300 సంవత్సరాల క్రితం. ప్రశ్న చాలా కష్టం కాదు, కానీ దానిని అర్థం చేసుకోవడానికి కొంచెం శ్రద్ధ మరియు సహనం అవసరం.
మెకానిక్స్ యొక్క ప్రత్యేక విభాగం ఘర్షణ శక్తి యొక్క అధ్యయనానికి అంకితం చేయబడింది - రాపిడి పరస్పర చర్య (లేదా ట్రైబాలజీ) యొక్క మెకానిక్స్ అని పిలవబడేది.
ఘర్షణ శక్తి అనేది ఒకదానికొకటి సంబంధంలో ఉన్న మరియు కదిలే శరీరాలు ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందే శక్తి. ఇది శరీరాలను సంప్రదించే స్వేచ్ఛా కదలికను నిరోధించే ఘర్షణ శక్తి.
ఘర్షణ మరియు ఘర్షణ శక్తుల రకాలు
స్టాటిక్ ఫ్రిక్షన్ ఫోర్స్ ఎక్కడ నుండి వస్తుంది?
మేము మైక్రోస్కోప్ ద్వారా నేల మరియు క్యాబినెట్ కాళ్ళ యొక్క ఉపరితలాన్ని పరిశీలిస్తే, మేము అనూహ్యమైన ఆకృతుల యొక్క బహుళ మైక్రోస్కోపిక్ ట్యూబర్‌కిల్స్‌ను కనుగొంటాము.
శరీరాలు ఒకదానిపై ఒకటి విశ్రాంతి తీసుకున్నప్పుడు, ట్యూబర్‌కిల్స్ ఒకదానితో ఒకటి నిమగ్నమై ఉంటాయి, అందుకే శరీరాలు స్థిరమైన స్థితిలో ఉంటాయి.
ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా వాటిని తరలించడానికి ఒకదానిపై లేదా రెండు శరీరాలపై ఒకేసారి ప్రభావం ట్యూబర్‌కిల్స్ యొక్క వైకల్యానికి దారి తీస్తుంది, ఇది అణువుల విద్యుదయస్కాంత వికర్షణకు కారణమవుతుంది, ఇది స్టాటిక్ రాపిడి శక్తిని సూచిస్తుంది.
శారీరక ప్రయత్నాలను సజావుగా అమలు చేస్తే, ఒక నిర్దిష్ట క్లిష్టమైన క్షణం వరకు స్టాటిక్ రాపిడి శక్తి మేము క్యాబినెట్‌ను దాని స్థలం నుండి తరలించడానికి ప్రయత్నిస్తున్న శక్తికి సమానంగా ఉంటుంది.
స్లైడింగ్ ఘర్షణ శక్తి
క్యాబినెట్ దాని స్థానం నుండి కదిలే సమయంలో, స్టాటిక్ ఘర్షణ శక్తి దాని గరిష్ట విలువను చేరుకుంటుంది.
ఈ సమయంలో, tubercles నాశనం సంభవిస్తుంది మరియు ఫలితంగా, మంత్రివర్గం ప్రారంభమవుతుంది స్లయిడ్.
ఫోటో 1. స్లైడింగ్ రాపిడిని తగ్గించడానికి చక్రాలు మరియు ఇతర పరికరాలు ఉపయోగించబడతాయి
కొత్త రకం ఘర్షణ శక్తి పుడుతుంది - స్లైడింగ్ ఘర్షణ శక్తి. ఈ శక్తి ఒకదానికొకటి స్లైడింగ్ ఉపరితలాల పరస్పర చర్య నుండి పుడుతుంది.
నేల వెంబడి క్యాబినెట్ కాళ్ల భౌతిక కదలిక (స్లైడింగ్) సమయంలో లేదా హాకీ ప్లేయర్ లేదా ఫిగర్ స్కేటర్ యొక్క స్కేట్ ఉపరితలం వెంట జారిపోయినప్పుడు ఈ శక్తి వ్యక్తమవుతుంది.
మేము ఏమి జరుగుతుందో "tubercles" గా అనువదిస్తే, స్లైడింగ్ చేసేటప్పుడు వివిధ tubercles లో కేంద్రీకృతమై ఉన్న అణువుల మధ్య బంధాలు విచ్ఛిన్నం అవుతాయి.
వస్తువులు నిశ్చలంగా ఉన్నప్పుడు - అంటే స్టాటిక్ ఫ్రిక్షన్ ఫోర్స్ పని చేస్తున్నప్పుడు - అటువంటి నిలిపివేతలు జరగవు.
"tubercle మోడల్" షరతులతో కూడుకున్నది. సంక్లిష్టమైన విషయాలను సరళమైన భాషలో ప్రదర్శించడానికి ఇది కనుగొనబడింది.
అదే ప్రక్రియలను లోతైన శాస్త్రీయ పరంగా వివరించవచ్చు, వీటిని అర్థం చేసుకోవడానికి రీడర్ నుండి ప్రత్యేక శిక్షణ అవసరం.
