ಗುರುಮುದಾ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ಸ್
ಕೋನೀಯ ಆವೇಗವು ರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (m) ಗೆ ಹೋಲುವ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಚಲನೆಯ ಪ್ರಮಾಣವು ಜಡತ್ವದ ಕ್ಷಣ (I) ಆಗಿದೆ. ರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ವೇಗ (v) ಗೆ ಹೋಲುವ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಚಲನೆಯ ಪ್ರಮಾಣವು ಕೋನೀಯ ವೇಗ (ω) ಆಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ತಿರುಗುವ ವಸ್ತುವು ಕೋನೀಯ ಆವೇಗವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು ಅದು ... ಇನ್ನಷ್ಟು ಓದಿ
ತಿರುಗುವ ಕಣವನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಿ. ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ m ಹೊಂದಿರುವ ಕಣಕ್ಕೆ F ಬಲವನ್ನು ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಇದರಿಂದ ಕಣವು ಅಕ್ಷ O ಸುತ್ತ ತಿರುಗುತ್ತದೆ. ಕಣವು ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಅಕ್ಷದಿಂದ r ದೂರದಲ್ಲಿದೆ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಕಣವು ನಿಶ್ಚಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ (v = 0). F ಬಲದಿಂದ ಚಲಿಸಿದ ನಂತರ, ಕಣಗಳು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ ಇದರಿಂದ ಕಣಗಳು ಸ್ಪರ್ಶಕ ವೇಗವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಬಲ (F), ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (m) ಮತ್ತು ಕಣಗಳ ಸ್ಪರ್ಶಕ ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಸಮೀಕರಣ 3 ರಿಂದ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:
ತಾಮ್ರದಂತಹ ವಾಹಕದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಆದರೆ ಲೋಹದಿಂದ ತಪ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿವೆ. ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಬಲ್ಲ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಿದರೂ, ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಒಟ್ಟು ಹರಿವು ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ತಾಮ್ರದ ತಂತಿಯ ಎರಡು ತುದಿಗಳ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿಲ್ಲದಿದ್ದಾಗ ಈ ಸ್ಥಿತಿ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.
ತಂತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ, ತಾಮ್ರದ ತಂತಿಯ ಎರಡು ತುದಿಗಳ ನಡುವೆ ವಿಭವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ತಾಮ್ರದ ತಂತಿಯೊಳಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅಸ್ತಿತ್ವವು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು F = q E = e E ಎಂಬ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವನ್ನು ಅನುಭವಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ F = ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ , e = ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಾರ್ಜ್, E = ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ . ಈ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಎಲ್ಲಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ವೇಗಗೊಳಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದಂತೆಯೇ ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.
1. ಒಂದು ಕಟ್ಟಡದ ಮೇಲಿನಿಂದ 8 ಮೀ/ಸೆಕೆಂಡ್ ಆರಂಭಿಕ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚೆಂಡನ್ನು ಸಮತಲದಿಂದ 20 o ಕೋನದಲ್ಲಿ ಎಸೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ . ಚೆಂಡು 3 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ನಂತರ ನೆಲಕ್ಕೆ ಅಪ್ಪಳಿಸುತ್ತದೆ.
a) ಕಟ್ಟಡದ ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಚೆಂಡು ನೆಲವನ್ನು ಎಷ್ಟು ದೂರದಲ್ಲಿ ಮುಟ್ಟುತ್ತದೆ
ಬಿ) ಸ್ಥಳದಿಂದ ಚೆಂಡನ್ನು ಎಷ್ಟು ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಎಸೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ?
ಸಿ) ಚೆಂಡು ಎಸೆಯುವ ಸ್ಥಳದಿಂದ 10 ಮೀ ಎತ್ತರವನ್ನು ಎಷ್ಟು ದೂರ ತಲುಪುತ್ತದೆ?
ಕೆಪಾಸಿಟರ್‌ನ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಸರಳ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಎರಡು-ವಾಹಕ ಫಲಕಗಳು ಅಥವಾ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಪರಸ್ಪರ ಸ್ಪರ್ಶಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಅವಾಹಕ ಅಥವಾ ನಿರ್ವಾತದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಾಹಕಗಳು ಲೋಹಗಳಂತಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಡೆಸಬಲ್ಲ ವಸ್ತುಗಳು, ಆದರೆ ಅವಾಹಕಗಳು ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್‌ನಂತಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗದ ವಸ್ತುಗಳು.
