Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Η φυσική στην Γ΄ Γυμνασίου 2

Το ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

Διαβάζουμε, σχολιάζουμε, προτείνουμε

Διαβάζουμε	Σχολιάζουμε	Προτείνουμε
Στη σελίδα 41 Ονομάζουμε ηλεκτρική τάση ή διαφορά δυναμικού (V) μεταξύ των πόλων μιας ηλεκτρικής πηγής το πηλίκο της ενέργειας που προσφέρεται από την πηγή σε ηλεκτρόνια Eηλεκτρική συνολικού φορτίου (q) όταν διέρχονται από αυτόν προς το φορτίο q ή στη γλώσσα των μαθηματικών V= Eηλεκτρική/q	Η σκοπιά της Φυσικής. Η ενέργεια στην οποία αναφερόμαστε είναι ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. Είναι, με άλλα λόγια, ΕΡΓΟ δυνάμεων που ασκούνται από το ηλεκτρικό πεδίο σε σωματίδια με φορτίο, κατά την κίνηση των σωματιδίων από ένα σημείο σε ένα άλλο. Μπορούμε να λέμε ότι μεταβιβάζεται από τη μπαταρία ( ή από το δίκτυο ή από το υπόλοιπο κύκλωμα ) σε αγωγό με δύο συγκεκριμένα άκρα. Η τιμή της καθορίζεται α. από το συνολικό φορτίο των σωματιδίων και β. από μια ποσότητα η οποία λέγεται ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ και αναφέρεται σε δύο σημεία του πεδίου ή σε δύο σημεία Α και Β του κυκλώματος Η σκοπιά της Διδακτικής. Είναι τουλάχιστον άστοχο το να επιβάλλονται στον διδασκόμενο δύο ορισμοί. Και στον πρώτο να αναφέρεται ότι «η ενέργεια μεταβιβάζεται από την πηγή σε ηλεκτρόνια» ενώ στον δεύτερο ότι «η ενέργεια μεταβιβάζεται από τα ηλεκτρόνια στον καταναλωτή», δηλαδή στον αγωγό του οποίου τα ηλεκτρόνια είναι «δικά του». Η χρήση του συμβόλου Eηλεκτρική οδηγεί στη διαιώνιση της σύγχυσης ανάμεσα στις έννοιες ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ και ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, στη συγκεκριμένη περίπτωση ΕΡΓΟ. Το σχολικό βιβλίο της Β΄ Λυκείου χρησιμοποιεί εδώ και χρόνια το σύμβολο W. Γιατί άραγε οι συγγραφείς του βιβλίου της Γ΄ Γυμνασίου το αγνοούν και εισάγουν το σύμβολο Eηλεκτρική ; Κανείς δεν ξέρει.	Να προηγηθεί αποσαφήνιση με απλά λόγια του ερωτήματος «ποια ενέργεια;» και να ακολουθήσει ΕΝΑΣ ορισμός για την έννοια «διαφορά δυναμικού» και ΟΧΙ ΔΥΟ ορισμοί. Η λειτουργία κάθε κλειστού κυκλώματος μπορεί να περιγραφεί και με την έννοια ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, οπότε μιλάμε για ένα ενεργειακό «πάρε δώσε». Ορισμένα τμήματα – όπως η μπαταρία- τροφοδοτούν με ενέργεια και άλλα, όπως οι αγωγοί, τροφοδοτούνται. Σε τροφοδοτούμενο με ενέργεια τμήμα ΑΒ ενός κλειστού κυκλώματος η ενέργεια αυτή μεταβιβάζεται από το υπόλοιπο κύκλωμα στα κινούμενα σωματίδια -σε μεταλλικούς αγωγούς είναι ηλεκτρόνια - του τμήματος ΑΒ. Το «πόση ενέργεια μεταβιβάζεται» καθορίζεται α. από το συνολικό φορτίο των σωματιδίων και β. από τιμή μιας ποσότητας η οποία λέγεται ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ αναφέρεται στα άκρα Α και Β του τμήματος και συμβολίζεται με VΑΒ . Με σύμβολα μπορούμε να γράψουμε W = VΑΒq.
Στη σελίδα 42 Ονομάζουμε ηλεκτρική τάση ή διαφορά δυναμικού (V) μεταξύ των δύο άκρων ενός καταναλωτή το πηλίκο της ενέργειας που μεταφέρουν στον καταναλωτή ηλεκτρόνια συνολικού φορτίου q όταν διέρχονται από αυτόν προς το φορτίο q ή στη γλώσσα των μαθηματικών V= Eηλεκτρική/q

