ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સામગ્રી
કૃપા કરીને તમારી આસપાસના કોઈ એક પદાર્થનું અવલોકન કરો. જો તમે કોઈ વસ્તુનો નાશ કરો છો, ઉદાહરણ તરીકે, ખડક, તો ખડક ઘણા નાના ટુકડાઓમાં વિભાજીત થઈ જશે. જો ખડક ફરીથી કચડી નાખવામાં આવે, તો ખડક વધુ નાના ટુકડાઓમાં ફેરવાઈ જશે. જો ખડક ફરીથી કચડી નાખવામાં આવે તો શું? અલબત્ત, ખડકના ટુકડાઓ કચડી નાખવામાં આવે છે અને વધુ નાના ટુકડાઓમાં ફેરવાઈ જાય છે. શું ખડકોને અનંત ન થાય ત્યાં સુધી તેને વધુ નાના ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરી શકાય છે? હકીકત એ છે કે કોઈપણ પદાર્થને નાના ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરવામાં આવે તો તે એવા બિંદુએ પહોંચશે જ્યાં પદાર્થનો સૌથી નાનો ભાગ પણ નાના ટુકડાઓમાં વિભાજીત થઈ શકશે નહીં. કોઈ પદાર્થનો સૌથી નાનો ભાગ જેને વધુ વિભાજીત કરી શકાતો નથી તેને પરમાણુ કહેવામાં આવે છે. તેથી, અણુ એ બ્રહ્માંડના દરેક પદાર્થનો સૌથી નાનો ભાગ છે.
અણુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ
પરમાણુઓ ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનથી બનેલા હોય છે. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન અણુ ન્યુક્લિયસ બનાવે છે, જે આશરે 10-15 મીટરનું હોય છે . ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની બહાર સ્થિત હોય છે અને સૂર્યની આસપાસ ગ્રહોની જેમ તેની ભ્રમણકક્ષા કરે છે. ધારો કે પરમાણુનો વ્યાસ ઘણા કિલોમીટર છે, તો ન્યુક્લિયસ બિલિયર્ડ બોલ જેટલું કદ ધરાવે છે, જેમાં ન્યુક્લિયસની અંદર ઇલેક્ટ્રોન સ્થિત હોય છે, જે લગભગ 10-10 મીટરના અંતરે પહોંચે છે . ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે ખાલી જગ્યા છે.
નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઇલેક્ટ્રોન અણુની ધાર પર સ્થિત હોય છે, અને ધન ચાર્જવાળા પ્રોટોન ન્યુક્લિયસમાં સ્થિત હોય છે. ઇલેક્ટ્રોનને ન્યુક્લિયસની પરિક્રમા કરતા રાખવા અને અણુમાંથી બહાર ન નીકળવા માટે, ધન ચાર્જવાળા ન્યુક્લિયસે ઇલેક્ટ્રોન પર આકર્ષક બળ લગાવવું આવશ્યક છે. આ બળ, જે ઇલેક્ટ્રોનને ન્યુક્લિયસની પરિક્રમા કરતા રાખે છે અને તેમને બહાર નીકળતા અટકાવે છે, તેને વિદ્યુત બળ કહેવામાં આવે છે.
તેનાથી વિપરીત, અણુ ન્યુક્લિયસની અંદર ધન ચાર્જવાળા પ્રોટોન હોય છે, તેથી તેઓ કુદરતી રીતે એકબીજાને ભગાડે છે કારણ કે તેમનો ચાર્જ સમાન હોય છે. અણુ ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનને એકસાથે રાખવા અને તેમને અણુથી અલગ થતા અટકાવવા માટે, એક બળ તેમને એકસાથે પકડી રાખવું જોઈએ. અણુ ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનને એકસાથે રાખતા બળને પરમાણુ બળ કહેવામાં આવે છે.
પ્રોટોનનું દળ લગભગ ન્યુટ્રોનના દળ જેટલું જ હોય છે. અણુના દળનો લગભગ 99,9% ભાગ ન્યુક્લિયસમાં કેન્દ્રિત હોય છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનનું દળ ખૂબ જ ઓછું હોય છે. ઇલેક્ટ્રોનનું દળ (m e ) = 9,1093897 x 10 -31 kg, ન્યુટ્રોનનું દળ (m n ) = 1,6749286 x 10 -27 kg, અને પ્રોટોનનું દળ (m p ) = 1,6726231 x 10 -27 kg.
ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો જથ્થો
ઇલેક્ટ્રોન નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ હોય છે, પ્રોટોન હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ હોય છે, અને ન્યુટ્રોન વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે. પરમાણુ ન્યુક્લિયસ બનાવતા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ક્વાર્કથી બનેલા હોય છે, જેનો ચાર્જ લગભગ 1/3 અને ઇલેક્ટ્રોન કરતા લગભગ 2/3 ગણો હોય છે. ક્વાર્ક એ સૌથી નાના કણો છે જે પરમાણુ બનાવે છે, પરંતુ અત્યાર સુધી, ક્વાર્ક એકલા એકલ કણો તરીકે અસ્તિત્વમાં હોવાનું જાણવા મળ્યું નથી.
ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ અથવા પ્રોટોન ચાર્જનું મૂલ્ય એ ચાર્જનું મૂળભૂત એકમ છે. પદાર્થના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું મૂલ્ય ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ અથવા પ્રોટોન ચાર્જના ગુણાંકમાં હોય છે. તેને ક્વોન્ટાઇઝ્ડ ચાર્જ કહેવામાં આવે છે . ઉદાહરણ તરીકે, જો આપણે ઉપયોગમાં લઈએ છીએ તે ચલણનો સૌથી નાનો મૂલ્ય 100 રૂપિયા હોય, તો વ્યક્તિ પાસે રહેલી રકમ સૌથી નાની ચલણના ગુણાંકમાં દર્શાવવામાં આવે છે, એટલે કે 100 રૂપિયા. ઉદાહરણ તરીકે, મારા પૈસાની રકમ 100.000 છે અને આ 100.000 ને 100 વડે ભાગી શકાય છે. જો મારા પૈસાની રકમ 100.002 હોય તો તે વિચિત્ર હશે કારણ કે 2 રૂપિયાનો કોઈ મૂલ્ય નથી. તેવી જ રીતે, પદાર્થના ચાર્જની રકમ. ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ -e છે અને પ્રોટોનનો ચાર્જ +e છે. પદાર્થના ચાર્જની રકમ e અથવા 1,60 x 10 -19 કુલોમ્બનો ગુણાંક છે અને તેને Q = ±Ne દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે. Q = ચાર્જનું પ્રમાણ, ± ચાર્જનો પ્રકાર દર્શાવે છે, N = પૂર્ણાંક, e = 1,60 x 10 -19 કુલોમ્બ.
પદાર્થોમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ
જો કોઈ અણુમાં પ્રોટોન જેટલા જ ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો અણુમાં કુલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શૂન્ય હોય છે, અને અણુ તટસ્થ હોય છે, એટલે કે તેનો કોઈ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોતો નથી. તટસ્થ અણુમાં પ્રોટોન અથવા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાને અણુ સંખ્યા (Z) કહેવામાં આવે છે . જો પ્રોટોન કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો અણુ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ હોય છે. તેનાથી વિપરીત, જો પ્રોટોન કરતાં ઓછા ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો અણુ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ હોય છે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ અણુઓને નકારાત્મક આયન કહેવામાં આવે છે, જ્યારે સકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ અણુઓને હકારાત્મક આયન કહેવામાં આવે છે . અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન શોષવાની અથવા મુક્ત કરવાની પ્રક્રિયાને આયનીકરણ કહેવામાં આવે છે . જ્યારે આપણે કહીએ છીએ કે અણુ ચાર્જ થયેલ છે, ત્યારે આપણો અર્થ કુલ ચાર્જ અથવા ચોખ્ખો ચાર્જ છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક અણુમાં 10 ઇલેક્ટ્રોન અને 7 પ્રોટોન હોય છે. આ અણુ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે કારણ કે તેમાં 3 વધારાના નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન છે. તેથી આ અણુનો ચોખ્ખો ચાર્જ 3 છે, અને અણુ ચાર્જનો પ્રકાર નકારાત્મક છે. 3, 7, 10 નંબરો ફક્ત ઉદાહરણો છે જેથી તેને સમજવામાં સરળતા રહે. વાસ્તવમાં, કોઈ પણ પદાર્થના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ અથવા પ્રોટોન ચાર્જના ગુણાંક જેટલું હોય છે.
જો કોઈ પદાર્થમાં પ્રોટોન જેટલા ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો તે પદાર્થ તટસ્થ હોય છે અથવા તેનો કોઈ વિદ્યુત ચાર્જ હોતો નથી. જો કોઈ પદાર્થમાં પ્રોટોન કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો તે પદાર્થ પર નકારાત્મક ચાર્જ હોય છે, તેનાથી વિપરીત જો કોઈ પદાર્થમાં પ્રોટોન કરતાં ઓછા ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો તે પદાર્થ પર ધન ચાર્જ હોય છે. જે પદાર્થ શરૂઆતમાં તટસ્થ હતો તેને પદાર્થમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરીને નકારાત્મક ચાર્જ કરી શકાય છે, જ્યારે પદાર્થમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન ઘટાડીને તેને ધન ચાર્જ કરી શકાય છે.
