Χρησιμοποίησε και εφάρμοσε τις έννοιες που έμαθες:

1.Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

α. Την προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων την ονομάζουμε ηλεκτρικό ρεύμα.

β. Ορίζουμε την ένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό ως το πηλίκο του φορτίου (q) που διέρχεται από μια διατομή του αγωγού σε χρονικό διάστημα (t) προς το χρονικόδιάστημα.

Στη γλώσσα των μαθηματικών [latex]I=\frac{q}{t}[/latex] H ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι θεμελιώδες μέγεθος και μονάδα μέτρησής της στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το 1Ampere. Τα όργανα που χρησιμοποιούμε για να μετράμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζονται αμπερόμετρα.

γ. Κάθε διάταξη που αποτελείται από κλειστούς αγώγιμους «δρόμους», μέσω των οποίων μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται ηλεκτρικό κύκλωμα.

δ. Κάθε συσκευή στην οποία μια μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική ονομάζεται πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το ηλεκτρικό στοιχείο (μπαταρία) ή ο συσσωρευτής (μπαταρία αυτοκινήτου) μετατρέπει την χημική ενέργεια σε ηλεκτρική. Η γεννήτρια μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική. Το φωτοστοιχείο μετατρέπει την ενέργεια της ακτινοβολίας σε ηλεκτρική, ενώ το θερμοστοιχείο τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική.

ε. Ονομάζουμε ηλεκτρική τάση ή διαφορά δυναμικού (Vπηγής) μεταξύ των δύο πόλων μιας ηλεκτρικής πηγής το πηλίκο της ενέργειας (E_{ηλεκτρική}) που προσφέρεται από την πηγή σεηλεκτρόνια συνολικού φορτίου (q) όταν διέρχονται από αυτήν προς το φορτίο. Ονομάζουμε ηλεκτρική τάση ή διαφορά δυναμκού μεταξύ των δύο άκρων του καταναλωτή, το πηλίκο της ενέργειας που μεταφέρουν στον καταναλωτή ηλεκτρόνια συνολικού φορτίου (q) όταν διέρχονται από αυτόν προς το φορτίο.

2.Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις πουπροκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

α. Ηλεκτρική αντίσταση (R) ενός ηλεκτρικού διπόλου ονομάζεται το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης (V) που εφαρμόζεται στους πόλους του διπόλου προς την ένταση (Ι) του ηλεκτρικού ρεύματοςπου το διαρρέει: [latex]R=\frac{V}{I}[/latex] . Η μονάδα αντίστασης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναιτο 1Ωμ (1 Ohm).

β. Η αντίσταση του μεταλλικού αγωγού προέρχεται από τις συγκρούσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα ιόντα του μετάλλου.

γ. Η ένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν μεταλλικό αγωγό είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού (V) που εφαρμόζεται στα άκρα του με σταθερά αναλογίας το 1/R.

δ. Κάθε δίπολο που ικανοποιεί τον νόμο του Ωμ ονομάζεται αντιστάτης και έχει την ιδιότητα ναμετατρέπει εξ ολοκλήρου την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική.

ε. Η αντίσταση ενός μεταλλικού σύρματος σταθερής διατομής σε όλο το μήκος του: i) είναι ανάλογη του μήκους του (l), αντιστρόφωςανάλογη του εμβαδού (Α) της διατομής του, ii) εξαρτάται από το είδος του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο το σύρμα και από τη θερμότητα του αγωγού.

στ. Όταν ο μεταβλητός αντιστάτης χρησιμοποιείται για να ρυθμίζουμε την ένταση του ηλεκτρικούρεύματος που διαρρέει μια συσκευή ονομάζεται ροοστάτης, ενώ για να ρυθμίζουμε την ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται στους πόλους της ονομάζεται ποτενσιόμετρο.

3.Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

α. Η τάση V_AΓ στα άκρα του κυκλώματος δύο λαμπτήρων συνδεδεμένων σε σειρά ισούται με το άθροισμα των τάσεων V_AΒ και V_ΒΓ στα άκρα κάθε λαμπτήρα. Αυτό είναι αποτέλεσμα της αρχής διατήρησης της ενέργειας.

β. Η ένταση (I) του ολικού ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα κύκλωμα δύο λαμπτήρων συνδεδεμένων παράλληλα είναι ίση με το άθροισμα των εντάσεων (I1και I2) των ρευμάτων που διαρρέουν τους δύο λαμπτήρες. Αυτό είναι αποτέλεσμα της αρχής διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου.

