전기 요금을 계산하는 방법

모피 코트에 의해 방출되는 정전기이든 텔레비전에 전원을 공급하는 전기이든, 기본 물리학을 이해하면 전하에 대해 더 많이 배울 수 있습니다. 전하를 계산하는 방법은 전하가 물체를 통해 분산되는 원리와 같이 전기 자체의 특성에 따라 다릅니다. 이러한 원리는 우주 어디에 있든 동일하므로 전하는 과학 자체의 기본 속성이됩니다.

계산하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 전하 물리학 및 전기 공학의 다양한 맥락에서.

쿨롱의 법칙 일반적으로 전하를 운반하는 입자에서 발생하는 힘을 계산할 때 사용되며 가장 일반적인 전하 방정식 중 하나입니다. 전자는 −1.602 × 10의 개별 전하를 전달합니다.^-19 쿨롱 (C)과 양성자는 같은 양을 가지고 있지만 양의 방향으로 1.602 × 10 ⁻¹⁹ 씨. 2 회 충전 큐₁ 과 큐₂_ 거리로 구분 된 _r, 당신은 전기력을 계산할 수 있습니다 에프_이자형 Coulomb의 법칙을 사용하여 생성 :

어느 케이 상수입니다 케이 = 9.0 × 10 ⁹ Nm² / 씨². 물리학 자와 엔지니어는 때때로 변수를 사용합니다. 이자형 전자의 전하를 나타냅니다.

반대 기호 (더하기 및 빼기)의 전하의 경우 힘은 음수이므로 두 전하 사이에 매력적입니다. 동일한 부호 (더하기 및 더하기 또는 빼기 및 빼기)의 두 가지 충전에 대해 힘은 반발합니다. 전하가 클수록 그 사이에 인력 또는 반발력이 강해집니다.

쿨롱의 법칙은 중력에 대한 뉴턴의 법칙과 매우 유사합니다. 에프_{지 ​} = G m₁미디엄₂ / 아르 자형² 중력 용 에프_지, 질량 미디엄₁과 미디엄₂및 중력 상수 지 = 6.674 × 10 ⁻¹¹ 미디엄³/ kgs². 둘 다 다른 힘을 측정하고 더 큰 질량이나 전하에 따라 다르며 두 물체 사이의 반경에 따라 두 번째 힘에 의존합니다. 유사점에도 불구하고 중력은 항상 매력적이며 전기력은 매력적이거나 반발적일 수 있음을 기억하는 것이 중요합니다.

또한 전기력은 일반적으로 법칙 상수의 지수 력 차이에 따라 중력보다 훨씬 강하다는 점에 유의해야합니다. 이 두 법칙 사이의 유사성은 우주의 공통 법칙 사이의 대칭과 패턴을 더 잘 나타냅니다.

시스템이 격리 된 상태로 유지되는 경우 (즉, 외부의 다른 장치와 접촉하지 않음) 충전이 절약됩니다. 요금 절약 시스템에서 총 전하량 (양전하에서 음전하를 뺀 값)이 동일하게 유지됨을 의미합니다. 전하를 보존하면 물리학 자와 엔지니어가 시스템과 주변 환경간에 전하가 얼마나 이동하는지 계산할 수 있습니다.

이 원리를 통해 과학자와 엔지니어는 전하가 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 금속 차폐 또는 코팅을 사용하는 패러데이 케이지를 만들 수 있습니다. 패러데이 케이지 또는 패러데이 쉴드는 전기장의 경향을 사용하여 내부에 전하를 재분배합니다. 필드의 효과를 취소하고 혐의가 피해를 입거나 내부. 이들은 자기 공명 영상 기계와 같은 의료 장비에 사용되어 데이터가 왜곡되고 위험 지역에서 일하는 전기 기사 및 전선 직원을위한 보호 장비 환경.

총 충전량을 계산하고 총 충전량을 빼서 공간 부피에 대한 순 충전 흐름을 계산할 수 있습니다. 전하를 운반하는 전자와 양성자를 통해 전하 보존에 따라 균형을 유지하기 위해 하전 입자를 생성하거나 파괴 할 수 있습니다.

전자의 전하가 −1.602 × 10임을 알기 ⁻¹⁹ C, −8 × 10의 충전 ⁻¹⁸ C는 50 개의 전자로 구성됩니다. 전하량을 단일 전자의 전하량으로 나누면 이것을 찾을 수 있습니다.

당신이 알고 있다면 전류, 물체를 통과하는 전하의 흐름, 회로를 통과하는 전하 및 전류가 얼마나 오래 가해 지는지 전류 방정식을 사용하여 전하를 계산할 수 있습니다. 큐 = 그것 어느 큐 쿨롱 단위로 측정 된 총 전하입니다. 나는 전류는 암페어이며 티 전류가 적용되는 시간 (초)입니다. 옴의 법칙 (V = IR) 전압 및 저항에서 전류를 계산합니다.

전압이 3V이고 저항이 5Ω이고 10 초 동안 적용되는 회로의 경우 해당 전류는 다음과 같습니다. 나는 = V / 아르 자형 = 3V / 5Ω = 0.6A이고 총 충전량은 Q = 그것 = 0.6A × 10 초 = 6C.

잠재적 인 차이 (V) 회로 및 작업에 적용된 볼트 (W) 적용되는 기간 동안 수행 된 줄 단위, 쿨롱 단위의 전하, 큐 = W / V.

•••Syed Hussain Ather

전기장, 단위 전 하당 전기력은 양전하에서 음전하를 향해 방사형으로 바깥쪽으로 확산되며 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 이자형 = 에프_이자형 / 큐, 여기서 에프_이자형 전기력이고 큐 전기장을 생성하는 전하입니다. 전기 및 자기 계산에 대한 기본 장과 힘이 얼마나 중요한지 감안할 때 전하는 입자가 전기의 존재 하에서 힘을 갖도록하는 물질의 속성으로 정의 들.

물체의 순 전하 또는 총 전하가 0이더라도 전기장은 물체 내부에 다양한 방식으로 전하를 분배 할 수 있습니다. 순 전하가 0이 아닌 전하 분포가있는 경우 이러한 개체는 편광, 그리고 이러한 분극이 일으키는 전하는 다음과 같이 알려져 있습니다. 구속 요금.

과학자들은 우주의 총 전하가 무엇인지 모두 동의하지는 않지만 다양한 방법을 통해 교육적인 추측을하고 가설을 테스트했습니다. 중력은 우주 규모에서 우주에서 지배적 인 힘이며 전자기력이 훨씬 더 강하기 때문에 중력보다 우주에 순 전하 (양수 또는 음수)가 있었다면 그 증거를 볼 수있을 것입니다. 거리. 이 증거가 없기 때문에 연구자들은 우주가 전하 중립적이라고 믿게되었습니다.

우주가 항상 전하 중립적 이었는지 아니면 빅뱅 이후 우주의 전하가 어떻게 변했는지는 논쟁의 여지가있는 질문입니다. 우주가 순 전하를 가졌다면 과학자들은 그들의 경향과 모든 영향을 측정 할 수 있어야합니다. 전기장 라인은 양전하에서 음전하로 연결하는 대신 끝이 없습니다. 이 관찰의 부재는 또한 우주에 순 전하가 없다는 주장을 지적합니다.

•••Syed Hussain Ather

그만큼 전기 플럭스 평면 (즉, 평평한) 영역을 통해 ㅏ 전기장의 이자형 필드에 수직 인 영역의 구성 요소를 곱한 필드입니다. 이 수직 성분을 얻으려면 다음과 같이 표현되는 플럭스 공식에서 필드와 관심 평면 사이 각도의 코사인을 사용합니다. Φ = EA 코사인(θ), 어디 θ 영역에 수직 인 선과 전기장의 방향 사이의 각도입니다.

이 방정식은 가우스의 법칙은 또한 이러한 표면과 같은 표면에 대해 가우스 표면, 전기장을 생성하는 데 필요하기 때문에 모든 순 전하는 평면 표면에 남게됩니다.

이것은 플럭스를 계산하는 데 사용되는 표면 영역의 기하학에 따라 다르기 때문에 모양에 따라 다릅니다. 원형 영역의 경우 플럭스 영역 ㅏ π_r_² 와 아르 자형 원의 반지름 또는 원통의 곡면의 경우 자속 영역은 다음과 같습니다. 채널 어느 씨 원형 원통면의 원주이고 h 실린더의 높이입니다.

정전기 두 물체가 전기 평형 상태에 있지 않을 때 (또는 정전기 평형) 또는 한 개체에서 다른 개체로의 순 전하 흐름이 있습니다. 재료가 서로 마찰되면서 서로간에 전하가 전달됩니다. 카펫에 양말을 문지르거나 머리카락에 부풀린 풍선 고무를 문지르면 이러한 형태의 전기가 생성 될 수 있습니다. 충격은 이러한 초과 전하를 되돌려 평형 상태를 다시 설정합니다.

에 대한 지휘자 (전기를 전달하는 물질) 정전기 평형 상태에서 내부의 전기장은 0이고 표면의 순 전하는 정전기 평형 상태를 유지해야합니다. 이는 장이있는 경우 도체의 전자가 장에 반응하여 재분배되거나 다시 정렬되기 때문입니다. 이렇게하면 필드가 생성되는 즉시 취소됩니다.

알루미늄 및 구리 와이어는 전류를 전달하는 데 사용되는 일반적인 전도체 재료이며 이온 전도체입니다. 또한 자주 사용되며 자유롭게 떠 다니는 이온을 사용하여 전하가 흐르도록하는 솔루션입니다. 용이하게. 반도체컴퓨터가 작동 할 수 있도록하는 칩과 같이 자유롭게 순환하는 전자도 사용하지만 전도체만큼 많이 사용하지는 않습니다. 실리콘 및 게르마늄과 같은 반도체는 전하를 순환시키는 데 더 많은 에너지를 필요로하며 일반적으로 전도도가 낮습니다. 대조적으로 절연체 나무와 같은 전하가 쉽게 흐르지 않도록하십시오.

내부에 필드가없는 경우 도체 표면 바로 내부에있는 가우스 표면의 경우 필드는 모든 곳에서 0이어야 플럭스가 0이됩니다. 이것은 도체 내부에 순 전하가 없음을 의미합니다. 이것으로부터 구와 같은 대칭 기하학적 구조의 경우 전하가 가우시안 표면의 표면에 균일하게 분포한다는 것을 추론 할 수 있습니다.

표면의 순 전하는 정전기 평형 상태를 유지해야하므로 재료가 전하를 전달할 수 있도록 모든 전기장은 도체 표면에 수직이어야합니다. 가우스 법칙을 사용하면 도체에 대한이 전기장의 크기와 자속을 계산할 수 있습니다. 도체 내부의 전기장은 0이어야하며 외부에서는 표면에 수직이어야합니다.

즉, 벽에서 수직 각도로 복사되는 자기장이있는 원통형 도체의 경우 총 자속은 단순히 2_E__πr_입니다.² 전기 장용 이자형 과 아르 자형 원통형 도체의 원형면 반경. 다음을 사용하여 표면의 순 전하를 설명 할 수도 있습니다. σ, 전하 밀도 단위 면적당 면적을 곱합니다.