פיזיקה 2

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN שדה חשמלי נוצר על ידי אובייקט טעון (המכונה מטען המקור) בחלל שסביבו, ומייצג את היכולת להפעיל כוח חשמלי על עצם טעון אחר (המכונה מטען הבדיקה). המיוצג על ידי וקטור בכל נקודה נתונה בחלל, השדה החשמלי הוא הכוח החשמלי לכל מטען בדיקה יחידה שהוצב בשלב זה (הכוח במטען שרירותי יהיה המטען כפול השדה החשמלי). השדה החשמלי הוא היסוד לחשמל ולהשפעות של מטענים, והוא קשור קשר הדוק גם לכמויות חשובות אחרות כגון מתח חשמלי.

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN הפוטנציאל החשמלי, הידוע גם בשם "מתח", מודד את האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית לכל מטען ליחידה. שדה חשמלי הוא כמות סקלרית והוא בסיסי להשפעות חשמליות רבות. בדומה לאנרגיה פוטנציאלית, מה שמשמעותו הפיזית הוא ההבדל בפוטנציאל החשמלי. לדוגמה, השונות המרחבית בפוטנציאל החשמלי קשורה לשדה החשמלי, מה שמוליד את הכוח החשמלי בטעינה. ההבדל בפוטנציאל החשמלי בין שתי נקודות בנגד מניע את זרימת הזרם החשמלי. ניסוי זה ישתמש הן...

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN שדות מגנטיים יכולים להיווצר על ידי הזזת מטענים, כגון זרם חשמלי. ניתן לחשב את השדה המגנטי שנוצר על ידי זרם משוואת מקסוול. בנוסף, עצמים מגנטיים כגון מגנטים בר יכול גם ליצור שדות מגנטיים בשל דינמיקה מיקרוסקופית של מטענים בתוך החומר. שדות מגנטיים יפעילו כוח מגנטי על מטענים נעים אחרים או עצמים מגנטיים, כאשר הכוח פרופורציונלי לשדה המגנטי. שדות מגנטיים הם היסוד לאלקטרומגנטיות ומבססים יישומים מעשיים רבים...

מקור: אנדרו דאפי, PhD, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת בוסטון, בוסטון, תואר שני ניסוי זה משכפל את הניסוי המפורסם של ג'יי ג'יי תומסון בסוףהמאה ה-19, שבו הוא מדד את יחס המטען-למסה של האלקטרון. בשילוב עם ניסוי טיפת השמן של רוברט א. מיליקן כמה שנים לאחר מכן, שהפיק ערך למטען של האלקטרון, הניסויים אפשרו למדענים למצוא, לראשונה, הן את המסה והן את המטען של האלקטרון, שהם פרמטרים מרכזיים עבור האלקטרון. תומסון לא הצליח למדוד את מטען האלקטרונים או את מסת האלקטרונים בנפרד, אך הוא הצליח למצוא את יחסם. כך גם בהפגנה...

מקור: אנדרו דאפי, PhD, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת בוסטון, בוסטון, תואר שני ניסוי זה חוקר את חוק אוהם, המתייחס לזרם, מתח והתנגדות. אחת המטרות של הניסוי היא להכיר את דיאגרמות המעגלים ואת המינוח המעורב במעגלים בסיסיים, כגון נגד, התנגדות, זרם, מתח ואספקת חשמל. עד סוף הניסוי, היכרות היא למעלה עם איך חוט את המעגל וכיצד למדוד הן את הזרם עובר דרך רכיב מעגל ואת ההבדל הפוטנציאלי, או מתח, על פני זה. במעגל, סוללה או ספק כוח מספקים מתח הנמדד בוולט (V) שהופך את זרימת הטעינה. אלמנטים אחרים במעגל, כגון נורות...

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN ניסוי זה מדגים כיצד הזרם מופץ בנגדים המחוברים בסדרה או במקביל, ובכך מתאר כיצד לחשב את ההתנגדות "היעילה" הכוללת. באמצעות החוק של Ohm, ניתן להמיר בין המתח לזרם באמצעות התנגדות, אם ההתנגדות ידועה. עבור שני נגדים המחוברים בסדרה, (כלומר, הם מחווטים בזה אחר זה), אותו זרם יזרום דרכם. המתחים יסתכמו ב"מתח כולל", ולכן "ההתנגדות האפקטיבית" הכוללת היא סכום שתי ההתנגדויות. זה נקרא לפעמים "חוצץ מתח" כי המתח הכולל...

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN ניסוי זה ישתמש קבלים מסחריים קבל צלחת מקבילה כדי להדגים את הרעיון של קיבוליות. קבל מאחסן מטענים הפוכים על שני מוליכים, למשל שני לוחות מתכת הפוכים, מה שמוביל להבדל פוטנציאלי (ירידת מתח) בין שני המנצחים. כמות המטען על כל מוליך היא פרופורציונלית לירידה זו במתח, עם הקיבול כגורם המידתיות. אם המתח משתנה עם הזמן, הזרם הזורם לתוך הקבל יהיה פרופורציונלי לקצב השינוי הזה, ושוב הקיבול הוא גורם המידתיות. הקיבול...

