ΦΥΣΙΚΑ Ε΄ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ

Όταν τρίβουμε δύο σώματα, μεταφέρονται ηλεκτρόνια από το ένα σώμα στο άλλο. Τα σώματα τότε φορτίζονται ηλεκτρικά. Όταν δύο σώματα είναι φορτισμένα όμοια, απωθούνται, ενώ όταν είναι φορτισμένα διαφορετικά, έλκονται.
Σε κάποια υλικά, ορισμένα ηλεκτρόνια που ονομάζονται ελεύθερα ηλεκτρόνια, μπορούν να κινηθούν από το ένα άτομο στο άλλο. Στο κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα η πηγή αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στα υλικά αυτά να κινηθούν.
Για να ανάψει ένα λαμπάκι, πρέπει να ενώσουμε τις επαφές του με τους πόλους μιας μπαταρίας. Έχουμε τότε ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα.
Για να διακόψουμε εύκολα και για όσο χρονικό διάστημα θέλουμε τη ροή του ρεύματος σε ένα κύκλωμα, χρησιμοποιούμε τους διακόπτες.
Αν το σώμα μας αποτελέσει μέρος ενός κυκλώματος, υπάρχει σοβαρός κίνδυνος ηλεκτροπληξίας.
Οι ηλεκτρικές συσκευές κάνουν τη ζωή μας πιο εύκολη. Κάποιες από αυτές λειτουργούν με ενέργεια από μπαταρίες, οι περισσότερες όμως λειτουργούν με ενέργεια από το δίκτυο της ΔΕΗ.

Γλωσσάρι...

Τα άτομα είναι μικροσκοπικά σωματίδια από τα οποία αποτελούνται τα σώματα.
Τα άτομα αποτελούνται από τον πυρήνα και τα ηλεκτρόνια, που κινούνται γύρω από τον πυρήνα. Ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια.
Αγωγοί ονομάζονται τα υλικά μέσα από τα οποία είναι δυνατή η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.
Μονωτές ονομάζονται τα υλικά μέσα από τα οποία δεν είναι δυνατή η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.
Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζουμε την κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων των αγωγών.
Η ηλεκτρική πηγή αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν προκαλώντας το ηλεκτρικό ρεύμα.
Διακόπτης ονομάζεται το στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, με το οποίο μπορούμε να διακόπτουμε τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.
Οι ασφάλειες μας προστατεύουν από τα βραχυκυκλώματα.

Οι αρχαίοι Έλληνες γνώριζαν ότι το ήλεκτρον, δηλαδή το κεχριμπάρι, αποκτούσε ιδιαίτερες ιδιότητες όταν το έτριβαν με ύφασμα. Από το ήλεκτρον, οι ιδιότητες αυτές ονομάστηκαν ηλεκτρικές ιδιότητες και το φαινόμενο ηλεκτρισμός.

Νομίζετε ότι ο ηλεκτρισμός είναι ανθρώπινη εφεύρεση; Ε, λοιπόν, κάνετε λάθος. Ο ηλεκτρισμός είναι τόσο παλιός, όσο και το σύμπαν.

Την πρώτη στιγμή της δημιουργίας, όταν ένα μέρος της ενέργειας του σύμπαντος μετασχηματίστηκε σε μάζα, δημιουργήθηκαν και τα ηλεκτρικά φορτία. Τα ηλεκτρικά φορτία είναι αναπόσπαστο κομμάτι της ύλης -ανήκουν στα δομικά της σωμάτια. Τα άτομα των στοιχείων έχουν στον πυρήνα τους τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια και γύρω απ' αυτόν κινούνται τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Αυτά τα αντίθετα φορτισμένα σωματίδια έλκονται. Όταν τα ηλεκτρόνια καταφέρουν, παίρνοντας ενέργεια, να ξεφύγουν από την έλξη του πυρήνα, κυκλοφορούν σαν ελεύθερα ηλεκτρόνια.

Υπάρχει όμως και η ανακάλυψη. Όταν καταφέραμε να βάλουμε αυτά τα ηλεκτρόνια να κινηθούν, όλα μαζί προς την ίδια κατεύθυνση, ανακαλύψαμε το ηλεκτρικό ρεύμα.

