Gauss Yasası şunu belirtir "herhangi bir kapalı yüzeyden geçen toplam elektrik akısı o yüzeyin içindeki elektriksel yük ile doğru orantılıdır". Matematiksel olarak Gauss Yasası integral formda gösterilebilir:

Alternatif olarak denklem difaransiyel olarak gösterilebilir:

Burada formula_11 diverjans operatörüdür.

Elektrostatik potansiyelin tanımı Gauss Yasasının diferansiyel formu ile birleştirildiğinde potansiyel φ ve yük yoğunluğu ρ ile bir ilişki kurulabilir:

Burada formula_13 vakum geçirgenliğidir ve bu denklem poisson denklemi formundadır.

Eşleşmemiş elektriksel yük bulunmadığı durumda (yani bütün negatif ve pozitif yükler eşleştiğinde, veya hiçbir yük bulunmadığında net yük 0 olduğu durumda) denklem Laplace Denklemine indirgenir:

Elektrostatik yakınsamanın geçerliliği elektrik alanın döndürülemez olması kabullenimine bağlıdır:

Faraday Yasası göz önünde bulundurulduğunda, bu kabullenim zamanla değişen manyetik alanın yokluğunu veya yokluğa yakınlığını ima eder:

Başka bir deyişle, Elektrostatik manyetik veya elektrik alanının yokluğuna ihtiyaç duymaz, daha çok, manyetik ve elektrik alanının "varolmasına" fakat zamanla değişmemesine, veya en kötü durumda, zamanla "çok az" değişmesine ihtiyaç duyar. Bazı problemlerde, elektrostatiğin ve manyetostatikin her ikisi de doğru öngörüler için gereklidir, fakat birbiri arasındaki eşleşme halen yoksayılabilir.

Elektrik alan döndürülemez olduğundan, elektrik alanı bir skaler fonksiyonun gradyanı olarak gösterilebilir. Bu skaler fonksiyona elektrostatik potansiyel (voltaj olarak da bilinir) denir. Yüksel bir potansiyelden , φ, düşük bir potansiyele geçen noktalarda elektrik alan formula_17 matematiksel olarak:

gösterilebilir. Herhangi bir noktadaki elektriksel potansiyel birim yükü sonsuzdan herhangi bir başka noktaya getirmek için kullanılan enerji olarak tanımlanır.

Triboelektrik Etkisi belirli materyallerin birbirine dokundurulması ve daha sonra ayrılması sonucu elektriksel olarak yüklenmesi olarak tanımlanan bir çeşit dokunma ile elektriklenme etkisidir. Materyallerden birisi pozitif bir yükle yüklendiğinde diğeri pozitif yüke eşit negatif bir yük elde eder. Oluşturulan yüklerin Polarizasyonu ve gücü materyale, yüzey pürüssüzlüğüne, sıcaklığa, gerilmeye ve diğer özelliklere bağlı değişir. Örneğin kehribar yün ile sürtünmesi sonucu elektriksel yük kazanabilir. Bu özellik ilk olarak Thales tarafından bulunmuş olup, bu buluş insanlık tarafından saptanan ilk elektriksel olaydır. Camın ipek ile, sert kauçuğun kürk ile sürtünmesi materyallerin önemli sayıda yük kazandığını gösteren diğer örneklerdir.

Yüzey yüklerindeki dengesizliğin varlığı o objenin itici veya çekici kuvvetler uygulayabileceğini gösterir. Statik elektiğe sebep olan bu yüzey yüklerindeki dengesizlik iki farklı yüzeyi birbirlerine dokundurulması ve ayrılması sonucu dokunarak elektriklenme ve triboelektrik etkisi sayesinde oluşturulabilir. İki yalıtkan objeyi birbirine sürtmek büyük bir statik elektrik oluşturur. Bu sadece sürtünmenin etkisi değildir; iki farklı yalıtkan cismin birinin diğerinin üzerine yerleştirilmesi sonucu yüklenebilirler. Çoğu yüzey pürüzlü bir dokuya sahip olduğu için, bu yüklenme sürtünme ile elektriklenmeden daha uzun sürecektir. Objeleri birbirlerine sürtmek iki yüzey arasındaki yapışkan teması arttıracaktır. Genellikle yalıtkanlar yüzey yük oluşturmada ve saklamada kullanışlıdırlar. Bu cisimlere örnek olarak silgi, plastik, ve cam verilebilir. İletken cisimler örneğin metal bir yüzeyin katı veya sıvı bir yalıtkan ile etkileşmesi hariç nadiren yük dengesizliği oluştururlar. Dokunma ile elektriklenmede yükler objelerin yüzeylerinde birikir.Elektrostatik Jeneratörler bu etkiye bağlı olarak yapılan düşük akımlarda yüksek voltajlar üreten ve de fizik sınıfı gösterimlerinde kullanılan aletlerdir.





