ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો નિયમ

બ્રહ્માંડમાં દરેક પદાર્થ મૂળભૂત રીતે અણુઓથી બનેલો છે . અણુઓ પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનથી બનેલા હોય છે. પ્રોટોન ધન ચાર્જવાળા હોય છે, ઇલેક્ટ્રોન ઋણ ચાર્જવાળા હોય છે અને ન્યુટ્રોન ચાર્જ વગરના હોય છે. એક અણુમાં સંખ્યાબંધ ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન હોય છે. જો ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય, તો અણુ પરનો કુલ વિદ્યુત ચાર્જ શૂન્ય હોય છે. આવા અણુ વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે. જો ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા કરતાં વધી જાય, તો અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનનો વધુ પ્રમાણ હોય છે, જે તેને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરે છે. જો ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા કરતાં વધી જાય, તો અણુમાં પ્રોટોનનો વધુ પ્રમાણ હોય છે, જે તેને ધન ચાર્જ બનાવે છે.

દરેક પદાર્થ મૂળભૂત રીતે પરમાણુઓનો બનેલો હોય છે, તેથી જો સમગ્ર પદાર્થ બનાવતા પરમાણુઓમાં પ્રોટોન જેટલા ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો તે પદાર્થ પર કોઈ ચાર્જ નથી અથવા તે તટસ્થ હોય છે. બીજી બાજુ, જો સમગ્ર પદાર્થ બનાવતા પરમાણુઓમાં પ્રોટોન કરતા વધુ ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો તે પદાર્થ પર નકારાત્મક ચાર્જ હોય ​​છે. તેવી જ રીતે, જો સમગ્ર પદાર્થ બનાવતા પરમાણુઓમાં પ્રોટોન કરતા ઓછા ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો તે પદાર્થ પર સકારાત્મક ચાર્જ હોય ​​છે.

રોજિંદા જીવનમાં જોવા મળતી ઘણી વસ્તુઓ મૂળભૂત રીતે વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે. જોકે, આ વસ્તુઓને વિદ્યુત રીતે ચાર્જ કરી શકાય છે. વિદ્યુત રીતે તટસ્થ પદાર્થને વિદ્યુત રીતે ચાર્જ કરેલા પદાર્થમાં બદલવું ઘર્ષણ દ્વારા અથવા ઇન્ડક્શન દ્વારા કરી શકાય છે. વિદ્યુત ચાર્જ પરના પ્રયોગમાં, અમે સમજાવ્યું કે કેવી રીતે તટસ્થ પદાર્થને બીજા પદાર્થ સાથે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુત રીતે ચાર્જ કરેલા પદાર્થમાં બદલવો. ઇન્ડક્શન દ્વારા કોઈ વસ્તુને ચાર્જ કરવાના પ્રયોગમાં, અમે ઇન્ડક્શન દ્વારા તટસ્થ પદાર્થને વિદ્યુત રીતે ચાર્જ કરેલા પદાર્થમાં બદલવાની પ્રક્રિયાની પણ ચર્ચા કરી. ઘર્ષણ પદ્ધતિમાં, વિદ્યુત રીતે ચાર્જ થનારી વસ્તુને બીજી વસ્તુથી સ્પર્શ કરવામાં આવે છે, જ્યારે ઇન્ડક્શન પદ્ધતિમાં, વિદ્યુત રીતે ચાર્જ થનારી વસ્તુને સ્પર્શ કરવામાં આવતી નથી પરંતુ તેને ફક્ત બીજા વિદ્યુત રીતે ચાર્જ કરેલા પદાર્થની નજીક લાવવામાં આવે છે.