ఘర్షణ శక్తికి సంబంధించిన సరళమైన భౌతిక చట్టాలు
ఘర్షణ శక్తి అంటే ఏమిటి అనే ప్రశ్నకు సమాధానం సైద్ధాంతిక సూత్రాలను అధ్యయనం చేయడం ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, ఆచరణాత్మక సమస్యలను పరిష్కరించడం ద్వారా కూడా పొందవచ్చు.
ఘర్షణ శక్తి యొక్క విలువలను లెక్కించడానికి సంబంధించిన సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, మీకు ఘర్షణ శక్తిని వివరించే కొన్ని శాస్త్రీయ వాస్తవాలు అవసరం.
ఉదాహరణకు, స్లైడింగ్ ఉపరితలం నుండి శరీరానికి వర్తించే స్లైడింగ్ ఘర్షణ శక్తి యొక్క వెక్టర్ ఎల్లప్పుడూ వస్తువు యొక్క వేగం వెక్టార్ యొక్క దిశ నుండి వ్యతిరేక దిశలో నిర్దేశించబడుతుంది.
వేగం యొక్క దిశ మారినట్లయితే, స్లైడింగ్ ఘర్షణ శక్తి యొక్క దిశ కూడా మారుతుంది. వేగంపై ఘర్షణ శక్తి యొక్క ఆధారపడటం ఈ శక్తిలో అంతర్లీనంగా ఉన్న ఒక ముఖ్యమైన విలక్షణమైన లక్షణం (ఉదాహరణకు, గురుత్వాకర్షణ శక్తి లేదా స్థితిస్థాపకత శక్తిలో ఇది ఉనికిలో లేదు).
పొడి రాపిడి యొక్క సరళమైన నమూనా క్రింది చట్టాల ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది:
. స్లైడింగ్ ఘర్షణ శక్తి స్టాటిక్ రాపిడి శక్తి యొక్క గరిష్ట విలువకు సమానం.
. ఘర్షణ గుణకం పరస్పర చర్య చేసే ఉపరితలాల వైశాల్యంపై లేదా ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా పరస్పర చర్య చేసే వస్తువుల కదలిక వేగంపై ఆధారపడి ఉండదు.
. మద్దతు ప్రతిచర్య శక్తి మరియు స్లైడింగ్ ఘర్షణ శక్తి యొక్క సంపూర్ణ విలువ మధ్య నేరుగా అనుపాత సంబంధం ఉంది, సూత్రం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది: f = µN.
అనుపాత గుణకం µ అంటారు ఘర్షణ గుణకం.
భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు పదివేల జతల పదార్థాల కోసం ఘర్షణ గుణకాలను లెక్కించారు.
ఉదాహరణకి, స్టాటిక్ రాపిడి గుణకంజత కోసం "రబ్బరు - పొడి తారు" 0.95, మరియు స్లైడింగ్ ఘర్షణ గుణకంఅదే జత కోసం 0.5 నుండి 0.8 వరకు ఉంటుంది.
పరస్పర చర్య చేసే వస్తువుల లక్షణాలను మార్చడం ద్వారా, మీరు వాటి పరస్పర చర్య సమయంలో ఉత్పన్నమయ్యే ఘర్షణ శక్తి యొక్క పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేయవచ్చు.
ఉదాహరణకు, రేసింగ్ కార్ల బాహ్య ఆకృతిని లేదా ఉపయోగించిన టైర్ల ట్రెడ్ నమూనాను మెరుగుపరచడం వలన స్లైడింగ్ రాపిడి శక్తిని తగ్గించడం ద్వారా వాటి వేగాన్ని పెంచడం సాధ్యమవుతుంది.
విద్యుచ్ఛాలక బలం విద్యుచ్ఛాలక బలం
(emf), ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లో నాన్-ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ స్వభావం యొక్క శక్తి యొక్క మూలాన్ని వర్ణించే పరిమాణం, దానిలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి అవసరం. Emf అనేది క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్‌తో పాటు యూనిట్ పాజిటివ్ చార్జ్‌ని కదిలించే పనికి సంఖ్యాపరంగా సమానం. డైరెక్ట్ కరెంట్ సర్క్యూట్‌లోని మొత్తం emf ఓపెన్ సర్క్యూట్ చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసానికి సమానంగా ఉంటుంది. ఇండక్షన్ emf ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన సుడి విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా సృష్టించబడుతుంది. SIలో ఇది వోల్టులలో కొలుస్తారు.
