గురుముద నెట్వర్క్లు
కోణీయ ద్రవ్యవేగం భ్రమణ చలనంలో, రేఖీయ చలనంలోని ద్రవ్యరాశి (m) కి సమానమైన పరిమాణాన్ని జడత్వ భ్రామకం (I) అంటారు. భ్రమణ చలనంలో, రేఖీయ చలనంలోని వేగం (v) కి సమానమైన పరిమాణాన్ని కోణీయ వేగం (ω) అంటారు. అందువల్ల, భ్రమణం చెందుతున్న వస్తువుకు కోణీయ ద్రవ్యవేగం ఉంటుంది, అది… ఇంకా చదవండి
భ్రమణం చెందుతున్న కణాన్ని సమీక్షించండి. m ద్రవ్యరాశి గల కణానికి F బలం ఇవ్వబడింది, తద్వారా ఆ కణం O అక్షం చుట్టూ తిరుగుతుంది. ఆ కణం భ్రమణ అక్షం నుండి r దూరంలో ఉంది. మొదట, కణం నిశ్చలంగా ఉంటుంది (v = 0). F బలం ద్వారా కదిలిన తరువాత, కణాలు ఒక నిర్దిష్ట వేగంతో కదులుతాయి, తద్వారా కణాలు స్పర్శరేఖీయ త్వరణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. కణాల బలం (F), ద్రవ్యరాశి (m) మరియు స్పర్శరేఖీయ త్వరణం మధ్య సంబంధం సమీకరణం 3 ద్వారా వ్యక్తీకరించబడింది:
రాగి వంటి వాహకంలో, ఎలక్ట్రాన్లు అధిక వేగంతో యాదృచ్ఛికంగా స్వేచ్ఛగా కదులుతాయి కానీ లోహం నుండి బయటకు వెళ్ళవు. స్వేచ్ఛగా కదలగల ఎలక్ట్రాన్లను స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు అంటారు. ఎలక్ట్రాన్లు అన్ని దిశలలో స్వేచ్ఛగా కదులుతున్నప్పటికీ, ఒక నిర్దిష్ట దిశలో ఎలక్ట్రాన్ల పూర్తి ప్రవాహం ఉండదు. రాగి తీగ యొక్క రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం లేనప్పుడు ఈ పరిస్థితి ఏర్పడుతుంది.
తీగను విద్యుత్ వనరుకు అనుసంధానించినప్పుడు, రాగి తీగ యొక్క రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం ఏర్పడుతుంది, తద్వారా రాగి తీగ లోపల ఒక విద్యుత్ క్షేత్రం కనిపిస్తుంది. ఈ విద్యుత్ క్షేత్రం ఉండటం వలన, స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు F = q E = e E అనే విద్యుత్ బలాన్ని అనుభవిస్తాయి, ఇక్కడ F = విద్యుత్ బలం , e = ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం, E = విద్యుత్ క్షేత్రం . ఈ విద్యుత్ బలం వలన, స్వేచ్ఛగా కదులుతున్న ఎలక్ట్రాన్లన్నీ విద్యుత్ బలం యొక్క దిశలోనే కలిసి త్వరణం చెందుతాయి.
విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తిని నిల్వ చేసే పరికరమే కెపాసిటర్ . ఒక సాధారణ కెపాసిటర్లో రెండు వాహక పలకలు లేదా షీట్లు ఉంటాయి, అవి ఒకదానికొకటి దగ్గరగా ఉంచబడతాయి కానీ తాకవు మరియు ఒక బంధకం లేదా వాక్యూమ్ ద్వారా వేరు చేయబడతాయి. లోహాల వంటి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రసరింపజేయగల పదార్థాలను వాహకాలు అంటారు, అయితే ప్లాస్టిక్ వంటి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రసరింపజేయలేని పదార్థాలను బంధకాలు అంటారు.
మొదట, రెండు వాహకాలు విద్యుత్ పరంగా ఆవేశం కలిగి ఉండవు లేదా తటస్థంగా ఉండవు. ఒక వాహకం ధనావేశం కలిగి, మరొక వాహకం రుణావేశం కలిగి ఉండాలంటే, ఒక వాహకం నుండి మరొక వాహకానికి ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ జరగాలి. ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువు ఉపరితలంపై ఉంటాయి, కాబట్టి అవి సులభంగా కదులుతాయి. ఎలక్ట్రాన్లు ఒక వాహకం నుండి మరొక వాహకానికి కదిలిన తర్వాత, వాహకాలలో ఒకదానిలో ఎలక్ట్రాన్లు అధికంగా ఉంటాయి (ప్రోటాన్ల కొరత ఉంటుంది).
అందువల్ల అది రుణాత్మకంగా ఆవేశం పొందుతుంది, అయితే మరొక వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్ల కొరత (అధిక ప్రోటాన్) ఉండటం వల్ల అది ధనాత్మకంగా ఆవేశం పొందుతుంది. కెపాసిటర్లలో విద్యుత్ శక్తిని నిల్వ చేయడం అనే అంశంలో కెపాసిటర్లపై విద్యుత్ ఆవేశాలను ఏర్పరిచే ప్రక్రియ యొక్క సవివరమైన వర్ణన సమీక్షించబడింది.
విద్యుత్ పొటెన్షియల్ను ప్రతి యూనిట్ ఆవేశానికి గల విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తిగా నిర్వచిస్తారు . ఒకవేళ 'a' బిందువు వద్ద ఉన్నప్పుడు, q ఆవేశం యొక్క విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి EP( a) కు సమానంగా ఉంటే , అప్పుడు 'a' బిందువు వద్ద విద్యుత్ పొటెన్షియల్ను ఈ క్రింది విధంగా సూత్రీకరిస్తారు:
V = విద్యుత్ పొటెన్షియల్, EP = విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి, q = విద్యుత్ ఆవేశం
V అనేది కేవలం a బిందువు వద్ద మాత్రమే కాకుండా విద్యుత్ క్షేత్రంలోని అన్ని బిందువుల వద్ద కూడా ఉంటుంది. a బిందువును ఒక ఉదాహరణగా తీసుకున్నాము. తరువాత వివరించినట్లుగా, V అనేది q ఆవేశంపై ఆధారపడదు.
ఈ అంశాన్ని అధ్యయనం చేసే ముందు, మొదట పని, సంరక్షక బలాలు, సంరక్షక బలాలకు మరియు స్థితిశక్తికి మధ్య ఉన్న సంబంధం , విద్యుత్ బలాలు మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం గురించి అర్థం చేసుకోండి.
గురుత్వాకర్షణ బలం మరియు స్ప్రింగ్ బలానికి అదనంగా, విద్యుత్ బలం అనేది సంరక్షక బలానికి మరొక ఉదాహరణ. విద్యుత్ బలాన్ని సంరక్షక బలం అని ఎందుకు అంటారో బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, ఈ క్రింది వివరణను అర్థం చేసుకోండి.
ఒకే బిందు ఆవేశం ద్వారా విద్యుత్ క్షేత్రం
ఒకే ఒక ధనావేశం ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని లెక్కించడానికి, మొదటి దశలో r వ్యాసార్థం గల గోళాకార గాస్ ఉపరితలాన్ని ఎంచుకోవాలి, ఇక్కడ గోళం యొక్క కేంద్రం ఆ ఒక్క ఆవేశం వద్ద ఉంటుంది. ఆ గోళం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం 4πr²2.
గోళం యొక్క కేంద్రం నుండి వెలువడే విద్యుత్ క్షేత్రం గోళం యొక్క ఉపరితలానికి లంబంగా చొచ్చుకుపోతుంది, అందువల్ల విద్యుత్ ఫ్లక్స్ సూత్రం Φ = E A. గాస్ నియమం యొక్క సూత్రం Φ = Q/ε o
కూలంబ్ నియమానికి సంబంధించి , విద్యుత్ ఆవేశాల మధ్య బలాన్ని అధ్యయనం చేయడం జరిగింది. విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క సమీక్షలో, కూలంబ్ నియమం యొక్క మరొక రూపాన్ని చర్చించడం జరిగింది, దీనిని F = q E అనే సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తపరుస్తారు.