શરૂઆતમાં તટસ્થ પ્લાસ્ટિક સૂકા ફર અથવા વાળથી ઘસ્યા પછી ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થાય છે. પ્લાસ્ટિક ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયું હોવાના પુરાવા એ છે કે બે પ્લાસ્ટિક સળિયા જે અગાઉ સૂકા ફર અથવા વાળથી ઘસવામાં આવ્યા હતા તે એકબીજાને ભગાડે છે. બે પ્લાસ્ટિક સળિયા એકબીજાને ભગાડે છે કારણ કે બંનેમાં સમાન ચાર્જ છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિષયમાં સમજાવ્યા મુજબ , બેન્જામિન ફ્રેન્કલિન (1706-1790) ના સૂચન પર આધારિત કરાર અનુસાર, પ્લાસ્ટિક દ્વારા કબજે કરાયેલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નકારાત્મક ચાર્જ હોવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું છે. પ્લાસ્ટિક નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે કારણ કે પ્લાસ્ટિકમાં ઇલેક્ટ્રોનની કુલ સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા કરતા વધારે છે. શરૂઆતમાં, પ્લાસ્ટિક તટસ્થ હોય છે તેથી એવું નિષ્કર્ષ પર આવી શકે છે કે પ્લાસ્ટિકમાં હાલમાં જે વધારાના ઇલેક્ટ્રોન છે તે સૂકા ફર અથવા વાળમાંથી આવ્યા છે. પ્લાસ્ટિક અને ફર અથવા વાળ વચ્ચેના ઘર્ષણ દરમિયાન ફર અથવા વાળમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્લાસ્ટિકમાં જાય છે. ફર શરૂઆતમાં તટસ્થ હોય છે તેથી જ્યારે તેના ઇલેક્ટ્રોન પ્લાસ્ટિકમાં જાય છે, ત્યારે ફરમાં ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ હોય છે અને તેમાં પ્રોટોનની વધુ માત્રા હોય છે. ફરમાં પ્રોટોનની વધુ માત્રા હોય છે તેથી ફર હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. ઘર્ષણ પછી, પ્લાસ્ટિક નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે અને ફર હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે.

ફરમાંથી પ્લાસ્ટિકમાં ટ્રાન્સફર થતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્લાસ્ટિકમાંથી ખોવાયેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી જ હોય ​​છે. ઘર્ષણ પછી, પ્લાસ્ટિકમાં વધુ પડતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે તેથી તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, જ્યારે વાળમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ બને છે તેથી તે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. પ્લાસ્ટિક પરનો ચોખ્ખો ચાર્જ = ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા - પ્રોટોનની સંખ્યા. તેવી જ રીતે, પીછામાં રહેલો ચોખ્ખો ચાર્જ = પ્રોટોનની સંખ્યા - ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા. ઘર્ષણ દરમિયાન કોઈ ચાર્જ ખોવાતો નથી, કે ઘર્ષણ દરમિયાન કોઈ ચાર્જ બનાવવામાં આવતો નથી, જે થાય છે તે ચાર્જ ટ્રાન્સફર છે. પ્લાસ્ટિક નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે અને પીંછું હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. તેથી ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શાશ્વત છે.
ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો નિયમ જણાવે છે કે બંધ પ્રણાલીમાં, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ન તો બનાવવામાં આવે છે કે નષ્ટ થતો નથી, પરંતુ ફક્ત એક પદાર્થથી બીજા પદાર્થમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. જ્યારે એક પદાર્થ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, ત્યારે બીજી પદાર્થ એકસાથે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, જેમાં દરેક પદાર્થ સમાન ચોખ્ખો ચાર્જ ધરાવે છે. ઉપરોક્ત વિધાનમાં બંધ પ્રણાલી નીચે મુજબ દર્શાવવામાં આવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે પ્લાસ્ટિક અને ફર એકબીજા સામે ઘસે છે, ત્યારે એવું માનવામાં આવે છે કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું ટ્રાન્સફર ફક્ત પ્લાસ્ટિક અને ફર વચ્ચે થાય છે. તેથી ફક્ત ફર અને પ્લાસ્ટિક એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. વાસ્તવમાં, આપણી આસપાસ હવા છે, તેથી પ્લાસ્ટિક અને ફર વચ્ચેની ઘર્ષણ પ્રક્રિયામાં હવા પણ સામેલ છે. જો હવાને પણ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે, તો ચાર્જ સંરક્ષણનો નિયમ હજુ પણ પ્લાસ્ટિક, ફર અને હવા પર લાગુ પડે છે. જો ઘર્ષણ પછી પ્લાસ્ટિક 5 દ્વારા નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, અને ફર 3 દ્વારા નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, તો આસપાસની હવા પણ 2 દ્વારા નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. તેથી આ ત્રણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વસ્તુઓ વચ્ચેનો કુલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શૂન્ય છે. જો ફક્ત પ્લાસ્ટિક અને ફર એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે, તો જ્યારે પ્લાસ્ટિક 5 વડે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, ત્યારે ફર 5 વડે ધન રીતે ચાર્જ થાય છે, તેથી પ્લાસ્ટિક અને ફરનો કુલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શૂન્ય થાય છે. 2, 3, અથવા 5 ના ચાર્જ ફક્ત ઉદાહરણો છે. વાસ્તવમાં, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણ એટલું વધારે નથી, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોન અથવા પ્રોટોનના ચાર્જના ગુણાંકમાં છે. કૃપા કરીને વિષયનો અભ્યાસ કરો. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પદાર્થમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની માત્રા વિશે તમારી સમજ સ્પષ્ટ કરવા માટે.