ಮೊದಲಿಗೆ, ಎರಡು ವಾಹಕಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿರುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ತಟಸ್ಥವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಒಂದು ವಾಹಕವು ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಲು ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ವಾಹಕವು ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಲು, ನಂತರ ಒಂದು ವಾಹಕದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ವರ್ಗಾವಣೆ ಇರಬೇಕು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪರಮಾಣುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಚಲಿಸಲು ಸುಲಭ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಒಂದು ವಾಹಕದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಸ್ಥಳಾಂತರಗೊಂಡ ನಂತರ, ಒಂದು ವಾಹಕವು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ (ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳ ಕೊರತೆ)
ಆದ್ದರಿಂದ ಅದು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇನ್ನೊಂದು ವಾಹಕವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕೊರತೆಯನ್ನು (ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಪ್ರೋಟಾನ್) ಹೊಂದಿದ್ದು ಅದು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ. ಕೆಪಾಸಿಟರ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ವಿವರವಾದ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಕೆಪಾಸಿಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ವಿಷಯದ ಕುರಿತು ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗಿದೆ.
ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವವನ್ನು ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ . a ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಜ್ q ಇದ್ದಾಗ, EP a ಗೆ ಸಮಾನವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ , ಆಗ a ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ರೂಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:
V = ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ, EP = ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವ ಶಕ್ತಿ, q = ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್
V ಕೇವಲ a ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಎಲ್ಲಾ ಬಿಂದುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ. a ಬಿಂದುವನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ, V ಚಾರ್ಜ್ q ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿಲ್ಲ.
ಈ ವಿಷಯವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮೊದಲು, ಮೊದಲು ಕೆಲಸ, ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಶಕ್ತಿಗಳು, ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಶಕ್ತಿಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ , ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ.
ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ಬಲ ಮತ್ತು ವಸಂತ ಬಲದ ಜೊತೆಗೆ, ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲದ ಮತ್ತೊಂದು ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ. ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವನ್ನು ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲ ಎಂದು ಏಕೆ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಈ ಕೆಳಗಿನ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ.
ಏಕ ಬಿಂದು ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ
ಒಂದೇ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು, ಮೊದಲ ಹಂತವೆಂದರೆ ಗೋಳದ ಮಧ್ಯಭಾಗವು ಒಂದೇ ಆವೇಶದಲ್ಲಿರುವ ತ್ರಿಜ್ಯ r ಹೊಂದಿರುವ ಗೋಳಾಕಾರದ ಗಾಸ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದು. ಚೆಂಡಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ 4πr.2.
ಗೋಳದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಿಂದ ಹೊರಬರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಗೋಳದ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಭೇದಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿವಿನ ಸೂತ್ರವು Φ = E A. ಗೌಸ್ ನಿಯಮದ ಸೂತ್ರವು Φ = Q/ε o ಆಗಿದೆ.
ಕೂಲಂಬ್ ನಿಯಮಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ , ವಿದ್ಯುತ್ ಶುಲ್ಕಗಳ ನಡುವಿನ ಬಲವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ವಿಮರ್ಶೆಯಲ್ಲಿ, ಕೂಲಂಬ್ ನಿಯಮದ ಮತ್ತೊಂದು ರೂಪವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು F = q E ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ,
ಇಲ್ಲಿ F ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ, q ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು E ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ. ಕೂಲಂಬ್ ನಿಯಮವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮವಾಗಿದ್ದು ಅದು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ (q) ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ (E) ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳಬಹುದು.
ವಿದ್ಯುತ್ ಶುಲ್ಕಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ಮತ್ತೊಂದು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ನಿಯಮವೆಂದರೆ ಗೌಸ್ ನಿಯಮ. ಗಾಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಜರ್ಮನ್ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಮತ್ತು ಗಣಿತಜ್ಞ ಕಾರ್ಲ್ ಫ್ರೆಡ್ರಿಕ್ ಗೌಸ್ (1777-1855) ರೂಪಿಸಿದರು .
ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಮತ್ತು ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್, ಹಲವಾರು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ವಿತರಣೆಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅಥವಾ ಎರಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲದ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸುಲಭವಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ವಿತರಣೆಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿದರೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲದ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿದರೆ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವು ಹೆಚ್ಚು ಜಟಿಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಗೌಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಸುಲಭ . ಗೌಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಆಳವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮೊದಲು, ಗೌಸ್ ಕಾನೂನಿನಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿವಿನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಿಂದಾಗಿ ಮೊದಲು ಆ ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ.