Μαγνητισμός ΤΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Μαγνήτες, Μαγνητισμός 2012

Σενάριο Διδασκαλίας Π.Αρφάνης Χημικός Επιμόρφωση β-επιπέδου ΠΕ04 Σελίδα 2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. Συνοπτική Παρουσίαση Σεναρίου …………………………………………………...3

1.1 Διάγραμμα ροής………………………………………………………………………………4

1.2 Πλεονεκτήματα έναντι συμβατικού τρόπου διδασκαλίας…………….4

2. Το έναυσμα: Οι εναλλακτικές ιδέες των μαθητών. …..…………..…. 5

3. Διδακτικοί στόχοι:…………………………………………………………………………….…6

4. Προαπαιτούμενες γνώσεις, έννοιες ή/και φυσικά μεγέθη:...….7

4.2 Λέξεις-κλειδιά…………………………………………………………………………………7

4.3 Γνώσεις…………………………………………………………………………………….…….7

5. Υλικό διδασκαλίας: ……………………………………………………………………………..7

5.1 Τι είναι τα PHYSICS EDUCATION TECHNOLOGY (PhET)…………………..8

6. Συσχέτιση γνωστικού αντικειμένου με σενάριο και Ροή.…………8

6.2 Η Φύση του μαγνητισμού………………………………………………………………..8

6.3 Φυσικοί μαγνήτες……………………………………………………………………………9

6.4 Τι είναι ο Μαγνητισμός……………………………………………………………………9

6.5 Η Σημερινή τάση ..……………………………………………………………………………9

6.6 Μαγνητική αιώρηση…………………………………………….…………………………10

6.7 Η Υπεραγώγιμη μαγνητική αιώρηση……………………………………………..11

6.8 Παρουσίαση Νο 1 (Μαγνήτες, μαγνητικό πεδίο, μαγν. γραμμές).... 11

6.9 Παρουσίαση Νο 2 (Μαγν. πεδίο ρευματοφόρων αγωγών)……………..12

6.10 Πείραμα του OERSTED……………………………………………………………………13

6.11 Παρουσίαση Νο 3 (προσομοίωση πεδίου ρευματοφόρων αγ.)…… …13

6.12 Προσομοίωση………………………………………………………………………………….13

7. Φύλλο Εργασίας.………………………………………………………………….……………….15

7.1 Μειονεκτήματα προσομοίωσης………………………………………………………23

8. Γιατί έγινε αυτό το σενάριο………………………………………………………..……..24

9. Β ιβλιογραφία…………………………………………………………………...........................25

10. Συνοδευτικό υλικό-Ενδεικτικά Φύλλα Αξιολόγησης..........................................26



1. Συνοπτική Παρουσίαση Σεναρίου

Το σενάριο αυτό έχει ετοιμαστεί για να παρουσιάσει τους μαγνήτες και τον μαγνητισμό σε

μαθητές κυρίως Επαγγελματικών, Τεχνολογικών Λυκείων αλλά και Γενικών Λυκείων που σύμφωνα

με το Αναλυτικό Πρόγραμμα Φυσικής, απευθύνεται στο γενικό πληθυσμό και όχι σε εκείνους που

θα κατευθυνθούν προς τις θετικές επιστήμες. Έτσι η έμφαση στην εννοιολογική διάσταση της

επιστημονικής γνώσης δίνεται στην επεξεργασία βασικών εννοιολογικών πλαισίων και εννοιών-

κλειδιών της φυσικής. Επίσης αναδεικνύεται η μεθοδολογική διάσταση της επιστημονικής γνώσης

μέσω της διδασκαλίας με την προσομοίωση και τις δραστηριότητες των μαθητών. Τέλος δίνεται

έμφαση στη πολιτισμική διάσταση της επιστημονικής γνώσης δηλαδή η διάσταση εκείνη που

συνδέει το περιεχόμενο της φυσικής με την ιστορία της φυσικής ,την τεχνολογική πρόοδο τα

κοινωνικά προβλήματα και με διάφορα ζητήματα της καθημερινότητας.

Σύμφωνα με το Αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών η Ενότητα είναι η 3.3 του μαθήματος

Φυσική Γενικής Παιδείας της Β Λυκείου με τίτλο Ηλεκτρομαγνητισμός και το διάγραμμα ροής έχει

ως εξής:

Το σενάριο επικεντρώνεται στην ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 και η εκτιμώμενη διάρκεια

ανάλογα το επίπεδο μαθητών και κυρίως τον αριθμό των μαθητών στην Τάξη είναι μέχρι 3

διδακτικές ώρες. Κατά την ανάπτυξη της εννοιολογικής συνιστώσας της επιστημονικής γνώσης,

γίνεται λελογισμένη χρήση του μαθηματικού λογισμού και των μαθηματικών εργαλείων, ακριβώς

διότι το αναλυτικό πρόγραμμα απευθύνεται σε ένα γενικό πληθυσμό μαθητών. Ειδικότερα, όπου

εκτιμείται ότι το επίπεδο της μαθηματικής παιδείας μεγάλου αριθμού μαθητών δεν είναι

αρκούντως ανεπτυγμένο, προτείνεται περιορισμένη χρήση των μαθηματικών µε απλοποίηση και

συστηματική επεξήγηση.



1.1 Διάγραμμα ροής

Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζονται τα βήματα που θα ακολουθήσουμε :

1.2 Πλεονεκτήματα έναντι συμβατικού τρόπου διδασκαλίας ή με άλλα λόγια τι

επιδιώκουμε.

Δημιουργία θετικών στάσεων απέναντι στην επιστήμη και ανάπτυξη ενδιαφέροντος για τις

φυσικές επιστήμες,

Αναπτύσσονται οι δεξιότητες στη χρήση λογισμικών φυσικής,

Αναπτύσσονται οι ικανότητες στις διαδικασίες ελέγχου μεταβλητών κατά την πειραματική

εργασία,

Ενισχύεται το πνεύμα της συνεργατικότητας.



2. Το έναυσμα: Οι εναλλακτικές ιδέες των μαθητών.

Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει μια πραγματική επανάσταση στο χώρο των ερευνών που

αφορούν στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών. Έρευνες που έγιναν σε πολλές χώρες του

κόσμου έδειξαν ότι οι μαθητές, άσχετα από το κοινωνικο - οικονομικό περιβάλλον στο οποίο

μεγαλώνουν, τη γλώσσα κ.τ.λ, όταν έρθουν στο σχολείο έχουν διαμορφώσει προσωπική άποψη

για την εξήγηση των φυσικών φαινομένων. Αυτές οι προσωπικές απόψεις που καταγράφονται ως

εναλλακτικές ιδέες, ή αντιλήψεις, ή απλώς ιδέες ή νοητικά μοντέλα κ.τ.λ. των μαθητών φαίνεται

ότι διαδραματίζουν ένα σημαντικό ρόλο στη μάθηση.

Σύμφωνα με τη νέα θεωρία μάθησης, που στηρίζεται στις προϋπάρχουσες ιδέες των

μαθητών και όπου ο μαθητής εποικοδομεί τη γνώση (κονστρουκτιβισμός), τα μαθησιακά

αποτελέσματα εξαρτώνται από το περιβάλλον μάθησης, τις προϋπάρχουσες γνώσεις, τις

στάσεις και τις αξίες του μαθητή . Η άποψη αυτή δέχεται ότι η γνώση μπορεί να μεταδοθεί μέσω

της γλώσσας και της διδασκαλίας. Τι σημαίνει αυτό; Σημαίνει απλά ότι η καινούργια αντίληψη για

τη μάθηση οδηγεί σε διαφορετικές προσεγγίσεις στη διδασκαλία, σε αλλαγές στα αναλυτικά

προγράμματα και επιφυλάσσει νέους ρόλους για το δάσκαλο.

