ΘΕΜΑ 1ο

Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1 - 4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

1. Η χαρακτηριστική καμπύλη μιας ηλεκτρικής πηγής φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το σημείο Α τομής της καμπύλης με τον άξονα της πολικής τάσης V της πηγής εκφράζει:

α. την τιμή της ηλεκτρεγερτικής δύναμης της πηγής

β. την τιμή του ρεύματος βραχυκύκλωσης

γ. την τιμή της ηλεκτρικής ισχύος που παρέχει η πηγή

δ. τη μέγιστη τιμή της έντασης του ρεύματος.

Μονάδες 4

2. Οι μαγνητικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου ρευματοφόρου ευθύγραμμου αγωγού απείρου μήκους είναι:

α. ευθείες β.κύκλοι γ. ελλείψεις δ. υπερβολές. Μονάδες 4

3. Το Τesla είναι μονάδα μέτρησης της:

α. έντασης ηλεκτρικού ρεύματος β. ισχύος ηλεκτρικού ρεύματος

γ. έντασης ηλεκτρικού πεδίου δ. έντασης μαγνητικού πεδίου. Μονάδες 4

4. Στο άκρο ενός ελατηρίου είναι προσδεμένο ένα σώμα που εκτελεί αρμονική ταλάντωση. Αν το ελατήριο αντικατασταθεί με άλλο τετραπλάσιας σταθεράς, η περίοδος ταλάντωσης του σώματος:

α. διπλασιάζεται β. υποδιπλασιάζεται

γ. τετραπλασιάζεται δ. παραμένει η ίδια. Μονάδες 4

5. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα της πρότασης και δίπλα τη λέξη που τη συμπληρώνει σωστά.

α. Ένα ηλεκτρικό πεδίο ονομάζεται . . . . . . . , όταν η έντασή του είναι η ίδια σε όλα τα σημεία του. ομογενές

β. Η φορά κίνησης των ηλεκτρονίων λέγεται . . . . . . . φορά του ηλεκτρικού ρεύματος. πραγματική

Μια παρατήρηση .

Η έννοια ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΦΟΡΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ είναι

α. κατάλοιπο μιας εποχής κατά την οποία η εννοιακή οικοδόμηση του ηλεκτρομαγνητισμού δεν είχε ολοκληρωθεί

β. έννοια η οποία ΔΕΝ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΠΟΥΘΕΝΑ, συνεπώς ΕΝΝΟΙΑ ΑΧΡΗΣΤΗ.

Η εμμονή στο να εμφανίζεται σε ορισμένα σχολικά εγχειρίδια δημιουργεί αδικαιολόγητη σύγχυση, η οποία πιστεύουμε ότι θα καταγραφεί κατά τη διόρθωση των γραπτών των μαθητών.

ΕΊΝΑΙ ΚΑΙΡΟΣ ΝΑ ΤΗΝ ΕΓΚΑΤΑΛΕΙΨΟΥΜΕ και ως ΦΟΡΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ να διδάσκουμε τη ΦΟΡΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

Το ότι προτάθηκε ως στοιχείο της αξιολόγησης μια έννοια η οποία ποτέ δεν χρησιμοποιήθηκε ήταν , κατά την άποψή μας, μία ατυχής επιλογή.

γ. Το όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται . . . . . . αμπερόμετρο

δ. Η ηλεκτρική αντίσταση ενός αγωγού είναι . . . . του μήκους του αγωγού. ανάλογη

ε. Η σύνδεση δύο σημείων ενός κυκλώματος με αγωγό αμελητέας αντίστασης ονομάζεται . . . . . . . . βραχυκύκλωμα Μονάδες 5

6. Να χαρακτηρίσετε στο τετράδιό σας τις προτάσεις που ακολουθούν, με τη λέξη Σωστό, αν είναι σωστές και με τη λέξη Λάθος, αν είναι λανθασμένες.

α. Η κατεύθυνση της έντασης ηλεκτρικού πεδίου σε ένα σημείο Α ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από σημειακό φορτίο Q, εξαρτάται από το πρόσημο του φορτίου Q. ΣΩΣΤΟ

β. Η ηλεκτρική αντίσταση των μεταλλικών αγωγών μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. ΛΑΘΟΣ

γ. Σ’ ένα ομογενές ηλεκτρικό πεδίο οι δυναμικές γραμμές είναι παράλληλες. ΣΩΣΤΟ

δ. Η φορά των επαγωγικών ρευμάτων καθορίζεται από τον κανόνα Lenz. ΣΩΣΤΟ Μονάδες 4

ΘΕΜΑ 2ο

1. Δίνεται κυκλικός αγωγός Κ ακτίνας α ο οποίος διαρρέεται από συνεχές ρεύμα σταθερής έντασης. Το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου του αγωγού Κ στο κέντρο του είναι Β. Ευθύγραμμος αγωγός Ε απείρου μήκους διαρρέεται από συνεχές ρεύμα ίδιας σταθερής έντασης. Η απόσταση από τον αγωγό Ε στην οποία το μέτρο της έντασης του δικού του μαγνητικού πεδίου ισούται με Β είναι:

