Fisikako Oinarriak: Karga Elektrikoa, Magnetismoa eta Kepler

Karga Elektrikoa eta Elektrizazioa

Materia atomoek osatzen dute, eta hauek partikula ezberdinez (protoiak eta elektroiak, besteak beste) osatuta daude. Protoiek eta elektroiek karga elektrikoa deritzon propietatea dute. Orokorrean, gorputz batek protoi eta elektroi kopuru berdina duela eta neutroa dela esaten da. Baina edozein prozesu fisiko edo kimikoren bitartez gorputz baten protoi eta elektroi kopurua desorekatzen bada, karga elektrikoa sortzen da. Gorputz batean elektroien faltak karga positiboa sortzen du, eta soberakinak karga negatiboa. Karga elektriko bat sortzeko prozesuari elektrizazioa deritzo. Unibertso osoko karga elektrikoa kontserbatzen da. Gainera, karga elektrikoa kuantifikatuta dago; beti izango da elektroiaren kargaren multiplo bat, elektroiak gorputz batetik bestera mugitzen baitira karga elektrikoa sortzeko.

Kondentsadoreak: Karga Gordetzeko Gailuak

Kondentsadoreak eroaleen eta dielektrikoen propietateaz baliatzen dira karga elektrikoa gorde eta askatzeko, behar den unean, zirkuitu elektriko batean. Kondentsadoreek eremu elektrikoa espazioko zonalde batera mugatzen dute, eta horregatik dute izen hori. Kondentsadore sinpleena bi xafla eroale eta paraleloz osatuta dago. Bi xaflen artean potentzial-diferentzia bat ezartzen da, xaflak elektrikoki kargatuz. Xafla hauek infinitoak ez izan arren, balira bezala hartu behar ditugu (hurbilketa). Era horretan, garbi ikusten da eremua deuseztatu egiten dela xaflak mugatzen dituzten zonaldetik kanpo, eta bikoiztu egiten dela xaflen arteko zonaldean. Hau da, eremu elektrikoa xaflen artean kondentsatu da.

Oinarrizko Lege eta Kontzeptu Elektrostatikoak

Coulomben Legea

Distantzia batera kokaturiko bi karga puntualen artean indar erakarle bat (ikur ezberdineko kargak) edo alderatzaile bat (ikur berdineko kargak) sortzen da. Indar hori kargen balio absolutuekiko proportzionala da eta distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala. Matematikoki idatzita: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

Oinarrizko Definizioak

• Dipoloa: Zeinu aurkakoak eta balio berekoak diren bi karga.
• Eroalea: Korronte elektrikoa garraiatzeko gai den materiala.
• Dielektrikoa: Korronte elektrikoa pasatzen uzten ez duen materiala (isolatzailea).

Mugimendu Planetarioa: Keplerren Legeak

1. Planeta guztiek orbita eliptikoak burutzen dituzte. Eguzkia elipsearen foku batean kokatuta dago. Elipseak ia zirkularrak dira, Plutonen kasuan izan ezik. Indar grabitatorioa indar zentrala da (zentrura begira dago) eta indar zentripeto bezala jokatzen du. Ez du abiaduraren modulua aldatzen, baina norabidea bai. Planeta Eguzkiaren inguruan biratzen du orbita zirkularra egitera behartuz. Baina beste planeten eraginez, orbita eliptikoa da, ia zirkularra.
2. Planeta eta Eguzkia elkartzen dituen zuzenak azalera berdinak estaltzen ditu denbora tarte berdinetan. Eguzkitik gertuago, planeta azkarrago higitzen da, eta alderantziz.
3. Planeta baten higiduraren periodoaren karratua, planetatik Eguzkirako batez besteko distantziaren kuboaren zuzenki proportzionala da. $T^2 = K_{te} \cdot r^3$

Magnetismoaren Oinarriak eta Material Magnetikoak

Imanak eta Polo Magnetikoak

Magnetismoa ikertzen hasi zirenean, zientzialariak konturatu ziren magnetita zati guztiek bi alde ezberdin dituztela, poloak deituak: iparraldera begira dagoena Ipar Poloa eta hegoaldera begira dagoena Hego Poloa. Magnetita zati horiei Iman izena eman zitzaien, eta itxura ezberdinekoak sortu ziren. Gaur egun, ia iman guztiak artifizialak dira, burdina edo beste substantzia magnetikoz abiatuta sortuak.

Imanen arteko indarrak karga elektrikoen artekoen antzekoak dira: polo berdinak aldendu egiten dira eta ezberdinak erakarri. Hala ere, imanaren edozein polok burdina erakartzen du. Hau gertatzen da iman batekin kontaktuan dagoen edozein burdinezko objektu aldi baterako iman bihurtzen delako.

Imanen poloek ezberdintasun nagusi bat dute karga elektrikoarekiko: karga positibo eta negatibo berdinak deuseztatu egiten dira gorputz neutro bat sortuz. Gorputza ez bada magnetikoa, ez du polorik. Imanek beti indar bereko poloak dituzte; Ipar Poloa badago, Hego Poloa ere badago, eta alderantziz. Gainera, iman baten poloak ezin dira banatu: iman bat erditik zatituz gero, indar erdiko bi iman lortzen dira, bakoitzak Ipar eta Hego Poloa dituela. Polo magnetikoak ezin dira banatu, magnetismoa dipolo magnetikoek sortzen baitute; ez dago monopolo magnetikorik.

Material Magnetikoen Sailkapena

Material Ferromagnetikoak

Hauek eremu magnetiko baten barnean kokatzen direnean, beraien barneko mikrokorronte elektrikoek sortutako mikroimanak kanpo-eremuarekin lerrokatzen dira, norabide eta noranzko berean. Horregatik, kanpoko eremua eta barneko korronteek sortutakoak batzen dira, eremu magnetikoa biderkatuz. Material hauek denbora luze batean eremu magnetiko bortitz batean uzten badira, imantatu egin daitezke. Adibidez: Burdina, Kobaltoa, Nikela.

Material Paramagnetikoak

Mikrokorronte elektriko bakar batzuek eremu magnetikoa zerbait handitzen dute. Material hauek ezin dira imantatu. Adibidez: Aluminioa, Magnesioa, Oxigenoa.

Material Diamagnetikoak

Mikrokorronte elektriko bakar batzuek sortutako mikroimanak kanpo-eremuaren aurka lerrokatzen dira, norabide bera eta aurkako noranzkoa hartuz. Horregatik, beraien barnean kanpoko eremua eta barneko korronteek sortutakoak kendu egiten dira, eremu magnetikoa zerbait txikituz. Material hauek ezin dira imantatu. Adibidez: Merkurioa, Zilarra, Kobrea.

Badira material berriak tenperatura oso baxuetan supereroale bihurtzen direnak. Tenperatura magnetismoaren etsaia da, horregatik tenperatura baxuak behar dira.