Σίγουρα έχεις ακούσει για τον ηλεκτρισμό. Τι είναι όμως στην πραγματικότητα; Πως διαδίδεται από ένα σημείο σε ένα άλλο; Ταξιδεύει πιο γρήγορα από το φως; Ανακάλυψε το μυστήριο του ηλεκτρισμού μέσα από συναρπαστικά πειράματα και βρες απαντήσεις σε όλα τα αναπάντητα ερωτήματα ⚡

Φυσική Γ' Γυμνασίου

# Γνωριμία με την ηλεκτρική δύναμη ⚡

Έχεις παρατηρήσει ποτέ ότι οι τρίχες σου έλκονται από τη χτένα όταν χτενίζεις τα στεγνά μαλλιά σου; Επίσης, αν τρίψεις ένα πλαστικό χάρακα ανάμεσα στα φύλλα ενός βιβλίου και μετά τον πλησιάσεις σε μικρά κομματάκια χαρτιού, θα δεις ότι ο χάρακας έλκει τα χαρτάκια. Αυτό συμβαίνει επειδή ο χάρακας ασκεί δύναμη στα χαρτάκια.

:::fact{title="Τι είναι η ηλεκτρική δύναμη;"}
Όταν τρίβουμε κάποια σώματα, όπως ο πλαστικός χάρακας ή το :tooltip[ήλεκτρο]{content="Άλλη ονομασία για το κεχριμπάρι."} (κεχριμπάρι), με ένα άλλο σώμα, αυτά αποκτούν την ιδιότητα να ασκούν δύναμη σε άλλα ελαφρά αντικείμενα. Τότε λέμε ότι τα σώματα αυτά είναι ηλεκτρισμένα. Η δύναμη που ασκείται μεταξύ των ηλεκτρισμένων σωμάτων ονομάζεται ηλεκτρική δύναμη. 💪
:::

### Ηλεκτρικό εκκρεμές 📄➰
Για να δούμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα ηλεκτρικό εκκρεμές. Μπορούμε εύκολα να φτιάξουμε ένα τέτοιο εκκρεμές κρεμώντας ένα ελαφρύ αντικείμενο, όπως ένα μικρό μπαλάκι από φελιζόλ ή χαρτί, από μια κλωστή. Αν πλησιάσουμε το σώμα που θέλουμε να ελέγξουμε στο μπαλάκι του εκκρεμούς, και το μπαλάκι έλθει προς το σώμα, τότε το σώμα είναι ηλεκτρισμένο. ✨


# Ηλεκτρική δύναμη και αλληλεπίδραση σωμάτων 🧲

Όταν ένας χάρακας έλκει ένα μπαλάκι που κρέμεται, λέμε ότι ο χάρακας είναι ηλεκτρισμένος. Η :tooltip[ηλεκτρική δύναμη]{content="Δύναμη που δρα από απόσταση, χωρίς να χρειάζεται φυσική επαφή."} δρα από απόσταση, χωρίς να χρειάζεται να αγγίξει το μπαλάκι.

Ένας μαγνήτης ασκεί επίσης δύναμη, αλλά έλκει μόνο αντικείμενα που περιέχουν σίδηρο, κοβάλτιο ή νικέλιο. 

:::fact
Η ηλεκτρική δύναμη ασκείται σε διαφορετικά σώματα από ότι η μαγνητική.
:::

Ένα ηλεκτρισμένο σώμα ασκεί ελκτική ηλεκτρική δύναμη σε ένα άλλο. Όμως, αν τρίψουμε δύο γυάλινες ράβδους με ένα μεταξωτό ύφασμα και τις πλησιάσουμε, θα δούμε ότι απωθούνται. Το ίδιο συμβαίνει και με δύο πλαστικές ράβδους που έχουμε τρίψει με μάλλινο ύφασμα. Αν όμως τρίψουμε μια γυάλινη ράβδο με μετάξι και μια πλαστική με μαλλί και τις πλησιάσουμε, θα δούμε ότι έλκονται.

