רשתות גורוםודה
Angular momentum The quantity of the rotational motion, which is identical to mass (m) in the linear motion, is the moment of inertia (I). The quantity of the rotational motion, which is identical to the velocity (v) in the linear motion, is the angular velocity (ω). Thus, the rotating object has angular momentum that can … קראו עוד
סקירת חלקיק מסתובב. לחלקיק בעל מסה m ניתן הכוח F כך שהוא מסתובב סביב ציר O. החלקיק נמצא במרחק r מציר הסיבוב. ראשית, החלקיק נמצא במנוחה (v = 0). לאחר התנועה בכוח F, החלקיקים נעים במהירות מסוימת כך שלחלקיקים תהיה תאוצה משיקית. הקשר בין הכוח (F), המסה (m) והתאוצה המשיקית של החלקיקים מבוטא במשוואה 3:
במוליך כמו נחושת, ישנם אלקטרונים הנעים באופן אקראי במהירות גבוהה בחופשיות אך אינם בורחים מהמתכת. אלקטרונים שיכולים לנוע בחופשיות נקראים אלקטרונים חופשיים. למרות שהאלקטרונים נעים בחופשיות לכל הכיוונים, אין זרימה כוללת של אלקטרונים בכיוון מסוים. מצב זה מתרחש כאשר אין הפרש פוטנציאלים בין שני קצוות חוט הנחושת.
כאשר החוט מחובר למקור חשמלי, נוצר הפרש פוטנציאלים בין שני קצוות חוט הנחושת, כך שנוצר שדה חשמלי בתוך חוט הנחושת. קיומו של שדה חשמלי גורם לאלקטרונים חופשיים לחוות את הכוח החשמלי F = q E = e E, כאשר F = כוח חשמלי, e = מטען אלקטרונים, E = שדה חשמליכוח חשמלי זה גורם לכל האלקטרונים הנעים בחופשיות להאיץ יחד, וזהו כיוון הכוח החשמלי.
ההגדרה של קבל הוא מכשיר המאחסן מטען חשמלי ואנרגיה פוטנציאלית חשמלית. קבל פשוט מורכב משני לוחות או יריעות מוליכים הממוקמים קרוב זה לזה אך אינם נוגעים זה בזה ומופרדים על ידי מבודד או ואקום. מוליכים הם חומרים שיכולים להוליך זרם חשמלי כמו מתכות, בעוד שמבודדים הם חומרים שאינם יכולים להוליך זרם חשמלי כמו פלסטיק.
בהתחלה, שני המוליכים אינם טעונים חשמלית או ניטרליים חשמלית. כדי שמוליך אחד יהיה טעון חיובי והמוליך השני יהיה טעון שלילי, חייבת להיות מעבר של אלקטרונים ממוליך אחד למשנהו. האלקטרונים נמצאים על פני האטום, ולכן קל להזיז אותם. לאחר שהאלקטרון עבר ממוליך אחד למשנהו, לאחד המוליכים יש עודף של אלקטרונים (חוסר בפרוטונים)
כך שהוא הופך לטעון שלילי, בעוד שלמוליך השני יש מחסור באלקטרונים (עודף פרוטון) כך שהוא הופך לטעון חיובי. תיאור מפורט של תהליך טעינת מטענים חשמליים על קבלים נסקר בנושא אגירת אנרגיה חשמלית בקבלים.
פוטנציאל חשמלי מוגדר כ- אנרגיה פוטנציאלית חשמלית ליחידת מטען. נניח שכאשר הוא נמצא בנקודה a, למטען q יש אנרגיה פוטנציאלית חשמלית השווה ל-EPa, אז הפוטנציאל החשמלי בנקודה a מנוסח באופן הבא:
V = פוטנציאל חשמלי, EP = אנרגיה פוטנציאלית חשמלית, q = מטען חשמלי
V לא רק בנקודה a אלא גם בכל הנקודות ב שדה חשמלי. נקודה a משמשת כדוגמה. כפי שיוסבר בהמשך, ה-V אינו תלוי במטען q.
