ഗുരുമുദ നെറ്റ്വർക്കുകൾ
രേഖീയ ചലനത്തിലെ പിണ്ഡത്തിന് (m) സമാനമായ ഭ്രമണ ചലനത്തിന്റെ അളവാണ് ജഡത്വ ചലനം (I). രേഖീയ ചലനത്തിലെ വേഗതയ്ക്ക് (v) സമാനമായ ഭ്രമണ ചലനത്തിന്റെ അളവാണ് കോണീയ പ്രവേഗം (ω). അങ്ങനെ, ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുവിന് കോണീയ ആക്കം ഉണ്ട്, അത് ... കൂടുതൽ വായിക്കുക
ഒരു ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന കണികയെ അവലോകനം ചെയ്യുക. പിണ്ഡം m ഉള്ള കണികയ്ക്ക് ബലം F നൽകിയിരിക്കുന്നു, അങ്ങനെ കണിക O അച്ചുതണ്ടിന് ചുറ്റും കറങ്ങുന്നു. കണിക ഭ്രമണ അച്ചുതണ്ടിൽ നിന്ന് r അകലെയാണ്. ആദ്യം, കണിക നിശ്ചലാവസ്ഥയിലാണ് (v = 0). F ന്റെ ബലത്താൽ ചലിച്ച ശേഷം, കണികകൾ ഒരു നിശ്ചിത വേഗതയിൽ നീങ്ങുന്നു, അങ്ങനെ കണികകൾക്ക് ടാൻജെൻഷ്യൽ ത്വരണം ലഭിക്കും. ബലം (F), പിണ്ഡം (m), കണങ്ങളുടെ ടാൻജെൻഷ്യൽ ത്വരണം എന്നിവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സമവാക്യം 3 വഴി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:
ചെമ്പ് പോലുള്ള ഒരു കണ്ടക്ടറിൽ, ഉയർന്ന വേഗതയിൽ സ്വതന്ത്രമായി ക്രമരഹിതമായി ചലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്, എന്നാൽ ലോഹത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടുന്നില്ല. സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങാൻ കഴിയുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകൾ എല്ലാ ദിശകളിലേക്കും സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ഒരു പ്രത്യേക ദിശയിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ മൊത്തം പ്രവാഹം ഇല്ല. ചെമ്പ് വയറിന്റെ രണ്ട് അറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ഇല്ലാതിരിക്കുമ്പോഴാണ് ഈ അവസ്ഥ ഉണ്ടാകുന്നത്.
വയർ ഒരു വൈദ്യുത സ്രോതസ്സുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ചെമ്പ് വയറിന്റെ രണ്ട് അറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകുന്നു, അങ്ങനെ ചെമ്പ് വയറിനുള്ളിൽ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം ദൃശ്യമാകുന്നു. ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ നിലനിൽപ്പ് സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് F = q E = e E എന്ന വൈദ്യുത ബലം അനുഭവപ്പെടാൻ കാരണമാകുന്നു, ഇവിടെ F = വൈദ്യുത ബലം , e = ഇലക്ട്രോൺ ചാർജ്, E = വൈദ്യുത മണ്ഡലം . സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കുന്ന എല്ലാ ഇലക്ട്രോണുകളും ഒരുമിച്ച് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഈ വൈദ്യുത ബലം കാരണമാകുന്നു, ഇത് വൈദ്യുത ബലത്തിന്റെ അതേ ദിശയാണ്.
1. ഒരു കെട്ടിടത്തിന്റെ മുകളിൽ നിന്ന് 8 m/s പ്രാരംഭ വേഗതയിൽ തിരശ്ചീനത്തിന് 20 o കോണിൽ ഒരു പന്ത് എറിയുന്നു. 3 സെക്കൻഡിനുശേഷം പന്ത് നിലത്ത് പതിക്കുന്നു.
a) കെട്ടിടത്തിന്റെ അടിയിൽ നിന്ന് എത്ര ദൂരെയാണ് പന്ത് നിലത്ത് തൊടുന്നത്
b) സ്ഥലത്ത് നിന്ന് എറിയുന്ന പന്ത് എത്ര ഉയരത്തിലാണ്?
c) എറിയുന്ന സ്ഥലത്ത് നിന്ന് പന്ത് എത്ര ദൂരം 10 മീറ്റർ ഉയരത്തിൽ എത്തും?
