شبكات جورومودا
المكثف ذو اللوحين المتوازيين هو مكثف يتكون من لوحين موصلين متوازيين، لكل منهما مساحة مقطع عرضي متساوية (A)، ويفصل بينهما مسافة معينة (d)، كما هو موضح في الشكل على اليسار. أحد اللوحين الموصلين مشحون بشحنة موجبة (+Q) بينما الآخر مشحون بشحنة سالبة (-Q)، حيث مقدار الشحنة الموجبة يساوي مقدار الشحنة السالبة. الشحنة الكهربائية الشحنة على كل لوح متساوية. ولذلك، لا تنتقل الشحنة إلى جزيئات الهواء، فيكون المكثف معزولاً عن البيئة، ويتشكل فراغ بين اللوحين.
هل ما زلت تتذكر ذكريات أول مرة ركبت فيها سيارة؟ عندما تكون في سيارة متحركة، ترى كما لو أن شجرة أو مبنى يتحرك. في ذلك الوقت، قد تظن أن الأشجار أو المباني تتحرك، بينما أنت والسيارة ثابتان. في الواقع، أنت والسيارة تتحركان، بينما الأشجار أو المباني ثابتة. هذه التجربة للحركة الوهمية تحدث كل يوم. ففي كل صباح، "تشرق" الشمس على الأفق الشرقي ثم تتحرك غربًا و"تغرب" على الأفق الغربي بعد الظهر.
كذلك، في الليل، غالباً ما ترى القمر يتحرك من الشرق إلى الغرب. هل فكرت يوماً أو خمنت أن الشمس والقمر يدوران حول الأرض بينما الأرض ثابتة؟
لنتأمل جسماً يدور، مثل باب غرفة. عندما يُفتح الباب أو يُغلق، يدور. تعمل المفصلات التي تربط الباب بالجدار كمحور للدوران.
تُرى صورة الباب من الأعلى. راجع مثالًا حيث يُدفع الباب بقوتين متساويتين في المقدار والاتجاه، ويكون اتجاه القوة عموديًا على الباب. في البداية، يُدفع الباب بقوة F1، R1 من محور الدوران. بعد ذلك، يتم دفع الباب بقوة F2، R2 بعيدًا عن محور الدوران. على الرغم من أن مقدار واتجاه القوة F1 = F.2، قوة F2 يتسبب ذلك في دوران الباب بسرعة أكبر من قوة F1بمعنى آخر، قوة F2 يتسبب في تسارع زاوي أكبر مقارنة بالقوة F1يمكنك إثبات ذلك.
إذا أثرت قوة محصلة (ΣF) على جسم كتلته (m)، فإن الجسم يتحرك حركة خطية بتسارع معين (a). وتُعبّر المعادلة التالية عن العلاقة بين القوة المحصلة والكتلة والتسارع :
Σ F = ma
هذه هي معادلة قانون نيوتن الثاني.
الكميات في الحركة الدورانية التي تُطابق محصلة القوى (ΣF) في الحركة الخطية هي محصلة عزم القوة (Στ). الكميات في الحركة الدورانية التي تُطابق الكتلة (m) في الحركة الخطية هي عزم القصور الذاتي (I). الكميات في الحركة الدورانية التي تُطابق التسارع (a) في الحركة الخطية هي التسارع الزاوي (α).
يتكون الجسم الصلب من جسيمات عديدة؛ لذا، تؤثر قوة الجاذبية على كل جسيم منها. بعبارة أخرى، لكل جسيم وزنه الخاص. مركز ثقل الجسم هو النقطة التي يتركز عندها وزن جميع أجزائه.
ليست كل الأشياء التي نجدها في حياتنا اليومية ثابتة دائمًا. قد يكون الجسم ساكنًا في البداية، ولكن إذا تحرك (بفعل الرياح مثلًا) فإنه قد يتحرك. تكمن المشكلة في ما إذا كانت الأشياء ستعود إلى موضعها الأصلي بعد الحركة أم لا. يعتمد هذا على نوع توازن الجسم. بعد الحركة، ستكون هناك ثلاثة احتمالات، وهي:
(1) يعود الجسم إلى موضعه الأصلي،
(2) يتحرك الجسم بعيدًا عن موضعه الأصلي،
(3) يبقى الجسم في موضعه الجديد.
ينص قانون نيوتن الثاني على أنه إذا كانت محصلة القوى المؤثرة على جسم ما (يُعتبر الجسم جسيمًا واحدًا) لا تساوي صفرًا،
عندئذٍ، سيتحرك الجسم بتسارع ثابت، حيث يكون اتجاه حركة الجسم مساوياً لاتجاه القوة المحصلة. أما إذا كانت القوة المحصلة تساوي صفراً، فإن الجسم يكون ساكناً أو يتحرك بسرعة ثابتة.
ΣF = ma
عندما يكون الجسم ساكنًا أو يتحرك بسرعة ثابتة، فإنه لا يمتلك تسارعًا (a). ولأن التسارع (a) يساوي صفرًا، فإن المعادلة أعلاه تتحول إلى:
إذا تم توصيل الزنبرك على التوالي، كما هو موضح في الشكل الجانبي، فإن:
1. الزيادة في طول الزنبرك = الزيادة في الطول 1 + الزيادة في الطول 2
Δ y = Δ y 1 + Δ y 1
2. القوة التي يتعرض لها النابض المكافئ = القوة التي يتعرض لها النابض 1 = القوة التي يتعرض لها النابض 2
F s = F 1 = F 2
إذا سُحب الزنبرك إلى اليمين، فإنه يتمدد ويزداد طوله (الشكل 1). إذا كانت قوة السحب صغيرة، فإن الزيادة في طول الزنبرك (Δx) تتناسب طرديًا مع مقدار قوة السحب (F). بعبارة أخرى، كلما زادت قوة السحب، زاد طول الزنبرك. ويبقى مقدار قوة السحب (F) والزيادة في طول الزنبرك (Δx) ثابتين.
في معظم الموصلات المعدنية، يتناسب المجال الكهربائي طرديًا مع كثافة التيار الكهربائي، حيث تكون نسبة المجال الكهربائي إلى كثافة التيار الكهربائي ثابتة. ويُعبَّر عن ذلك رياضيًا بالمعادلة التالية:
ρ = E / J
E = المجال الكهربائي ، ρ = المقاومة ، J = كثافة التيار
يُطلق على الثابت ρ اسم المقاومة النوعية، وقيمته ثابتة ولا تعتمد على المجال الكهربائي الذي يؤدي إلى التيار الكهربائي.