Ας παρακολουθήσουμε μερικές από τις εναλλακτικές αυτές ιδέες όπως τις έχουν

καταγράψει διάφοροι ερευνητές.

Από τον Αντώνη Αντωνίου,[2]

Ο βόρειος και ο νότιος μαγνητικός πόλος είναι το ίδιο με το θετικό και αρνητικό φορτίο

Οι μαγνητικές δυναμικές γραμμές αρχίζουν από τον ένα πόλο και τελειώνουν στον άλλο

Οι πόλοι μπορούν να απομονωθούν

Η μαγνητική ροή είναι το ίδιο με τις δυναμικές γραμμές

Η μαγνητική ροή είναι στην πραγματικότητα η ροή του μαγνητικού πεδίου

Τα ακίνητα φορτία μπορούν να παράγουν μαγνητικές δυνάμεις

Τα μαγνητικά πεδία από τους μαγνήτες δεν προκαλούνται από κινούμενα φορτία

Τα μαγνητικά πεδία δεν είναι τρισδιάστατα

Οι μαγνητικές δυναμικές γραμμές μας κρατάνε πάνω στην επιφάνεια της Γης



Τα φορτία, όταν αφεθούν ελεύθερα, θα κινηθούν προς τους πόλους ενός μαγνήτη

Από τον Ανδρέα Κασσέτα, [3]

Η ασκούμενη δύναμη σε κινούμενο σωματίδιο με φορτίο έχει την κατεύθυνση της

δυναμικής γραμμής του μαγνητικού πεδίου

Σε σημειακό φορτίο μηδενικής ταχύτητας ασκείται δύναμη από το μαγνητικό πεδίο

Η μαγνητική ροή που περνά από μια επιφάνεια είναι το ίδιο με τις δυναμικές γραμμές που

περνούν από την επιφάνεια

Υπάρχουν δύο διαφορετικά μαγνητικά πεδία. Το ένα δημιουργείται από μαγνήτη και το

άλλο από κινούμενα φορτία

Το ρευματοφόρο καλώδιο έλκει τη μαγνητική βελόνα

Από τους DriverR., Squires A., Rushworth P., Wood-RobinsonV,[4]

Οι πόλοι βρίσκονται μόνο στα άκρα των μαγνητών

Οι μεγάλοι μαγνήτες είναι ισχυρότεροι από τους μικρούς .

3. Διδακτικοί στόχοι:

Βλέπουμε παραπάνω ότι υπάρχουν πάρα πολλές αντιλήψεις που μας κάνουν να θέλουμε να

ασχοληθούμε με την συγκεκριμένη ενότητα. Ελπίζουμε ότι στο τέλος του μαθήματος, ο μαθητής

θα είναι σε θέση:

Να αναγνωρίζει τους πόλους ενός μαγνήτη, τις μαγνητικές γραμμές και την ένταση

μαγνητικού πεδίου.

Να διαπιστώνει ότι γύρω από αγωγούς που διαρρέονται από ρεύμα δημιουργείται

μαγνητικό πεδίο.

Να αναφέρει που οφείλονται οι μαγνητικές ιδιότητες των σωμάτων.

Να παραθέτει τους τρόπους μαγνήτισης και απομαγνήτισης των υλικών.

Ν α περιγράφει και να ερμηνεύει το πείραμα του Oersted.

Ν α περιγράφει το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται γύρω από ευθύγραμμο

ρευματοφόρο αγωγό μεγάλου μήκους.

Να αποστηθίσει τον τύπο που μας δίνει το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου σε

απόσταση r από τον αγωγό.

Να βρίσκει την φορά της.



Ν α περιγράφει το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται γύρω από κυκλικό ρευματοφόρο

αγωγό.

Να αποστηθίσει τον τύπο που δίνει το μέτρο της έντασής του πεδίου στο κέντρο του

κύκλου.

Να βρίσκει την φορά της.

Ν α περιγράφει το μαγνητικό πεδίο ενός σωληνοειδούς και να επικαλείται τον τύπο που

δίνει την ένταση του μαγνητικού πεδίου στο κέντρο του.

Να περιγράφει τι είναι ο ηλεκτρομαγνήτης και να ονομάζει τις εφαρμογές του.

Να διακρίνει τα χαρακτηριστικά ενός μαγνητικού πεδίου.

Να διαπιστώσει την ισοδυναμία μαγνήτη και σωληνοειδούς που διαρρέεται από ρεύμα

Να παίρνει απλές μετρήσεις σχετικές με την ένταση του πεδίου από λογισμικά

προσομοιώσεων.

Να συμπληρώνει διαγράμματα και να εξάγει συμπεράσματα για την ένταση B από αυτά.

4. Προαπαιτούμενες γνώσεις, έννοιες ή/και φυσικά μεγέθη:

4.1 Λέξεις-κλειδιά: Ηλεκτρικό Φορτίο, Ηλεκτρικό πεδίο, Τάση ηλεκτρικού ρεύματος, Νόμος

του Ωμ ,μαγνητικό πεδίο, μαγνητικές γραμμές ,ένταση μαγνητικού πεδίου, πείραμα Oersted,

μαγνήτιση υλικών, μαγνητικό πεδίο ρευματοφόρου αγωγού, ηλεκτρομαγνήτης, πηνίο,

μαγνητική επαγωγή.

4.2 Γνώσεις: Οι μαθητές να έχουν εξασκηθεί σε πραγματικά πειράματα στο εργαστήριο

Φυσικών Επιστημών του σχολείου και να έχουν εξοικειωθεί με την χρήση προσομοιώσεων

στην αίθουσα πληροφορικής .

5. Υλικό διδασκαλίας:

Ο Χώρος που επιλέγεται είναι η αίθουσα πληροφορικής του σχολείου ή κάποια αίθουσα

πολυμέσων και παρουσιάσεων που μπορεί να διαθέτει το σχολείο, είτε ή αίθουσα διδασκαλίας

της Τάξης που μπορεί να διαθέτει διαδραστικό πίνακα. Απαραίτητα θα πρέπει να υπάρχουν, ένας

τουλάχιστον Η/Υ, προβολέας δεδομένων (data project) και πίνακας. Θα χρησιμοποιηθούν

διαφάνειες μέσω λογισμικού παρουσιάσεων Power Point MS στο οποίο έχουν ενσωματωθεί

διάφορα εποπτικά βίντεο (π.χ. βίντεο δημιουργίας δυναμικών γραμμών =μαγνητικό φάσμα= με

σιδηρόσκονη, animation που παρουσιάζει φορά έντασης του μαγνητικού πεδίου) και το



λογισμικό προσομοίωσης PhET http://phet.colorado.edu/el/simulation/magnets-and-

electromagnets . Κατά την διάρκεια των παρουσιάσεων PPt υπάρχει η δυνατότητα

εργαστηριακής άσκησης με πολύ απλά υλικά. Όπως το πείραμα Oerstead,το οποίο περιγράφουμε

παρακάτω.

Η διδασκαλία συνοδεύεται από φύλλο εργασίας που συμπληρώνεται από τους μαθητές.

