ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΦΥΛΛΑΔΙΟ

Φυσική Β΄ Λυκείου — Συνδεδεμένη Θεωρία (Ενότητες 1.1 – 1.5)

Η Συνολική Εικόνα του Ηλεκτρισμού: Φορτίο • Πεδίο • Δύναμη • Ενέργεια • Δυναμικό • Πυκνωτές
💡 Πώς συνδέονται όλα μεταξύ τους;

Ο Ηλεκτρισμός δεν είναι μεμονωμένοι τύποι, αλλά μια ενιαία αλυσίδα εννοιών. Ένα Φορτίο δημιουργεί ένα Πεδίο, το πεδίο ασκεί Δύναμη, η μετακίνηση παράγει Έργο/Ενέργεια, το υψόμετρο της ενέργειας είναι το Δυναμικό, και η αποθήκη όλων αυτών είναι ο Πυκνωτής!

1.1. Αλυσίδα Α: Φορτίο ➔ Πεδίο ➔ Δύναμη ➔ Έργο & Ενέργεια
  • Ηλεκτρικό Φορτίο (Q): Η θεμελιώδης ιδιότητα της ύλης. Όταν υπάρχει ένα φορτίο στο χώρο, παραμορφώνει το περιβάλλον του δημιουργώντας ένα Ηλεκτρικό Πεδίο.
  • Ένταση Πεδίου (E): Εκφράζει τη "δύναμη" του πεδίου σε κάθε σημείο. Αν βάλουμε ένα δεύτερο φορτίο μέσα στο πεδίο, το πεδίο θα του ασκήσει Ηλεκτρική Δύναμη (F) (ελκτική ή απωστική).
  • Έργο (W) & Ενέργεια (U): Όταν η ηλεκτρική δύναμη μετακινεί το φορτίο, παράγεται Έργο. Στη Φυσική, Έργο σημαίνει Μεταφορά ή Μετατροπή Ενέργειας. Άρα, η δυνατότητα του πεδίου να μετακινεί φορτία εκφράζεται ως αποθηκευμένη Ηλεκτρική Δυναμική Ενέργεια.
      ➔ Η βασική λογική: Δύναμη × Μετακίνηση = Έργο = Μεταβολή Ενέργειας.
1.2. Αλυσίδα Β: Φορτίο ➔ Δυναμικό ➔ Αυθόρμητη Κίνηση
  • Ηλεκτρικό Φορτίο (Q): Η πηγή που δημιουργεί τις συνθήκες στο χώρο. Κάθε φορτίο διαμορφώνει γύρω του ένα "ανάγλυφο" δυναμικού.
  • Ηλεκτρικό Δυναμικό (V): Είναι το "ηλεκτρικό υψόμετρο" μιας περιοχής. Μας δείχνει πόση δυναμική ενέργεια αναλογεί σε κάθε μονάδα φορτίου που θα τοποθετηθεί εκεί.
  • Τάση / Διαφορά Δυναμικού (VAB): Είναι η υψομετρική διαφορά ανάμεσα σε δύο σημεία. Χωρίς διαφορά δυναμικού, δεν υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα!
  • Αυθόρμητη Κίνηση (Η φυσική τάση των πραγμάτων):
    • Τα θετικά φορτία κινούνται φυσιολογικά ("κατηφορίζουν") από το Υψηλό Δυναμικό προς το Χαμηλό (όπως το νερό πέφτει από το βουνό).
    • Τα αρνητικά φορτία κινούνται αντίθετα ("αναρριχώνται") από το Χαμηλό Δυναμικό προς το Υψηλό.
1.3. Ο Πυκνωτής — Η Ηλεκτρική «Δεξαμενή»
🔋 Τι είναι ο Πυκνωτής;
Είναι μια διασκευή από δύο αγώγιμες πλάκες (οπλισμούς) που χωρίζονται από ένα μονωτικό υλικό.
• Λειτουργία: Αποθηκεύει Ηλεκτρικό Φορτίο (Q) και Ηλεκτρική Ενέργεια (U) στο πεδίο που αναπτύσσεται ανάμεσα στις πλάκες του.
• Χωρητικότητα (C): Εκφράζει το "μέγεθος της δεξαμενής". Δείχνει πόσο φορτίο μπορεί να αποθηκεύσει ο πυκνωτής για κάθε Volt τάσης που του εφαρμόζουμε. Είναι σταθερό κατασκευαστικό χαρακτηριστικό.
2. Τυπολόγιο & Προέλευση Τύπων (Ενότητες 1.1 – 1.5)

Στον παρακάτω πίνακα συγκεντρώνονται όλοι οι βασικοί τύποι με τη λογική τους σειρά (Ορισμοί πρώτα), ο τρόπος που προκύπτουν και οι μονάδες μέτρησής τους στο Διεθνές Σύστημα (S.I.).

Έννοια & Συμβολισμός Μαθηματικός Τύπος Πώς προκύπτει / Φυσική Σημασία Μονάδα S.I.
Ηλεκτρική Δύναμη
(Νόμος Coulomb)		 F = k · |q₁·q₂| / r² Θεμελιώδης νόμος. Η δύναμη είναι ανάλογη των φορτίων και αντίστροφα ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης. N (Newton)
Ένταση Πεδίου
(Ορισμός & Σημειακό)		 E = F / q
E = k · |Q| / r²		 Ορισμός: Δύναμη ανά μονάδα δοκιμαστικού φορτίου.
Αντικαθιστώντας το F του Coulomb προκύπτει ο 2ος τύπος.		 N/C ή V/m
Δυναμική Ενέργεια
(2 Σημειακών Φορτίων)		 U = k · (Q·q / r) Προκύπτει από το έργο της δύναμης Coulomb για τη μεταφορά του φορτίου από το άπειρο. J (Joule)
Ηλεκτρικό Δυναμικό
(Ορισμός & Σημειακό)		 V = U / q
V = k · Q / r		 Ορισμός: Δυναμική ενέργεια ανά μονάδα φορτίου. (Προσοχή: Βάζουμε το πρόσημο του Q!) V (Volt)
(1 V = 1 J/C)
Διαφορά Δυναμικού
(Τάση)		 VAB = VA - VB Ορισμός: Η διαφορά των δυναμικών μεταξύ των σημείων Α και Β. V (Volt)
Έργο Ηλεκτρικής Δύναμης WA→B = q · VAB Προκύπτει από τον ορισμό της Τάσης (VAB = W/q). Εκφράζει την ενέργεια που μεταφέρεται στο φορτίο. J (Joule)
Χωρητικότητα Πυκνωτή
(Ορισμός & Γεωμετρία)		 C = Q / V
C = ε · (A / d)		 Ορισμός: Το φορτίο ανά Volt τάσης.
Ο 2ος τύπος προκύπτει από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του πυκνωτή.		 F (Farad)
(μF, nF, pF)
Ενέργεια Πυκνωτή U = ½ · C · V²
U = ½ · Q · V		 Προκύπτει από το υπολογιζόμενο έργο φόρτισης του πυκνωτή από τη μπαταρία. J (Joule)
💡 Χρήσιμοι Μετασχηματισμοί Μονάδων (Για τους υπολογισμούς)

• Φορτίο: 1 μC = 10-6 C,   1 nC = 10-9 C,   1 pC = 10-12 C
• Χωρητικότητα: 1 μF = 10-6 F,   1 nF = 10-9 F,   1 pF = 10-12 F
• Απόσταση: 1 cm = 10-2 m,   1 mm = 10-3 m