വൈദ്യുത ചാർജും വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും സംഭരിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ് കപ്പാസിറ്റർ എന്നതിന്റെ നിർവചനം . ലളിതമായ കപ്പാസിറ്ററിൽ രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളോ ഷീറ്റുകളോ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവ പരസ്പരം അടുത്ത് സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു, പക്ഷേ പരസ്പരം സ്പർശിക്കുന്നില്ല, ഒരു ഇൻസുലേറ്ററോ വാക്വമോ ഉപയോഗിച്ച് വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. ലോഹങ്ങൾ പോലുള്ള വൈദ്യുത പ്രവാഹം നടത്താൻ കഴിയുന്ന വസ്തുക്കളാണ് കണ്ടക്ടറുകൾ, അതേസമയം പ്ലാസ്റ്റിക് പോലുള്ള വൈദ്യുത പ്രവാഹം നടത്താൻ കഴിയാത്ത വസ്തുക്കളാണ് ഇൻസുലേറ്ററുകൾ.
ആദ്യം, രണ്ട് കണ്ടക്ടറുകളും വൈദ്യുത ചാർജുള്ളവയോ വൈദ്യുത നിഷ്പക്ഷമോ അല്ല. ഒരു കണ്ടക്ടർ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതും മറ്റേ കണ്ടക്ടർ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതും ആകണമെങ്കിൽ, ഒരു കണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റം ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഇലക്ട്രോണുകൾ ആറ്റത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലായതിനാൽ അവ എളുപ്പത്തിൽ നീങ്ങുന്നു. ഒരു കണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകൾ നീങ്ങിയ ശേഷം, ഒരു കണ്ടക്ടറിൽ അധിക ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടാകും (പ്രോട്ടോണുകളുടെ അഭാവം).
അങ്ങനെ അത് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആയി മാറുന്നു, അതേസമയം മറ്റേ കണ്ടക്ടറിന് ഇലക്ട്രോൺ കുറവുണ്ട് (അധിക പ്രോട്ടോൺ) അതിനാൽ അത് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആയി മാറുന്നു. കപ്പാസിറ്ററുകളിൽ വൈദ്യുത ചാർജുകൾ ചാർജ് ചെയ്യുന്ന പ്രക്രിയയുടെ വിശദമായ വിവരണം കപ്പാസിറ്ററുകളിൽ വൈദ്യുതോർജ്ജം സംഭരിക്കുന്ന വിഷയത്തിൽ അവലോകനം ചെയ്യുന്നു.
ഒരു യൂണിറ്റ് ചാർജിലെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി എന്നാണ് വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എന്ന് നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നത് . a എന്ന പോയിന്റിൽ ചാർജ് q ന് EP a ന് തുല്യമായ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി ഉണ്ടെന്ന് കരുതുക , അപ്പോൾ a എന്ന പോയിന്റിലെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ രൂപപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു:
V = വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ, EP = വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി, q = വൈദ്യുത ചാർജ്
V എന്നത് a എന്ന ബിന്ദുവിൽ മാത്രമല്ല, വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിലെ എല്ലാ ബിന്ദുവിലും ഉണ്ട്. a എന്ന ബിന്ദുവിനെ ഉദാഹരണമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പിന്നീട് വിശദീകരിക്കുന്നതുപോലെ, V ചാർജ് q നെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല.
ഈ വിഷയം പഠിക്കുന്നതിനുമുമ്പ്, ആദ്യം ജോലി, യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തികൾ, സാധ്യതയുള്ള ഊർജ്ജമുള്ള യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തികൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം , വൈദ്യുത ശക്തികൾ , വൈദ്യുത മണ്ഡലം എന്നിവ മനസ്സിലാക്കുക.