** Οι ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ δύο ηλεκτρισμένων σωμάτων μπορεί να είναι είτε ελκτικές είτε απωστικές. **

Για να εξηγήσουμε τις ηλεκτρικές δυνάμεις, λέμε ότι η ύλη έχει μια ιδιότητα που ονομάζεται :tooltip[ηλεκτρικό φορτίο]{content="Ιδιότητα της ύλης που προκαλεί αλληλεπίδραση μέσω ηλεκτρικών δυνάμεων."}. Όταν δύο σώματα έχουν ηλεκτρικό φορτίο, αλληλεπιδρούν με ηλεκτρικές δυνάμεις και τα λέμε ηλεκτρικά φορτισμένα. Το ηλεκτρικό φορτίο συμβολίζεται με το γράμμα \(q\) ή \(Q\). ⚡


# Ορισμός και ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου

Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μια ιδιότητα που έχουν τα υλικά σώματα και σχετίζεται με τις ηλεκτρικές δυνάμεις ⚡. Όταν ένα σώμα έχει ηλεκτρικό φορτίο, τότε ασκεί δυνάμεις σε άλλα σώματα που έχουν επίσης ηλεκτρικό φορτίο. Το ηλεκτρικό φορτίο συμβολίζεται με το γράμμα \(Q\).

Υπάρχουν δύο είδη ηλεκτρικού φορτίου: το θετικό (+) και το αρνητικό (-). Τα σώματα που έχουν το ίδιο είδος φορτίου (δηλαδή, και τα δύο θετικό ή και τα δύο αρνητικό) :tooltip[απωθούνται]{content="Άσκηση δύναμης που τείνει να απομακρύνει τα σώματα."}, ενώ τα σώματα που έχουν διαφορετικό είδος φορτίου (ένα θετικό και ένα αρνητικό) :tooltip[έλκονται]{content="Άσκηση δύναμης που τείνει να φέρει τα σώματα πιο κοντά."}.

Για να μετρήσουμε το ηλεκτρικό φορτίο, μπορούμε να τρίψουμε μια πλαστική χτένα σε ένα κομμάτι ύφασμα. Η χτένα αποκτά ηλεκτρικό φορτίο και μπορεί να έλξει μικρά κομμάτια χαρτιού 🧲. Όσο περισσότερο τρίβουμε τη χτένα, τόσο περισσότερο φορτίο αποκτά και τόσο πιο ισχυρή είναι η έλξη που ασκεί στα χαρτάκια. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου είναι το :tooltip[Coulomb]{content="Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI)."}.


# Ποσοτικοποίηση του ηλεκτρικού φορτίου

Όταν τρίβουμε γυάλινες ή πλαστικές ράβδους με ένα ύφασμα, αυτές αποκτούν ηλεκτρικό φορτίο και γίνονται ηλεκτρικά φορτισμένες. Έχουμε δει ότι μερικές φορές δύο φορτισμένα αντικείμενα έλκονται, ενώ άλλες φορές απωθούνται. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν τουλάχιστον δύο διαφορετικά είδη φορτίου. 🤔

Όταν δύο ή περισσότερα ηλεκτρικά φορτισμένα αντικείμενα απωθούνται, λέμε ότι έχουν το ίδιο είδος φορτίου, δηλαδή είναι όμοια φορτισμένα. Όταν έλκονται, λέμε ότι έχουν διαφορετικό είδος φορτίου, δηλαδή είναι αντίθετα φορτισμένα. 🧲

Μπορούμε να χωρίσουμε όλα τα φορτισμένα αντικείμενα σε δύο ομάδες:
α) Αυτά που είναι όμοια με μια γυάλινη ράβδο που την έχουμε τρίψει με μεταξωτό ύφασμα και απωθούνται από αυτήν.
β) Αυτά που είναι όμοια με μια πλαστική ράβδο που την έχουμε τρίψει με μάλλινο ύφασμα και απωθούνται από αυτήν.

Ο Αμερικανός επιστήμονας Β. Φραγκλίνος πρότεινε να ονομάζουμε τα αντικείμενα της πρώτης ομάδας :tooltip[θετικά]{content="Φορτίο που απωθείται από μια γυάλινη ράβδο τριμμένη με μετάξι."} φορτισμένα και να λέμε ότι έχουν θετικό φορτίο. Τα αντικείμενα της δεύτερης ομάδας τα ονομάζουμε :tooltip[αρνητικά]{content="Φορτίο που απωθείται από μια πλαστική ράβδο τριμμένη με μαλλί."} φορτισμένα και λέμε ότι έχουν αρνητικό φορτίο. ➕➖

