Gurumuda netkerfi
Hornmóment Magn snúningshreyfingarinnar, sem er eins og massa (m) í línulegri hreyfingu, er tregðumómentið (I). Magn snúningshreyfingarinnar, sem er eins og hraðanum (v) í línulegri hreyfingu, er hornhraðinn (ω). Þannig hefur snúningshluturinn hornmóment sem getur ... Lesa meira
Skoðið snúningsögn. Örn með massa m fær kraftinn F þannig að hún snýst um ásinn O. Örnin er r frá snúningsásnum. Fyrst er ögnin kyrr (v = 0). Eftir að hafa hreyfst með kraftinum F hreyfast agnirnar með ákveðnum hraða þannig að þær fá snertihröðun. Sambandið milli krafts (F), massa (m) og snertihröðunar agna er tjáð með jöfnu 3:
Í leiðara eins og kopar eru rafeindir sem hreyfast af handahófi á miklum hraða frjálslega en sleppa ekki frá málminum. Rafeindir sem geta hreyfst frjálslega eru kallaðar frjálsar rafeindir. Þó að rafeindirnar hreyfist frjálslega í allar áttir er enginn heildarflæði rafeinda í ákveðna átt. Þetta ástand kemur upp þegar enginn spennumunur er á milli tveggja enda koparvírsins.
Þegar vírinn er tengdur við rafmagn myndast spennumunur á milli enda koparvírsins, þannig að rafsvið myndast innan í koparvírnum. Tilvist rafsviðs veldur því að frjálsar rafeindir upplifa rafkraftinn F = q E = e E, þar sem F = rafkrafturinn , e = hleðsla rafeindanna, E = rafsviðið . Þessi rafkraftur veldur því að allar rafeindir sem hreyfast frjálsar hraða sér saman, sem er í sömu átt og rafkrafturinn.
Skilgreiningin á þétti er tæki sem geymir rafhleðslu og rafstöðuorku. Einfaldur þétti samanstendur af tveggja leiðara plötum eða þráðum sem eru settar þétt saman en snertast ekki og eru aðskildar með einangrunarefni eða lofttæmi. Leiðarar eru efni sem geta leitt rafstraum eins og málmar, en einangrarar eru efni sem geta ekki leitt rafstraum eins og plast.
Í fyrstu eru leiðararnir tveir hvorki rafhlaðnir né rafmagnslega hlutlausir. Til þess að annar leiðarinn sé jákvætt hlaðinn og hinn neikvætt hlaðinn verður að eiga sér stað rafeindaflutningur frá einum leiðara til annars. Rafeindirnar eru á yfirborði atómsins, þannig að þær eru auðveldar í hreyfingu. Eftir að rafeindirnar hafa færst frá einum leiðara til annars hefur annar leiðarinn umfram rafeindir (skortur á róteindum).
þannig að hann verði neikvætt hlaðinn, en hinn leiðarinn skortir rafeindir (umfram róteind) þannig að hann verði jákvætt hlaðinn. Farið er yfir ítarlega lýsingu á ferlinu við að hlaða rafhleðslur á þétta um efnið geymsla raforku í þéttum.
Rafspenna er skilgreind sem raforkuorka á hverja einingu hleðslu. Gerum ráð fyrir að þegar hleðslan q er í punktinum a, þá hefur hún raforku sem er jöfn EP a , þá er rafspennan í punktinum a formúluð á eftirfarandi hátt:
V = rafspenna, EP = rafstöðuorka, q = rafhleðsla
V er ekki aðeins í punktinum a heldur einnig í öllum punktum í rafsviðinu. Punkturinn a er notaður sem dæmi. Eins og útskýrt verður síðar er V ekki háð hleðslunni q.
Áður en þetta efni er skoðað er mikilvægt að skilja fyrst vinnu, varðveislukrafta, samband varðveislukrafta og stöðuorku , rafkrafta og rafsviðs.
Auk þyngdarkraftsins og fjaðurkraftsins er rafkrafturinn annað dæmi um varðveislukraft. Til að skilja betur hvers vegna rafkrafturinn er kallaður varðveislukraftur er gott að skilja eftirfarandi útskýringu.
Rafsvið með einni punkthleðslu
Til að reikna út rafsviðið sem myndast af einni jákvæðri hleðslu er fyrsta skrefið að velja kúlulaga Gauss-yfirborð með radíus r þar sem miðja kúlunnar er við eina hleðsluna. Yfirborðsflatarmál kúlunnar er 4πr2.
Rafsviðið sem kemur út úr miðju kúlunnar fer hornrétt á yfirborð kúlunnar þannig að formúlan fyrir rafflæðið er Φ = E A. Formúlan fyrir lögmál Gauss er Φ = Q/ε o
Varðandi lögmál Coulombs hefur verið rannsakað krafturinn milli rafhleðinga. Í yfirliti yfir rafsviðið hefur verið fjallað um aðra útgáfu af lögmáli Coulombs, sem er tjáð með jöfnunni F = q E,
þar sem F er rafkrafturinn, q er rafhleðslan og E er rafsviðið. Segja má að lögmál Coulombs sé eðlisfræðilögmál sem útskýrir samband rafhleðslunnar (q) og rafsviðsins (E).
Lögmál Gauss er annað eðlisfræðilögmál sem útskýrir samband rafhleðslu og rafsviða. Lögmál Gauss var sett fram af Carl Friedrich Gauss (1777-1855), þýskum eðlisfræðingi og stærðfræðingi.
Varðandi rafsvið hefur verið rætt um skilgreiningu og jöfnu rafsviðs sem hægt er að nota til að reikna út styrk rafsviðs sem myndast af rafhleðslu, nokkrum rafhleðslum eða af dreifingu rafhleðslu. Útreikningur á styrk rafsviðs sem myndast af einni eða tveimur rafhleðslum er auðveldlega leystur með formúlunni fyrir styrk rafsviðs. Ef reiknaður er út styrk rafsviðs sem myndast af dreifingu rafhleðslu, verður útreikningurinn flóknari ef formúlan fyrir styrk rafsviðs er notuð, en það er auðveldara að nota lögmál Gauss . Áður en lögmál Gauss er skoðað ítarlega er mikilvægt að skilja fyrst hugtakið rafflæði vegna hugtaksins rafflæði sem notað er í lögmáli Gauss.
Varðandi rafhleðslu kom í ljós að eins hleðslur hrinda hvor annarri frá sér, en ólíkar hleðslur draga hvor aðra að sér. Ef jákvætt hlaðinn hlutur er færður nálægt neikvætt hlaðnum hlut, þá toga hlutirnir tveir saman þannig að þeir færast hvor að öðrum. Aftur á móti, ef jákvætt hlaðinn hlutur er færður nálægt jákvætt hlaðnum hlut, þá hrinda hlutirnir tveir hvor öðrum frá sér þannig að þeir færast frá hvor öðrum. Eins og rannsakað var í tengslum við lögmál Coulombs, geta rafhlaðnir hlutir hraðað öðrum rafhlaðnum hlutum vegna þess að rafkraftur verkar á milli þessara rafhlaðnu hluta. Rafkrafturinn sem rafhlaðinn hlutur verkar á aðra rafhlaðna hluti er eitt dæmi um kraft sem getur verkað án snertingar. Annað dæmi um kraft sem getur verkað úr fjarlægð er þyngdarkrafturinn . Þyngdarkrafturinn er beittur af massamiklum hlut á aðra massaða hluti.