Rrjetet Gurumuda
Momenti këndor Sasia e lëvizjes rrotulluese, e cila është identike me masën (m) në lëvizjen lineare, është momenti i inercisë (I). Sasia e lëvizjes rrotulluese, e cila është identike me shpejtësinë (v) në lëvizjen lineare, është shpejtësia këndore (ω). Kështu, objekti që rrotullohet ka moment këndor që mund të ... Lexo më shumë
Rishikoni një grimcë rrotulluese. Grimcës me masë m i është dhënë forca F në mënyrë që grimca të rrotullohet rreth boshtit O. Grimca është r larg boshtit të rrotullimit. Së pari, grimca është në qetësi (v = 0). Pasi lëvizin nga forca e F, grimcat lëvizin me një shpejtësi të caktuar në mënyrë që grimcat të kenë nxitim tangjencial. Marrëdhënia midis forcës (F), masës (m) dhe nxitimit tangjencial të grimcave shprehet me ekuacionin 3:
Në një përçues si bakri, ka elektrone që lëvizin rastësisht me shpejtësi të lartë lirisht, por nuk dalin nga metali. Elektronet që mund të lëvizin lirisht quhen elektrone të lira. Edhe pse elektronet lëvizin lirisht në të gjitha drejtimet, nuk ka rrjedhë totale të elektroneve në një drejtim të caktuar. Kjo gjendje ndodh kur nuk ka ndryshim potenciali midis dy skajeve të telit të bakrit.
Kur teli lidhet me një burim elektrik, lind një ndryshim potencialesh midis dy skajeve të telit të bakrit, në mënyrë që një fushë elektrike të shfaqet brenda telit të bakrit. Ekzistenca e një fushe elektrike bën që elektronet e lira të përjetojnë forcën elektrike F = q E = e E, ku F = forca elektrike , e = ngarkesa e elektronit, E = fusha elektrike . Kjo forcë elektrike bën që të gjithë elektronet që lëvizin lirisht të përshpejtohen së bashku, që është në të njëjtin drejtim me forcën elektrike.
Përkufizimi i kondensatorit është një pajisje që ruan ngarkesë elektrike dhe energji potenciale elektrike. Kondensatori i thjeshtë përbëhet nga pllaka ose fletë me dy përçues që vendosen afër njëra-tjetrës, por nuk prekin njëra-tjetrën dhe ndahen nga një izolator ose një vakum. Përçuesit janë materiale që mund të përçojnë rrymë elektrike, siç janë metalet, ndërsa izolatorët janë materiale që nuk mund të përçojnë rrymë elektrike, siç është plastika.
Në fillim, dy përçuesit nuk janë të ngarkuar elektrikisht ose elektrikisht neutralë. Që njëri përçues të jetë i ngarkuar pozitivisht dhe përçuesi tjetër të jetë i ngarkuar negativisht, atëherë duhet të ketë një transferim të elektroneve nga një përçues në tjetrin. Elektronet janë në sipërfaqen e atomit, kështu që ato janë të lehta për t'u lëvizur. Pasi elektronet të jenë zhvendosur nga një përçues në tjetrin, njëri nga përçuesit ka një tepricë elektronesh (mungesë protonesh).
në mënyrë që të ngarkohet negativisht, ndërsa përçuesi tjetër ka mungesë elektroni (proton të tepërt) në mënyrë që të ngarkohet pozitivisht. Një përshkrim i detajuar i procesit të ngarkimit të ngarkesave elektrike në kondensatorë rishikohet mbi temën e ruajtjes së energjisë elektrike në kondensatorë.
Potenciali elektrik përkufizohet si energjia potenciale elektrike për njësi ngarkese. Supozojmë se kur është në pikën a, ngarkesa q ka energji potenciale elektrike të barabartë me EP a , atëherë potenciali elektrik në pikën a formulohet si më poshtë:
V = potencial elektrik, EP = energji potenciale elektrike, q = ngarkesë elektrike
V nuk është vetëm në pikën a, por edhe në të gjitha pikat e fushës elektrike. Pika a përdoret si shembull. Siç do të shpjegohet më vonë, V nuk varet nga ngarkesa q.
Para se të studioni këtë temë, së pari kuptoni punën, forcat konservative, marrëdhënien midis forcave konservative me energjinë potenciale , forcat elektrike dhe fushën elektrike.
Përveç forcës gravitacionale dhe forcës së sustës, një shembull tjetër i forcës konservative është forca elektrike. Për të kuptuar më mirë pse forca elektrike quhet forcë konservative, kuptoni shpjegimin e mëposhtëm.
Fusha elektrike nga një ngarkesë e vetme pikësore
Për të llogaritur fushën elektrike të prodhuar nga një ngarkesë e vetme pozitive, hapi i parë është të zgjidhni sipërfaqen sferike të Gausit me rreze r ku qendra e sferës është në ngarkesën e vetme. Sipërfaqja e topit është 4πr.2.
Fusha elektrike që del nga qendra e sferës depërton pingul me sipërfaqen e sferës, kështu që formula e fluksit elektrik është Φ = E A. Formula e ligjit të Gausit është Φ = Q/ε o
Lidhur me ligjin e Kulombit , është studiuar forca midis ngarkesave elektrike. Në një shqyrtim të fushës elektrike, është diskutuar një formë tjetër e ligjit të Kulombit, e cila shprehet me ekuacionin F = q E,
ku F është forca elektrike, q është ngarkesa elektrike dhe E është fusha elektrike. Mund të thuhet se ligji i Kulonit është një ligj i fizikës që shpjegon marrëdhënien midis ngarkesës elektrike (q) dhe fushës elektrike (E).
Ligji i Gausit është një ligj tjetër i fizikës që shpjegon marrëdhënien midis ngarkesave elektrike dhe fushave elektrike. Ligji i Gausit u formulua nga Carl Friedrich Gauss (1777-1855), një fizikant teorik dhe matematikan gjerman.
Lidhur me fushën elektrike, është diskutuar përkufizimi dhe ekuacioni i fushës elektrike i cili mund të përdoret për të llogaritur forcën e fushës elektrike të prodhuar nga një ngarkesë elektrike, disa ngarkesa elektrike ose nga një shpërndarje e ngarkesës elektrike. Llogaritja e forcës së fushës elektrike të prodhuar nga një ngarkesë elektrike ose dy ngarkesa elektrike zgjidhet lehtësisht duke përdorur formulën e forcës së fushës elektrike. Nëse ajo që llogaritet është forca e fushës elektrike e gjeneruar nga një shpërndarje e ngarkesës elektrike, llogaritja është më e ndërlikuar nëse përdoret formula për forcën e fushës elektrike, por është më e lehtë të përdoret ligji i Gausit . Para se të studiojmë ligjin e Gausit në thellësi, së pari kuptojeni atë fluks elektrik për shkak të konceptit të fluksit elektrik të përdorur në ligjin e Gausit.
Lidhur me temën e ngarkesës elektrike, u mësua se ngarkesat e ngjashme shtyjnë njëra-tjetrën, ndërsa ngarkesat e ndryshme tërheqin njëra-tjetrën. Nëse një objekt i ngarkuar pozitivisht i afrohet një objekti të ngarkuar negativisht, të dy objektet tërhiqen së bashku në mënyrë që të lëvizin drejt njëri-tjetrit. Anasjelltas, nëse një objekt i ngarkuar pozitivisht i afrohet një objekti të ngarkuar pozitivisht, atëherë të dy objektet shtyjnë njëri-tjetrin në mënyrë që të largohen nga njëri-tjetri. Siç është studiuar mbi temën e ligjit të Kulombit, objektet e ngarkuara elektrikisht mund të përshpejtojnë objekte të tjera të ngarkuara elektrikisht sepse ekziston një forcë elektrike që vepron midis këtyre objekteve të ngarkuara elektrikisht. Forca elektrike që ushtrohet nga një objekt i ngarkuar elektrikisht mbi objekte të tjera të ngarkuara elektrikisht është një shembull i një force që mund të veprojë pa kontakt. Një shembull tjetër i forcës që mund të veprojë në distancë është forca e gravitetit . Forca gravitacionale ushtrohet nga një objekt masiv mbi objekte të tjera masive.