Για να μετρήσουμε το ηλεκτρικό φορτίο, μπορούμε να κάνουμε το εξής πείραμα:
Τρίβουμε ελαφρά έναν πλαστικό χάρακα στις σελίδες ενός βιβλίου και τον πλησιάζουμε σε ένα :tooltip[ηλεκτρικό εκκρεμές]{content="Ένα μικρό αντικείμενο κρεμασμένο από ένα νήμα, που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ηλεκτρικού φορτίου."}. Θα δούμε ότι ο χάρακας έλκει το εκκρεμές και το κάνει να κουνηθεί. Αν τρίψουμε τον χάρακα πιο έντονα και τον πλησιάσουμε πάλι στο εκκρεμές, θα δούμε ότι το εκκρεμές κουνιέται ακόμα περισσότερο. Αυτό συμβαίνει επειδή ο χάρακας έχει αποκτήσει περισσότερο φορτίο όταν τον τρίψαμε πιο έντονα. Η μεγαλύτερη έλξη οφείλεται στην αύξηση του ηλεκτρικού φορτίου του χάρακα. ⚡


# Ποσοτικοποίηση του ηλεκτρικού φορτίου (συνέχεια) 💡

Γενικά, θεωρούμε ότι η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί ένα φορτισμένο σώμα είναι ανάλογη με το ηλεκτρικό του φορτίο.

Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να συγκρίνουμε και να μετρήσουμε τα φορτία δύο σωμάτων, μετρώντας τις ηλεκτρικές δυνάμεις που ασκούν σε ένα τρίτο σώμα, υπό τις ίδιες συνθήκες (όπως την ίδια απόσταση και το ίδιο υλικό γύρω τους, π.χ. αέρα).

Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) ονομάζεται :tooltip[Κουλόμπ]{content="Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.)."} (Coulomb), προς τιμήν του Γάλλου φυσικού Κουλόμπ. Συμβολίζεται με το γράμμα C.

Το 1 C είναι μια πολύ μεγάλη μονάδα. Στην πράξη, χρησιμοποιούμε μικρότερες μονάδες, όπως:

*   το 1 μC (:tooltip[μικροκουλόμπ]{content="Μικρότερη μονάδα μέτρησης ηλεκτρικού φορτίου, όπου \(1 μC = 10^{-6} C\)."}), όπου \(1 μC = 10^{-6} C\)
*   το 1 nC (:tooltip[νανοκουλόμπ]{content="Μικρότερη μονάδα μέτρησης ηλεκτρικού φορτίου, όπου \(1 nC = 10^{-9} C\)."}), όπου \(1 nC = 10^{-9} C\)

Όταν τρίβουμε μια γυάλινη ράβδο ή μια πλαστική ταινία, αποκτούν μικρά φορτία, της τάξης των νανοκουλόμπ (nC). Για παράδειγμα, η γυάλινη ράβδος που τρίβεται με μεταξωτό ύφασμα αποκτά θετικό φορτίο, π.χ. \(q = +3 nC\), ενώ η πλαστική ράβδος αποκτά αρνητικό φορτίο, π.χ. \(q = -3 nC\).

Για να υπολογίσουμε το συνολικό φορτίο δύο ή περισσότερων σωμάτων, τα προσθέτουμε αλγεβρικά. Για παράδειγμα, αν έχουμε δύο ράβδους, η μία με φορτίο \(q_1 = +4 nC\) και η άλλη με \(q_2 = -3 nC\), τότε το συνολικό τους φορτίο είναι:

\(q = q_1 + q_2 = (+4 nC) + (-3 nC) = 1 nC\)

Γενικά, το ολικό φορτίο δύο ή περισσότερων σωμάτων είναι το αλγεβρικό άθροισμα των φορτίων τους.

Όταν το συνολικό φορτίο ενός σώματος ή συνόλου σωμάτων είναι μηδέν, τότε το σώμα ονομάζεται :tooltip[ηλεκτρικά ουδέτερο]{content="Ένα σώμα με συνολικό φορτίο μηδέν."}. Όταν τα σώματα έχουν φορτίο, ονομάζονται :tooltip[ηλεκτρισμένα]{content="Σώματα που έχουν ηλεκτρικό φορτίο."}. ⚡


01. Βασική Θεωρία

Πώς ανακαλύπτουμε ότι ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο και τι ακριβώς είναι η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί σε άλλα σώματα.

Η ηλεκτρική δύναμη

Γιατί η ηλεκτρική δύναμη δρα από απόσταση σε κάθε σώμα, σε αντίθεση με τη δύναμη ενός μαγνήτη που έλκει μόνο συγκεκριμένα υλικά.