Μαζί με το ηλεκτρικό ρεύμα ανακαλύψαμε ότι η ζωή μας μπορούσε να είναι φωτεινή ακόμη και τη νύχτα, ότι μπορούσαμε να μαγειρεύουμε, να ζεσταινόμαστε, να έχουμε πλήθος συσκευών που κάνουν τη ζωή μας πιο εύκολη, πιιο ασφαλή και πιο ευχάριστη, όπως τα πλυντήρια, τα ψυγεία, τα στερεοφωνικά και πολλά άλλα.

Από τότε που ανακαλύφθηκε το ηλεκτρικό ρεύμα, δεν έχουμε σταματήσει να «εφευρίσκουμε» όλο και περισσότερους τρόπους να το χρησιμοποιούμε.

Αν έχεις αμφιβολίες για το αν ο ηλεκτρισμός είναι σημαντικός, θυμήσου ότι αν θέλεις να πεις ότι κάποιος δεν μπορεί να επικοινωνήσει, δανείζεσαι από τον ηλεκτρισμό την έκφραση «έπαθε μπλακάουτ», που σημαίνει διακοπή του ηλεκτρικού ρεύματος.

Σ' αυτή την ενότητα παρουσιάζεται το τι, το πώς και το γιατί των ηλεκτρικών φορτίων και του ρεύματος, γιατί είναι σημαντικός για τη ζωή σου να ξέρεις τι είναι ο διακόπτης, τι σημαίνει η έκφραση «τα ετερώνυμα έλκονται», ότι οι αστραπές είναι φυσικά φαινόμενα που οφείλονται στα ηλεκτρικά φορτία και πόσο σημαντικό είναι να ξέρεις για τους κινδύνους που συνοδεύουν τη χρήση του ηλεκτρικού ρεύματος και πώς να προστατεύεσαι απ' αυτούς.

ΦΕ1: Στατικός ηλεκτρισμός

Ένα σώμα ηλεκτρίζεται όταν χάνει ηλεκτρόνια (φορτίζεται θετικά) ή χάνει ηλεκτρόνια (φορτίζεται αρνητικά).

Τα ηλεκτρόνια που μεταφέρονται από ένα σώμα σε ένα άλλο με την τριβή, είναι σταθερά και δεν μπορούν να ρέουν μέσα στο υλικό. Αυτά τα φορτία ονομάζονται στατικά φορτία και τα φαινόμενα που οφείλονται σ' αυτά ονομάζονται στατικός ηλεκτρισμός.

Τα πρωτόνια έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο, τα ηλεκτρόνια αρνητικό & τα νετρόνια δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο.

Σ’ ένα άτομο ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων και γι’ αυτό το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.

👀 PhET - στατικός ηλεκτρισμός (τρίψε τα μπαλόνια)

👀 PhET - στατικός ηλεκτρισμός (φτιάξε σπινθήρες)

Ο ηλεκτρισμός δεν είναι ανθρώπινη εφεύρεση! Είναι τόσο παλιός, όσο και το σύμπαν!

Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ανακάλυψη του ανθρώπου!

* Ηλεκτρική εκκένωση: δίοδος του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από τον αέρα.

Η ηλεκτρογεννήτρια Βαν ντε Γκράαφ (Van de Graaff), ή σφαίρα Βαν ντε Γκράαφ, είναι ηλεκτρογεννήτρια στατικού ηλεκτρισμού, (ηλεκτροστατική γεννήτρια), που μπορεί να συσσωρεύσει στο κοίλο ειδικής μονωμένης μεταλλικής σφαίρας που φέρει μεγάλα αποθέματα ηλεκτροστατικού δυναμικού.

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

ΦΕ2: Το ηλεκτροσκόπιο

Το ηλεκτροσκόπιο είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται για να ανιχνεύει την παρουσία στατικού ηλεκτρισμού. Αποτελείται από μια φιάλη, η οποία στο εσωτερικό της έχει δύο λεπτά φύλλα χρυσού τα οποία μέσω μιας μεταλλικής ράβδου συνδέονται με έναν μεταλλικό δίσκο, ο οποίος βρίσκεται έξω από την φιάλη.