Εφάρμοσε τις γνώσεις σου και γράψε τεκμηριωμένες απαντήσεις στις ερωτήσεις που ακολουθούν:

4.Να πραγματοποιήσεις το κύκλωμα που παριστάνεται στη διπλανή εικόνα. Ζωγράφισε στο τετράδιό σου τη σχηματική του αναπαράσταση. Να περιγράψεις τι θα συμβεί μετά το κλείσιμο του διακόπτη χρησιμοποιώντας τις έννοιες «ηλεκτρική τάση», «ηλεκτρικό ρεύμα», «ηλεκτρικό κύκλωμα», «ηλεκτρικό πεδίο», «ελεύθερα ηλεκτρόνια».

Αφού κλείσουμε τον διακόπτη (δ), το ηλεκτρικό κύκλωμα θα διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Το ηλεκτρικό αυτό ρεύμα δημιουργείται μέσω της ηλεκτρικής τάσης της πηγής. Θα υπάρχει λοιπόν ροή ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσα στο ηλεκτρικό κύκλωμα λόγω της επίδρασης του ηλεκτρικού πεδίου. Έτσι ο λαμπτήρας θα αρχίσει να φωτοβολεί.

5.Διαθέτεις μια μπαταρία, έναν λαμπτήρα, ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο, έναν διακόπτη και καλώδια. Πραγματοποίησε ένα κύκλωμα τέτοιο ώστε όταν κλείνεις τον διακόπτη, ο λαμπτήρας να φωτοβολεί, ενώ το αμπερόμετρο να δείχνει την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον λαμπτήρα και τοβολτόμετρο την ηλεκτρική τάση στα άκρα του. Να σχεδιάσεις τη σχηματική αναπαράσταση του παραπάνω κυκλώματος καθώς και τη συμβατική φορά του ρεύματος

.

Συνδέοντας σε σειρά το αμπερόμετρο (Α) με τον λαμπτήρα (R) μπορούμε να μετράμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος τον διαρρέει. Το βολτόμετρο (V) που είναι συνδεδεμένο παράλληλα με τον λαμπτήρα μας δείχνει την ηλεκτρική τάση στον λαμπτήρα. Η συμβατική φορά του ρεύματος είναι από το θετικό πόλο προς τον αρνητικό (όπως φαίνεται στο σχήμα).

6.Να κατασκευάσεις το κύκλωμα που παριστάνεται στη διπλανή εικόνα. Αν κλείσεις τον διακόπτη, τι περιμένεις να συμβεί; Να χαρακτηρίσεις με Σ τις προτάσεις των οποίων το περιεχόμενο είναι επιστημονικά ορθό και με Λ αυτές που το περιεχόμενό τους είναι επιστημονικά λανθασμένο.

α. Στο εσωτερικό του μεταλλικού σύρματος του λαμπτήρα έχει δημιουργηθεί ένα ηλεκτρικό πεδίο.Σ

β. Κατά μήκος του σύρματος κινούνται ελεύθερα ηλεκτρόνια που παράγονται από την μπαταρία.Σ

γ. Κατά μήκος του σύρματος κινούνται τα θετικά ιόντα του μετάλλου από το οποίο έχει κατασκευαστεί το σύρμα του λαμπτήρα.Λ

δ. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του μεταλλικού σύρματος αλληλεπιδρούν με τα ιόντα του μετάλλου και μεταφέρουν σ’ αυτά ένα μέρος της κινητικής τους ενέργειας.Σ

ε. Η ενέργεια που μεταφέρεται συνολικά στα ιόντα του σύρματος από κάθε ηλεκτρόνιο που κινείται από το ένα άκρο του λαμπτήρα στο άλλο είναι ανάλογη της ηλεκτρικής τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του.Λ

8.Η αντίσταση ενός αγωγού διπλασιάζεται όταν διπλασιάζουμε την ηλεκτρική τάση στα άκρα του. Υπακούει ο αγωγός αυτός στον νόμο του Ωμ; Να αιτιολογήσεις την απάντησή σου.

Ο αγωγός αυτός δεν υπακούει στο νόμο του Ωμ. Σύμφωνα με το νόμο του Ωμ η αντίσταση δε θα έπρεπε να εξαρτάται από οποιαδήποτε μεταβολή της ηλεκτρικής τάσης. Σύμφωνα με το νόμο του Ωμ, η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού είναι ανεξάρτητη της ηλεκτρικής τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του και της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος που τον διαρρέει.

10.Στη διπλανή εικόνα βλέπεις τη σχηματική αναπαράσταση ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Να σχεδιάσεις τη φορά του ρεύματος που διέρχεται από κάθε αντιστάτη. Να χαρακτηρίσεις με Σ τις προτάσεις των οποίων το περιεχόμενο είναι επιστημονικά ορθό και με Λ αυτές που το περιεχόμενό τους είναι επιστημονικά λανθασμένο.

α. Οι αντιστάτες R₁ και R₂ συνδέονται σε σειρά.Λ

Όχι, διότι μεσολαβεί ο κόμβος Γ.

β. Οι αντιστάτες R₂ και R₃ συνδέονται παράλληλα.Λ

Δεν έχουν τα ίδια άκρα οι αντιστάσεις R₂ και R₃.

γ. Οι αντιστάτες R₃ και R₄ συνδέονται σε σειρά.Σ

δ. Ο αντιστάτης R₂ συνδέεται παράλληλα με τον ισοδύναμο αντιστάτη των R₃ και R₄.Σ

ε. Ο αντιστάτης R₁ συνδέεται σε σειρά με τον ισοδύναμο αντιστάτη των R₂, R₃ και R₄.Σ

στ. Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη R₁ είναι ίση με την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον R₂.Λ

Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη R₁ δεν είναι ίση με την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον R₂ διότι μετά το σημείο Γ, το ρεύμα διαρρέει και τον αντιστάτη R₂ αλλά και το βρόγχο που περιέχει τους αντιστάτες με αντιστάσεις R₃ και R₄

.

ζ. Η τάση στα άκρα του R₂ είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων στα άκρα των αντιστατών R₃ και R₄.Σ

η. Τα ηλεκτρικά ρεύματα που διαρρέουν τις R₃ και R₄ έχουν ίσες εντάσεις.Σ

θ. Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον R₁ είναι ίση με το άθροισμα των εντάσεων των ρευμάτων που διαρρέουν τους αντιστάτες R₂ και R₃.Σ

ι. Η τάση στους πόλους της πηγής (Α, Β) είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων στα άκρα των αντιστατών R₁ και R₂.Σ

11.Διαθέτεις δύο λαμπτήρες διαφορετικών αντιστάσεων, R₁ και R₂, μια μπαταρία και καλώδια. Να πραγματοποιήσεις ένα κύκλωμα έτσι ώστε να διαρρέει τους λαμπτήρες το ίδιο ηλεκτρικό ρεύμα. Πώς θα μεταβληθεί η φωτοβολία κάθε λαμπτήρα αν συνδέσουμε (βραχυκυκλώσουμε) τα άκρα ενός εξ αυτών με ένα χοντρό καλώδιο αμελητέας αντίστασης. Πώς μπορείς να εξηγήσεις το φαινόμενο αυτό; Σε κάθε περίπτωση να σχεδιάσεις τη σχηματική αναπαράσταση του κυκλώματος.

Για να διαρρέονται οι λαμπτήρες από το ίδιο ηλεκτρικό ρεύμα θα πρέπει να είναι συνδεδεμένοι σε σειρά.

Εάν βραχυκυκλώσουμε τα άκρα του λαμπτήρα R₂, τότε ολόκληρο το ηλεκτρικό ρεύμα που θα περάσει από το R₁ δε θα περάσει από το R₂ αλλά από το καλώδιο γύρω από αυτό γιατί εκεί δε συναντάει αντίσταση. Έτσι ο λαμπτήρας της αντίστασης R₁ θα φωτοβολεί, ενώ ο λαμπτήρας της αντίστασης R₂ θα σταματήσει να φωτοβολεί.

12.Διαθέτεις δύο λαμπτήρες διαφορετικών αντιστάσεων R₁ και R₂, μια μπαταρία και καλώδια. Να πραγματοποιήσεις ένα κύκλωμα έτσι ώστε στους δύο λαμπτήρες να εφαρμόζεται η ίδια διαφορά δυναμικού. Πώς θα μεταβληθεί η φωτοβολία κάθε λαμπτήρα αν συνδέσουμε (βραχυκυκλώσουμε) τα άκρα ενός εξ αυτών με ένα χοντρό καλώδιο αμελητέας αντίστασης; Πώς θα μεταβληθεί στην περίπτωση αυτή το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει την πηγή; Πώς μπορείς να εξηγήσεις το φαινόμενοαυτό; Σε κάθε περίπτωση σχεδίασε τη σχηματική αναπαράσταση του κυκλώματος.

Αφού εφαρμόζεται η ίδια τάση στους δύο αντιστάτες, θα πρέπει αυτοί να είναι συνδεδεμένοι παράλληλα μεταξύ τους.

Αν συνδέσουμε με καλώδιο αμελητέας αντίστασης έναν από αυτούς, τότε θα σχηματιστεί βραχυκύκλωμα και ολόκληρο το ρεύμα θα περάσει από το κομμάτι του αγωγού με τη λιγότερη αντίσταση, οπότε θα σταματήσουν να φωτοβολούν και οι δύο λαμπτήρες λόγω της ίδιας ηλεκτρικής τάσης που έχουν.