విద్యుచ్ఛాలక బలంఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ (emf; e) - ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లో నాన్-ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ స్వభావం యొక్క శక్తి యొక్క మూలాన్ని వివరించే పరిమాణం, దానిలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి అవసరం (సెం.మీ.విద్యుత్). ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ (లేదా స్థిరమైన) ఫీల్డ్ యొక్క సంభావ్య శక్తులు సర్క్యూట్లో స్థిరమైన ప్రవాహాన్ని నిర్వహించలేవు. సర్క్యూట్లో నిరంతర విద్యుత్తును నిర్వహించడానికి, ప్రస్తుత మూలం అవసరం ( సెం.మీ.), లేదా జనరేటర్ (సెం.మీ.జనరేటర్)విద్యుత్ ప్రవాహం, బాహ్య శక్తుల చర్యను అందిస్తుంది (సెం.మీ.మూడవ పార్టీ బలగాలు). థర్డ్-పార్టీ శక్తులు నాన్-ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ మూలాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ప్రస్తుత మూలాల లోపల (జనరేటర్లు, గాల్వానిక్ కణాలు, బ్యాటరీలు మొదలైనవి) పనిచేస్తాయి, మిగిలిన సర్క్యూట్ చివరల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని సృష్టిస్తాయి మరియు చలనంలో ఉన్న ప్రస్తుత మూలాల లోపల చార్జ్డ్ కణాలను సెట్ చేస్తాయి. .
ఒక క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్లో విద్యుత్ ఛార్జ్ కదులుతున్నప్పుడు, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తుల ద్వారా చేసే పని సున్నా, ఛార్జ్ బాహ్య శక్తుల ప్రభావంతో మాత్రమే కదులుతుంది. అందువల్ల, ప్రస్తుత మూలం యొక్క ఎలెక్ట్రోమోటివ్ శక్తి ఒక క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్‌తో పాటు ఒకే ధనాత్మక చార్జ్ Qని తరలించడానికి ప్రత్యక్ష లేదా ప్రత్యామ్నాయ ప్రస్తుత మూలాలలో బాహ్య శక్తుల A యొక్క పనికి సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది. సర్క్యూట్లో పనిచేసే EMF బాహ్య శక్తుల టెన్షన్ వెక్టర్ యొక్క ప్రసరణగా నిర్వచించబడింది.
బాహ్య శక్తుల మూలం మారవచ్చు. ఓపెన్ జెనరేటర్ యొక్క టెర్మినల్స్ వద్ద సృష్టించబడిన సంభావ్య వ్యత్యాసం జనరేటర్‌లో పనిచేసే ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ యొక్క కొలతగా తీసుకోబడుతుంది. అదే ప్రస్తుత మూలం, తీసుకున్న కరెంట్ యొక్క బలాన్ని బట్టి, ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద వేర్వేరు వోల్టేజీలను కలిగి ఉండవచ్చు. ప్రస్తుత మూలాలు - బ్యాటరీలు, థర్మోలెమెంట్లు, ఎలక్ట్రిక్ జనరేటర్లు - ఏకకాలంలో విద్యుత్ వలయాన్ని మూసివేస్తాయి. కరెంట్ సర్క్యూట్ యొక్క బయటి భాగం ద్వారా ప్రవహిస్తుంది - కండక్టర్ - మరియు అంతర్గత భాగం ద్వారా - ప్రస్తుత మూలం. ప్రస్తుత మూలం రెండు ధ్రువాలను కలిగి ఉంది: సానుకూల (అధిక సంభావ్యత) మరియు ప్రతికూల (తక్కువ సంభావ్యత). మూడవ పక్ష శక్తులు, దీని స్వభావం భిన్నంగా ఉండవచ్చు (రసాయన, మెకానికల్, థర్మల్), ప్రస్తుత మూలంలో ఛార్జీలను వేరు చేస్తుంది. డైరెక్ట్ కరెంట్ సర్క్యూట్‌లోని మొత్తం emf (సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు ఉన్న ఈ వోల్టేజ్‌ల గరిష్టం) ఓపెన్ సర్క్యూట్ చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసానికి సమానంగా ఉంటుంది మరియు మూలం యొక్క emfని చూపుతుంది.
EMF ఇచ్చిన ప్రతిఘటన వద్ద సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత బలాన్ని నిర్ణయిస్తుంది (ఓం యొక్క చట్టం (సెం.మీ. OMA చట్టం)) EMF వోల్టేజ్ వలె, వోల్ట్లలో కొలుస్తారు (సెం.మీ. VOLT). నిరంతర విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి, జనరేటర్లను ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ యొక్క మూలంగా ఉపయోగిస్తారు. జనరేటర్లలో, బాహ్య శక్తులు అనేది కాలక్రమేణా అయస్కాంత క్షేత్రం మారినప్పుడు లేదా లోరెంజ్ ఫోర్స్ నుండి ఉత్పన్నమయ్యే సుడి విద్యుత్ క్షేత్రం నుండి శక్తులు. (సెం.మీ.లోరెన్జియన్ ఫోర్స్), కదిలే కండక్టర్లో ఎలక్ట్రాన్లపై అయస్కాంత క్షేత్రం నుండి నటన; గాల్వానిక్ కణాలలో (సెం.మీ.గాల్వానిక్ సెల్)మరియు బ్యాటరీలు రసాయన శక్తులు.
ఎన్సైక్లోపెడిక్ నిఘంటువు. 2009 .
