Fisikako Oinarrizko Kontzeptuak: Indarrak eta Eremuak

Indar Kontserbakorrak eta Ez-Kontserbakorrak

Partikula bat A puntutik B puntura eramateko eremuaren indarrek egiten duten lana soilik hasierako eta amaierako puntuen menpe dagoenean, hau da, egindako ibilbidearen araberakoa ez denean, indarrari kontserbakorra esango diogu. Eremuak egindako lanak energia potentzialaren aldaketaren aurkako balioa hartuko du.

Bi punturen artean higitzean, indarrak egiten duen lana ibilbidearen araberakoa denean, indar ez-kontserbakorra dela esaten da. Kasu honetan, ez dago energia potentzialik. Adibidez, marruskadura indarra.

Coulomb-en Legea

Geldiunean dauden bi karga elektriko puntualek, karga horien arteko biderkadurarekiko zuzenean proportzionala den eta karga horien arteko distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala den indarrarekin erakartzen edo aldaratzen dute elkar. Bi karga puntual, Q eta q, r distantziaz banatuta badaude, Coulomb-en indarraren modulua honako hau da:

Eremu Elektrikoaren Kontzeptua

Indar elektrikoa urrutiko indarra denez, eremu elektrikoa deituriko eremu bektoriala defini daiteke. Eremu elektrikoa geldiunean dagoen karga elektriko batek inguruko espazioan sortzen duen perturbazioa da. Karga guztiek sortuko dute perturbazio bat espazioan, eta bigarren kargak perturbazio hori jasango du. Bi kargen artean eratzen den eremuaren arteko interakzioak indar bat sortzen du. Horregatik, puntu batean eremu elektrikoaren intentsitatea kalkulatzeko, bertan karga-unitate positiboari eragiten dion indarra dela esango dugu:

Biot-Savart-en Legea

Biot-Savart-en Legeak dioenez, hari eroale-elementu infinitesimal batean zehar doan korronte elektriko konstante batek (I) puntu batean sorrarazten duen eremu magnetikoa korrontearekiko proportzionala da, eta hariaren eta puntuaren arteko distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala.

Adierazpen honi Biot-Savart-en Legea esaten zaio, eta korronte elektriko desberdinek sortutako eremu magnetikoa kalkulatzeko balio du.

Korronte Zuzen eta Espira Zirkularren Eremu Magnetikoa

I korronte zuzen infinitu batek sortutako eremu magnetikoaren balioa, r distantzia batean, honako hau da: Korronte zuzen baterako, eremu-lerroak eroalearekiko zirkunferentzia zentrokideak dira, eta eremu magnetikoa lerro horiekiko ukitzailea da.

Bere noranzkoa eskuineko eskuaren arauaz zehaztu dezakegu:

• Hatz lodiarekin intentsitatearen norabidea adierazten da.
• Beste lau atzamarrak P puntuaren gainean jartzen direnean, eremuaren noranzkoa adierazten dute.

Espira zirkuitu itxi bat da, normalean laukizuzena edo zirkularra izaten dena. R erradioko espira edo eroale zirkular baten zentroan sortzen den eremu magnetikoa kalkulatuko dugu, Biot-Savart-en legearen bidez, honako emaitza hau lortuz:

• Norabidea: Espiraren planoarekiko perpendikularra da.
• Noranzkoa: Eskuineko eskuaren erregela erabiliz, atzamar lodia zentroan dago, eremuaren noranzkoa markatuz, eta beste lau atzamarrek korrontearen noranzkoa adierazten dute.

Eremu Magnetikoa

Indar magnetikoa urruneko interakzio bat da, eta, ondorioz, interakzio elektriko eta grabitatorioak bezala, eremu kontzeptua erabiliz deskriba daiteke. Iman batek eremu magnetikoan perturbazioa sortzen du inguruan. Inguru horretan beste iman bat jarriz gero, perturbazio hori jasango du, eta ondorioz, orientazioa aldatuko zaio edo desplazatu egingo da.

Eremu magnetikoa eremu bektorial bat da, eta eremu-lerroen bitartez adierazten da.