Gurumuda tīkli
Leņķiskais moments Rotācijas kustības lielums, kas lineārā kustībā ir identisks masai (m), ir inerces moments (I). Rotācijas kustības lielums, kas lineārā kustībā ir identisks ātrumam (v), ir leņķiskais ātrums (ω). Tādējādi rotējošajam objektam ir leņķiskais moments, kas var… Lasīt vairāk
Apskatiet rotējošu daļiņu. Daļiņai ar masu m tiek dots spēks F, lai daļiņa rotētu ap asi O. Daļiņa atrodas r attālumā no rotācijas ass. Vispirms daļiņa atrodas miera stāvoklī (v = 0). Pēc pārvietošanās ar spēku F daļiņas pārvietojas ar noteiktu ātrumu, lai daļiņām būtu tangenciāls paātrinājums. Spēka (F), masas (m) un daļiņu tangenciālā paātrinājuma savstarpējo attiecību izsaka ar 3. vienādojumu:
Vadītājā, piemēram, varā, ir elektroni, kas brīvi pārvietojas ar lielu ātrumu, bet neizkļūst no metāla. Elektronus, kas var brīvi pārvietoties, sauc par brīvajiem elektroniem. Lai gan elektroni brīvi pārvietojas visos virzienos, nav pilnīgas elektronu plūsmas noteiktā virzienā. Šis stāvoklis rodas, ja starp vara stieples abiem galiem nav potenciālu starpības.
Kad vads ir pievienots elektrības avotam, starp vara vada abiem galiem rodas potenciālu starpība, kā rezultātā vara vadā parādās elektriskais lauks. Elektriskā lauka esamība liek brīvajiem elektroniem izjust elektrisko spēku F = q E = e E, kur F = elektriskais spēks , e = elektrona lādiņš, E = elektriskais lauks . Šis elektriskais spēks liek visiem brīvi kustīgajiem elektroniem paātrināties kopā, kas ir tajā pašā virzienā kā elektriskais spēks.
Kondensatora definīcija ir ierīce, kas uzglabā elektrisko lādiņu un elektriskās potenciālās enerģijas uzkrāšanos. Vienkāršais kondensators sastāv no divu vadītāju plāksnēm vai loksnēm, kas ir novietotas tuvu viena otrai, bet nesaskaras viena ar otru un ir atdalītas ar izolatoru vai vakuumu. Vadītāji ir materiāli, kas var vadīt elektrisko strāvu, piemēram, metāli, savukārt izolatori ir materiāli, kas nevar vadīt elektrisko strāvu, piemēram, plastmasa.
Sākumā abi vadītāji nav elektriski lādēti vai elektriski neitrāli. Lai viens vadītājs būtu pozitīvi lādēts, bet otrs - negatīvi lādēts, ir jānotiek elektronu pārnešanai no viena vadītāja uz otru. Elektroni atrodas uz atoma virsmas, tāpēc tos ir viegli pārvietot. Pēc tam, kad elektroni ir pārvietojušies no viena vadītāja uz otru, vienam no vadītājiem ir elektronu pārpalikums (protonu trūkums).
lai tas kļūtu negatīvi lādēts, bet otram vadītājam būtu elektronu deficīts (protona pārpalikums), lai tas kļūtu pozitīvi lādēts. Detalizēts elektrisko lādiņu uzlādes procesa apraksts kondensatoros ir apskatīts tēmā par elektriskās enerģijas uzkrāšanu kondensatoros.
Elektriskais potenciāls tiek definēts kā elektriskā potenciālā enerģija uz lādiņa vienību. Pieņemot, ka punktā a lādiņam q ir elektriskā potenciālā enerģija EP a , tad elektriskais potenciāls punktā a ir formulēts šādi:
V = elektriskais potenciāls, EP = elektriskā potenciālā enerģija, q = elektriskais lādiņš
V ir ne tikai punktā a, bet arī visos elektriskā lauka punktos. Punkts a tiek izmantots kā piemērs. Kā tiks paskaidrots vēlāk, V nav atkarīgs no lādiņa q.