ఇతర నిఘంటువులలో "ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్" ఏమిటో చూడండి:
Eds, Phys. DC మూలాలలో మూడవ పక్షం (సంభావ్యత లేని) శక్తుల చర్యను వివరించే పరిమాణం. లేదా ప్రత్యామ్నాయం ప్రస్తుత; ఒక క్లోజ్డ్ కండక్టింగ్ లూప్‌లో యూనిట్ స్థానం తరలించడానికి ఈ శక్తుల పనికి సమానం. మొత్తం సర్క్యూట్లో ఛార్జ్ చేయండి. Esgr ద్వారా అయితే...... ఫిజికల్ ఎన్సైక్లోపీడియా
విద్యుచ్ఛాలక బలం- విద్యుత్ ప్రవాహానికి కారణమయ్యే బాహ్య క్షేత్రం మరియు ప్రేరేపిత విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క సామర్థ్యాన్ని వర్ణించే స్కేలార్ పరిమాణం. గమనిక - ఎలెక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ బాహ్య క్షేత్ర బలం మరియు ప్రేరిత... ... సాంకేతిక అనువాదకుని గైడ్
- (EMF), మొత్తం ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్‌లోని సంభావ్య వ్యత్యాసాల మొత్తం. సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు మరియు కరెంట్ ప్రవహించనప్పుడు, ఈ శక్తి ప్రస్తుత మూలం యొక్క టెర్మినల్స్ మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసానికి సమానంగా ఉంటుంది. సర్క్యూట్లో కరెంట్ ఉన్నప్పుడు, బాహ్య పొటెన్షియల్ తేడా తగ్గుతుంది.... ... శాస్త్రీయ మరియు సాంకేతిక ఎన్సైక్లోపెడిక్ నిఘంటువుపెద్ద ఎన్సైక్లోపెడిక్ నిఘంటువు
- (emf), క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్లో విద్యుత్ ప్రవాహానికి కారణమయ్యే కారణం. ప్రస్తుత. E. s విద్యుత్తుగా మార్చే ప్రస్తుత మూలం ద్వారా సృష్టించబడుతుంది. శక్తి అనేది ఇతర రకాల శక్తి (ఎలక్ట్రిక్ జనరేటర్లలో మెకానికల్, మూలకాలలో రసాయనం మొదలైనవి). సర్క్యూట్ ప్రస్తుత మూలం అయితే ... ... సాంకేతిక రైల్వే నిఘంటువు
విద్యుచ్ఛాలక బలం- విద్యుత్ ప్రవాహానికి కారణమయ్యే బాహ్య క్షేత్రం మరియు ప్రేరేపిత విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క సామర్థ్యాన్ని వర్ణించే స్కేలార్ పరిమాణం...
కండక్టర్లో ఎక్కువ కాలం విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి, కరెంట్ ద్వారా పంపిణీ చేయబడిన ఛార్జీలు కండక్టర్ చివరి నుండి నిరంతరం తొలగించబడటం అవసరం, ఇది తక్కువ సంభావ్యతను కలిగి ఉంటుంది (ప్రస్తుత వాహకాలు సానుకూల ఛార్జీలుగా భావించబడతాయని భావించండి) , అధిక సంభావ్యతతో ఛార్జీలు నిరంతరం చివరి వరకు సరఫరా చేయబడతాయి. అంటే, ఛార్జీల ప్రసరణను నిర్ధారించడం అవసరం. ఈ చక్రంలో, ఛార్జీలు తప్పనిసరిగా మూసి ఉన్న మార్గంలో కదలాలి. ప్రస్తుత వాహకాల యొక్క కదలిక నాన్-ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ మూలం యొక్క శక్తులను ఉపయోగించి గ్రహించబడుతుంది. అటువంటి శక్తులను మూడవ పక్షాలు అంటారు. ప్రస్తుతాన్ని నిర్వహించడానికి, సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం పొడవులో లేదా సర్క్యూట్ యొక్క వ్యక్తిగత విభాగాలలో పనిచేసే బాహ్య శక్తులు అవసరమని ఇది మారుతుంది.
EMF యొక్క నిర్వచనం మరియు సూత్రం
నిర్వచనం
యూనిట్ ధనాత్మక చార్జ్‌ని తరలించడానికి బాహ్య శక్తుల పనికి సమానమైన స్కేలార్ భౌతిక పరిమాణాన్ని అంటారు ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ (EMF), సర్క్యూట్ లేదా సర్క్యూట్ విభాగంలో నటన. EMF సూచించబడింది. గణితశాస్త్రపరంగా, మేము EMF యొక్క నిర్వచనాన్ని ఇలా వ్రాస్తాము:
ఇక్కడ A అనేది బాహ్య శక్తులచే చేయబడిన పని, q అనేది పనిని నిర్వహించే ఛార్జ్.
మూలం యొక్క ఎలెక్ట్రోమోటివ్ శక్తి అది తెరిచి ఉంటే మూలకం యొక్క చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసానికి సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది, ఇది వోల్టేజ్ ద్వారా EMF ను కొలిచేందుకు వీలు కల్పిస్తుంది.
క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్లో పనిచేసే EMF బాహ్య శక్తుల టెన్షన్ వెక్టర్ యొక్క ప్రసరణగా నిర్వచించబడుతుంది:
బాహ్య శక్తుల క్షేత్ర బలం ఎక్కడ ఉంది. బాహ్య శక్తుల ఫీల్డ్ బలం సర్క్యూట్ యొక్క భాగంలో మాత్రమే సున్నా కానట్లయితే, ఉదాహరణకు, సెగ్మెంట్ 1-2లో, అప్పుడు వ్యక్తీకరణ (2)లో ఏకీకరణ ఈ విభాగంలో మాత్రమే నిర్వహించబడుతుంది. దీని ప్రకారం, సర్క్యూట్ సెక్షన్ 1-2లో పనిచేసే EMF ఇలా నిర్వచించబడింది:
ఫార్ములా (2) EMF యొక్క అత్యంత సాధారణ నిర్వచనాన్ని ఇస్తుంది, ఇది ఏవైనా సందర్భాలలో ఉపయోగించవచ్చు.
సర్క్యూట్ యొక్క ఏకపక్ష విభాగానికి ఓం యొక్క చట్టం
బాహ్య శక్తులు పనిచేసే గొలుసు యొక్క విభాగాన్ని విజాతీయ అంటారు. ఇది క్రింది సమానత్వాన్ని సంతృప్తిపరుస్తుంది:
ఇక్కడ U 12 =IR 21 - సర్క్యూట్ సెక్షన్ 1-2 (I-కరెంట్) లో వోల్టేజ్ డ్రాప్ (లేదా వోల్టేజ్); - విభాగం చివరల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం; - సర్క్యూట్ యొక్క ఒక విభాగంలో ఉన్న ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్. ఇచ్చిన ప్రాంతంలో ఉన్న అన్ని మూలాల యొక్క emf యొక్క బీజగణిత మొత్తానికి సమానం.
EMF సానుకూలంగా మరియు ప్రతికూలంగా ఉంటుందని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. ప్రస్తుత దిశలో సంభావ్యతను పెంచినట్లయితే EMF సానుకూలంగా పిలువబడుతుంది (కరెంట్ మైనస్ నుండి మూలం యొక్క ప్లస్ వరకు ప్రవహిస్తుంది).
యూనిట్లు
EMF యొక్క పరిమాణం సంభావ్యత యొక్క పరిమాణంతో సమానంగా ఉంటుంది. SI వ్యవస్థలో EMF యొక్క ప్రాథమిక కొలత యూనిట్: =V
సమస్య పరిష్కారానికి ఉదాహరణలు
ఉదాహరణ
వ్యాయామం.మూలకం యొక్క ఎలెక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ 10 V. ఇది సర్క్యూట్లో 0.4 A కి సమానమైన కరెంట్‌ను సృష్టిస్తుంది. 1 నిమిషంలో బాహ్య శక్తులు చేసే పని ఏమిటి?
పరిష్కారం.సమస్యను పరిష్కరించడానికి ప్రాతిపదికగా, మేము EMFని లెక్కించడానికి సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాము:
1 నిమిషంలో సందేహాస్పద సర్క్యూట్ గుండా వెళ్ళే ఛార్జ్. ఇలా కనుగొనవచ్చు:
మేము (1.1) నుండి పనిని వ్యక్తపరుస్తాము, ఛార్జ్ని లెక్కించడానికి (1.2) ఉపయోగిస్తాము, మనకు లభిస్తుంది:
సమస్య యొక్క పరిస్థితులలో ఇచ్చిన సమయాన్ని సెకన్లుగా (నిమి=60 సె) మారుద్దాం మరియు గణనలను చేద్దాం:
సమాధానం. A=240 J
ఉదాహరణ
వ్యాయామం.వ్యాసార్థంతో ఒక మెటల్ డిస్క్ ఒక కోణీయ వేగంతో తిరుగుతుంది మరియు డిస్క్ యొక్క అక్షం మరియు దాని చుట్టుకొలతను తాకే స్లైడింగ్ పరిచయాలను ఉపయోగించి ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయబడింది (Fig. 1). డిస్క్ యొక్క అక్షం మరియు దాని వెలుపలి అంచు మధ్య కనిపించే emf ఏమిటి?
ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్, ప్రముఖంగా EMF అని పిలుస్తారు, అలాగే వోల్టేజ్, వోల్ట్లలో కొలుస్తారు, కానీ పూర్తిగా భిన్నమైన స్వభావం కలిగి ఉంటుంది.
హైడ్రాలిక్ పాయింట్ నుండి EMF
మునుపటి వ్యాసం నుండి నీటి టవర్ గురించి మీకు ఇప్పటికే తెలిసిందని నేను భావిస్తున్నాను
టవర్ పూర్తిగా నీటితో నిండిపోయిందని అనుకుందాం. మేము టవర్ దిగువన రంధ్రం చేసి, మీ ఇంటికి నీరు వెళ్లే పైపును చొప్పించాము.
పొరుగువాడు దోసకాయలకు నీరు పెట్టాలని కోరుకున్నాడు, మీరు కారు కడగాలని నిర్ణయించుకున్నారు, మీ తల్లి లాండ్రీ మరియు వోయిలా చేయడం ప్రారంభించింది! నీటి ప్రవాహం చిన్నదై, కొద్దిసేపటికే పూర్తిగా ఎండిపోయింది... ఏమైంది? టవర్ లో నీరు అయిపోయింది...
