ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ OERSTED

ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ OERSTED

ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ OERSTED

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Tον 19° αιώνα έγιναν καινούριες ανακαλύψεις σχετικά με το μαγνητικό πεδίο.Στην αρχή,ο Alessandro Volta  κατασκεύασε την ηλεκτρική στήλη,με την οποία άρχισε η ανάπτυξη των μπαταριών.
 Η μπαταρία είναι η συσκευή η οποία αποθηκεύει χημική ενέργεια και την αποδεσμεύει με τη μορφή ηλεκτρισμού. 

Ο Αλεσάντρο Βόλτα(18 Φεβρουαρίου 1745-5 Μαρτίου 1827) ήταν Ιταλός φυσικός,ο οποίος έγινε κυρίως γνωστός για την ανακάλυψη της ηλεκτρικής μπαταρίας το 1800

 Πολλοί ερευνητές του 18ου αιώνα προσπάθησαν ν' αποδείξουν και να συσχετίσουν τα μαγνητικά και ηλεκτρικά φαινόμενα.

  Ο Χανς Κρίστιαν Έρστεντ (14 Αυγούστου 1777–9 Μαρτίου 1851) ήταν Δανός φυσικός και χημικός.Προσπάθησε ν' αποδείξει και να συσχετίσει τα μαγνητικά και ηλεκτρικά φαινόμενα,που επιβεβαιώθηκε αργότερα και κατέληξε στις εξισώσεις του Μάξγουελ,ώστε οι φυσικοί να μιλούν πλέον μόνο για Ηλεκτρομαγνητισμό

  Ο Δανός φυσικός Christian Oersted (1777-1851) έκανε πειράματα ώστε να συσχετίσει τον ηλεκτρισμό και το μαγνητισμό.

Ο Christian Oersted κατά  τη διάρκεια μια διάλεξης  του το 1820 στην Κοπεγχάγη με πειράματα επίδειξης,παρατήρησε ότι κάθε φορά που περνούσε ηλεκτρικό ρεύμα από ένα καλώδιο,εκτρεπόταν μια μαγνητική βελόνα που βρισκόταν πάνω στην έδρα

 Ο μεγάλος αυτός επιστήμονας κατά  τη διάρκεια μια διάλεξης  του το 1820 στην Κοπεγχάγη με πειράματα επίδειξης,παρατήρησε ότι κάθε φορά που περνούσε ηλεκτρικό ρεύμα από ένα καλώδιο,εκτρεπόταν μια μαγνητική βελόνα που βρισκόταν πάνω στην έδρα.

Το πείραμα του Oersted στα 1820 αποδεικνύει ότι ο αγωγός που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί γύρω του μαγνητικό πεδίο

 Με αυτόν τον τρόπο ανακάλυψε  το φαινόμενο για  το οποίο  τόσο  είχε πειραματιστεί.

ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ OERSTED

 Πιο συγκεκριμένα,ο Christian Oersted τοποθέτησε παράλληλα σε έναν ευθύγραμμο αγωγό μια μαγνητική βελόνα στο ίδιο με  τον αγωγό κατακόρυφο επίπεδο.

Ο Oersted τοποθέτησε παράλληλα σε έναν ευθύγραμμο αγωγό μια μαγνητική βελόνα στο ίδιο με  τον αγωγό κατακόρυφο επίπεδο.Στην συνέχεια από  τον αγωγό διαβίβασε ρεύμα και παρατήρησε ότι η βελόνα  εκτρέπεται και ισορροπεί σε μια νέα θέση

 Στην συνέχεια από  τον αγωγό διαβίβασε ρεύμα και παρατήρησε ότι η βελόνα εκτρέπεται και ισορροπεί σε μια νέα θέση.Όταν διέκοπτε  το ρεύμα,η βελόνα γύριζε πάλι στην αρχική  της θέση.

Όταν στον αγωγό διαβιβαστεί ρεύμα η βελόνα  εκτρέπεται και ισορροπεί σε μια νέα θέση.Όταν στον αγωγό διαβιβαστεί ρεύμα  αντίθετης  φοράς η βελόνα  εκτρέπεται τώρα αντίθετα προς  την αρχική εκτροπή

 Ύστερα διαβίβαζε ρεύμα  αντίθετης  φοράς και παρατήρησε ότι η βελόνα εκτρεπόταν τώρα αντίθετα προς  την αρχική εκτροπή.Όταν αύξανε την ένταση του ρεύματος διαπίστωσε  ότι αυξανόταν και η εκτροπή της βελόνα.Παρατήρησε όμως ότι αυτό το φαινόμενο δεν γινόταν ανάλογα. 

Απλή πειραματική διάταξή για το πείραμα του Oersted

  Για να υποστεί εκτροπή η μαγνητική βελόνα θα πρέπει πάνω  της να ασκηθεί δύναμη.Γνωρίζουμε ότι δύναμη δέχεται ένας μαγνήτης μόνο όταν βρεθεί μέσα σε μαγνητικό πεδίο.

Ο Oersted  και ο βοηθός του, κρατάνε ένα σύρμα πάνω από μια μαγνητική βελόνα.Στη συνέχεια  η βελόνα της πυξίδας εκτρέπεται

 Συνεπώς μπορούμε να βγάλουμε το συμπέρασμα ότι γύρω από ρευματοφόρο αγωγό δημιουργείται μαγνητικό πεδίο.

ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ

 Για να καταλάβουμε καλύτερα τη μορφή αυτού  του πεδίου θα εκτελέσουμε ένα απλό πείραμα.Μέσα στην επιφάνεια ενός οριζόντιου χαρτονιού σκορπίζουμε ρινίσματα σιδήρου.Ύστερα περνάμε ένα κατακόρυφο αγωγό μέσα στο οριζόντιο χαρτόνι και διοχετεύουμε ρεύμα στον αγωγό.Άρα τα ρινίσματα μαγνητίζονται και διατάσσονται κυκλικά γύρω από  το ρευματοφόρο αγωγό.Έτσι συμπεριφέρονται ως μικρές μαγνητικές βελόνες.

Μαγνητικό φάσμα ευθύγραμμου ρευματοφόρου αγωγού που δημιουργείται με ρινίσματα σιδήρου

  Με τη βοήθεια μιας μαγνητικής βελόνας πιστοποιούμε  τη  φορά των δυναμικών γραμμών που δημιουργούνται γύρω από  το ρευματοφόρο αγωγό.Ο βόρειος πόλος  της μαγνητικής βελόνας δείχνει  τη  φορά των δυναμικών γραμμών  του πεδίου.

Μαγνητικό πεδίο ευθύγραμμου ρευματοφόρου αγωγού

 Από το πείραμα  του Oersted μπορούμε να πούμε ότι  οι μαγνήτες,όταν βρεθούν κοντά σε ρευματοφόρο αγωγό,εκτρέπονται.Το ρεύμα λοιπόν,ασκεί δύναμη πάνω στους μαγνήτες.Σύμφωνα όμως με  το νόμο δράσης-αντίδρασης θα πρέπει να ισχύει και  το αντίστροφο.Δηλαδή,οι μαγνήτες πρέπει να ασκούν δύναμη σε αγωγό που  διαρρέεται από ρεύμα.

Κρεμάμε ένα μικρού μήκους αγωγό μεταξύ των πόλων ενός πεταλοειδούς μαγνήτη κάθετα στις δυναμικές γραμμές  του και  τον συνδέουμε με μια μπαταρία .Στην συνέχεια  κλείνουμε  το διακόπτη και τότε παρατηρούμε  ότι ο αγωγός  εκτρέπεται από  την αρχική θέση ισορροπίας  του και ισορροπεί σε μια νέα θέση

  Για να το διαπιστώσουμε θα κάνουμε ένα πείραμα.Κρεμάμε ένα μικρού μήκους αγωγό μεταξύ των πόλων ενός πεταλοειδούς μαγνήτη κάθετα στις δυναμικές γραμμές  του και  τον συνδέουμε με μια μπαταρία.Στην συνέχεια κλείνουμε το διακόπτη,δηλαδή το κύκλωμα  διαρρέεται από ρεύμα.Τότε παρατηρούμε  ότι ο αγωγός  εκτρέπεται από  την αρχική θέση ισορροπίας  του και ισορροπεί σε μια νέα θέση.

Ο αγωγός εκτρέπεται όταν διαρρέεται από ρεύμα

 Αν βάλουμε  τον αγωγό παράλληλα στις δυναμικές γραμμές,παρατηρούμε ότι δεν  εκτρέπεται άρα δεν ασκείται πάνω  του καμία δύναμη.Το ίδιο θα συμβεί,αν ανοίξουμε  το διακόπτη και δε  διαρρέεται από ρεύμα  το κύκλωμα.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ ΑΠΟ ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ

   Συνεπώς μπορούμε να συμπεραίνουμε λοιπόν ότι:

 Γύρω από ρευματοφόρους αγωγούς δημιουργείται μαγνητικό πεδίο και οι μαγνήτες που θα βρεθούν μέσα σ' αυτό θα δεχτούν δύναμη.Αλλά και ο ρευματοφόρος αγωγός,όταν βρεθεί μέσα σε μαγνητικό πεδίο,δέχεται δύναμη από αυτό.

Γύρω από ρευματοφόρους αγωγούς δημιουργείται μαγνητικό πεδίο και οι μαγνήτες που θα βρεθούν μέσα σ' αυτό θα δεχτούν δύναμη.Αλλά και ο ρευματοφόρος αγωγός,όταν βρεθεί μέσα σε μαγνητικό πεδίο,δέχεται δύναμη από αυτό

 Εκτός από τον ρευματοφόρο αγωγό,δύναμη δέχονται επίσης και φορτία που κινούνται μέσα σε μαγνητικό πεδίο.Αυτό μπορούμε να το διαπιστώσουμε εύκολα,αν βάλουμε ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο κάθε τα στις καθοδικές ακτίνες ενός σωλήνα Crookes.

Ο σωλήνας Crookes είναι ένα πειραματικός σωλήνας ηλεκτρικής εκκένωσης,που εφευρέθηκε από τον Άγγλο φυσικό William Crooke γύρω το  1869-1875

Το ηλεκτρικό ρεύμα,δηλαδή τα κινούμενα ηλεκτρικά φορτία,δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο.Τελικά ένα φορτίο που κινείται δημιουργεί τόσο ηλεκτρικό όσο και μαγνητικό πεδίο.Δηλαδή δεν υπάρχουν μαγνητικά φορτία αλλά μόνο ηλεκτρικά τα οποία δημιουργούν τόσο το ηλεκτρικό όσο και το μαγνητικό πεδίο.

Οι καθοδικές ακτίνες  είναι κινούμενα ηλεκτρόνια,τα οποία δέχονται δύναμη από  το μαγνητικό πεδίο  τέτοια,ώστε να εκτρέπονται κάθετα στις δυναμικές γραμμές  του πεδίου

 Οι καθοδικές ακτίνες είναι κινούμενα ηλεκτρόνια,τα οποία δέχονται δύναμη από  το μαγνητικό πεδίο  τέτοια,ώστε να εκτρέπονται κάθετα στις δυναμικές γραμμές  του πεδίου.