Ας αρχίσουμε με μία γρήγορη επανάληψη στο προηγούμενο μάθημα βλέποντας το παρακάτω βίντεο.
Πώς δουλεύουν οι πυξίδες;
Η πυξίδα είναι ένας μαγνήτης που επηρεάζεται από έναν άλλον μαγνήτη, τη Γη.
Tο 1820 ο Δανός φυσικός Hans Christian Oersted κάνοντας πειράματα με την μπαταρία που είχε εφευρεθεί λίγα χρόνια πριν, παρατήρησε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα έχει μαγνητικά αποτελέσματα. Το πείραμα του Oersted, με το οποίο αποδείχθηκε η σύνδεση του ηλεκτρισμού με το μαγνητισμό, είχε τεράστια σημασία για την εξέλιξη της τεχνολογίας.
Oersted experiment (Πείραμα Oersted)
Το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει έναν αγωγό, δημιουργεί στο χώρο γύρω από τον αγωγό μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο επηρεάζει την ισορροπία της μαγνητικής βελόνας (πυξίδας), ασκώντας σε αυτή δύναμη. Όταν αλλάξει η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος, αλλάζει και η φορά κατά την οποία ασκείται η μαγνητική δύναμη στην πυξίδα.
Τα πειράματα που ακολούθησαν οδήγησαν τους Γάλλους φυσικούς Ampere και Arago και τον Αμερικανό Henry στην κατασκευή των πρώτων ηλεκτρομαγνητών. Τους ηλεκτρομαγνήτες τους χρησιμοποιούμε σήμερα καθημερινά στα κουδούνια, στο τηλέφωνο, σε μάντρες παλιών σιδερικών…
Παρουσίαση μαθήματος
Μαγνήτης και ηλεκτρικό κύκλωμα
Δυναμική οπτική αναπαράσταση που επιτρέπει τη διερεύνηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ μιας πυξίδας και του μαγνητικού πεδίου από ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα. Στόχοι του μαθησιακού αντικειμένου είναι να συσχετίσουν οι μαθητές τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κύκλωμα με τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου γύρω από αυτό, να προβληματιστούν για το πώς προσανατολίζεται η πυξίδα γύρω από έναν αγωγό που διαρρέεται από ρεύμα, καθώς και να διερευνήσουν την παρουσία μαγνητικού πεδίου γύρω από τον μαγνήτη.
Όταν μέσα από έναν αγωγό ρέει ηλεκτρικό ρεύμα, ο αγωγός αποκτά μαγνητικές ιδιότητες. Αν τον πλησιάσουμε σε μια πυξίδα, θα παρατηρήσουμε ότι η μαγνητική βελόνα της στρέφεται. Τα μαγνητικά φαινόμενα είναι πιο έντονα, όταν ο αγωγός έχει σχήμα πηνίου, όταν δηλαδή είναι τυλιγμένος σαν ελατήριο. Τοποθετώντας μία ράβδο από σίδηρο στο εσωτερικό του πηνίου φτιάχνουμε έναν ηλεκτρομαγνήτη, στον οποίο οι μαγνητικές ιδιότητες είναι ακόμα πιο έντονες.
Ο ηλεκτρομαγνήτης έλκει μαγνητικά υλικά, και έχει βόρειο και νότιο μαγνητικό πόλο, όπως ένας μόνιμος μαγνήτης, διαθέτει όμως μαγνητικές ιδιότητες μόνο όταν ρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Οι μαγνητικές ιδιότητες, μόνιμες ή προσωρινές, οφείλονται πάντοτε στην κίνηση ηλεκτρικών φορτίων.
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΗ ΜΕ ΑΠΛΑ ΥΛΙΚΑ
Με τους ηλεκτρομαγνήτες πετυχαίνουμε να δίνουμε μαγνητικές ιδιότητες σε υλικά που δεν είναι μαγνήτες, για όσο διάστημα διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα.
Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και εφαρμογές
Αυτό το βίντεο κλιπ αναφέρεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, η οποία έδωσε ώθηση στην ανάπτυξη της τεχνολογίας και των τηλεπικοινωνιών, έτσι ώστε σήμερα να μπορούμε να απολαύσουν υπηρεσίες όπως η κινητή τηλεφωνία.
Το ηλεκτρικό κουδούνι
Δυναμική οπτική αναπαράσταση ενός απλού ηλεκτρικού κουδουνιού. Στόχοι του μαθησιακού αντικειμένου είναι η εξοικείωση των μαθητών με τα βασικά μέρη του κουδουνιού (δηλαδή τον διακόπτη, τον ηλεκτρομαγνήτη, το πλήκτρο, το κουδούνι και την μπαταρία), καθώς και η διερεύνηση της λειτουργίας του. Ακόμη, η αναπαράσταση προσφέρεται, προκειμένου οι μαθητές να συνδέσουν τα αποτελέσματα της διέλευσης ηλεκτρικού ρεύματος με τη μετακίνηση του οπλισμού του κουδουνιού και την παραγωγή ήχου. Πιο συγκεκριμένα, όταν κλείνει το κύκλωμα, ενεργοποιείται ο ηλεκτρομαγνήτης, το πλήκτρο έλκεται και χτυπάει το κουδούνι. Στη συνέχεια, το κύκλωμα διακόπτεται, το πλήκτρο επιστρέφει στη θέση του κλείνοντας πάλι το κύκλωμα κ.ο.κ. Θα πρέπει, επίσης, να σημειωθεί ότι στην αναπαράσταση απεικονίζεται η πορεία του ρεύματος.
