε το μάθημα στο ψηφιακό βιβλίο (κλικ στην εικόνα)

 

4. Ένα απλό κύκλωμα

 

Ένα απλό κύκλωμα αποτελείται από:

•  Mπαταρία
•  Καλώδιο
•  Λυχνιολαβή
•  Λαμπάκι

 

 

 

 

 Όταν το καλώδιο ενώνεται με την μπαταρία, το λαμπάκι ανάβει: Το κύκλωμα είναι κλειστό.

 

 

Για να σχεδιάσουμε ένα κύκλωμα, χρησιμοποιούμε απλά σύμβολα που αντιστοιχούν στα βασικά μέρη ενός κυκλώματος. Τα σύμβολα αυτά είναι:

 

Με τη χρήση αυτών των συμβόλων η σχεδίαση κυκλωμάτων είναι ευκολότερη και γρηγορότερη παρόλο που υστερούν σε λεπτομέρεια.

 

 

 

Ψηφιακό εργαστήριο

πάτησε στην εικόνα και φτιάξε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα

 

Δείτε την παρουσίαση του μαθήματος

(Δημιουργός Γ. Ζερβός)

Δείτε

 

*****************

διάβασε το μάθημα στο ψηφιακό βιβλίο (κλικ στην εικόνα)

5. Το ηλεκτρικό ρεύμα

Σε μερικά υλικά, όπως τα μέταλλα, ορισμένα ηλεκτρόνια μπορούν αν ξεφύγουν από την έλξη του πυρήνα ενός ατόμου και να κινηθούν ελεύθερα μέσα στη μάζα του υλικού. Τα ηλεκτρόνια αυτά ονομάζονται ελεύθερα ηλεκτρόνια.

κλικ στην εικόνα

 

 

Η ροή ελεύθερων ηλεκτρονίων προς μία ορισμένη κατεύθυνση ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. 

Αυτό έγινε και στο απλό ηλεκτρικό κύκλωμα που φτιάξαμε στο προηγούμενο μάθημα!

Φτιάχνει η μπαταρία ηλεκτρικό ρεύμα;

Αν και την ονομάζουμε “ηλεκτρική πηγή”, η αλήθεια είναι ότι η μπαταρία δε φτιάχνει ηλεκτρικό ρεύμα. Απλώς, όταν τη συνδέουμε σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στα μέρη του ηλεκτρικού κυκλώματος να κινηθούν.
Πώς γίνεται αυτό;
Ας δούμε πρώτα σε σύγκριση ένα μοντέλο κλειστού ηλεκτρικού κυκλώματος με ένα μοντέλο ενός κλειστού κυκλώματος με νερό. 

 

 

Ομοιότητες του κυκλώματος νερού με το ηλεκτρικό κύκλωμα

• Η αντλία αναγκάζει το νερό να κινηθεί.
  Η μπαταρία αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν.
• Το νερό ρέει μέσα στους σωλήνες.
  Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ρέουν μέσα στα καλώδια.
• Η ενέργεια που δίνει η αντλία στο νερό κινεί τον στρόβιλο.
  Η ενέργεια που δίνει η μπαταρία κάνει το λαμπάκι να φωτοβολεί.
• Η αντλία δεν παράγει νερό, απλά το κινεί.
  Η μπαταρία δεν παράγει ηλεκτρόνια, απλά τα κινεί.
• Όταν ξεκινά η αντλία, ο στρόβιλος δουλεύει αμέσως. Δεν χρειάζεται να περιμένουμε να φτάσει νερό από την πηγή, αφού ο σωλήνας είναι γεμάτος νερό.
  Όταν συνδέουμε την μπαταρία στο κύκλωμα, το λαμπάκι ανάβει αμέσως. Δεν χρειάζεται να περιμένουμε να φτάσουν ηλεκτρόνια από την μπαταρία, αφού στο καλώδιο μέσα υπάρχουν ήδη ελεύθερα ηλεκτρόνια.

 

• Διαφορές του κυκλώματος νερού με το ηλεκτρικό κύκλωμα
• • Για να λειτουργήσει το κύκλωμα για πρώτη φορά πρέπει πρώτα να το γεμίσουμε με νερό.
    Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια υπάρχουν από πάντα μέσα στα συρμάτινα καλώδια. Απλώς κινούνται επειδή το ένα «σπρώχνει» το άλλο.
  • Στο κύκλωμα του νερού κινούνται όλα τα μόρια του νερού.
    ​Στο ηλεκτρικό κύκλωμα κινούνται μόνον τα ελεύθερα ηλεκτρόνια.