Αν ακουμπήσουμε ένα ηλεκτρισμένο σώμα στο δίσκο, το ηλεκτρικό φορτίο θα περάσει, μέσω της ράβδου, από το σώμα στα δύο μεταλλικά φύλλα, τα οποία θα φορτιστούν ομώνυμα. Όμως τα ομώνυμα φορτία απωθούνται και έτσι τα δύο φύλλα απωθούνται και τελικά αποκλίνουν, δείχνοντας μας ποια σώματα είναι φορτισμένα και ποια όχι.

ΦΕ3: Πότε ανάβει το λαμπάκι

Ο ηλεκτρικός λαμπτήρας χρησιμοποιείται για την μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε φωτεινή. Ένα λαμπάκι όπως και μια απλή λάμπα αποτελούνται από: Το γυάλινο περίβλημα, ένα αδρανές αέριο π.χ. άζωτο, το νήμα πυράκτωσης (συνήθως από βολφράμιο), τα συρματάκια που στηρίζουν το νήμα πυράκτωσης, τα συρματάκια επαφής, το μονωτικό στέλεχος και τις δύο επαφές.

ΦΕ4: 'Ενα απλό κύκλωμα

Κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται ένα σύστημα το οποίο αποτελείται από μια μπαταρία (ηλεκτρική πηγή), ο κάθε πόλος της οποίας συνδεέται με τη βοήθεια ενός καλωδίου με τις επαφές μιας λυχνιολαβής, στην οποία είναι τοποθετημένο ένα λαμπάκι. Στο κλειστό ηλεκτρικό σύστημα από το λαμπάκι διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο, με αποτέλεσμα να εκπέμπει φως.

📋 Οδηγίες κατασκευής απλού κυκλώματος

👀 Δημιουργία κυκλωμάτων (PhET)

ΦΕ5: 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. Η ροή ελεύθερων ηλεκτρονίων προς μία ορισμένη κατεύθυνση ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα.

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

ΦΕ6: Αγωγοί και μονωτές

Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν κινούνται με την ίδια ευκολία σε όλα τα υλικά. Η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος είναι σε άλλα υλικά ευκολότερη και σε άλλα δυσκολότερη.

Αγωγοί ονομάζονται τα υλικά σώματα που άγουν, δηλαδή επιτρέπουν τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από τη μάζα τους. Τα υλικά που είναι αγωγοί διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια.

Μονωτές ονομάζονται τα υλικά σώματα που δεν άγουν, δηλαδή δεν επιτρέπουν τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από τη μάζα τους. Τα υλικά που είναι μονωτές δε διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια.

👀 Αγωγοί & μονωτές (PhET)

Στο αριστερό μενού μπορείς να επιλέξεις διάφορα αντικείμενα για να δεις ποια είναι αγωγοί και ποια είναι μονωτές.

ΦΕ7: Ο διακόπτης

Για να μπορούμε να διακόψουμε τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κύκλωμα εύκολα και για όσο διάστημα θέλουμε, χρησιμοποιούμε τους διακόπτες.

Οι διακόπτες είναι απαραίτητο στοιχείο κάθε ηλεκτρικού κυκλώματος. Τους παρατηρούμε παντού γύρω μας, σε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές και σε κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα.

📋 Οδηγίες κατασκευής κυκλώματος με διακόπτη

❓ Στην καθημερινή γλώσσα λέμε ότι «ανοίγουμε τον διακόπτη», όταν θέλουμε να λειτουργήσει μια συσκευή. Είναι σωστό αυτό;

Όταν λέμε «κλείνω τον διακόπτη», ανοίγουμε το κύκλωμα, αντίθετα, όταν λέμε «ανοίγω τον διακόπτη», κλείνουμε το κύκλωμα που μεταφέρει ενέργεια στη λάμπα. Κάθε φορά, λοιπόν, που θα χρησιμοποιείς τους διακόπτες στο σπίτι, θα σκέφτεσαι αυτή τη μικρή αναποδιά και θα... χαμογελάς!