టవర్‌ను ఖాళీ చేయడానికి పట్టే సమయం టవర్ సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అలాగే ఎంత మంది వినియోగదారులు నీటిని ఉపయోగిస్తున్నారు.
రేడియో మూలకం కెపాసిటర్ గురించి కూడా ఇదే చెప్పవచ్చు:
మేము దానిని 1.5 వోల్ట్ బ్యాటరీ నుండి ఛార్జ్ చేసాము మరియు అది ఛార్జ్ని అంగీకరించింది. ఇలా ఛార్జ్ చేయబడిన కెపాసిటర్‌ని గీయండి:
కానీ S కీని మూసివేయడం ద్వారా మనం దానికి లోడ్‌ను అటాచ్ చేసిన వెంటనే (లోడ్ LED గా ఉండనివ్వండి), మొదటి సెకన్లలో LED ప్రకాశవంతంగా మెరుస్తుంది, ఆపై నిశ్శబ్దంగా మసకబారుతుంది... మరియు అది పూర్తిగా ఆరిపోయే వరకు . LED యొక్క క్షయం సమయం కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది, అలాగే మనం ఛార్జ్ చేయబడిన కెపాసిటర్‌కు కనెక్ట్ చేసే లోడ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.
నేను చెప్పినట్లుగా, ఇది సాధారణ నిండిన టవర్ మరియు నీటిని ఉపయోగించే వినియోగదారులకు సమానం.
అయితే మన టవర్లలో ఎప్పుడూ నీరు ఎందుకు అయిపోదు? అవును ఎందుకంటే ఇది పనిచేస్తుంది నీటి సరఫరా పంపు! ఈ పంపు నీరు ఎక్కడ నుండి వస్తుంది? భూగర్భ జలాలను వెలికితీసేందుకు వేసిన బావి నుంచి. కొన్నిసార్లు దీనిని ఆర్టీసియన్ అని కూడా పిలుస్తారు.
టవర్ పూర్తిగా నీటితో నిండిన వెంటనే, పంప్ ఆఫ్ అవుతుంది. మా నీటి టవర్లలో, పంపు ఎల్లప్పుడూ గరిష్ట నీటి స్థాయిని నిర్వహిస్తుంది.
కాబట్టి, వోల్టేజ్ అంటే ఏమిటో గుర్తుంచుకోండి? హైడ్రాలిక్స్‌తో సారూప్యతతో, ఇది నీటి టవర్‌లోని నీటి స్థాయి. పూర్తి టవర్ అంటే గరిష్ట నీటి స్థాయి, అంటే గరిష్ట వోల్టేజ్. టవర్లో నీరు లేదు - వోల్టేజ్ సున్నా.
విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క EMF
మీరు మునుపటి కథనాల నుండి గుర్తుంచుకున్నట్లుగా, నీటి అణువులు "ఎలక్ట్రాన్లు". విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడాలంటే, ఎలక్ట్రాన్లు ఒక దిశలో కదలాలి. కానీ వారు ఒక దిశలో కదలాలంటే, టెన్షన్ మరియు కొంత రకమైన లోడ్ ఉండాలి. అంటే, టవర్‌లోని నీరు ఉద్రిక్తంగా ఉంటుంది మరియు వారి అవసరాల కోసం నీటిని వృథా చేసే వ్యక్తులు నీటి టవర్ అడుగున ఉన్న పైపు నుండి నీటి ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తారు కాబట్టి వారు భారంగా ఉంటారు. మరియు ప్రవాహం ప్రస్తుత బలం కంటే ఎక్కువ కాదు.
అదే సమయంలో ఎంత మంది ప్రజలు తమ అవసరాలకు ఉపయోగించుకున్నా, లేకుంటే టవర్ ఖాళీ అవుతుందని కూడా షరతు విధించాలి. నీటి టవర్ కోసం, ఈ లైఫ్‌సేవర్ ఒక నీటి పంపు. విద్యుత్ ప్రవాహం గురించి ఏమిటి?
ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ ప్రవహించాలంటే, ఎలక్ట్రాన్లను ఎక్కువ కాలం పాటు ఒక దిశలో నెట్టే కొంత శక్తి ఉండాలి. అంటే, ఈ శక్తి ఎలక్ట్రాన్లను కదిలించాలి! విద్యుచ్ఛాలక బలం!అవును ఖచ్చితంగా! విద్యుచ్ఛాలక బలం! మేము దానిని సంక్షిప్తంగా EMF అని పిలుస్తాము - ఇవిద్యుత్ డిచూస్తున్నాను తోసిల్ట్. ఇది వోల్టేజ్ వంటి వోల్ట్లలో కొలుస్తారు మరియు సాధారణంగా అక్షరం ద్వారా సూచించబడుతుంది ఇ.
కాబట్టి, మా బ్యాటరీలు కూడా అలాంటి "పంప్" కలిగి ఉన్నాయా? ఉంది, మరియు దానిని "ఎలక్ట్రాన్ సరఫరా పంపు" అని పిలవడం మరింత సరైనది). అయితే, ఎవరూ అలా అనరు. వారు సరళంగా చెబుతారు - EMF. ఈ పంపు బ్యాటరీలో ఎక్కడ దాగి ఉందో నేను ఆశ్చర్యపోతున్నాను? ఇది కేవలం ఎలెక్ట్రోకెమికల్ రియాక్షన్, దీని కారణంగా బ్యాటరీలోని “నీటి స్థాయి” నిర్వహించబడుతుంది, అయితే, ఈ పంపు అరిగిపోతుంది మరియు బ్యాటరీలోని వోల్టేజ్ కుంగిపోవడం ప్రారంభమవుతుంది, ఎందుకంటే “పంప్” కి సమయం లేదు. పంపు నీరు. చివరికి అది పూర్తిగా విచ్ఛిన్నమవుతుంది మరియు బ్యాటరీపై వోల్టేజ్ దాదాపు సున్నాకి పడిపోతుంది.
నిజమైన EMF మూలం
విద్యుత్ శక్తి యొక్క మూలం అంతర్గత నిరోధం R intతో EMF యొక్క మూలం. ఇవి బ్యాటరీలు మరియు అక్యుమ్యులేటర్లు వంటి ఏవైనా రసాయన బ్యాటరీలు కావచ్చు
EMF కోణం నుండి వారి అంతర్గత నిర్మాణం ఇలా కనిపిస్తుంది:
ఎక్కడ ఇ EMF, మరియు R Intబ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత నిరోధం
కాబట్టి, దీని నుండి ఏ ముగింపులు తీసుకోవచ్చు?
బ్యాటరీకి ఎటువంటి లోడ్ జోడించబడకపోతే, ప్రకాశించే దీపం మొదలైనవి, ఫలితంగా అటువంటి సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత సున్నాగా ఉంటుంది. సరళీకృత రేఖాచిత్రం ఇలా ఉంటుంది:
అయితే మేము మా బ్యాటరీకి ప్రకాశించే లైట్ బల్బును కనెక్ట్ చేస్తే, అప్పుడు మా సర్క్యూట్ మూసివేయబడుతుంది మరియు సర్క్యూట్లో కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది:
మీరు బ్యాటరీపై వోల్టేజ్పై ప్రస్తుత సర్క్యూట్లో బలం యొక్క ఆధారపడటం యొక్క గ్రాఫ్ని గీసినట్లయితే, ఇది ఇలా కనిపిస్తుంది:
ముగింపు ఏమిటి? బ్యాటరీ యొక్క EMFని కొలవడానికి, మేము అధిక ఇన్‌పుట్ రెసిస్టెన్స్‌తో మంచి మల్టీమీటర్‌ని తీసుకోవాలి మరియు బ్యాటరీ టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్‌ని కొలవాలి.
ఆదర్శ EMF మూలం
మన బ్యాటరీ సున్నా అంతర్గత నిరోధకతను కలిగి ఉందని చెప్పండి, అప్పుడు R in = 0 అని తేలింది.
ఈ సందర్భంలో సున్నా నిరోధకత అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ కూడా సున్నాగా ఉంటుందని ఊహించడం కష్టం కాదు. ఫలితంగా, మా గ్రాఫ్ ఇలా కనిపిస్తుంది:
ఫలితంగా, మేము కేవలం EMF మూలాన్ని పొందాము. అందువల్ల, EMF మూలం అనేది ఒక ఆదర్శవంతమైన శక్తి వనరు, దీనిలో టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్‌పై ఆధారపడదు. అంటే, అటువంటి EMF మూలానికి మనం ఏ లోడ్‌ను అటాచ్ చేసినా, అది ఇప్పటికీ డ్రాడౌన్ లేకుండా అవసరమైన వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. EMF మూలం ఈ విధంగా నియమించబడింది:
ఆచరణలో, EMF యొక్క ఆదర్శవంతమైన మూలం లేదు.
EMF రకాలు
– ఎలెక్ట్రోకెమికల్(బ్యాటరీలు మరియు అక్యుమ్యులేటర్ల EMF)
– ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం(సౌర శక్తి నుండి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని స్వీకరించడం)
– ప్రేరణ(విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సూత్రాన్ని ఉపయోగించే జనరేటర్లు)
– సీబెక్ ప్రభావం లేదా థర్మోEMF(సిరీస్-కనెక్ట్ చేయబడిన అసమాన కండక్టర్‌లతో కూడిన క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్లో విద్యుత్ ప్రవాహం సంభవించడం, వాటి మధ్య పరిచయాలు వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలలో ఉంటాయి)
– piezoEMF(దీని నుండి EMF స్వీకరించడం)
సారాంశం
EMF అనేది విద్యుత్ రహిత మూలం యొక్క శక్తి, ఇది సర్క్యూట్లో విద్యుత్ ప్రవాహానికి కారణమవుతుంది.
నిజమైన EMF మూలం దాని లోపల అంతర్గత నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, ఆదర్శవంతమైనది EMF మూలం అంతర్గత నిరోధం సున్నా.
ఆదర్శవంతమైన EMF మూలం ఎల్లప్పుడూ దాని టెర్మినల్స్ వద్ద స్థిరమైన వోల్టేజ్ విలువను కలిగి ఉంటుంది, సర్క్యూట్లో లోడ్తో సంబంధం లేకుండా.
ఎలెక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ (emf; ε) అనేది ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లో నాన్-ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ స్వభావం యొక్క శక్తి యొక్క మూలాన్ని వర్గీకరించే పరిమాణం, దానిలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి అవసరం. ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ (లేదా స్థిరమైన) ఫీల్డ్ యొక్క సంభావ్య శక్తులు సర్క్యూట్లో స్థిరమైన ప్రవాహాన్ని నిర్వహించలేవు. సర్క్యూట్లో నిరంతర ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి, బాహ్య శక్తుల చర్యను నిర్ధారించడానికి ఇది అవసరం, లేదా ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ జనరేటర్. థర్డ్-పార్టీ శక్తులు నాన్-ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ మూలాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ప్రస్తుత మూలాల లోపల (జనరేటర్లు, గాల్వానిక్ కణాలు, బ్యాటరీలు మొదలైనవి) పనిచేస్తాయి, మిగిలిన సర్క్యూట్ చివరల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని సృష్టిస్తాయి మరియు చలనంలో ఉన్న ప్రస్తుత మూలాల లోపల చార్జ్డ్ కణాలను సెట్ చేస్తాయి. .
ఒక క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్లో విద్యుత్ ఛార్జ్ కదులుతున్నప్పుడు, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తుల ద్వారా చేసే పని సున్నా, ఛార్జ్ బాహ్య శక్తుల ప్రభావంతో మాత్రమే కదులుతుంది. అందువల్ల, ప్రస్తుత మూలం యొక్క ఎలెక్ట్రోమోటివ్ శక్తి ఒక క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్‌తో పాటు ఒకే ధనాత్మక చార్జ్ Qని తరలించడానికి ప్రత్యక్ష లేదా ప్రత్యామ్నాయ ప్రస్తుత మూలాలలో బాహ్య శక్తుల A యొక్క పనికి సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది. సర్క్యూట్లో పనిచేసే EMF బాహ్య శక్తుల టెన్షన్ వెక్టర్ యొక్క ప్రసరణగా నిర్వచించబడింది.
బాహ్య శక్తుల మూలం మారవచ్చు. ఓపెన్ జెనరేటర్ యొక్క టెర్మినల్స్ వద్ద సృష్టించబడిన సంభావ్య వ్యత్యాసం జనరేటర్‌లో పనిచేసే ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ యొక్క కొలతగా తీసుకోబడుతుంది. అదే ప్రస్తుత మూలం, తీసుకున్న కరెంట్ యొక్క బలాన్ని బట్టి, ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద వేర్వేరు వోల్టేజీలను కలిగి ఉండవచ్చు. ప్రస్తుత మూలాలు - బ్యాటరీలు, థర్మోలెమెంట్లు, ఎలక్ట్రిక్ జనరేటర్లు - ఏకకాలంలో విద్యుత్ వలయాన్ని మూసివేస్తాయి. కరెంట్ సర్క్యూట్ యొక్క బయటి భాగం ద్వారా ప్రవహిస్తుంది - కండక్టర్ - మరియు అంతర్గత భాగం ద్వారా - ప్రస్తుత మూలం. ప్రస్తుత మూలం రెండు ధ్రువాలను కలిగి ఉంది: సానుకూల (అధిక సంభావ్యత) మరియు ప్రతికూల (తక్కువ సంభావ్యత). మూడవ పక్ష శక్తులు, దీని స్వభావం భిన్నంగా ఉండవచ్చు (రసాయన, మెకానికల్, థర్మల్), ప్రస్తుత మూలంలో ఛార్జీలను వేరు చేస్తుంది. డైరెక్ట్ కరెంట్ సర్క్యూట్‌లోని మొత్తం emf (సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు ఉన్న ఈ వోల్టేజ్‌ల గరిష్టం) ఓపెన్ సర్క్యూట్ చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసానికి సమానంగా ఉంటుంది మరియు మూలం యొక్క emfని చూపుతుంది.
EMF ఇచ్చిన ప్రతిఘటన (ఓం యొక్క చట్టం) వద్ద సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత బలాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. వోల్టేజ్ వంటి EMF వోల్ట్లలో కొలుస్తారు. నిరంతర విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి, జనరేటర్లను ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ యొక్క మూలంగా ఉపయోగిస్తారు. జనరేటర్లలో, బాహ్య శక్తులు కాలక్రమేణా అయస్కాంత క్షేత్రం మారినప్పుడు ఉత్పన్నమయ్యే సుడి విద్యుత్ క్షేత్రం నుండి శక్తులు, లేదా కదిలే కండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లపై అయస్కాంత క్షేత్రం నుండి పనిచేసే లోరెంజ్ శక్తి; గాల్వానిక్ కణాలు మరియు బ్యాటరీలలో ఇవి రసాయన శక్తులు.