Διαβάζουμε	Σχολιάζουμε	Προτείνουμε
Στη σελίδα 42 Καθώς τα ηλεκτρόνια περνούν από ένα λαμπτήρα, ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική και σε φωτεινή	Η μεταβιβαζόμενη σε ένα λαμπτήρα ενέργεια μετατρέπεται εξ ολοκλήρου σε θερμική ενέργεια του νήματος. Η συνέπεια είναι η θερμοκρασία του νήματος να αυξηθεί σε σημείο που το νήμα να εκπέμπει φως. Κατά την εκπομπή αυτή ένα μέρος της θερμικής ενέργειας του μεταλλικού νήματος μετατρέπεται σε φωτεινή ενέργεια- ακτινοβολία.	Να διδαχθεί σύμφωνα με το σχόλιο

Διαβάζουμε	Σχολιάζουμε	Προτείνουμε
ΣΕΛΙΔΑ 43 Είδαμε ότι όλες οι ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε ( μπαταρίες, λαμπτήρες, οικιακές ηλεκτρικές συσκευές ) διαθέτουν δύο άκρα ( πόλους) με τα οποία συνδέονται στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Οι ίδιες οι συσκευές ονομάζονται ηλεκτρικά δίπολα. ΣΕΛΙΔΑ 44 Αντίσταση του διπόλου Για να μπορούμε να εκτιμούμε το μέγεθος της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος (Ι) που διέρχεται από ένα δίπολο όταν εφαρμόζεται στους πόλους του ηλεκτρική τάση ορισμένης τιμής ορίζουμε ένα φυσικό μέγεθος που το ονομάζουμε ηλεκτρική αντίσταση του διπόλου ( τη συμβολίζουμε με το γράμμα R) . Ηλεκτρική αντίσταση ενός ηλεκτρικού διπόλου ονομάζεται το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης (V) που εφαρμόζεται στα άκρα του διπόλου προς την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει: R = V/I	1. Σύμφωνα με τα γραφόμενα, εφόσον και η μπαταρία είναι ηλεκτρικό δίπολο ο ορισμός της έννοιας ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ως πηλίκο V/I περιλαμβάνει και τη μπαταρία. Αυτό όμως ΔΕΝ ισχύει. Αν μετρήσουμε μια τυχαία τιμή πολικής τάσης μιας μπαταρίας και διαιρέσουμε με το ρεύμα δεν προκύπτει κάποια «αντίσταση της μπαταρίας». Το πηλίκο V/I δεν λέγεται «αντίσταση της μπαταρίας». Μόνο εάν το ρεύμα είναι ρεύμα βραχυκύκλωσης το αντίστοιχο πηλίκο συμπίπτει με την τιμή του μεγέθους «εσωτερική αντίσταση». 2. Σε ορισμένα Αναλυτικά Προγράμματα για μαθητές μεγαλύτερης ηλικίας υπάρχει η έννοια ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΙΠΟΛΟ συνοδευόμενη όμως α. από το βασικό στοιχείο ταυτότητας κάθε διπόλου, δηλαδή τη «χαρακτηριστική» του και β. από τη διάκριση των διπόλων σε ενεργητικά και σε παθητικά. Η μπαταρία όπως και κάθε ηλεκτρική πηγή είναι ενεργητικό δίπολο. Η χαρακτηριστική της δεν περνά από την αρχή των αξόνων και μπορεί να λειτουργεί έτσι ώστε να τροφοδοτεί με ενέργεια το υπόλοιπο κύκλωμα Ένα κομμάτι σύρμα είναι παθητικό δίπολο. Δεν μπορεί να τροφοδοτήσει με ενέργεια τα υπόλοιπα στοιχεία του κυκλώματος και η χαρακτηριστική του περνά από την αρχή των αξόνων. 3. Ο ορισμός της έννοιας αντίσταση δεν αναφέρεται σε όλα τα δίπολα παρά μόνο στα παθητικά . 4. Η επιλογή της έννοιας ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΙΠΟΛΟ και η ιδιαίτερη προβολή της - αποτελεί έως και ΤΙΤΛΟ ΕΝΟΤΗΤΑΣ – είναι μία από τις ΑΤΥΧΕΙΣ επιλογές του Αναλυτικού Προγράμματος για τη διδασκαλία της Φυσικής στην Τρίτη τάξη του Γυμνασίου. Η αντίστοιχη έννοια εμφανίζεται στο πρόγραμμα της Β΄ Λυκείου σχετικά υποβαθμισμένη.	1. Να γίνει αποδεκτό ότι η διδασκαλία του φαινομένου ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ για μαθητές Γυμνασίου δεν έχει ανάγκη την έννοια ηλεκτρικό δίπολο. Μπορεί άνετα να βασιστεί στην έννοια «ΑΓΩΓΟΣ με δύο άκρα» και στα αντικείμενα «σύρμα» και «αντιστάτης». 2. Με σκοπό να ενισχύσουμε την άποψή μας για το ατυχές της επιλογής α. Υπενθυμίζουμε ότι υπάρχει μία άλλη έννοια (σύστημα δύο σημειακών φορτίων +q και –q ) με το ίδιο όνομα, την οποία αρκετοί από τους διδασκόμενους θα συναντήσουν σε επόμενες τάξεις στη Χημεία αλλά και στη Φυσική Κατεύθυνσης Γ΄ Λυκείου ως «παλλόμενο ηλεκτρικό δίπολο». β. Το σημαντικότερο όμως είναι ότι με την επιμονή των συντακτών του Αναλυτικού Προγράμματος στην έννοια ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΙΠΟΛΟ επιβαρύνουμε χωρίς ουσιαστικό λόγο τους 14χρονους διδασκόμενους με ΜΙΑ ΑΚΟΜΑ ΕΝΝΟΙΑ, τη στιγμή που υπάρχει ένα ορυμαγδός από διδακτικά αντικείμενα (αντικείμενα, έννοιες, φαινόμενα, νόμοι, διατάξεις διαδικασίες) τα οποία πρόκειται να κάνουν την εμφάνισή τους. Ορισμένα από αυτά είναι: Ένταση ρεύματος, διαφορά δυναμικού, αντίσταση, ηλεκτρική πηγή, κλειστό κύκλωμα, ηλεκτρική ενέργεια, αντιστάτης, ειδική αντίσταση, θερμικός συντελεστής ειδικής αντίστασης, ροοστάτης , ποτενσιόμετρο, σύνδεση σε σειρά , παράλληλη σύνδεση, ηλεκτρική δυναμική ενέργεια ηλεκτρονίου, μεταφερόμενη ενέργεια, θερμότητα, θερμική ενέργεια, νόμος του Ohm, νόμος του Joule, φαινόμενο Joule, λαμπτήρας, τηκόμενη ασφάλεια, βραχυκύκλωμα, ηλεκτρόλυση, μαγνήτης, μαγνητικό πεδίο, ενέργεια μαγνητικού πεδίου, ηλεκτρομαγνήτης, ηλεκτρικός κινητήρας, γεννήτρια, ηλεκτρικοί παλμοί, νευρικά ερεθίσματα, ηλεκτροπληξία, καταναλισκόμενη ισχύς, 3. Οι συντάκτες του Αναλυτικού Προγράμματος ξεχνούν ίσως ότι «κάθε περιττό διδακτικό αντικείμενο ΠΑΡΑΜΕΡΙΖΕΙ κάποιο άλλο που θα μπορούσε να είναι έννοια της Κυματικής της Οπτικής και της Πυρηνικής φυσικής» 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ. Η έννοια ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΙΠΟΛΟ «ΔΕΝ ΧΩΡΑΕΙ» . Και δεν είναι μόνο αυτή.