 

 

Ας δούμε τώρα, τι είναι εκείνο που κάνει τα ηλεκτρόνια να κινούνται μόλις συνδεθούν με τη μπαταρία.

• Ήδη ξέρουμε ότι η μπαταρία περικλείει χημική ενέργεια.
  Ξέρουμε ακόμη ότι η μπαταρία έχει δύο πόλους, έναν θετικό και έναν αρνητικό.

1. Μόλις η μπαταρία συνδεθεί σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, αρχίζουν οι χημικές αντιδράσεις ανάμεσα στα συστατικά στοιχεία της.
2. Στον θετικό πόλο δημιουργείται έλλειμμα ηλεκτρονίων, ενώ στον αρνητικό δημιουργείται περίσσευμα ηλεκτρονίων. Λέμε τότε ότι ανάμεσα στους πόλους της μπαταρίας υπάρχει “διαφορά δυναμικού”.

πηγή: στο μικρόκοσμο της τάξης μας

Η ροή των ηλεκτρονίων έχει φορά από τον αρνητικό προς το θετικό πόλο μιας ηλεκτρικής πηγής.

 

 

Δείτε την παρουσίαση του μαθήματος

(Δημιουργός Γ. Ζερβός)

Δείτε

 

 

*****************

Διάβασε το μάθημα στο ψηφιακό βιβλίο (κλικ στην εικόνα)

 

6. Αγωγοί και μονωτές

Κάποια υλικά, όπως τα μέταλλα, ο γραφίτης και το αλατόνερο, επιτρέπουν τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος ενώ κάποια άλλα, όπως το ξύλο ή το λάστιχο όχι. Τα υλικά που επιτρέπουν τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζονται αγωγοί ενώ όσα δεν την επιτρέπουν ονομάζονται μονωτές.

 

Οι αγωγοί είναι χρήσιμοι για την κατασκευή ηλεκτρικών κυκλωμάτων ενώ οι μονωτές είναι απαραίτητοι όταν θέλουμε να προφυλαχτούμε από το ηλεκτρικό ρεύμα.

Το ανθρώπινο σώμα είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος.

 

 

Δείτε την παρουσίαση του μαθήματος

(Δημιουργός Γ. Ζερβός)

 

 

 

*****************

διάβασε το μάθημα στο ψηφιακό βιβλίο (κλικ στην εικόνα)

 

 

Διαβάστε το μάθημα στο ψηφιακό βιβλίο…

 

 

8. Σύνδεση σε σειρά και παράλληλη σύνδεση

 

Δείτε την παρουσίαση του μαθήματος

(Δημιουργός Γ. Ζερβός)

 

 

 

 

 

Δείτε

Το σημερινό μας μάθημα εστιάζει στους κινδύνους από τη χρήση του ηλεκτρικού ρεύματος και τους κανόνες ασφαλείας. Το ανθρώπινο σώμα είναι αγωγός, και αν ρεύμα μεγάλης έντασης περάσει από αυτό, υπάρχει κίνδυνος μόνιμης βλάβης, καθώς τα ηλεκτρόνια επιλέγουν πάντα την πορεία με τη μικρότερη αντίσταση.

• Αγωγιμότητα: Το ανθρώπινο σώμα είναι καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος.
• Κίνδυνος: Αν το σώμα γίνει μέρος ενός κυκλώματος (ιδιαίτερα με υψηλή τάση), το ρεύμα θα περάσει μέσα από αυτό, προκαλώντας σοβαρούς τραυματισμούς.
• Ηλεκτρονική Ροή: Τα ηλεκτρόνια αναζητούν την ευκολότερη διαδρομή. Αν τα καλώδια είναι γυμνά ή υπάρχει βλάβη, το ρεύμα επιλέγει τη διαδρομή με τη μικρότερη αντίσταση.
• Μέτρα Προφύλαξης: Αποφεύγουμε τη χρήση συσκευών με βρεγμένα χέρια, δεν αγγίζουμε γυμνά καλώδια και ακολουθούμε πιστά τις οδηγίες ασφαλείας των συσκευών.

 

 

Δείτε την παρουσίαση του μαθήματος

(Δημιουργός Γ. Ζερβός)