ΦΕ8: Σύνδεση σε σειρά και παράλληλη σύνδεση

Σύνδεση σε σειρά: Οι συσκευές συνδέονται η μία μετά την άλλη. Αν αποσυνδέσουμε μία από τις συσκευές ή το κύκλωμα κοπεί σε ένα σημείο, τότε η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος διακόπτεται και παύουν να λειτουργούν όλες οι συσκευές.

Παράλληλη σύνδεση: Οι συσκευές συνδέονται έτσι, ώστε οι επαφές κάθε συσκευής να συνδέονται απευθείας με τους πόλους της ηλεκτρικής πηγής. Στην παράλληλη σύνδεση δημιουργούνται πολλά ηλεκτρικά κυκλώματα, τα οποία λειτουργούν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, ώστε ακόμη κι αν αποσυνδεθεί μία συσκευή, να μπορούν να λειτουργούν όλες οι άλλες.

👀 Σύνδεση σειρά & παράλληλη σύνδεση (PhET)

Μπορείς να φτιάξεις διάφορα είδη συνδέσεων, όπως στα παρακάτω παραδείγματα:

ΦΕ9: Ηλεκτρικό ρεύμα - Μια επικίνδυνη υπόθεση

Το ανθρώπινο σώμα είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος. Αν ρεύμα μεγάλης έντασης περάσει μέσα από το σώμα μας, ο κίνδυνος μόνιμης βλάβης είναι ιδιαίτερα μεγάλος.

Αν το ρεύμα που διαρρέει το σώμα μας είναι ισχυρό, ο μυς της καρδιάς δεν μπορεί να λειτουργήσει σωστά, με συνέπεια την αναισθησία ή ακόμα και τη διακοπή λειτουργίας της καρδιάς. Αυτό το ονομάζουμε ηλεκτροπληξία.

Κίνδυνος υπάρχει και από τα ηλεκτρικά φαινόμενα στη φύση

Δεν κινδυνεύουμε μόνο από το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει στα κυκλώματα του σπιτιού μας. Κίνδυνος υπάρχει και από τα ηλεκτρικά φαινόμενα στη φύση. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά αλλά και επικίνδυνα φαινόμενα είναι και ο κεραυνός. Για να προστατευτείς από τον κεραυνό, πρέπει να θυμάσαι τα εξής: Η καλύτερη προστασία είναι να βρίσκεσαι μέσα στο σπίτι κατά τη διάρκεια της καταιγίδας, στην περίπτωση αυτή όμως μακριά από το τηλέφωνο!

Περίπου το 1% των ανθρώπων που έχασαν τη ζωή τους από χτύπημα κεραυνού μιλούσαν εκείνη τη στιγμή στο τηλέφωνο. Αν βρίσκεσαι έξω, να μείνεις μέσα στο αυτοκίνητο με τα παράθυρα κλειστά. Ποτέ μην αναζητήσεις προστασία κάτω από το μοναδικό δέντρο της περιοχής, όπου βρίσκεσαι. Επίσης, πρέπει να μείνεις μακριά από αγωγούς, όπως οι συρμάτινοι φράκτες, οι μεταλλικοί σωλήνες ή ακόμη και τα μεταλλικά ποδήλατα.

Πλάνα από αστραπές, πάνω από διάφορα σημεία της Γης, κατέγραψαν αστροναύτες-μέλη του πληρώματος του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Την ώρα που ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός βρισκόταν σε τροχιά 400 χιλιόμετρα πάνω από την Κίνα, την Ιαπωνία και τη χερσόνησο της Κορέας, οι αστροναύτες απαθανάτισαν την καταιγίδα και τις αστραπές, δημιουργώντας ένα ιδιαίτερο time-lapse βίντεο.

Επανάληψη ενότητας

Μικρόκοσμος & ηλεκτρισμός - Σταυρόλεξο

Page updated

Google Sites

Report abuse