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN ניסוי זה ישתמש סלילים אינדוקטיביים כדי להדגים את הרעיון של משרן אינדוקציה. אינדוקציה מגנטית תדגים באמצעות מגנט מוט המוחדר או מופק מחיבת סליל כדי לגרום למתח אלקטרומוטי חולף (EMF) ב סליל, הנמדד על ידי voltmeter. ניסוי זה גם מדגים את ההשראות ההדדית בין שני סלילים, כאשר הפעלה או כיבוי של זרם הזורם בסליל יכול לגרום למתח EMF בסליל שני בקרבת מקום. לבסוף, הניסוי ידגים את ההשראות העצמית של סליל, בעת כיבוי...

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN קבלים (C), משרים (L) ונגדים (R) הם כל אחד מרכיב מעגל חשוב עם התנהגויות שונות. נגד מפיץ אנרגיה ומציית לחוק אוהם, כאשר המתח שלו פרופורציונלי לזרם שלו. קבל מאחסן אנרגיה חשמלית, כאשר הזרם שלה פרופורציונלי לקצב השינוי של המתח שלו, בעוד משרן מאחסן אנרגיה מגנטית, כאשר המתח שלה פרופורציונלי לקצב השינוי של הזרם שלו. כאשר אלמנטים מעגליים אלה משולבים, הם יכולים לגרום לזרם או למתח להשתנות עם הזמן בדרכים שונות...

מקור: דרק וילסון, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה מוליכים למחצה הם חומרים שהיכולת שלהם לנהל זרם חשמלי תלויה מאוד בטמפרטורה שלהם וברמת הטומאה שלהם. הסוג הנפוץ ביותר של חומר מוליכים למחצה הוא סיליקון גבישי. רוב המוליכים למחצה הטהורים אינם מוליכים מצטיינים; כדי לשפר את המוליכות, מוליך למחצה טהור משולב לעתים קרובות או "מסומם" עם טומה. זיהומים אלה הם או תורמים, כמו זרחן וארסן, שתורמים אלקטרונים לסיליקון, או מקבלים, כמו...

מקור: יונג פ. צ'ן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN אפקט פוטואלקטרי מתייחס לפליטת אלקטרונים ממתכת כאשר אור זורח עליו. על מנת שהאלקטרונים ישוחררו מהמתכת, תדירות האור צריכה להיות גבוהה מספיק כך שלפוטונים באור יש מספיק אנרגיה. אנרגיה זו פרופורציונלית לתדר האור. האפקט הפוטואלקטרי סיפק את הראיות הניסיוניות לקוונטום האור המכונה פוטון. ניסוי זה מדגים את האפקט הפוטואלקטרי באמצעות מתכת אבץ טעונה הכפופה לאור מנורה רגיל, או אור אולטרה סגול (UV) עם תדירות גבוהה...

מקור: דרק וילסון, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה האור נע במהירויות שונות בהתאם לחומר שדרכו הוא מתפשט. כאשר האור עובר מחומר אחד למשנהו, הוא יאט או יאיץ. על מנת לחסוך באנרגיה ובתנופה, על האור לשנות את הכיוון שבו הוא מתפשט. כיפוף אור זה ידוע בשם שבירה. חלק מהאור משתקף גם בממשק שבין שני החומרים. במקרים מיוחדים, ניתן לשחוק קרן אור בצורה כה חדה בממשק, עד שהיא למעשה משתקפת לחלוטין בחזרה למדיום שממנו היא באה. עדשות עושות...

מקור: יונג פ. חן, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, המכללה למדע, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, IN הפרעות עקיפה הן תופעות אופייניות של גלים, החל מגלי מים ועד גלים אלקטרומגנטיים כגון אור. הפרעה מתייחסת לתופעה של כאשר שני גלים מאותו סוג חופפים כדי לתת וריאציה מרחבית לסירוגין של משרעת גלים גדולים וקטנים. עקיפה מתייחסת לתופעה של כאשר גל עובר דרך צמצם או הולך סביב אובייקט, חלקים שונים של הגל יכול להפריע וגם לגרום לשינוי מרחבי של משרעת גדולה וקטנה. ניסוי זה ידגים את אופי הגל של האור על ידי התבוננות...

מקור: אריאנה בראון, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה גלים עומדים, או גלים נייחים, הם גלים שנראים לא מתפשטים ומיוצרים על ידי הפרעה של שני גלים הנעים בכיוונים מנוגדים עם אותו תדר ומשרעת. גלים אלה נראים לרטוט למעלה ולמטה ללא תנועה ליניארית והם מזוהים בקלות רבה ביותר בתקשורת סופית רוטט כמו מיתר גיטרה קטוף, מים באגם, או אוויר בחדר. לדוגמה, אם מחרוזת קבועה בשני קצות ושני גלים זהים נשלחים באורך, הגל הראשון יפגע במחסום הקצה...

מקור: אריאנה בראון, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה גלים הם הפרעות שמתפשטות בחלל בינוני או ריק חומרי. גלי אור יכולים לנוע דרך ואקום וצורות מסוימות של חומר, והם רוחביים בטבע, כלומר התנודות מאונכות לכיוון ההתפשטות. עם זאת, גלי קול הם גלי לחץ הנעים דרך מדיום אלסטי כמו אוויר, והם אורך בטבע, כלומר התנודות מקבילות לכיוון ההתפשטות. כאשר הצליל מוצג למדיום על ידי אובייקט רוטט, כמו מיתרי הקול של אדם או מיתרים בפסנתר, החלקיקים...