कार्य-ऊर्जा प्रमेय

कॉची तनाव टेंसर, जिसे [latex]boldsymbol{sigma}[/latex] से दर्शाया जाता है, एक द्वितीय-कोटि टेंसर है जो किसी पदार्थ के भीतर किसी बिंदु पर तनाव की स्थिति को पूर्णतः परिभाषित करता है। यह उस बिंदु से गुजरने वाली किसी भी सतह पर कर्षण सदिश (प्रति इकाई क्षेत्रफल बल) [latex]mathbf{T}[/latex] को सतह के अभिलंब सदिश [latex]mathbf{n}[/latex] से रैखिक संबंध [latex]mathbf{T} = boldsymbol{sigma} cdot mathbf{n}[/latex] के माध्यम से संबंधित करता है।

यह नियम बताता है कि किसी भी बंद परिपथ में प्रेरित विद्युत-प्रेरक बल (ईएमएफ) परिपथ में चुंबकीय फ्लक्स (फाइबी) के समय के साथ परिवर्तन की दर के ऋणात्मक मान के बराबर होता है। इसका गणितीय सूत्र ई = -dफाइबी/dt है। यह सिद्धांत विद्युत जनरेटर, ट्रांसफार्मर और प्रेरकों का आधार है, जो प्रेरण के स्थूल प्रभाव का वर्णन करता है।

विद्युत जनरेटर एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का उपयोग करके यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसकी मूल संरचना में एक चुंबकीय क्षेत्र के भीतर घूमने वाली तार की कुंडली (या कुंडली के भीतर घूमने वाला चुंबक) शामिल होती है। यह निरंतर घूर्णन कुंडली से गुजरने वाले चुंबकीय प्रवाह को परिवर्तित करता है, जिससे फैराडे के नियम के अनुसार प्रत्यावर्ती विद्युत-प्रेरक बल (ईएमएफ) और धारा उत्पन्न होती है।

यह शास्त्रीय यांत्रिकी का एक नया स्वरूप है जो सामान्यीकृत निर्देशांकों और उनके संयुग्मी संवेगों का उपयोग करता है। यह हैमिल्टोनियन फलन, [latex]H(q, p, t)[/latex] पर आधारित है, जो प्रणाली की कुल ऊर्जा को दर्शाता है। गतिकी को हैमिल्टोनियन समीकरणों द्वारा वर्णित किया गया है: [latex]dot{q}_i = frac{partial H}{partial p_i}[/latex] और [latex]dot{p}_i = -frac{partial H}{partial q_i}[/latex]। यह ढांचा क्वांटम यांत्रिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी के लिए केंद्रीय है।

विद्युतचुंबक एक प्रकार का चुंबक है जिसमें विद्युत धारा द्वारा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। धारा बंद करने पर चुंबकीय क्षेत्र समाप्त हो जाता है। आमतौर पर, इसमें एक तार को कुंडली के रूप में लपेटा जाता है। चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता धारा और कुंडली में घुमावों की संख्या के समानुपाती होती है। इस सिद्धांत की खोज हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने की थी।

नेवियर-स्टोक्स समीकरण श्यान द्रव पदार्थों की गति का वर्णन करने वाले अरैखिक आंशिक अवकल समीकरणों का एक समूह है। ये न्यूटन के द्वितीय नियम का कथन हैं, जो दाब प्रवणता, श्यान बल और बाह्य बलों के साथ संवेग परिवर्तनों को संतुलित करते हैं। एक असंपीड्य द्रव के लिए, समीकरण है: [latex]rho (frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot nabla mathbf{v}) = -nabla p + mu nabla^2 mathbf{v} + mathbf{f}[/latex].

कैथोडिक संरक्षण (सीपी) एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग किसी धातु की सतह के संक्षारण को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जिसमें उसे विद्युत रासायनिक सेल का कैथोड बनाया जाता है। यह बाहरी विद्युत धारा की आपूर्ति करके प्राप्त किया जाता है जो प्राकृतिक संक्षारण धाराओं को दबा देती है। संरक्षित धातु की क्षमता अधिक ऋणात्मक मान की ओर ध्रुवीकृत हो जाती है, जिससे वह प्रतिरोधक क्षमता या निष्क्रियता के क्षेत्र में आ जाती है।

तरल पदार्थ या ठोस जैसी सतत प्रणालियों के लिए, संवेग संरक्षण को अवकल रूप में व्यक्त किया जाता है। किसी बिंदु पर संवेग घनत्व [latex]rho vec{v}[/latex] के परिवर्तन की दर, कॉची तनाव टेंसर [latex]sigma[/latex] और पिंड बलों [latex]vec{f}[/latex] के अपसरण द्वारा नियंत्रित होती है। इसे कॉची संवेग समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है: [latex]frac{partial (rho vec{v})}{partial t} + nabla cdot (rho vec{v} otimes vec{v}) = nabla cdot sigma + vec{f}[/latex].

विद्युतप्रेरक बल का एक प्राथमिक स्रोत विद्युतचुंबकीय प्रेरण है, जिसे फैराडे के नियम द्वारा वर्णित किया गया है। यह नियम बताता है कि किसी परिपथ से गुजरने वाला समय-परिवर्ती चुंबकीय फ्लक्स [latex]Phi_B[/latex] विद्युत आवेश ([latex]mathcal{E}[/latex]) उत्पन्न करता है। विद्युत आवेश का परिमाण फ्लक्स के परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है, जिसे समीकरण [latex]mathcal{E} = - frac{dPhi_B}{dt}[/latex] द्वारा दर्शाया गया है। यह सिद्धांत विद्युत जनरेटर, ट्रांसफार्मर और प्रेरकों का आधार है।

मोटर के आर्मेचर के घूमने पर, उसके चालक चुंबकीय क्षेत्र को काटते हैं, जिससे फैराडे के प्रेरण नियम के अनुसार एक वोल्टेज उत्पन्न होता है। यह 'बैक-ईएमएफ' मोटर को चलाने वाले मुख्य वोल्टेज का विरोध करता है। इसका परिमाण मोटर की घूर्णी गति के सीधे समानुपाती होता है ([latex]mathcal{E}_{back} propto omega[/latex])। यह घटना मोटर की गति और करंट खपत के स्व-नियमन के लिए महत्वपूर्ण है।

स्व-प्रेरकत्व विद्युत परिपथ का वह गुण है जिसके अनुसार उसमें प्रवाहित होने वाली धारा में परिवर्तन होने पर परिपथ में विद्युत-प्रेरक बल (EMF) उत्पन्न होता है। यह 'प्रतिगामी EMF' धारा में परिवर्तन का विरोध करता है, जैसा कि लेंज़ के नियम द्वारा निर्धारित है। यह संबंध सूत्र [latex]mathcal{E}_L = -L frac{dI}{dt}[/latex] द्वारा दर्शाया जाता है, जहाँ L स्व-प्रेरकत्व है, जिसे हेनरी (H) में मापा जाता है।

लेंज़ का नियम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण से उत्पन्न प्रेरित विद्युतगतिशील बल (ईएमएफ) और धारा की दिशा बताता है। यह बताता है कि प्रेरित धारा उस दिशा में प्रवाहित होगी जो चुंबकीय प्रवाह में उस परिवर्तन का विरोध करने वाला चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जिसने इसे उत्पन्न किया है। यह सिद्धांत ऊर्जा संरक्षण का परिणाम है और फैराडे के नियम में इसे ऋणात्मक चिह्न द्वारा दर्शाया जाता है।