α. α/π β. 2α/π γ. α/2π. Μονάδες 2

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 6

2. Επίπεδος πυκνωτής συνδέεται με πηγή συνεχούς τάσης. Αν διπλασιάσουμε την απόσταση μεταξύ των οπλισμών του, διατηρώντας την τάση της πηγής σταθερή, τότε η ενέργεια του πυκνωτή:

α. διπλασιάζεται β. υποδιπλασιάζεται γ. παραμένει ίδια. Μονάδες 2

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 6

3. Σε δύο διαφορετικά πειράματα, όπου χρησιμοποιείται το ίδιο αγώγιμο πλαίσιο, η μαγνητική ροή Φ που διέρχεται από το πλαίσιο σε συνάρτηση με το χρόνο t, παριστάνεται αντίστοιχα με τα δύο παρακάτω διαγράμματα:

Σε ποια περίπτωση η ένταση του επαγωγικού ρεύματος που διαρρέει το πλαίσιο έχει μεγαλύτερη τιμή;

α. στο διάγραμμα I β. στο διάγραμμα ΙΙ Μονάδες 2

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 7

Μια παρατήρηση. Σύμφωνα με το Πρόγραμμα Σπουδών ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής διδάσκεται με την εξίσωση Ε = - ΔΦ/Δt και ο νόμος του Ohm με την Ι = Ε/R . Ο συνδυασμός των δύο αυτών εξισώσεων οδηγεί στην Ι = - ΔΦ/ R Δt, σύμφωνα με την οποία η τιμή του ρεύματος που αντιστοιχεί στο διάγραμμα I (με τη μικρότερη ΔΦ/Δt) είναι αλγεβρικά μεγαλύτερη. Και το ερώτημα «σε ποια περίπτωση η ένταση του ρεύματος έχει μεγαλύτερη τιμή;» θα δημιουργούσε σε ορισμένους μαθητές αμηχανία δεδομένου ότι θα μπορούσαν να αντιλαμβάνονται ότι το ρεύμα με τη αλγεβρικά μεγαλύτερη τιμή είναι «ασθενέστερο» από το άλλο.

Μία σωστή κίνηση. Η διόρθωση την οποία έκανε έστειλε έγκαιρα η Επιτροπή, καλώντας τους εξεταζόμενους να συγκρίνουν τις απόλυτες τιμές των δύο ρευμάτων, ήταν μία σωστή κίνηση.

Μια άποψη. Πρέπει κάποτε να τολμήσουμε και να «ξεφορτωθούμε» το αρνητικό πρόσημο από τον νόμο της επαγωγής και σίγουρα προκειμένου για Προγράμματα Σπουδών Φυσικής Γενικής Παιδείας. Ας μην ξεχνάμε ότι ο διδάσκων εκπαιδευτικός ( ευτυχώς ) δεν επιφορτίζεται με το καθήκον να εξηγήσει το «ΓΙΑΤΙ ΤΟ ΑΡΝΗΤΙΚΟ ΑΥΤΟ ΠΡΟΣΗΜΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΕΙ ΜΕ ΤΟΝ ΚΑΝΟΝΑ ΤΟΥ Lenz». Πρόκειται δηλαδή για ένα ΑΝΕΞΗΓΗΤΟ ΔΕΔΟΜΕΝΟ για το οποίο οι μαθητές πρέπει να μάθουν να λένε ότι «εκφράζει τον κανόνα του Lenz».

Ποιο ρεύμα είναι ισχυρότερο; Εκτός από αυτά, η αλγέβριση του μεγέθους ΕΝΤΑΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ δημιουργεί κατά την περιγραφή των φαινομένων και κάποιες λογικές παραδοξότητες καθώς ένα ρεύμα, λόγου χάριν, –6 αμπέρ, είναι ισχυρότερο από ένα ρεύμα –4 αμπέρ μολονότι είναι αλγεβρικά μικρότερο. Και είναι βέβαια ισχυρότερο υπό την έννοια ότι ανάβει εντονότερα το ίδιο κατάλληλο λαμπάκι αλλά και δημιουργεί ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο. Έτσι το ερώτημα «ποιο ρεύμα είναι μεγαλύτερο το –6 Α ή το –4Α;» εύκολα προκαλεί σύγχυση.

ΘΕΜΑ 3ο

Τέσσερις αντιστάτες R₁, R₂, R₃ και R₄ με αντίστοιχες αντιστάσεις 6Ω, 6Ω, 3Ω και 6Ω συνδέονται, όπως φαίνεται στο παρακάτω κύκλωμα. Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη R₃ είναι 4Α. Τα άκρα Α και Δ της διάταξης συνδέονται με πηγή ΗΕΔ Ε και αμελητέα εσωτερική αντίσταση.

1. Ποια θα είναι η ένδειξη ενός ιδανικού βολτομέτρου, αν τα άκρα του συνδεθούν στα σημεία

Γ και Δ; Μονάδες 3

2. Να υπολογίσετε την ολική αντίσταση του κυκλώματος. Μονάδες 7

3. Να υπολογίσετε την ΗΕΔ της πηγής. Μονάδες 6

4. Να υπολογίσετε το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία της διάταξης επί 24 ώρες, όταν μια kWh κοστίζει 0,07 Ευρώ. Μονάδες 9

Δύο σχόλια. Σχετικά με τη διατύπωση «Τέσσερις αντιστάτες R₁, R₂, R₃ και R₄ με αντίστοιχες αντιστάσεις 6Ω, 6Ω, 3Ω και 6Ω» θα μπορούσαμε να κάνουμε δύο σχόλια.

Το πρώτο. Παρόλα όσα διδάσκονται οι μαθητές μας στη σχολική γραμματική, σύμφωνα με την προσωπική μας άποψη, το ορθό είναι «ΤΕΣΣΕΡΕΙΣ αντιστάτες» και όχι «ΤΕΣΣΕΡΙΣ αντιστάτες». Συμφωνούμε με το Λεξικό του Γ. Μπαμπινιώτη.

Το δεύτερο. Τι ακριβώς παριστάνει το σύμβολο R₁ ; Το αντικείμενο ΑΝΤΙΣΤΑΤΗΣ, την τιμή του μεγέθους ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ του αντιστάτη ή και τα δύο. Από τη διατύπωση φαίνεται ότι παριστάνει μόνο το αντικείμενο. Πρέπει κάποτε οι διατυπώσεις μας να αρχίσουν να δείχνουν μεγαλύτερο σεβασμό στη Σημειολογία αλλά και να διδάσκουν στους μαθητές μας μεγαλύτερο σεβασμό στη Σημειολογία

Εξυπακούεται ότι κανένα από τα παραπάνω δεν πρόκειται να προκαλέσει πρόβλημα στους εξεταζόμενους.

Μία εκτίμηση. Παρά τα δύο αυτά σχόλια η συνολική μας εκτίμηση για τη διατύπωση του ΘΕΜΑΤΟΣ 3 είναι ότι η επιλογή ήταν επιτυχημένη και η διατύπωση σχεδόν απόλυτα σαφής

ΘΕΜΑ 4ο

Δύο όμοια μεταλλικά σφαιρίδια Α και Γ είναι στερεωμένα στις άκρες δύο μονωτικών νημάτων ίδιου μήκους 0,30m, τα οποία αναρτώνται από το σταθερό σημείο Ο. Τα σφαιρίδια είναι ομόσημα φορτισμένα με φορτίο –4μC το καθένα και ισορροπούν, όπως φαίνεται στο σχήμα. Τα νήματα σχηματίζουν γωνία 90°.

1. Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης Coulomb που ασκεί το ένα φορτίο στο άλλο. Μονάδες 6

2. Να υπολογίσετε το δυναμικό του συνολικού ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Ο.

Μονάδες 6

3. Να υπολογίσετε το μέτρο της έντασης του συνολικού ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Ο. Μονάδες 6

4. Αν Ρ είναι η τέταρτη κορυφή του τετραγώνου ΟΑΡΓ, να υπολογίσετε το έργο της δύναμης του συνολικού πεδίου, όταν φορτίο +1μC μετακινηθεί από το σημείο Ο στο Ρ. (Υποθέστε ότι κατά τη μετακίνηση τα σφαιρίδια Α και Γ συγκρατούνται σταθερά στις αρχικές τους θέσεις). Μονάδες 7

Δίνεται: ηλεκτρική σταθερά k=9·10⁹ Nm²/C².

Ένα σχόλιο. Σε τι άραγε χρειάζονται τα μονωτικά νήματα; Σε τι άραγε χρειάζεται το φαινόμενο «ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ κάθε σφαιριδίου» στο πεδίο βαρύτητας; Μήπως πρόκειται για μέρος ενός άλλου προβλήματος στο οποίο θα ενδιέφερε η παρουσία των νημάτων και η ισορροπία στο πεδίο βαρύτητας;

Μία εκτίμηση. Πρόκειται για πρόβλημα με εντελώς θεωρητικά ερωτήματα που δεν έχουν καμία σχέση με δεδομένα εμπειρικών μετρήσεων. Επιχειρείται ωστόσο η θεμελίωσή του πάνω σε εμπειρικά δεδομένα αλλά το αποτέλεσμα είναι σχετικά ατυχές .

Για μάθημα Φυσικής Γενικής Παιδείας τέτοιου είδους προβλήματα καλό θα είναι να αποφεύγονται κυρίως διότι την επόμενη χρονιά θα επηρεάσουν αρνητικά και θα ωθήσουν στην αγκαλιά της φροντιστηριακής αντίληψης για τη διδασκαλία την ήδη χειμαζόμενη διδασκαλία του συγκεκριμένου μαθήματος με τις 65 ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ που πρέπει να διδαχθούν στις 50 περίπου ώρες της ετήσιας διδασκαλίας του μαθήματος.