વિશેના લેખમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના પ્રકારો એવું સમજાવવામાં આવ્યું છે કે જેમ વિદ્યુતભાર એકબીજાને ભગાડે છે જ્યારે વિદ્યુતભાર એકબીજાને આકર્ષે છે તેમ. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ધન ચાર્જવાળા પદાર્થો નકારાત્મક ચાર્જવાળા પદાર્થોને આકર્ષે છે, ધન ચાર્જવાળા પદાર્થો સકારાત્મક ચાર્જવાળા પદાર્થોને ભગાડે છે, અને ઋણ ચાર્જવાળા પદાર્થો નકારાત્મક ચાર્જવાળા પદાર્થોને ભગાડે છે. આ ઘટના ધન ચાર્જવાળા પદાર્થો અને ઋણ ચાર્જવાળા પદાર્થો પર કાર્યરત વિદ્યુત બળના અસ્તિત્વને દર્શાવે છે. વિદ્યુત ચાર્જવાળા પદાર્થો વચ્ચે વિદ્યુત બળના મૂલ્યને કયા પરિબળો પ્રભાવિત કરે છે?
ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ચાર્લ્સ કુલોમ્બ (૧૭૩૬–૧૮૦૬) એ ૧૭૮૦ ના દાયકામાં વિદ્યુતભારિત પદાર્થો વચ્ચેના વિદ્યુત બળના પરિમાણને પ્રભાવિત કરતા પરિબળોની તપાસ કરવા માટે શ્રેણીબદ્ધ પ્રયોગો કર્યા. કુલોમ્બ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતું ઉપકરણ કેવેન્ડિશ દ્વારા ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંકની તપાસ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉપકરણ જેવું જ હતું, જેને ટોર્સિયન સંતુલન કહેવાય છે. કુલોમ્બે વિદ્યુત બળની તપાસ કરી, તેથી તેમણે બે વિદ્યુતભારિત ધાતુના દડાનો ઉપયોગ કર્યો, જ્યારે કેવેન્ડિશે ગુરુત્વાકર્ષણ બળની તપાસ કરી, તેથી તેમણે બે બિન-વિદ્યુતભારિત દડાનો ઉપયોગ કર્યો.
ટોર્ક સ્કેલ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે
ટોર્ક સ્કેલ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે વિષયવસ્તુ સાથે સંબંધિત છે ટોર્ક અથવા બળનો ક્ષણ પ્રકરણમાં પરિભ્રમણ ગતિશીલતા.
ઘન બોલ પરના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને હવામાં સ્થાનાંતરિત થતા અટકાવવા માટે ટોર્સિયન બેલેન્સમાં જગ્યા શૂન્યાવકાશ છે. ઘન બોલ પર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ નીચેની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે. શરૂઆતમાં, ઘન બોલ A ને વાહકતા અથવા ઘર્ષણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ કરવામાં આવે છે. ઘન બોલ A જે ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલ છે તે ઘન બોલ B સાથે જોડાયેલ છે જે હજુ પણ વિદ્યુત વાહકનો ઉપયોગ કરીને તટસ્થ રહે છે જ્યાં સુધી ઘન બોલ A ના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને ઘન બોલ B સાથે સમાન રીતે વિભાજીત ન થાય. જો ઘન બોલ A ના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ ½ હોય તો ઘન બોલ B ના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ ½ હોય છે. આગળ, ઘન બોલ B અને ઘન બોલ C ને વિદ્યુત વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે જ્યાં સુધી ઘન બોલ B ના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને ઘન બોલ C સાથે સમાન રીતે વિભાજીત ન થાય. જો ઘન બોલ B ના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ ¼ હોય તો ઘન બોલ C ના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ ¼ હોય છે. આ રીતે ઘન બોલ 1 અને ઘન બોલ 2 ના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ અને પ્રકાર મેળવવામાં આવે છે.
ઘન ગોળા 1 અને ઘન ગોળા 2 વિદ્યુતભારિત હોય છે જેથી બે ઘન ગોળા એકબીજાને ભગાડે છે જો બે ગોળામાં સમાન વિદ્યુતભાર હોય અથવા જો બે ગોળામાં અલગ અલગ વિદ્યુતભાર હોય તો એકબીજાને આકર્ષે છે. બે વિદ્યુતભારિત ઘન ગોળા વચ્ચે આકર્ષક અથવા પ્રતિકર્ષક બળના અસ્તિત્વને કારણે ઘન ગોળા 2 ફરે છે. બે ઘન ગોળા પર કાર્ય કરતા વિદ્યુત બળને નક્કી કરવા માટે ઘન ગોળા 2 ના ભ્રમણકોણને માપવામાં આવે છે.
વિદ્યુત બળને પ્રભાવિત કરતા પરિબળો
ટોર્સિયન બેલેન્સનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા પ્રયોગોના આધારે, કુલોમ્બે ઘણી વસ્તુઓ શોધી કાઢી.
– આ પ્રયોગમાં, બે ઘન દડા વચ્ચેનું અંતર હંમેશા સમાન હોય છે. જ્યારે ઘન દડો 1 પર વિદ્યુત ચાર્જનું પ્રમાણ 1 હોય અને ઘન દડો 2 પર વિદ્યુત ચાર્જનું પ્રમાણ 1 હોય, ત્યારે બંને ઘન દડા પર કાર્ય કરતું વિદ્યુત બળ 1 હોય છે. જ્યારે ઘન દડો 1 પર વિદ્યુત ચાર્જનું પ્રમાણ 2 હોય અને ઘન દડો 2 પર વિદ્યુત ચાર્જનું પ્રમાણ 2 હોય, ત્યારે બંને ઘન દડા પર કાર્ય કરતું વિદ્યુત બળ 4 હોય છે. કુલોમ્બે તારણ કાઢ્યું કે બંને ઘન દડા પર કાર્ય કરતું વિદ્યુત બળનું મૂલ્ય બંને ઘન દડા પરના વિદ્યુત ચાર્જના ગુણાંકના પ્રમાણસર છે (F ≈ q1 q2).
– આ પ્રયોગમાં, બંને ઘન દડા પર વિદ્યુતભારનું પ્રમાણ હંમેશા સમાન હોય છે. જો બે ઘન દડા વચ્ચેનું અંતર 1 હોય તો બંને ઘન દડા પર કાર્ય કરતું વિદ્યુત બળ 1 હોય છે. જો બે ઘન દડા વચ્ચેનું અંતર 2 હોય તો બંને ઘન દડા પર કાર્ય કરતું વિદ્યુત બળ ¼ હોય છે. કુલોમ્બે તારણ કાઢ્યું હતું કે બંને ઘન દડા પર કાર્ય કરતું વિદ્યુત બળનું મૂલ્ય અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણસર છે (F ≈ 1 / r2)
કુલોમ્બનો નિયમ
કુલોમ્બનો નિયમ ભૌતિકશાસ્ત્રનો એક નિયમ છે જે વિદ્યુત બળ, વિદ્યુત ચાર્જ અને ચાર્જ વચ્ચેના અંતર વચ્ચેના સંબંધને સમજાવે છે. આ નિયમ કુલોમ્બના પ્રયોગોના આધારે ઘડવામાં આવ્યો હતો, જેમ કે અગાઉના લેખમાં સમજાવવામાં આવ્યું હતું.
કુલોમ્બનો નિયમ જણાવે છે કે એક વિદ્યુતભારિત કણ દ્વારા બીજા વિદ્યુતભારિત કણ પર લગાવવામાં આવતા બળનું મૂલ્ય બે કણોના વિદ્યુતભારના સરવાળાના ગુણાકારના સીધા પ્રમાણસર છે અને બે વિદ્યુતભારિત કણો વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણસર છે. આ બળ બે કણોને જોડતી સીધી રેખા સાથે કાર્ય કરે છે. જો બે કણોના વિદ્યુતભાર સમાન હોય તો વિદ્યુત બળ પ્રતિકર્ષક હોય છે અને જો બે કણોના વિદ્યુતભાર સમાન ન હોય તો વિદ્યુત બળ આકર્ષક હોય છે.
કુલોમ્બનો નિયમ ગાણિતિક સમીકરણમાં વ્યક્ત કરી શકાય છે:
ફોર્મ્યુલા વર્ણન:
F12 = કણ 1 અને કણ 2 વચ્ચેનું વિદ્યુત બળ
q1 = કણ વિદ્યુતભારની સંખ્યા ૧
q2 = કણ 2 ના વિદ્યુત ચાર્જની સંખ્યા
r12 = કણ 1 અને કણ 2 વચ્ચેનું અંતર
(વાંચો: એપ્સીલોન શૂન્ય) = ૮.૮૫૪ x ૧૦-12 C2/ન્યુમિનિમ2
k = (કૂલોમ્બનો અચળાંક) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 શું ચાર્જ q દ્વારા લગાવવામાં આવતું બળ છે?2 ચાર્જ પર q1, જ્યારે એફ12 શું ચાર્જ q દ્વારા લગાવવામાં આવતું બળ છે?1 ચાર્જ પર q2. એફ21 અને એફ12 જ્યારે ચાર્જ q હોય ત્યારે એકબીજાને ભગાડો1 અને q2 જ્યારે ચાર્જ q હોય ત્યારે એકબીજાને સમાન અને આકર્ષિત કરે છે1 અને q2 એક જ પ્રકારનો નથી.
F21 અને એફ12 સમાન મૂલ્ય, વિરુદ્ધ દિશા અને વિવિધ પદાર્થો પર કાર્ય કરે છે, તેથી આ બે બળો ક્રિયા-પ્રતિક્રિયા બળ જોડી છે.