Pirms šīs tēmas apguves vispirms ir jāsaprot darbs, konservatīvie spēki, saistība starp konservatīvajiem spēkiem un potenciālo enerģiju , elektriskie spēki un elektriskais lauks.
Papildus gravitācijas spēkam un atsperes spēkam vēl viens konservatīvā spēka piemērs ir elektriskais spēks. Lai labāk izprastu, kāpēc elektrisko spēku sauc par konservatīvo spēku, izprotiet šo skaidrojumu.
Elektriskais lauks ar vienu punktveida lādiņu
Lai aprēķinātu viena pozitīva lādiņa radīto elektrisko lauku, pirmais solis ir izvēlēties sfērisku Gausa virsmu ar rādiusu r, kur sfēras centrs atrodas pie viena lādiņa. Bumbas virsmas laukums ir 4πr.2.
Elektriskais lauks, kas iziet no sfēras centra, iekļūst perpendikulāri sfēras virsmai, tāpēc elektriskās plūsmas formula ir Φ = E A. Gausa likuma formula ir Φ = Q/ εₐ
Attiecībā uz Kulona likumu ir pētīts spēks starp elektriskajiem lādiņiem. Elektriskā lauka apskatā ir apspriesta cita Kulona likuma forma, ko izsaka ar vienādojumu F = q E,
kur F ir elektriskais spēks, q ir elektriskais lādiņš un E ir elektriskais lauks. Var teikt, ka Kulona likums ir fizikas likums, kas izskaidro elektriskā lādiņa (q) un elektriskā lauka (E) savstarpējo saistību.
Gausa likums ir vēl viens fizikas likums, kas izskaidro elektrisko lādiņu un elektrisko lauku savstarpējo saistību. Gausa likumu formulēja Karls Frīdrihs Gauss (1777–1855), vācu teorētiskais fiziķis un matemātiķis.
Runājot par elektrisko lauku, ir apspriesta elektriskā lauka definīcija un vienādojums , ko var izmantot, lai aprēķinātu elektriskā lauka stiprumu, ko rada elektriskais lādiņš, vairāki elektriskie lādiņi vai elektriskā lādiņa sadalījums. Elektriskā lādiņa vai divu elektrisko lādiņu radītā elektriskā lauka stipruma aprēķinu var viegli atrisināt, izmantojot elektriskā lauka stipruma formulu. Ja tiek aprēķināts elektriskā lauka stiprums, ko rada elektriskā lādiņa sadalījums, aprēķins ir sarežģītāks, ja tiek izmantota elektriskā lauka stipruma formula, bet vieglāk ir izmantot Gausa likumu . Pirms padziļinātas Gausa likuma izpētes vispirms ir jāsaprot elektriskā plūsma, pateicoties Gausa likumā izmantotajam elektriskās plūsmas jēdzienam.
Runājot par elektrisko lādiņu, tika uzzināts, ka līdzīgi lādiņi atgrūž viens otru, savukārt atšķirīgi lādiņi pievelk viens otru. Ja pozitīvi lādētu objektu tuvina negatīvi lādētam objektam, abi objekti pievelkas kopā, tāpēc tie pārvietojas viens otra virzienā. Un otrādi, ja pozitīvi lādētu objektu tuvina pozitīvi lādētam objektam, tad abi objekti atgrūž viens otru, tāpēc tie attālinās viens no otra. Kā pētīts Kulona likuma jomā, elektriski lādēti objekti var paātrināt citus elektriski lādētus objektus, jo starp šiem elektriski lādētajiem objektiem darbojas elektriskais spēks. Elektriskais spēks, ko elektriski lādēts objekts iedarbojas uz citiem elektriski lādētiem objektiem, ir viens no spēka piemēriem, kas var darboties bez kontakta. Vēl viens spēka piemērs, kas var darboties attālumā, ir gravitācijas spēks . Gravitācijas spēku masas objekts iedarbojas uz citiem masas objektiem.