Τέλος δίνονται στους μαθητές δυο φύλλα αξιολόγησης που μπορούν να τα συμπληρώσουν είτε

κατά την διάρκεια της διδασκαλίας είτε στο σπίτι και να τα φέρουν την άλλη μέρα (ο διδάσκων

μπορεί να επιλέξει ανάλογα).

5.1 Τι είναι τα PHYSICS EDUCATION TECHNOLOGY (PhET)[12]

http://phet.colorado.edu/new/index.php

Πρόκειται για μια διαρκώς εμπλουτιζόμενη συλλογή από Applets που καλύπτουν ευρεία περιοχή

κυρίως της Φυσικής, της Χημείας αλλά και των Μαθηματικών. Ειδικότερα η συλλογή, σύμφωνα με

την ταξινόμηση των κατασκευαστών, μέχρι σήμερα υποστηρίζει τις παρακάτω περιοχές:

Κίνηση , έργο – ενέργεια – ισχύς, ήχος και κύματα , θερμότητα, ηλεκτρικά κυκλώματα και

ηλεκτρομαγνητισμός, φως και ραδιενέργεια, κβαντικά φαινόμενα, χημεία, εργαλεία

μαθηματικών.

Τόσο από την ομαδοποίηση όσο και από τα ειδικά θέματα φαίνεται πως η συλλογή απευθύνεται

σε όλες τις βαθμίδες. Μερικές εφαρμογές ανήκουν σε δύο κατηγορίες. Υπάρχει επίσης

αλφαβητικό ευρετήριο των εφαρμογών. Σε μερικές περιπτώσεις οι μικροεφαρμογές

απευθύνονται στους μαθητές με μορφή παιχνιδιού κάτι που τις κάνει πολύ ελκυστικές. Στην

αρχική σελίδα υπάρχει σύνδεσμος για βάση δεδομένων με εφαρμογές που έχουν δημιουργηθεί

και έχουν εισαχθεί από εκπαιδευτικούς.

6. Συσχέτιση γνωστικού αντικειμένου με σενάριο και Ροή

6.1 Η Φύση του μαγνητισμού

Οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές βασίζονται άμεσα ή έμμεσα στο μαγνητισμό. Χωρίς

εφαρμογή του μαγνητισμού οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε σήμερα

θα ήταν πολύ διαφορετικές. Σε λίγες μόνο ηλεκτρικές συσκευές από αυτές που χρησιμοποιούνται

σήμερα δεν έχουμε φαινόμενα μαγνητισμού.

http://phet.colorado.edu/el/simulation/magnets-and-electromagnets%20.%20Κατα

http://phet.colorado.edu/el/simulation/magnets-and-electromagnets%20.%20Κατα




Τα προϊόντα της τεχνολογίας συμβάλλουν καθοριστικά στη βελτίωση της ποιότητας ζωής του

ανθρώπου. Η κατασκευή και η χρήση τους όμως, πρέπει να πληροί αυστηρές προϋποθέσεις,

ώστε να μην προκαλούνται ανεπιθύμητες επιδράσεις στην υγεία του ανθρώπου και στο

περιβάλλον.

Οι άμεσες βιολογικές επιδράσεις των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων της ηλεκτρομαγνητικής

ακτινοβολίας, η "ηλεκτρομαγνητική ρύπανση", όπως πλέον αποκαλείται ευρίσκονται υπό

εντατική διερεύνηση τις τελευταίες δεκαετίες. Οι ακτινοβολίες αυτές περιλαμβάνουν

ηλεκτρομαγνητικά πεδία προερχόμενα από γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, (κυρίως

εκείνες που μεταφέρουν υψηλή τάση), κεραίες ραδιοτηλεοπτικών σταθμών, κινητής τηλεφωνίας,

RADAR, κ.λ.π. , αλλά και από οικιακές ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές που συχνά

χρησιμοποιούνται σε επαφή ή σε μικρή απόσταση με τον ανθρώπινο εγκέφαλο και το ανθρώπινο

σώμα εν γένει, (ασύρματα τηλέφωνα, οθόνες τηλεοράσεων και υπολογιστών, φούρνοι

μικροκυμάτων, κ.λ.π.).

6.2 Φυσικοί μαγνήτες

Το φαινόμενο του μαγνητισμού ανακαλύφθηκε από τους Κινέζους το 2637 π.Χ. περίπου. Οι

μαγνήτες που χρησιμοποιούσαν στις πρωτόγονες πυξίδες τους ονομάζονταν λίθοι οδηγητές[5].(ή

κατά άλλους πέτρες αγάπης ή μυστήριες πέτρες [7]). Είναι γνωστό ότι τέτοιοι λίθοι βρίσκονται σε

κομμάτια σιδηρομεταλλεύματος που ονομάζεται μαγνητίτης. Επειδή ο μαγνητίτης έχει μαγνητικές

ιδιότητες στη φυσική του κατάσταση ,οι λίθοι αυτοί θεωρούνται φυσικοί μαγνήτες.

6.3 Τι είναι ο Μαγνητισμός

Με αυτό τον όρο χαρακτηρίζεται το φαινόμενο κατά το οποίο κάποια υλικά (μαγνήτες) ασκούν

ελκτικές ή απωστικές δυνάμεις σε άλλα υλικά, που μπορεί να οφείλονται και σε κίνηση

ηλεκτρικών φορτίων καθώς και το σύνολο των φαινομένων που παράγονται από την ιδιότητα τα

οποία εξετάζονται από το τμήμα της φυσικής που λέγεται ομοίως Μαγνητισμός. Οι ιδιότητες

αυτές των μαγνητών αποδίδονται στη συσσώρευση της λεγόμενης μαγνητικής μάζας στους

πόλους τους.

6.4 Η Σημερινή τάση

Σήμερα οι διεθνής τάσης παρουσιάζουν μια βαθμιαία μετατόπιση από την εποχή της τεχνολογίας

του φορτίου των ημιαγωγών στην εποχή της τεχνολογίας του spin με βάση τα μαγνητικά υλικά

(spintronics) [16]. Ίσως βρισκόμαστε στην αρχή μιας επανάστασης όπου τα φαινόμενα εξαρτώνται



από το spin όχι μόνο θα ερμηνευθούν αλλά και θα αποτελέσουν στοιχεία νέων διατάξεων. Οι

επερχόμενες προκλήσεις περιλαμβάνουν τη διαχείριση νέων μαγνητικών υλικών και δομών στην

κλίμακα των αλληλεπιδράσεων ανταλλαγής, την κατανόηση και τη χρήση των νέων φαινομένων.

Μια ιδιάζουσα κατηγορία μαγνητικών υλικών είναι τα υπεραγώγιμα υλικά τα οποία αναμένεται

να παίξουν σημαντικό ρόλο τα επόμενα χρόνια.

6.5 Μαγνητική αιώρηση

Για παραπάνω από 150 χρόνια την ανύψωση την θεωρούσαν

αδύνατη να επιτευχτεί. Όμως ο Roy Harrigan το 1983 (που

όμως του αποδόθηκαν τα δικαιώματα εφεύρεσης το 1997 [10] )

κατάφερε να παρουσιάσει μια περιστρεφόμενη μαγνητική

σβούρα που ανεβοκατεβαίνει και ελίσσεται στον αέρα. Δεν

ακουμπάει κάποιο άλλο αντικείμενο και δεν

χρησιμοποιούνται καλώδια ούτε ηλεκτρισμός ούτε άλλα

τεχνάσματα. Η σβούρα ονομάστηκε Λέβιτρον.[9]

Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται στην απωστική δύναμη που προκαλείται από δύο ισχυρούς

μαγνήτες με ομώνυμα στραμμένους πόλους (τα ομώνυμα απωθούνται) και από την αρχή

ισορροπίας των γυροσκοπίων που προκαλείται από ένα αρχικό ρυθμό περιστροφής της σβούρας

ή με ειδικό μοτέρ ή με το χέρι.

Η ευαίσθητη ισορροπία αιώρησης της σβούρας επιτυγχάνεται σε ένα ειδικό σημείο ισορροπίας

όπου εξουδετερώνεται η βαρύτητα από την απωστική δύναμη των μαγνητών και από την ορθή

ρύθμιση των βαριδιών πάνω στη σβούρα καθώς και τον κατάλληλο ρυθμό περιστροφής της (αρχή

γυροσκοπίων).

Ο διάσημος μαθηματικός Εarnshaw είχε αναπτύξει τον 19ο αιώνα ένα θεώρημα (θεώρημα

Earnshaw) το οποίο απέκλειε την αιώρηση χρησιμοποιώντας μόνο μόνιμους μαγνήτες. (Το

θεώρημα δεν απέκλειε αιώρηση με χρήση διαμαγνητικών υλικών/υπεραγωγών).

Παρακολουθούμε τα βίντεο http://youtu.be/nLxoNOkrnLs και http://youtu.be/8-QiDGk9CSU

6.6 Η Υπεραγώγιμη μαγνητική αιώρηση

Υπεραγωγιμότητα είναι ένα φαινόμενο που εμφανίζεται σε μερικά υλικά, σύμφωνα με το οποίο,

όταν αυτά ψυχθούν κάτω από μια κρίσιμη θερμοκρασία Τc, εμφανίζουν τις εξής ιδιότητες:

• Μηδενική ηλεκτρική αντίσταση, δηλαδή δε δαπανάται καθόλου ενέργεια ως θερμότητα όταν το

υλικό διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα.

http://youtu.be/nLxoNOkrnLs

http://youtu.be/8-QiDGk9CSU



• Τέλειο διαμαγνητισμό (φαινόμενο Meissner), δηλαδή όταν ο υπεραγωγός βρεθεί σε μαγνητικό

πεδίο η μαγνήτιση του είναι αντίθετη προς το μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα να εμφανίζονται

απωστικές δυνάμεις ανάμεσα στον υπεραγωγό και στον μαγνήτη

Η πιο γνωστή στο ευρύ κοινό εφαρμογή υπεραγωγών είναι οι μαγνητικοί τομογράφοι. Μόνο

υπεραγώγιμοι ηλεκτρομαγνήτες είναι δυνατόν να δημιουργήσουν το εξαιρετικά ισχυρό και

σταθερό μαγνητικό πεδίο που απαιτείται για τη σωστή απεικόνιση του ανθρώπινου σώματος. Η

πιο εντυπωσιακή εφαρμογή είναι τα τρένα μαγνητικής ανύψωσης, που στηρίζονται και

ταυτόχρονα κινούνται με τη βοήθεια μαγνητικών πεδίων. Στην Ιαπωνία έχει κατασκευαστεί ένα

τρένο με υπεραγώγιμους μαγνήτες πάνω του (θερμοκρασίας υγρού ηλίου). Το τρένο αιωρείται

πάνω από μια κανονική σιδηροτροχιά, λόγω της άπωσης ανάμεσα στα δινορρεύματα (eddy

currents) τα οποία επάγονται. Ωστόσο, υπάρχει ανησυχία για τα ισχυρά μαγνητικά πεδία που

χρησιμοποιούνται καθώς είναι ένα ρίσκο για την υγεία των ανθρώπων.

Ένα αρκετά ενδιαφέρον βίντεο από έκθεση. http://youtu.be/Ws6AAhTw7RA

Θα ξεκινήσουμε με αυτό...

6.7 Παρουσίαση Νο 1 (Μαγνήτες, μαγνητικό πεδίο, μαγνητικές γραμμές)

Ξεκινάμε με την πρώτη παρουσίαση στην προσπάθεια να καλύψουμε τους 4 πρώτους

διδακτικούς στόχους όπως αναφέρονται παραπάνω. Κάνοντας κλικ στο βίντεο που υπάρχει στην

πρώτη διαφάνεια παρουσιάζουμε το βίντεο που αναφέρεται στην υπεραγώγιμη μαγνητική

θεώρηση πάνω. Δίνεται η έννοια του πεδίου και του μαγνητικού φάσματος, βλέπουμε μέσω

ενσωματωμένων βίντεο τις μαγνητικές δυναμικές γραμμές που σχηματίζουν ρινίσματα σιδήρου

γύρω από μαγνήτες, συζητάμε για τα χαρακτηριστικά της μαγνητικής δύναμης, δείχνουμε

απεικονίσεις με μαγνητικές περιοχές, πώς γίνεται η μαγνήτιση και απομαγνήτιση, αλλά και

Μαγνητικά πεδία γύρω από μόνιμους μαγνήτες

http://youtu.be/Ws6AAhTw7RA



εξηγούμε την ευθυγράμμιση όλων των μαγνητικών πεδίων όλων των περιοχών όταν μαγνητίζουμε

ένα σιδηρομαγνητικό υλικό.

Δίνεται το 1ο Φύλλο Αξιολόγησης των μαθητών.(Βλ. συνοδευτικό υλ.). Όπως αναφέρθηκε

παραπάνω, οι μαθητές μπορούν να το συμπληρώσουν είτε κατά την διάρκεια της διδασκαλίας

είτε στο σπίτι και να τα φέρουν την άλλη μέρα (ο διδάσκων μπορεί να επιλέξει ανάλογα).

6.8 Παρουσίαση Νο 2 (Μαγνητικό πεδίο ρευματοφόρων αγωγών).

H παρουσίαση ξεκινάει με ένα ενσωματωμένο βίντεο http://youtu.be/-Xk3GxXIeaI Tom and

Jerry: the magnet.(Το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί πεδίο). Θα προσπαθήσουμε να πετύχουμε τους

επόμενους 9 στόχους από αυτούς που βάλαμε πιο πάνω. Βλέπουμε μέσω ενσωματωμένων βίντεο

το πείραμα Oersted και την φορά της έντασης μαγνητικού πεδίου σε όλες τις περιπτώσεις

(ευθύγραμμο ρευματοφόρο αγωγό, κυκλικό αγωγό και σωληνοειδούς) ενώ μαθαίνει τους

μαθηματικούς τύπους. Τέλος συζητάμε για τις εφαρμογές του ηλεκτρομαγνητισμού (συνοπτικά).

Ο Δανός φυσικός Hans Christian Oersted (1777-1851), καθηγητής στο πανεπιστήμιο

της Κοπεγχάγης, ήταν ο πρώτος που συνέδεσε τον ηλεκτρισμό με τον μαγνητισμό.

Η πραγµατική ανακάλυψη του ηλεκτροµαγνητισµού έγινε κατά τη διάρκεια µιας

πειραµατικής επίδειξη σε µια διάλεξη που ο Oersted διοργάνωσε για τους φοιτητές την

άνοιξη του 1820. Είναι ίσως η µοναδική περίπτωση η οποία είναι γνωστή στην ιστορία της

επιστήµης, που µια σηµαντική επιστηµονική ανακάλυψη έγινε µπροστά από µια τάξη

φοιτητών.

Οι ακριβείς λεπτοµέρειες της ανακάλυψης δεν υπάρχουν. Το µόνο που έχουµε είναι

εκδοχές από τον ίδιο τον Oersted και διάσπαρτες πληροφορίες των φοιτητών όπου καµιά εκδοχή

δεν συµφωνεί σε κάθε σηµείο µε τις άλλες. Ο Oersted, παραδείγµατος χάριν, µιλά σε µια

εκδοχή του σαν να εξέταζε σκόπιµα την επίδραση ενός ηλεκτρικού ρεύµατος σε µια

µαγνητική βελόνα, αλλά µια εκδοχή των σπουδαστών βεβαιώνει ότι το πείραµα αφορούσε

τη θέρµανση κάποιου σύρµατος λευκόχρυσου µε τη βοήθεια ηλεκτρικού ρεύµατος, και ότι

µια βελόνα πυξίδας συνέβη κατά τύχη να είναι κάτω από το καλώδιο που διαρρεόταν από

ηλεκτρικό ρεύµα.Καθώς έκανε την επίδειξη του ηλεκτρισμού, παρατήρησε με έκπληξη ότι

όποτε ο διακόπτης του ηλεκτρικού ρεύματος ήταν ανοιχτός, η μαγνητική βελόνα κινούταν. Εκείνη

την στιγμή δεν είπε τίποτα, τέλειωσε την επίδειξη και τους επόμενους μήνες δούλεψε

σκληρά, προσπαθώντας να εξηγήσει το νέο αυτό φαινόμενο που παρατηρούσε. Δεν μπόρεσε

όμως, η βελόνα ούτε έλκονταν από το σύρμα, ούτε απωθούταν από αυτό. Αντίθετα, έτεινε να

http://youtu.be/-Xk3GxXIeaI



στέκεται σε κάποιες σωστές γωνίες.

Τελικά δημοσίευσε τις παρατηρήσεις του στα Λατινικά, χωρίς κάποια εξήγηση.[14]

6.9 Πείραμα του OERSTED

Περιγραφή:

Τοποθετούμε παράλληλα σε έναν

ευθύγραμμο αγωγό μια μαγνητική βελόνα στο

ίδιο με τον αγωγό κατακόρυφο επίπεδο.

Όταν από τον αγωγό περνάει ρεύμα

παρατηρούμε ότι η βελόνα εκτρέπεται και

ισορροπεί σε νέα θέση. ¨Όταν διακόψουμε το

ρεύμα η βελόνα γυρίζει στην αρχική της θέση. Αν

διαβιβάσουμε ρεύμα αντίθετης φοράς η βελόνα

εκτρέπεται αντίθετα με την αρχική εκτροπή

Συμπέρασμα:

Γύρω από ρευματοφόρο αγωγό δημιουργείται μαγνητικό πεδίο

Δίνεται το 2ο Φύλλο αξιολόγησης (βλ. συνοδευτικό υλικό) με ερωτήσεις και ασκήσεις του

βιβλίου σαν κατ` οίκον εργασία.

6.10 Παρουσίαση Νο 3 (προσομοίωση πεδίου ρευματοφόρων αγωγών)

Ουσιαστικά αποτελεί την εισαγωγή της προσομοίωσης που θα ακολουθήσει. Θα

προσπαθήσουμε να πετύχουμε τους τελευταίους 4 στόχους όπως περιγράφονται παραπάνω.

6.11 Προσομοίωση

Η συγκεκριμένη προσομοίωση με εικονικό εργαστήριο είναι μια ενδιαφέρουσα και αρκετά

ελκυστική προσομοίωση για τους μαθητές. Γίνεται αναπαράσταση της κίνησης των φορτίων σε

αγωγούς που βοηθάει στην κατανόηση του φαινομένου. Παρέχεται άμεσος χειρισμός μαγνητικής

βελόνας : η μαγνητική βελόνα μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε σημείο του πεδίου και να

δώσει ευανάγνωστη εικόνα του προσανατολισμού της. Το ίδιο εύκολα γίνεται και η μετακίνηση

μαγνητών ώστε ο μαθητής να παρατηρεί τις επιπτώσεις των αλλαγών στα πεδία. Το μαγνητόμετρο

επίσης μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε στο χώρο του πεδίου και να δώσει τις απαραίτητες

πληροφορίες για την ένταση του μαγνητικού πεδίου (συνιστώσες, γωνία, συνισταμένη).

Υπάρχει η δυνατότητα αλλαγών παραμέτρων. Η επιπρόσθετη αξία είναι η άσκηση των



μαθητών σε ποιοτική και ποσοτική μελέτη γραφικών παραστάσεων .Η εφαρμογή προσφέρεται

είτε για επίδειξη από τον διδάσκοντα καθηγητή με βιντεοπροβολέα και συζήτηση με τους

μαθητές πάνω στις μεταβολές που γίνονται με την προσομοίωση είτε για εργασία σε ομάδες. Στην

δεύτερη περίπτωση οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες 2-3 ατόμων. Ο εκπαιδευτικός καθοδηγεί,

συμβουλεύει, συντονίζει τη συζήτηση, συγκεντρώνει τα αποτελέσματα και ομαδοποιεί τα

συμπεράσματα.

Οι μαθητές με τη βοήθεια του εκπαιδευτικού πλοηγούνται και εξοικειώνονται με το

περιβάλλον της προσομοίωσης PHET Colorado. Εκτελούν δραστηριότητες στο εικονικό

περιβάλλον του λογισμικού. Συνοδεύεται από φύλλο εργασίας. (βλ. παρακάτω).

Θα επιβεβαιωθούν οι βασικές αντιστοιχίες στις μαθηματικές σχέσεις της έντασης

μαγνητικού πεδίου κυκλικού ρευματοφόρου αγωγού και σωληνοειδούς.



7. ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Προσομοίωση

Ανοίξτε της εφαρμογή Μαγνήτες και ηλεκτρομαγνήτες από την ιστοσελίδα του Phet.

http://phet.colorado.edu/el/simulation/magnets-and-electromagnets

Έχοντας ανοιχτή την καρτέλα «Ραβδόμορφος Μαγνήτης», παίρνετε την παρακάτω εικόνα:

Δραστηριότητα 1η : Γνωριμία με το περιβάλλον της εξομοίωσης και το μαγνητικό πεδίο

ραβδόμορφου μαγνήτη

1. Αναγνωρίστε τους δυο πόλους του μαγνήτη Ν (Βόρειος) και S (Νότιος)

2. Πατώντας στο tag Αντιστροφή Πολικότητας θα αντιστρέψτε την πολικότητα του μαγνήτη

οπότε θα παρατηρήσετε μεταβολή στην πυξίδα .

3. Αλλάξτε την ισχύ του μαγνήτη και σημειώστε τι παρατηρείτε.

4. Επιλέξτε τη Προβολή Γής. Θα εμφανιστεί η υδρόγειος σφαίρα. Τι παρατηρείτε σχετικά με τους

πόλους της;

http://phet.colorado.edu/el/simulation/magnets-and-electromagnets



5. Αποεπιλέξτε τη Προβολή της Γής. Μετακινήστε τη πυξίδα αργά κατά μήκος μιας ημικυκλικής

διαδρομής κάτω από το μαγνήτη έως ότου την βάλετε στην αντίθετη πλευρά του μαγνήτη.