ఇక్కడ F అనేది విద్యుత్ బలం, q అనేది విద్యుత్ ఆవేశం మరియు E అనేది విద్యుత్ క్షేత్రం. కూలంబ్ నియమం అనేది విద్యుత్ ఆవేశం (q) మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం (E) మధ్య సంబంధాన్ని వివరించే ఒక భౌతిక శాస్త్ర నియమం అని చెప్పవచ్చు.
గాస్ నియమం అనేది విద్యుత్ ఆవేశాలు మరియు విద్యుత్ క్షేత్రాల మధ్య సంబంధాన్ని వివరించే మరొక భౌతిక శాస్త్ర నియమం. గాస్ నియమాన్ని జర్మన్ సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రవేత్త మరియు గణిత శాస్త్రవేత్త అయిన కార్ల్ ఫ్రెడ్రిక్ గాస్ (1777-1855) రూపొందించారు .
విద్యుత్ క్షేత్రానికి సంబంధించి, ఒక విద్యుత్ ఆవేశం, అనేక విద్యుత్ ఆవేశాలు లేదా ఒక విద్యుత్ ఆవేశ పంపిణీ ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగపడే విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క నిర్వచనం మరియు సమీకరణం గురించి చర్చించబడింది . ఒక విద్యుత్ ఆవేశం లేదా రెండు విద్యుత్ ఆవేశాల ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని లెక్కించడం అనేది విద్యుత్ క్షేత్ర బలం సూత్రాన్ని ఉపయోగించి సులభంగా చేయవచ్చు. ఒకవేళ విద్యుత్ ఆవేశ పంపిణీ ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని లెక్కించాల్సి వస్తే, విద్యుత్ క్షేత్ర బలం సూత్రాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు ఆ లెక్కింపు మరింత సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది, కానీ గాస్ నియమాన్ని ఉపయోగించడం సులభం . గాస్ నియమాన్ని లోతుగా అధ్యయనం చేసే ముందు, గాస్ నియమంలో ఉపయోగించే విద్యుత్ ఫ్లక్స్ భావన కారణంగా, ముందుగా విద్యుత్ ఫ్లక్స్ను అర్థం చేసుకోవాలి.
విద్యుత్ ఆవేశం విషయంలో, సజాతి ఆవేశాలు ఒకదానికొకటి వికర్షించుకుంటాయని, విజాతి ఆవేశాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షించుకుంటాయని తెలుసుకున్నాము. ఒక ధనావేశ వస్తువును ఒక రుణావేశ వస్తువుకు దగ్గరగా తీసుకువస్తే, ఆ రెండు వస్తువులు ఒకదానికొకటి ఆకర్షించుకొని దగ్గరకు కదులుతాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, ఒక ధనావేశ వస్తువును మరొక ధనావేశ వస్తువుకు దగ్గరగా తీసుకువస్తే, ఆ రెండు వస్తువులు ఒకదానికొకటి వికర్షించుకొని దూరంగా కదులుతాయి. కూలం నియమం విషయంలో అధ్యయనం చేసినట్లుగా, విద్యుత్ ఆవేశం గల వస్తువుల మధ్య ఒక విద్యుత్ బలం పనిచేయడం వల్ల, ఆ వస్తువులు ఇతర విద్యుత్ ఆవేశం గల వస్తువులను త్వరణం చేయగలవు. ఒక విద్యుత్ ఆవేశ వస్తువు ఇతర విద్యుత్ ఆవేశం గల వస్తువులపై ప్రయోగించే విద్యుత్ బలం, స్పర్శ లేకుండా పనిచేయగల బలానికి ఒక ఉదాహరణ. దూరం నుండి పనిచేయగల బలానికి మరొక ఉదాహరణ గురుత్వాకర్షణ బలం . గురుత్వాకర్షణ బలాన్ని ఒక ద్రవ్యరాశి గల వస్తువు ఇతర ద్రవ్యరాశి గల వస్తువులపై ప్రయోగిస్తుంది.