ഗുരുത്വാകർഷണബലം, സ്പ്രിംഗ് ബലം എന്നിവയ്ക്ക് പുറമേ, യാഥാസ്ഥിതിക ബലത്തിന്റെ മറ്റൊരു ഉദാഹരണമാണ് വൈദ്യുത ബലം. വൈദ്യുത ബലത്തെ യാഥാസ്ഥിതിക ബലം എന്ന് വിളിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടെന്ന് നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ, ഇനിപ്പറയുന്ന വിശദീകരണം മനസ്സിലാക്കുക.
സിംഗിൾ പോയിന്റ് ചാർജ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലം
ഒരൊറ്റ പോസിറ്റീവ് ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലം കണക്കാക്കാൻ, ആദ്യപടി ആരം r ഉള്ള ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഗാസ് പ്രതലം തിരഞ്ഞെടുക്കുക എന്നതാണ്, അവിടെ ഗോളത്തിന്റെ മധ്യഭാഗം ഒറ്റ ചാർജിലാണ്. പന്തിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം 4πr ആണ്.2.
ഗോളത്തിന്റെ മധ്യത്തിൽ നിന്ന് പുറപ്പെടുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഗോളത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് ലംബമായി തുളച്ചുകയറുന്നു, അതിനാൽ വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ സൂത്രവാക്യം Φ = E A ആണ്. ഗാസ് നിയമത്തിന്റെ സൂത്രവാക്യം Φ = Q/ε o ആണ്.
കൂലോംബിന്റെ നിയമത്തെക്കുറിച്ച് , വൈദ്യുത ചാർജുകൾക്കിടയിലുള്ള ബലം പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ഒരു അവലോകനത്തിൽ, കൂലോംബിന്റെ നിയമത്തിന്റെ മറ്റൊരു രൂപത്തെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, ഇത് F = q E എന്ന സമവാക്യത്താൽ പ്രകടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു,
ഇവിടെ F എന്നത് വൈദ്യുതബലവും, q എന്നത് വൈദ്യുത ചാർജും, E എന്നത് വൈദ്യുത മണ്ഡലവുമാണ്. വൈദ്യുത ചാർജും (q) വൈദ്യുത മണ്ഡലവും (E) തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വിശദീകരിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്ത്ര നിയമമാണ് കൂലോംബിന്റെ നിയമം എന്ന് പറയാം.
വൈദ്യുത ചാർജുകളും വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വിശദീകരിക്കുന്ന മറ്റൊരു ഭൗതികശാസ്ത്ര നിയമമാണ് ഗൗസിന്റെ നിയമം. ജർമ്മൻ സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനും ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനുമായ കാൾ ഫ്രീഡ്രിക്ക് ഗൗസ് (1777-1855) ആണ് ഗൗസിന്റെ നിയമം രൂപപ്പെടുത്തിയത് .
വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തെക്കുറിച്ച്, ഒരു വൈദ്യുത ചാർജ്, നിരവധി വൈദ്യുത ചാർജുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു വൈദ്യുത ചാർജ് വിതരണം എന്നിവയാൽ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തി കണക്കാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ നിർവചനവും സമവാക്യവും ചർച്ച ചെയ്തിട്ടുണ്ട് . ഒരു വൈദ്യുത ചാർജ് അല്ലെങ്കിൽ രണ്ട് വൈദ്യുത ചാർജുകൾ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തിയുടെ കണക്കുകൂട്ടൽ വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തിയുടെ സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് എളുപ്പത്തിൽ പരിഹരിക്കാനാകും. ഒരു വൈദ്യുത ചാർജ് വിതരണം സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തിയാണ് കണക്കാക്കുന്നതെങ്കിൽ, വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തിയുടെ സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ചാൽ കണക്കുകൂട്ടൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാകും, പക്ഷേ ഗൗസിന്റെ നിയമം ഉപയോഗിക്കുന്നത് എളുപ്പമാണ് . ഗാസ് നിയമം ആഴത്തിൽ പഠിക്കുന്നതിനുമുമ്പ്, ഗാസ് നിയമത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന വൈദ്യുത പ്രവാഹം എന്ന ആശയം കാരണം ആദ്യം ആ വൈദ്യുത പ്രവാഹം മനസ്സിലാക്കുക.