Περιγράψτε τι συμβαίνει με τη βελόνα της πυξίδας.

_____________________________________________________________________________

6. Παρατηρήστε τις βελόνες από τις μικρές πυξίδες που βρίσκονται σε όλη την οθόνη. Τι

νομίζετε ότι μας δείχνουν;

____________________________________________________________________________

7. Εμφανίστε το μαγνητόμετρο επιλέγοντας Προβολή Μαγνητομέτρου. Μετακινήστε το σε

διάφορες θέσεις πάνω στις βελόνες των μικρών πυξίδων και παρατηρήστε πώς μεταβάλλεται

η ένταση του μαγνητικού πεδίου Β. Που είναι μεγαλύτερη η τιμή;

___________________________________________________________________________

8. Τοποθετήστε το μαγνητόμετρο σε έναν πόλο και με ισχύ 50%.Μετά αυξήστε την ισχύ σταδιακά

στο 100% .Τι παρατηρήσατε;

___________________________________________________________________________

Δραστηριότητα 2η :Το μαγνητικό πεδίο σωληνοειδούς

Εμφανίστε την καρτέλα «Ηλεκτρομαγνήτης»:



Βλέπετε ένα πηνίο με 4 σπείρες, συνδεδεμένο με πηγή ρεύματος (μπαταρία).Μπορείτε να

από-επιλέξετε την ροή των ηλεκτρονίων (Προβολή Ηλεκτρονίων).

1.Επιλέξτε μια (1) σπείρα. Μετακινήστε το ρυθμιστικό τάσης που βρίσκεται πάνω στην μπαταρία

έως ότου δείξει 2 V (2 volt).

2.Τοποθετήστε την πυξίδα στην αριστερή πλευρά του πηνίου, έτσι ώστε το κέντρο της πυξίδας να

βρίσκεται κατά μήκος του άξονα του πηνίου.

2.Μετακινήστε την πυξίδα κατά μήκος μιας ημικυκλικής πορείας κάτω από το πηνίο έως ότου

έχετε το βάλετε στην αντίθετη πλευρά του πηνίου. Περιγράψτε τι συμβαίνει με τη βελόνα της

πυξίδας.

3. Βασισμένοι στις παρατηρήσεις σας ,επιβεβαιώστε πώς το πηνίο που διαρρέεται από ρεύμα

συμπεριφέρεται όπως ο ραβδόμορφος μαγνήτης.

Δραστηριότητα 3η :Αλλαγή στην τάση και στον αριθμό σπειρών.

1.Παίξτε με το ρυθμιστικό της τάσης και περιγράψτε τι συμβαίνει με το ρεύμα στο πηνίο και το

μαγνητικό πεδίο γύρω από το πηνίο._________________________________________

__________________________________________________________________________

2. Τι συμβαίνει με το ρεύμα στο πηνίο και το μαγνητικό πεδίο όταν ρυθμίζετε την τάση της

μπαταρίας στο μηδέν;________________________________________________________

2. Με 0 V τάση, μετακινήστε πάλι ημικυκλικά την πυξίδα όπως παραπάνω. Τι παρατηρείτε;

3. Σύμφωνα με τα παραπάνω, πώς μπορεί ο ηλεκτρομαγνήτης να γίνει ισχυρότερος;

____________________________________________________________________________

4.Ποια είναι η εικασία σας όσον αφορά τη σχέση μεταξύ της σπείρας και τού μαγνητικού

πεδίου;_____________________________________________________________________

Δραστηριότητα 4η : Μετρήσεις, διαγράμματα

Παραμένουμε στην καρτέλα «ηλεκτρομαγνήτης». Για τη διερεύνηση της έντασης του μαγνητικού

πεδίου ενός σωληνοειδούς μαγνήτη, επιλέγουμε μόνο το Προβολή Πεδίου και Προβολή

Μαγνητομέτρου.



1. Εξετάζουμε πώς το μαγνητικό πεδίο μεταβάλλεται με

την απόσταση από το κέντρο του πηνίου. Γι` αυτό θα πάρουμε

μετρήσεις από διάφορες αποστάσεις στο πεδίο. Το ρυθμιστικό

τάσης να είναι στα 2 V. Επιλέξτε 1 σπείρα. Ξεκινώντας από

αριστερά του πηνίου και κατά μήκος του άξονα του,

μετακινήστε το Μαγνητόμετρο έτσι ώστε να καταγράψτε την

τιμή της έντασης Β του πεδίου στο κέντρο της κάθε βελόνας

μικρής πυξίδας που υπάρχει στο εικονικό πεδίο. Μετακινηθείτε

κάθε φορά μία- μία βελόνα της πυξίδας προς τα δεξιά και καταγράψτε την αξία του Β.

Επαναλάβετε μέχρι να έχετε ολοκληρώσει τον παρακάτω πίνακα.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: πάρτε μετρήσεις από 5 βελόνες στα αριστερά και 5 στα δεξιά του πηνίου. Το 0 είναι

για το κέντρο του πηνίου. Για να είστε σίγουροι ότι λαμβάνετε μετρήσεις κατά μήκος του άξονα, θα

πρέπει το στοιχείο y (Βy) του μαγνητικού πεδίου να είναι πάντα μηδέν. (Η y-συνιστώσα του

μαγνητικού πεδίου είναι μηδέν κατά μήκος του άξονα του πηνίου.)

1.α Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα:

Θέση μικρής πυξίδας

(αυθαίρετες μονάδες)

Ένταση Β

μαγνητικού

πεδίου (σε Gauss)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5



1.β Να κάνετε το διάγραμμα (x Θέσης,y Έντασης):

Πίνακας 1: Διάγραμμα (θέσης πυξίδας, Έντασης Β).

1.γ. Είναι συμμετρικό το γράφημα σας;_______________________________________

1.δ. Χρησιμοποιώντας το γράφημα σας, περιγράψτε πώς μεταβάλλεται η ένταση του μαγνητικού

πεδίου του σωληνοειδούς στα διάφορα σημεία.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Ποια είναι η σχέση μεταξύ ένταση του μαγνητικού πεδίου και της απόστασης από το κέντρο του

μαγνήτη (πηνίου ) (ανάλογη, αντιστρόφως ανάλογη;...)

_________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

Ένταση μαγνητικού πεδίου Β



2. Εξετάζουμε πώς το μαγνητικό πεδίο σχετίζεται με το

ρεύμα. Γνωρίζοντας ότι με βάση τον Νόμο του Ωμ τάσηV

και ένταση I είναι ανάλογα, αν πάρουμε μετρήσεις με

διαφορετικές τιμές V τότε θα έχουμε εικόνα της

αναλογικότητας της έντασης B και της έντασης I του

διαρρέοντος ρεύματος. Ο αριθμός των σπειρών να είναι 4.

2.α Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα:

Τιμή στο ρυθμιστικό

τάσης (V)

Ένταση Β


πεδίου (σε Gauss)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



2 β. Να κάνετε το διάγραμμα (V,Β ):

Πίνακας 2: Διάγραμμα (Τάσης V,Έντασης Β)

3. Εξετάζουμε πώς το μαγνητικό πεδίο σχετίζεται με τις

σπείρες. Το ρυθμιστικό τάσης να είναι στα 10 V.

Διατηρώντας στο Μαγνητόμετρο στο κέντρο του πηνίου

αλλάζουμε τις σπείρες και καταγράφουμε την τιμή.

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11




3.α Καταγράφουμε τις τιμές στον παρακάτω πίνακα.

Αριθμός σπειρών Ένταση Β


πεδίου (σε

Gauss) 1

2

3

4

3 β. Να κάνετε το διάγραμμα (Ν,B ):

Πίνακας 3: Διάγραμμα ( αριθμού σπειρών Ν, Έντασης Β)

4.Με βάση τα παραπάνω διαγράμματα, σε ποιά συμπεράσματα κατέληξες που να δείχνουν από τι

εξαρτάται η ένταση του μαγνητικού πεδίου του μαγνήτη;

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5




7.1 Μειονεκτήματα προσομοίωσης

Η αναπαράσταση του πεδίου στο περιβάλλον του λογισμικού γίνεται µε πληθώρα

μαγνητικών βελονών. Με συμβατικά μέσα αυτό μπορεί να γίνει µε ρινίσματα σιδήρου.

Από το λογισμικό απουσιάζει η αισθητοποίηση των δυναμικών γραμμών στο χώρο

ώστε να αντιμετωπιστεί η παρανόηση των μαθητών ότι «τα μαγνητικά πεδία είναι

επίπεδα».

Οι μαγνητικές βελόνες ισαπέχουν και είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες στο επίπεδο.

Δεν είναι διατεταγμένες διαδοχικά ώστε να υποδηλώνουν και τις δυναμικές γραμμές

όπως συνηθίζεται στη βιβλιογραφία µας. Η έννοια της δυναμικής γραμμής και των

ιδιοτήτων της δεν υποστηρίζεται µε αυτό τον τρόπο αναπαράστασης. Μια σημαντική

ιδιότητα των δυναμικών γραμμών είναι πως η πυκνότητά τους είναι ανάλογη της έντασης

του πεδίου. Εδώ η ένταση του πεδίου υποδηλώνεται µε διαφορετικό τρόπο: µε την ένταση

του φωτισμού όπου οι πηγές φωτισμού είναι οι πόλοι του μαγνήτη και έχουν μέτρο ανάλογο

µε την ένταση του μαγνήτη.

Υπάρχει το μαγνητόμετρο που βοηθάει στην ανάγνωση της αριθμητικής τιμής της

έντασης αλλά αν λάβουμε επίσης υπόψη ότι η απόσταση των βελονών ρυθμίζεται και η

μεγάλη μαγνητική βελόνα σύρεται παντού τότε σε οποιοδήποτε σημείο του πεδίου

µμπορεί να τοποθετηθεί μαγνητική βελόνα και μαγνητόμετρο συνεπώς μπορεί να

αντιμετωπιστεί µε επιτυχία η αντίληψη ορισμένων μαθητών πως πεδίο υπάρχει µόνο στις

δυναμικές γραμμές.

Η αλληλεπίδραση: Ο μαθητής χειρίζεται άμεσα ένα μαγνήτη κοντά σε ένα πηνίο και

παράγεται ρεύμα στο πηνίο που αισθητοποιείται µε βολτόµετρο. Ο χειρισμός δεν απαιτεί

κατανάλωση ενέργειας και ο μαθητής δεν αποκτά αίσθηση της δυσκολίας αλλά και της

αλληλεπίδρασης μαγνήτη και πηνίου. Υπάρχει δηλαδή ο κίνδυνος να παραμείνει η αντίληψη

στο µμαθητή πως «µε ευκολία κουνάμε ένα μαγνήτη κοντά σε πηνίο και παίρνουμε

ηλεκτρική ενέργεια, αν μάλιστα αυξήσουμε τον αριθμό περιελίξεων μπορούµε να έχουμε και

περισσότερη ενέργεια».

Συνοψίζοντας σημειώνουμε πως το παρόν λογισμικό προσφέρεται για ποιοτική (και

ημιποσοτική) μελέτη. ∆εν υποκαθιστά ούτε αντικαθιστά τα συμβατικά εποπτικά όργανα του

εργαστηρίου φυσικών επιστημών. Βοηθά µε τις αναπαραστάσεις του και την μοντελοποίηση



των καταστάσεων στην βαθύτερη κατανόηση του φαινομένου. Τα αδύνατα σηµεία

επισημάνθηκαν ώστε να αναδειχτεί η συµπληρωματικότητά του ως προς τα συμβατικά μέσα και

την πειραματική προσέγγιση της διδασκαλίας.

8. Γιατί έγινε αυτό το σενάριο.

Όπως γράφτηκε αρχικά, ο μαγνητισμός έχει μπει για τα καλά στη ζωή μας. Χωρίς

εφαρμογή του μαγνητισμού οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε σήμερα

θα ήταν πολύ διαφορετικές. Σε λίγες μόνο ηλεκτρικές συσκευές από αυτές που χρησιμοποιούνται

σήμερα δεν έχουμε φαινόμενα μαγνητισμού. Όμως ενώ πολλά έχουν γραφτεί/αναφερθεί για τον

ηλεκτρισμό, δεν έχουμε δώσει ισοδύναμα την πρέπουσα σημασία και προσοχή στον μαγνητισμό.

Πέρα από την παραπάνω διαπίστωση πολλοί ίσως να αναρωτήθηκαν πώς ένα σενάριο (ή

σχέδιο) διδασκαλίας παρουσιάστηκε τόσο αναλυτικά ενώ πρόκειται για κάποιο μάθημα 3ων άντε

4ων ωρών διδακτικής σε ένα σχολείο.

Το σενάριο αυτό διδασκαλίας ξεκίνησε να ετοιμάζεται στα πλαίσια της επιμόρφωσης β-

επιπέδου φυσικών επιστημών 2011-12. Ο σκοπός όμως της έκτασης που πήρε τελικά η εργασία

αυτή είναι εμφανής. Θα μπορούσε να αποτελέσει μια βάση (ή να χρησιμοποιηθεί αυτούσιο) για

κάποιο σεμινάριο, project,εργασία ή και μελέτη, θα μπορούσε να αναρτηθεί σε κάποιο blog στο

Διαδίκτυο ή με όποιον άλλο τρόπο, έτσι ώστε να βοηθήσει κάποιους άλλους. Η γνώση είναι και θα

πρέπει να συνεχιστεί να είναι, ελεύθερη, δωρεάν, πλούσια και κυρίως επώνυμη.



9 . Βιβλιογραφία

[1]. Διδακτική των φυσικών επιστημών, Π.Κόκκοτα,

http://old.primedu.uoa.gr/sciedu/lesson/didfe.htm

[2]. Αντώνη Αντωνίου, Βοηθώντας τους μαθητές να μάθουν Φυσική, Εναλλακτικές ιδέες των

μαθητών http://users.sch.gr/antoniou/MyPage/Documents/Misconceptions/AltConc.htm

[3]. Εναλλακτικές ιδέες μαθητών, Ανδρέα Κασσέτα,

http://users.sch.gr/kassetas/0%20000%200%200%20aaAlterIDEAS3.htm

[4]. DriverR., Squires A., Rushworth P., Wood-RobinsonV.Οικοδομώντας τις έννοιες των

φυσικών επιστημών. Μια παγκόσμια σύνοψη των ιδεών των μαθητών, Αθήνα,2000,σελ 233-235

[5]. Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός,Milton Gussow,Senior engineer,Applied Physics

Laboratory,The Johns Hopkins University.Μετάφραση Σωτήρη Περσίδη,McGraw-Hill,NY, ΕΣΠΙ

ΑΘΗΝΑ,1994

[6]. Βιολογικές επιδράσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, Κ.Θ.ΛΙΟΛΙΟΥΣΗ. Επικ.

Καθηγητή Ηλεκτρονικής Φυσικής Παν.Αθ.1997 Εκδόσεις Δίαυλος.

[7]. Μαγνητικοί αισθητήρες και εφαρμογές, Δημήτριος Ν. Μαυροκουκουλάκης, Σχολή

Τεχνολογικών εφαρμογών,Τμήμα Ηλεκτρολογίας (εργασία σε pdf δίχως αναφορά σε Ιδρυμα και έτος)

[8]. Physics Education Technology: Προτάσεις παιδαγωγικής αξιοποίησης, Σ.Τσοβόλας

Φυσικός, Γυμνάσιο Παναιτωλίου

[9]. http://www.levitron.com/index.html

[10]. Παρελθόν, παρόν και μέλλον των μονίμων μαγνητών. Εργασία, Νεοφύτου Ανδρέας 2009.

[11]. http://www.auth.gr/grmagnet Πανελλήνιο ∆ίκτυο Μαγνητισµού & Μαγνητικών Υλικών

[12]. http://phet.colorado.edu/new/index.php

[13]. Broadcast Yourself.

[14]. Πειράµατα στην επίδραση ενός ρεύµατος της ηλεκτρικής ενέργειας στη µαγνητική

βελόνα. Μετάφραση του αρχικού λατινικού απολογισµού που εµφανίζεται στα χρονικά της

φιλοσοφίας (21 Ιουλίου, 1821). Σελ.. 71-76 στο Dibner

[15]. Εγκύκλιοι και αποφάσεις του Υπουργείου Παιδείας

[16]. Spintronics,άρθρο από το Scientific American των David D. Awschalom, Michael E. Flattι και

Nitin Samarth. Ιούνιος 2002 http://www.physics4u.gr/articles/2002/spintronics.html

[17]. ΔΕΠΠΣ-ΑΠΣ Φυσικής Β Τάξης Λυκείου, Γενικής Παιδείας

[18]. Φυσική Γενικής Παιδείας, Β Τάξης Γενικού Λυκείου, ΟΕΔΒ 2010

http://old.primedu.uoa.gr/sciedu/lesson/didfe.htm

http://users.sch.gr/antoniou/MyPage/Documents/Misconceptions/AltConc.htm

http://users.sch.gr/kassetas/0%20000%200%200%20aaAlterIDEAS3.htm

http://www.levitron.com/index.html

http://www.auth.gr/grmagnet


http://www.physics4u.gr/articles/2002/spintronics.html

http://www.youtube.com/



Μαγνήτες, Μαγνητικό πεδίο

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Νο 1 Ονοματεπώνυμο_________________________________Τάξη________Ημερ._____

Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις που αποσκοπούν στην καλύτερη εμπέδωση της γνώσης που

αποκτήσατε από την συζήτηση με τον καθηγητή σας και παρακολουθώντας την παρουσίαση.

1.Ποια σώματα ονομάζονται μαγνήτες;

2.Ποια υλικά λέγονται σιδηρομαγνητικά;

3.Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της μαγνητικής δύναμης;

4.Τι είναι οι πόλοι του μαγνήτη;

5.Τι θα συμβεί αν κόψουμε ένα μαγνήτη σε μικρότερα κομμάτια;

6. Τι είναι το μαγνητικό πεδίο;

7. Τι ονομάζεται μαγνητικό φάσμα;

8. Σε ποιες περιοχές του μαγνήτη είναι πιο πυκνές οι δυναμικές γραμμές;

9. Πώς γίνεται η μαγνήτιση των σιδηρομαγνητικών υλικών;

10. Πώς εξηγείται η μαγνήτιση των σιδηρομαγνητικών υλικών;

11. Πώς γίνεται η απομαγνήτιση των σιδηρομαγνητικών υλικών;



Μαγνητικό πεδίο ρευματοφόρων αγωγών

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Νο 2 Ονοματεπώνυμο _______________________________τάξη______ημερομ._____

1.Να συμπληρωθούν τα κενά:

1.α. Γύρω από ευθύγραμμο ρευματοφόρο αγωγό μεγάλου μήκους, δημιουργείται μαγνητικό

πεδίο η ένταση του οποίου είναι ____________με την ένταση του __________ που διαρρέει τον

αγωγό και __________ανάλογη με _______________από το ρευματοφόρο αγωγό.

1.β. Στο κέντρο ενός κυκλικού ρευματοφόρου αγωγού η ένταση του μαγνητικού πεδίου

είναι___________ με την ένταση του ______που διαρρέει τον αγωγό και __________ _________

με την ____του κυκλικού αγωγού

2. Βρείτε ποια από τις παρακάτω απαντήσεις είναι σωστή.

2.α. Δύο παράλληλοι ρευματοφόροι αγωγοί μεγάλου μήκους βρίσκονται σε απόσταση r μεταξύ

τους και διαρρέονται από ομόρροπα ρεύματα Ι1=Ι2 .Στο μέσο της μεταξύ τους απόστασης η ένταση

του μαγνητικού πεδίου είναι:

α) 2

Ik

r β) 0 γ) 4

Ik

r δ) 8

Ik

r

2.β. Δυο κυκλικοί αγωγοί έχουν ακτίνες r και 2r διαρρέονται από ρεύματα Ι1=Ι και Ι2 = 2Ι και

βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με κοινό κέντρο Κ .Η ένταση του μαγνητικού πεδίου στο σημείο Κ

είναι:

α) 4

Ik

r β) 8

Ik

r γ) 0 δ)

6

Ik

r



3. Βρείτε την σωστή απάντηση:

3.α. Ποιο από τα παραπάνω διαγράμματα δίνει την ένταση του μαγνητικού πεδίου στο κέντρο

κυκλικού ρευματοφόρου αγωγού σε συνάρτηση

1ο) με την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό

2ο) με την ακτίνα του αγωγού

α, β, γ, δ,

3.β. Ποιο από τα παραπάνω διαγράμματα δίνει την ένταση του μαγνητικού πεδίου γύρω από

ευθύγραμμο αγωγό μεγάλου μήκους σε συνάρτηση

1ο ) με την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό

2ο ) με την απόσταση από τον αγωγό

α, β, γ, δ,

4. Ένα σωληνοειδές έχει μήκος l, διαρρέεται από ρεύμα Ι και έχει αριθμό σπειρών Ν. Τι θα συμβεί

με την ένταση του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό του σωληνοειδούς αν α) διπλασιάσουμε την

ένταση του ρεύματος, β) διπλασιάσουμε το μήκος του σωληνοειδούς, διατηρώντας τον αριθμό

των σπειρών σταθερό γ) διπλασιάσουμε τον αριθμό των σπειρών αλλά το μήκος παραμείνει

σταθερό.

α) ______________

β)_______________

γ)_______________

5.Γιατι οι γερανοί στα λιμάνια χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνήτες και όχι φυσικούς μαγνήτες για να

σηκώσουν βαριά μεταλλικά αντικείμενα;

____________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________

Μαγνητισμός ΤΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Documents

Transcript of Μαγνητισμός ΤΟ ΣΕΝΑΡΙΟ