Gurumuda Ağları
Dönme hareketinin, doğrusal hareketteki kütleye (m) eşdeğer olan niceliği, eylemsizlik momenti (I)'dir. Dönme hareketinin, doğrusal hareketteki hıza (v) eşdeğer olan niceliği ise açısal hızdır (ω). Dolayısıyla, dönen cismin açısal momentumu vardır ve bu momentum... Devamını oku
Dönen bir parçacığı inceleyelim. Kütlesi m olan parçacığa, O ekseni etrafında dönmesi için F kuvveti uygulanmaktadır. Parçacık, dönme ekseninden r uzaklıktadır. İlk başta parçacık hareketsizdir (v = 0). F kuvvetiyle hareket ettikten sonra, parçacıklar belirli bir hızla hareket eder ve teğetsel ivmeye sahip olurlar. Kuvvet (F), kütle (m) ve parçacıkların teğetsel ivmesi arasındaki ilişki denklem 3 ile ifade edilir:
Bakır gibi bir iletkende, rastgele ve yüksek hızda serbestçe hareket eden ancak metalden kaçmayan elektronlar bulunur. Serbestçe hareket edebilen elektronlara serbest elektronlar denir. Elektronlar her yöne serbestçe hareket etse de, belirli bir yönde toplam bir elektron akışı yoktur. Bu durum, bakır telin iki ucu arasında potansiyel farkı olmadığında ortaya çıkar.
Bakır tel bir elektrik kaynağına bağlandığında, telin iki ucu arasında potansiyel farkı oluşur ve böylece bakır telin içinde bir elektrik alanı meydana gelir. Elektrik alanının varlığı, serbest elektronların F = q E = e E elektrik kuvvetine maruz kalmasına neden olur; burada F = elektrik kuvveti , e = elektron yükü, E = elektrik alanıdır . Bu elektrik kuvveti, serbestçe hareket eden tüm elektronların birlikte ivmelenmesine neden olur ve bu ivme, elektrik kuvvetiyle aynı yöndedir.
Kondansatörün tanımı, elektrik yükünü ve elektrik potansiyel enerjisini depolayan bir cihazdır. Basit bir kondansatör, birbirine yakın yerleştirilmiş ancak birbirine temas etmeyen ve bir yalıtkan veya vakumla ayrılmış iki iletken plaka veya levhadan oluşur. İletkenler, metaller gibi elektrik akımını iletebilen malzemelerdir; yalıtkanlar ise plastik gibi elektrik akımını iletemeyen malzemelerdir.
Başlangıçta, iki iletken elektriksel olarak yüklü veya elektriksel olarak nötr değildir. Bir iletkenin pozitif yüklü, diğer iletkenin negatif yüklü olması için, bir iletkenden diğerine elektron transferi olması gerekir. Elektronlar atomun yüzeyindedir, bu nedenle hareket etmeleri kolaydır. Elektronlar bir iletkenden diğerine hareket ettikten sonra, iletkenlerden birinde elektron fazlalığı (proton eksikliği) oluşur.
Böylece bir iletken negatif yüklü hale gelirken, diğer iletkende elektron eksikliği (fazla proton) olduğundan pozitif yüklü hale gelir. Kondansatörlerde elektrik enerjisi depolama konusu başlığı altında, kondansatörlere elektrik yüklerinin yüklenmesi sürecinin ayrıntılı bir açıklaması yer almaktadır.
Elektrik potansiyeli, birim yük başına düşen elektrik potansiyel enerjisi olarak tanımlanır . Diyelim ki q yükü a noktasındayken elektrik potansiyel enerjisi EP a'ya eşit olsun , o zaman a noktasındaki elektrik potansiyeli şu şekilde formüle edilir:
V = elektrik potansiyeli, EP = elektrik potansiyel enerjisi, q = elektrik yükü
V, yalnızca a noktasında değil, elektrik alanının tüm noktalarında mevcuttur. a noktası örnek olarak kullanılmıştır. Daha sonra açıklanacağı gibi, V, q yüküne bağlı değildir.
Bu konuyu incelemeden önce, öncelikle işi, koruyucu kuvvetleri, koruyucu kuvvetler ile potansiyel enerji arasındaki ilişkiyi , elektrik kuvvetlerini ve elektrik alanını anlamak gerekir.
Yerçekimi kuvveti ve yay kuvvetine ek olarak, koruyucu kuvvetin bir diğer örneği de elektrik kuvvetidir. Elektrik kuvvetinin neden koruyucu kuvvet olarak adlandırıldığını daha iyi anlamak için aşağıdaki açıklamayı inceleyin.
Tek bir noktasal yükün oluşturduğu elektrik alanı
Tek bir pozitif yükün ürettiği elektrik alanını hesaplamak için ilk adım, kürenin merkezinin tek yükte olduğu r yarıçaplı küresel Gauss yüzeyini seçmektir. Kürenin yüzey alanı 4πr²'dir.2.
Kürenin merkezinden çıkan elektrik alanı, kürenin yüzeyine dik olarak nüfuz eder, bu nedenle elektrik akısı formülü Φ = E A'dır. Gauss yasasının formülü ise Φ = Q/ε o'dur.
Coulomb yasasıyla ilgili olarak , elektrik yükleri arasındaki kuvvet incelenmiştir. Elektrik alanının incelenmesinde, F = q E denklemiyle ifade edilen Coulomb yasasının başka bir biçimi tartışılmıştır.
Burada F elektrik kuvveti, q elektrik yükü ve E elektrik alanıdır. Coulomb yasası, elektrik yükü (q) ile elektrik alanı (E) arasındaki ilişkiyi açıklayan bir fizik yasası olarak tanımlanabilir.
Gauss yasası, elektrik yükleri ve elektrik alanları arasındaki ilişkiyi açıklayan bir başka fizik yasasıdır. Gauss yasası , Alman teorik fizikçi ve matematikçi Carl Friedrich Gauss (1777-1855) tarafından formüle edilmiştir.
Elektrik alanı ile ilgili olarak, bir elektrik yükü, birden fazla elektrik yükü veya bir elektrik yükü dağılımı tarafından üretilen elektrik alan şiddetini hesaplamak için kullanılabilecek elektrik alanının tanımı ve denklemi tartışılmıştır . Bir veya iki elektrik yükü tarafından üretilen elektrik alan şiddetinin hesaplanması, elektrik alan şiddeti formülü kullanılarak kolayca çözülebilir. Hesaplanan şey bir elektrik yükü dağılımı tarafından üretilen elektrik alan şiddeti ise, elektrik alan şiddeti formülü kullanıldığında hesaplama daha karmaşıktır, ancak Gauss yasası kullanmak daha kolaydır . Gauss yasasını derinlemesine incelemeden önce, Gauss yasasında kullanılan elektrik akısı kavramı nedeniyle öncelikle elektrik akısını anlamak gerekir.
Elektrik yükü konusunda, aynı yüklü cisimlerin birbirini ittiği, zıt yüklü cisimlerin ise birbirini çektiği öğrenildi. Pozitif yüklü bir cisim negatif yüklü bir cisme yaklaştırıldığında, iki cisim birbirini çekerek birbirine doğru hareket eder. Tersine, pozitif yüklü bir cisim negatif yüklü bir cisme yaklaştırıldığında, iki cisim birbirini iterek birbirinden uzaklaşır. Coulomb yasası konusunda incelendiği üzere, elektrik yüklü cisimler, aralarında etki eden elektriksel bir kuvvet nedeniyle diğer elektrik yüklü cisimleri hızlandırabilir. Elektrik yüklü bir cismin diğer elektrik yüklü cisimler üzerinde uyguladığı elektriksel kuvvet, temassız etki edebilen bir kuvvete örnektir. Uzaktan etki edebilen bir diğer kuvvet örneği ise yerçekimi kuvvetidir . Yerçekimi kuvveti, kütleli bir cismin diğer kütleli cisimler üzerinde uyguladığı kuvvettir.