ATA

Birincil özelliği, daha sonra 'AT bus' olarak adlandırılan ISA bus a 16-bitlik direk bağlantı oluşturmasından dolayı orijinal adı "PC/AT Attachment" olarak tasarlandı. Daha sonra "AT Attachment" olarak kısaltıldı.

Bu aygıtın isminin daha önceki versiyonu, anakarta bağlı olup kendi ayrı denetmenine (controller) sahip olmasından ötürü ( bu özelliği ona anakartta ayrı bir "host adapter" arayüzü olma özelliğini sağlar ), 1980lerin sonunda Western Digital tarafından tasarlanmış, Entegre Edilmiş Sürücü Elektroniği (Integrated Drive Elektronics – IDE) dir. Yine Western Digital tarafından standart ATA’ya ek olarak üretilen Enhanced IDE (EIDE) ( Geliştirilmiş IDE ) 528 megabayt (504 mebibayt) tan , 8.4 gigabayt a kadar depolama kapasitesine sahiptir. Bu yeni isimler resmi olmamasına rağmen , IDE ve EIDE terimleri genellikle PATA yerine kullanılabilir olarak görülürler. Bunun sebebi aynı tüketim aygıtının iki farklı teknoloji olarak tanıtılmasına dayandırılabilir. 2003 yılında Serial ATA isimlendirmesi ile , geleneksel ATA ismi Parallel ATA (P-ATA) olarak değişmiştir.

Arayüz ilk başta sadece hard diskle çalışıyordu, ama daha sonra başka aygıtların da arayüzle çalışması gereği ortaya çıktı. Bu aygıtlar, başlıca CD-ROM ve DVD-ROM sürücüleri , tape drive (sürücüleri) ve Zip drive ve SuperDisk drive gibi geniş kapasiteli floppy sürücüleridir. Western Digital ve Oak Technologies şirketlerinin geliştirdiği non-ANSI SFF-8020 ile üretilmeye başlayan eklentiler , AT Attachment Packet Interface (ATAPI) ismini ortaya çıkarmıştır. Ama 4. versiyondan beri standart olarak bütün isim ATA/ATAPI olarak bilinmektedir. Kaldırılabilir medya aygıtları ARMD (ATAPI Removable Media Device) olarak sınıflandırılmıştır ve bir floppy diskte ya da yönetici sistem sürücüsünde görülebilir.

programmed input/output (PIO) dan direct memory access (DMA) ya hareket , ATA tarihinde başka önemli bir değişimi sağlamıştır. Bütün bilgisayar kelimeleri CPU tarafından okunmalıdır , ama PIO yavaş hareket eder ve CPU kaynaklarını kullanır. Bu durum önbelleksel ana belleğin dışındaki bir bilgiye ulaşmaya çalışan CPU için büyük bir problem oluşturur. Bu , ATA aygıtı çevresinde bulunan sistemlerin diske bağlı işlemlerde SCSI ya da başka bir arayüz kullanan bilgisayarlara göre daha yavaş olduğu anlamına gelir. Oysa DMA( daha sonraUltra DMA ya da UDMA ismini alır) CPU’nun diskte yazma ve okuma işlemlerinin hızlarını büyük ölçüde düşürür. Bu doğrudur çünkü DMA ve UDMA disk denetimcisinin belleğe veri yazmasına direk izin verir, böylece CPU by-pass’lanır.

Orijinal ATA’da 28 – bitlik adresleme modu kullanılırdı. Bu durum 512 baytlık 2 (268,435,456) sektörün adreslenmesi anlamına gelirdi. Sonuç olarak maksimum 137 gigabytes (128 GiB) yer elde edilirdi. Maksimum 1024 silindire , 256 başlığa ve 63 sektöre sahip olan standart PC BIOS sistemi 7.88 GiB (8.46 GB) a kadar desteklenebilmekteydi. Standart PC BIOS sistemlerindeki CHS limitasyonlarının en düşük ortak denominatörleri ile IDE birleştiklerinde , sistem 504 mebibytes kadar limitli hale gelmiştir.

ATA-6 limiti 128 PiB (veya 144 petabytes) a kadar çıkarma ile, 48 bit adresleme yapabilir. Windows 200 gibi bazı OS çevreleri 48-bit LBA yı etkin hale getirmezler , böylece kullanıcı 160 GB sürücüde tam kapasite için ekstra adımlara ihtiyaç duyar.

Bu ölçü limitasyonları olmalıdır. Çünkü sistemin bazı parçaları, bazı limitlerin ötesindeki blok adreslerini işleyemezler. Sistem bir sürücünün boyutunu düşündüğü zaman ya da ön yüklemeyi reddedip sürücüleri başlangıç yapma noktasında BIOS ekranında kalmaya devam ediyorsa bu problem kendini gösterir. Bazı durumlarda anakart için BIOS güncellemesi sorunu çözer. Bu problem , kullanılabilir diski 128 GB a limitleyen eski dış FireWire disk koruncağında da görülür. 2005'in başlarında koruncaklar pratiksel olarak limitsiz olmaya elverişliydi.

 
Serial ATA çıkana kadar, 40-pin bağlayıcıları (connector) sürücülere şerit kablosu ile bağlanırlardı. Her kablo iki ya da 3 tane bağlayıcıya sahiptir. Bağlayıcılardan bir tanesi adaptörden bilgisayarın geri kalan kısmına ara yüzlülük yapar. Paralel ATA kabloları tek seferde 16 bit veri yolayabilir.

ATA’nın geçmişinde çoğunluk olarak 40 telli şerit kablolar vardı. Ama "Ultra DMA/66" ("UDMA4") nın çıkması ile 80 telli versiyonlar ortaya çıkmaya başladı. Yeni kablolardaki eklenen teller toprak telleridir ve önceki tanımlanan tellerle veri dönüşümü yapar. Veri dönüşümü yapan teller komşu sinyal teller ile arasındaki kapasitif eşleşme etkisini azaltır. Yüksek transfer değerlerinde kapasitif eşleşme bir sorundur ve bu değişiklik, "UDMA4" ün güvenilir biçimde çalışması için transfer değerinin 66 megabytes per second (MB/s) değerinde etkin olması için, çok önemlidir. Hızlı "UDMA5" ve "UDMA6" modları tabii ki 80 iletken kabloya ihtiyaç duyarlar.

Tellerin sayısı iki katına çıkmasına rağmen, pin bağlayıcılarının sayısı ve pin çıkışı 40 iletken kablo olarak aynı kalır ve bağlayıcıların dış görünüşü aynıdır. İç yapısal olarak, tabii ki , bağlayıcılar birbirinden farklıdır : 40 telli kabloların bağlayıcıları toprak tellerini toprak pinlere birebir eş olarak bağlarken, 80 telli kablolar daha fazla toprak telini daha az sayıda toprak pinine bağlarlar. 80 telli kablolar genellikle 3 farklı renkte bağlayıcılara bölünürler ( mavi, gri & siyah ) ama 40 tellilerde bütün bağlayıcılar siyah renktedir. Gri bağlayıcı 28 CSEL pinine bağlanmaz ; çünkü eğer bağlanırsa bu durum onu düzenlenmiş sürücü kablo seçimi için köle pozisyonuna sokar.

ATA’nın her zaman belirlenmiş bir kablo uzunluğu vardır , bu uzunluk 46 cm (18 inç) dir. Bu uzunluk büyük bilgisayar kasalarında sürücülerin birbirine bağlanması konusunda sorun yaratabilir ya da birkaç fiziksel sürücüyü tek bilgisayara monte ederken aynı sorunla karşılaşabiliriz. Bu kablo durumu, aynı zamanda dış sürücüler için Paralel ATA kullanımı ihtimalini tamamen yok eder. Daha uzun kablolar pazarda satılabilir durumdayken, anlaşılmıştır ki onlar belirtimlerin düzenledikleri parametrelerin dışındadır. Aynı durum "çevrilmiş" kablolar için de geçerlidir; Standart ATA’lar özel empedans lı ve sığalık karakterli yassı kablolar içerirler. Burdan diğer normal kabloların kullanılmayacağı anlamı çı