Ηλεκτρική δύναμη και μαγνήτης

Τι συμβαίνει όταν πλησιάζουμε δύο ηλεκτρισμένα σώματα μεταξύ τους και γιατί άλλες φορές έλκονται και άλλες απωθούνται.

Έλξη και άπωση φορτίων

Τι είναι το ηλεκτρικό φορτίο, ποια είναι τα δύο είδη του και πώς πήραν το όνομά τους θετικό και αρνητικό.

Το ηλεκτρικό φορτίο

Πώς συγκρίνουμε και μετράμε το φορτίο διαφορετικών σωμάτων και ποια μονάδα χρησιμοποιούμε για αυτό.

Μέτρηση του ηλεκτρικού φορτίου

Ποια είναι η μονάδα μέτρησης του φορτίου στο Διεθνές Σύστημα και πώς υπολογίζουμε το συνολικό φορτίο πολλών σωμάτων μαζί.

Το Κουλόμπ και η πρόσθεση φορτίων

# Ηλεκτρική Δύναμη και Ηλεκτρικό Φορτίο ⚡

Όταν τρίβουμε ορισμένα υλικά (π.χ. πλαστικό, κεχριμπάρι) με άλλο αντικείμενο, αποκτούν την ικανότητα να έλκουν ελαφριά αντικείμενα· τότε λέμε ότι είναι **ηλεκτρισμένα**, και η δύναμη που ασκείται μεταξύ ηλεκτρισμένων σωμάτων ονομάζεται **ηλεκτρική δύναμη**. Δρα από απόσταση, χωρίς επαφή, και ασκείται σε κάθε είδους σώμα —σε αντίθεση με τον μαγνήτη, που έλκει μόνο σίδηρο, κοβάλτιο ή νικέλιο. Για να ελέγξουμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο χρησιμοποιούμε το **ηλεκτρικό εκκρεμές**: αν το σώμα έλξει το κρεμασμένο ελαφρύ αντικείμενο, είναι ηλεκτρισμένο.

Οι ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ δύο ηλεκτρισμένων σωμάτων μπορεί να είναι **ελκτικές** ή **απωστικές**. Για να τις εξηγήσουμε, λέμε ότι η ύλη έχει την ιδιότητα του **ηλεκτρικού φορτίου** (συμβολίζεται \(q\) ή \(Q\)). Υπάρχουν δύο είδη φορτίου: **θετικό (+)** και **αρνητικό (−)**.

:::fact{title="Έλξη και Άπωση"}
Όμοια φορτία απωθούνται, ενώ αντίθετα φορτία έλκονται!
:::

Σώματα με το ίδιο είδος φορτίου λέγονται **όμοια φορτισμένα** και απωθούνται· σώματα με διαφορετικό είδος φορτίου λέγονται **αντίθετα φορτισμένα** και έλκονται. Ο Β. Φραγκλίνος ονόμασε **θετικά** τα σώματα της ομάδας της γυάλινης ράβδου (τριμμένης με μετάξι) και **αρνητικά** τα σώματα της ομάδας της πλαστικής ράβδου (τριμμένης με μαλλί).

Η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί ένα φορτισμένο σώμα είναι ανάλογη με το φορτίο του, γι' αυτό μπορούμε να συγκρίνουμε φορτία μετρώντας τις δυνάμεις που ασκούν σε ένα τρίτο σώμα υπό τις ίδιες συνθήκες. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου στο S.I. είναι το **Κουλόμπ (C)**.

:::alert{title="Προσοχή!"}
Το 1 C είναι πολύ μεγάλη μονάδα· στην πράξη χρησιμοποιούμε μικρότερες, όπως \(1 μC = 10^{-6} C\) και \(1 nC = 10^{-9} C\).
:::

Το ολικό φορτίο δύο ή περισσότερων σωμάτων προκύπτει από το **αλγεβρικό άθροισμα** των επιμέρους φορτίων τους, π.χ. \(q = q_1 + q_2\). Όταν το συνολικό φορτίο ενός σώματος είναι μηδέν, το σώμα λέγεται **ηλεκτρικά ουδέτερο**· διαφορετικά λέγεται **ηλεκτρισμένο**.


Φυσική Γ' Γυμνασίου

Πάρε πλήρη πρόσβαση

Βασική Θεωρία