לפני לימוד נושא זה, ראשית יש להבין את העבודה, את הכוחות השמרניים, את הקשר בין הכוחות השמרניים לבין אנרגיה פוטנציאלית, ה כוחות חשמליים והשדה החשמלי.
בנוסף לכוח הכבידה ולכוח הקפיץ, דוגמה נוספת לכוח משמר היא הכוח החשמלי. כדי להבין טוב יותר מדוע הכוח החשמלי נקרא כוח משמר, יש להבין את ההסבר הבא.
שדה חשמלי על ידי טעינה נקודתית אחת
כדי לחשב את השדה החשמלי המופק על ידי מטען חיובי יחיד, הצעד הראשון הוא לבחור משטח גאוס כדורי עם רדיוס r כאשר מרכז הכדור נמצא במטען היחיד. שטח הפנים של הכדור הוא 4πr2.
השדה החשמלי היוצא ממרכז הכדור חודר בניצב לפני השטח של הכדור כך שנוסחת השטף החשמלי היא Φ = E A. נוסחת חוק גאוס היא Φ = Q/εo
לגבי חוק קולומב, נחקר הכוח בין מטענים חשמליים. בסקירה של השדה החשמלי, נדונה צורה נוספת של חוק קולומב, המתבטאת במשוואה F = q E,
כאשר F הוא הכוח החשמלי, q הוא המטען החשמלי ו-E הוא השדה החשמלי. ניתן לומר שחוק קולומב הוא חוק פיזיקלי המסביר את הקשר בין המטען החשמלי (q) לשדה החשמלי (E).
חוק גאוס הוא חוק פיזיקלי נוסף המסביר את הקשר בין מטענים חשמליים לשדות חשמליים. חוק גאוס נוסח על ידי קרל פרידריך גאוס (1777-1855), פיזיקאי תיאורטי ומתמטיקאי גרמני.
בנוגע לשדה החשמלי, נדונה ההגדרה והמשוואה של שדה חשמלי אשר ניתן להשתמש בו לחישוב עוצמת השדה החשמלי המופקת על ידי מטען חשמלי, מספר מטענים חשמליים או על ידי התפלגות מטען חשמלי. חישוב עוצמת השדה החשמלי המופקת על ידי מטען חשמלי או שני מטענים חשמליים נפתר בקלות באמצעות נוסחת עוצמת השדה החשמלי. אם מה שמחושב הוא עוצמת השדה החשמלי שנוצרת על ידי התפלגות מטען חשמלי, החישוב מסובך יותר אם משתמשים בנוסחה לעוצמת שדה חשמלי, אך קל יותר להשתמש בה. חוק גאוסלפני שלומדים את חוק גאוס לעומק, יש להבין תחילה את השטף החשמלי הזה בגלל מושג השטף החשמלי המשמש בחוק גאוס.
בנושא המטען החשמלי, נלמד כי מטענים דומים דוחים זה את זה, בעוד שמטענים שונים מושכים זה את זה. אם גוף טעון חיובי מתקרב לגוף טעון שלילי, שני העצמים נמשכים זה לזה כך שהם נעים זה לעבר זה. לעומת זאת, אם גוף טעון חיובי מתקרב לגוף טעון חיובי, אז שני העצמים דוחים זה את זה כך שהם מתרחקים זה מזה. כפי שנלמד בנושא חוק קולומב, גופים טעונים חשמלית יכולים להאיץ גופים טעונים חשמלית אחרים מכיוון שפועל כוח חשמלי בין גופים טעונים חשמלית אלה. הכוח החשמלי שמפעיל גוף טעון חשמלית על גופים טעונים חשמלית אחרים הוא דוגמה אחת לכוח שיכול לפעול ללא מגע. דוגמה נוספת לכוח שיכול לפעול ב... מרחק האם ה כוח הכבידהכוח הכבידה מפעיל גוף בעל מסה על גופים אחרים בעלי מסה.
