Gurumuda võrgustikud
Nurkmoment Pöörlemisliikumise suurus, mis on lineaarses liikumises identne massiga (m), on inertsimoment (I). Pöörlemisliikumise suurus, mis on lineaarses liikumises identne kiirusega (v), on nurkkiirus (ω). Seega on pöörleval objektil nurkmoment, mis saab … Loe edasi
Vaatleme pöörlevat osakest. Massiga m osakesele rakendatakse jõudu F, mille tõttu osake pöörleb ümber telje O. Osakese kaugus pöörlemisteljest on r. Esiteks on osake paigal (v = 0). Pärast liikumist jõuga F liiguvad osakesed teatud kiirusega, mille tulemusel on osakestel tangentsiaalne kiirendus. Jõu (F), massi (m) ja osakeste tangentsiaalse kiirenduse vaheline seos on väljendatud võrrandiga 3:
Juhis, näiteks vases, on elektrone, mis liiguvad vabalt suurel kiirusel ja juhuslikult, kuid ei pääse metallist välja. Vabalt liikuvaid elektrone nimetatakse vabadeks elektronideks. Kuigi elektronid liiguvad vabalt igas suunas, ei toimu elektronide täielikku voogu ühes kindlas suunas. See olukord tekib siis, kui vasktraadi kahe otsa vahel puudub potentsiaalide erinevus.
Kui juhe ühendatakse elektriallikaga, tekib vasktraadi kahe otsa vahel potentsiaalide vahe, mistõttu vasktraadi sisse tekib elektriväli. Elektrivälja olemasolu põhjustab vabadele elektronidele elektrilise jõu F = q E = e E, kus F = elektrijõud , e = elektroni laeng, E = elektriväli . See elektrijõud põhjustab kõigi vabalt liikuvate elektronide kiirenemist koos, mis on sama suund kui elektrijõud.
Kondensaatori definitsioon on seade, mis salvestab elektrilaengut ja elektrilist potentsiaalset energiat. Lihtsa kondensaatori moodustavad kaks juhtplaadid või -lehed, mis on asetatud üksteisele lähedale, kuid ei puutu üksteisega kokku ning on eraldatud isolaatori või vaakumiga. Juhid on materjalid, mis juhivad elektrivoolu, näiteks metallid, samas kui isolaatorid on materjalid, mis ei juhi elektrivoolu, näiteks plast.
Alguses ei ole need kaks juhti elektriliselt laetud ega elektriliselt neutraalsed. Selleks, et üks juht oleks positiivselt ja teine negatiivselt laetud, peavad elektronid ühelt juhilt teisele üle kanduma. Elektronid asuvad aatomi pinnal, seega on neid lihtne liigutada. Pärast elektronide liikumist ühelt juhilt teisele on ühel juhil elektronide liig (prootonite puudus).
nii et see laetakse negatiivselt, samal ajal kui teisel juhil on elektronide puudus (liigne prooton), nii et see laetakse positiivselt. Kondensaatorite elektrilaengute laadimise protsessi üksikasjalik kirjeldus antakse üle teemal "Elektrienergia salvestamine kondensaatorites".
Elektripotentsiaal on defineeritud kui elektriline potentsiaalne energia laenguühiku kohta. Oletame, et punktis a on laengu q elektriline potentsiaalne energia võrdne EP a -ga , siis punkti a elektriline potentsiaal on järgmine:
V = elektriline potentsiaal, EP = elektriline potentsiaalne energia, q = elektrilaeng
V ei ole mitte ainult punktis a, vaid ka kõigis elektrivälja punktides . Punkti a kasutatakse näitena. Nagu hiljem selgitatakse, ei sõltu V laengust q.
Enne selle teema uurimist tuleks kõigepealt mõista tööd, konservatiivseid jõude, konservatiivsete jõudude ja potentsiaalse energia vahelist seost , elektrilisi jõude ja elektrivälja.
Lisaks gravitatsioonijõule ja vedrujõule on konservatiivse jõu teine näide elektrijõud. Et paremini mõista, miks elektrijõudu nimetatakse konservatiivseks jõuks, lugege järgmist selgitust.
Elektriväli ühe punktlaengu poolt
Üksiku positiivse laengu tekitatud elektrivälja arvutamiseks tuleb esmalt valida sfääriline Gaussi pind raadiusega r, kus kera keskpunkt asub üksiku laengu kohal. Kera pindala on 4πr2.
Kera keskpunktist väljuv elektriväli läbib kera pinda risti nii, et elektrivoo valem on Φ = E A. Gaussi seaduse valem on Φ = Q/ε o
Coulombi seaduse osas on uuritud elektrilaengute vahelist jõudu. Elektrivälja ülevaates on käsitletud Coulombi seaduse teist vormi, mida väljendatakse võrrandiga F = q E,
kus F on elektrijõud, q on elektrilaeng ja E on elektriväli. Võib öelda, et Coulombi seadus on füüsikaseadus, mis selgitab elektrilaengu (q) ja elektrivälja (E) vahelist seost.
Gaussi seadus on veel üks füüsikaseadus, mis selgitab elektrilaengute ja elektriväljade vahelist seost. Gaussi seaduse sõnastas Carl Friedrich Gauss (1777–1855), saksa teoreetiline füüsik ja matemaatik.
Elektrivälja osas on käsitletud elektrivälja definitsiooni ja võrrandit , mida saab kasutada elektrilaengu, mitme elektrilaengu või elektrilaengute jaotuse tekitatud elektrivälja tugevuse arvutamiseks. Elektrilaengu või kahe elektrilaengu tekitatud elektrivälja tugevuse arvutamine on lihtne elektrivälja tugevuse valemi abil. Kui arvutatakse elektrilaengu jaotuse tekitatud elektrivälja tugevus, on arvutus keerulisem, kui kasutatakse elektrivälja tugevuse valemit, kuid Gaussi seaduse kasutamine on lihtsam. Enne Gaussi seaduse põhjalikumat uurimist tuleb kõigepealt mõista elektrivoogu Gaussi seaduses kasutatava elektrivoo mõiste tõttu.
Elektrilaengu teemal õpiti, et sarnased laengud tõukuvad üksteist, samas kui erinevad laengud tõmbuvad üksteist. Kui positiivselt laetud objekt viiakse negatiivselt laetud objekti lähedale, siis need kaks objekti tõmbuvad teineteise poole ja liiguvad teineteise poole. Vastupidiselt, kui positiivselt laetud objekt viiakse positiivselt laetud objekti lähedale, siis need kaks objekti tõukuvad teineteist ja liiguvad teineteisest eemale. Nagu Coulombi seaduse teemal uuriti, võivad elektrilaenguga objektid kiirendada teisi elektrilaenguga objekte, kuna nende elektrilaenguga objektide vahel toimib elektriline jõud. Elektriline jõud, mida elektrilaenguga objekt avaldab teistele elektrilaenguga objektidele, on üks näide jõust, mis saab toimida ilma kokkupuuteta. Teine näide jõust, mis saab toimida kaugusel, on raskusjõud . Gravitatsioonijõudu avaldab massiga objekt teistele massiga objektidele.