Διαβάζουμε	Σχολιάζουμε	Προτείνουμε
ΣΕΛΙΔΑ 5 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΖΩΗ	1. Η λέξη ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ έχει παρεισφρήσει μάλλον από απροσεξία 2. Όσα ακολουθούν δεν πείθουν ότι η πρώτη ενότητα σχετίζεται ειδικά με τον σύγχρονο πολιτισμό και η δεύτερη πραγματεύεται ειδικά την ηλεκτρική ενέργεια και τη σύγχρονη ζωή. Η έννοια ενέργεια κάνει αισθητή την παρουσία της και στο πρώτο κεφάλαιο και μάλιστα η διδασκαλία περιλαμβάνει και τη Διατήρηση της ενέργειας. Ο «σύγχρονος πολιτισμός» υπάρχει και στο δεύτερο κεφάλαιο με την ηλεκτρογεννήτρια σύμβολο του «σύγχρονου πολιτισμού» ενώ από την άλλη αναρωτιέται κανείς εάν ο λαμπτήρας και το ποτενσιόμετρο σχετίζονται περισσότερο με τον πολιτισμό και λιγότερο με τη σύγχρονη ζωή μας. Πουθενά δεν υπάρχει κάποια αποσαφήνιση της εννοιολογικής διάκρισης ανάμεσα στα δύο «σύγχρονα», δηλαδή τον πολιτισμό και τη ζωή μας. Εκτιμούμε ότι πρόκειται για βερμπαλισμό χωρίς νόημα	Την ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ των δύο ενοτήτων με τίτλο ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

Διαβάζουμε	Σχολιάζουμε	Προτείνουμε
ΣΕΛΙΔΑ 39 Μπορούμε να κατατάξουμε τα φαινόμενα ου προκαλεί το ηλεκτρικό ρεύμα στις ακόλουθες κατηγορίες - Θερμικά αποτελέσματα - Ηλεκτρομαγνητικά αποτελέσματα - Χημικά αποτελέσματα - Φωτεινά αποτελέσματα ΣΕΛΙΔΑ 65 Στις ηλεκτρικές συσκευές στις οποίες η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε άλλες μορφές ενέργειας όπως θερμική, χημική, μηχανική, ενέργεια μαγνητικού πεδίου. Ανάλογα με τη μορφή ενέργειας στην οποία μετατρέπεται η ηλεκτρική τα αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος διακρίνονται σε Θερμικά, χημικά, μηχανικά, φωτεινά, μαγνητικά κ.λ.π. ΣΕΛΙΔΕΣ 65 -79 - Θερμικά αποτελέσματα - Μαγνητικά αποτελέσματα - Χημικά αποτελέσματα - Βιολογικά αποτελέσματα	Οι ερωτήσεις του ζωηρού μαθητή α. Τα ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ αποτελέσματα της σελίδας 39 σε τι διαφέρουν από τα ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ αποτελέσματα των σελίδων 65 και 73 ; β. Όταν ο ρευματοφόρος αγωγός μετακινεί μια μαγνητική βελόνα η οποία αποκτά κινητική ενέργεια πρόκειται για ΜΗΧΑΝΙΚΟ αποτέλεσμα ή για ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ αποτέλεσμα ; γ. Στη σελίδα 39 γράφει ότι τα αποτελέσματα του ρεύματος κατατάσσονται σε ΤΕΣΣΕΡΕΙΣ κατηγορίες. Θερμικά ηλεκτρομαγνητικά, χημικά, φωτεινά Στη σελίδα 65 γράφει ότι τα αποτελέσματα του ρεύματος διακρίνονται σε περισσότερες από ΠΕΝΤΕ κατηγορίες Στις σελίδες 65-79 γίνεται αναφορά για ΤΕΣΣΕΡΕΙΣ κατηγορίες – θερμικά, χημικά, μαγνητικά, βιολογικά – μία από τις οποίες, τα βιολογικά, δεν αναφέρεται σε εκείνες τις τέσσερεις της σελίδας 39 . Τι συμβαίνει με τα αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος ;	Προτείνουμε: Τα ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ με τα οποία εκδηλώνεται το ηλεκτρικό ρεύμα μπορούμε να τα ομαδοποιήσουμε κυρίως σε α. ΘΕΡΜΙΚΑ φαινόμενα β. ΧΗΜΙΚΑ φαινόμενα γ. ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ φαινόμενα Εκείνα που εκδηλώνονται σε ΚΑΘΕ περίπτωση είναι τα μαγνητικά φαινόμενα Υπάρχουν όμως και φαινόμενα που δεν εντάσσονται σε καμία από τις τρεις αυτές κατηγόριες

Η έννοια ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ .