ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રશ્નોની ચર્ચા અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રશ્નોના ઉદાહરણોનો પણ અભ્યાસ કરો .
અંતરે કાર્ય કરી શકે તેવા વિદ્યુત બળને સમજવા માટે, ક્ષેત્રનો ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. વિદ્યુત ક્ષેત્રનો ખ્યાલ બ્રિટીશ વૈજ્ઞાનિક માઈકલ ફેરાડે (૧૭૯૧-૧૮૬૭) દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યો હતો.
સમજણ
ધારો કે કાચનો સળિયો શરૂઆતમાં વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે. કાપડથી ઘસ્યા પછી, કાચનો સળિયો વિદ્યુત રીતે ચાર્જ થઈ જાય છે. જ્યારે કાચનો સળિયો વિદ્યુત ચાર્જ ધરાવે છે , ત્યારે કાચના સળિયાની આસપાસ એક ક્ષેત્ર એકસાથે દેખાય છે. જો કાચનો સળિયો તટસ્થ બને છે, તો તે ક્ષેત્ર એકસાથે અવકાશમાંથી અદૃશ્ય થઈ જાય છે. તેથી ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ વિદ્યુત ચાર્જની હાજરીથી અવિભાજ્ય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર એ હવા જેવો પદાર્થ નથી અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો જેવો તરંગ નથી, પરંતુ તે એવી વસ્તુ છે જે વિદ્યુત ચાર્જ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને વિદ્યુત ચાર્જની આસપાસની જગ્યાને અસર કરે છે, જ્યાં તેનો પ્રભાવ ફક્ત અન્ય વિદ્યુત ચાર્જ દ્વારા અનુભવાય છે.
કોઈ અવકાશમાં કોઈ ક્ષેત્ર અસ્તિત્વમાં છે કે નહીં તે ચકાસવા માટે, એવું માનવામાં આવે છે કે તે અવકાશમાં એક પરીક્ષણ ચાર્જ છે . પરીક્ષણ ચાર્જ એ એક ચાર્જ (Q) છે જે એટલો નાનો છે કે તે ખૂબ જ નાનું ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે અને તેથી તેને અવગણી શકાય છે. જો કે, પરીક્ષણ ચાર્જ અન્ય ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ક્ષેત્રના પ્રભાવને અનુભવી શકે છે. પરીક્ષણ ચાર્જ ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર અસ્તિત્વમાં છે કે નહીં તે તપાસવા માટે હાજર છે. જો ત્યાં એક હોય, તો પરીક્ષણ ચાર્જ ઇલેક્ટ્રિક બળના સ્વરૂપમાં પ્રભાવનો અનુભવ કરશે. તેનાથી વિપરીત, જો કોઈ ન હોય, તો પરીક્ષણ ચાર્જ ઇલેક્ટ્રિક બળનો અનુભવ કરશે નહીં.
બાજુના ચિત્રને જુઓ.
આકૃતિ 1 માં, ચાર્જ +q1 અને ચાર્જ +q2 આસપાસના અવકાશમાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે. જ્યારે પરીક્ષણ ચાર્જ +q મૂકવામાં આવે છેo અવકાશમાં એક બિંદુ પર, પરીક્ષણ ચાર્જ +qo વિદ્યુત બળનો અનુભવ. F1 ચાર્જ +q દ્વારા લગાવવામાં આવતો વિદ્યુત બળ છે1 ટેસ્ટ ચાર્જ +q પરo અને એફ2 ચાર્જ +q દ્વારા લગાવવામાં આવતો વિદ્યુત બળ છે2 ટેસ્ટ ચાર્જ +q પરo. આકૃતિ 2 માં, જ્યારે પરીક્ષણ ચાર્જ દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે ક્ષેત્ર રહે છે અને તે બિંદુથી અદૃશ્ય થતું નથી. E1 ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ +q દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ક્ષેત્ર છે1 અને ઇ2 ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ +q દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ક્ષેત્ર છે2.
ક્ષેત્ર શક્તિ
વિદ્યુત ક્ષેત્ર એ એક વેક્ટર જથ્થો છે, જેનું મૂલ્ય અને દિશા બંને હોય છે. બિંદુ પર વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાતને તે બિંદુ પર મૂકવામાં આવેલા ધન પરીક્ષણ ચાર્જ પર વિદ્યુત ચાર્જ દ્વારા લગાવવામાં આવતા વિદ્યુત બળ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જેને પરીક્ષણ ચાર્જના મૂલ્યથી ભાગવામાં આવે છે.
માહિતી:
E = ક્ષેત્ર શક્તિ
F = વિદ્યુત બળ
q = પરીક્ષણ ચાર્જનું મૂલ્ય
માહિતી:
Q = ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ
r = ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને ટેસ્ટ ચાર્જ વચ્ચેનું અંતર
(વાંચો: એપ્સીલોન શૂન્ય) = ખાલી જગ્યાની પરવાનગી = 8,854 x 10-12 C2/ન્યુમિનિમ2
k = કુલોમ્બ અચળાંક = 9 x 109 Nm2/C2
વિદ્યુત બળનો એકમ ન્યૂટન છે અને વિદ્યુત ચાર્જનો એકમ કુલોમ્બ છે, તેથી ક્ષેત્રનો એકમ ન્યૂટન/કુલોમ્બ છે, સંક્ષિપ્તમાં N/C.
દિશા
બાજુ પરનું ચિત્ર જુઓ.
પાડા આકૃતિ 1a, જ્યાં વિદ્યુત બળ (F) ની દિશા +Q ચાર્જથી દૂર હોય છે, ત્યાં ધન વિદ્યુત ચાર્જ (+Q) ધન પરીક્ષણ ચાર્જ (+q) પર વિદ્યુત બળ લગાવે છે.
પાડા આકૃતિ 1b, જ્યારે પરીક્ષણ ચાર્જ દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે બિંદુએ એક ક્ષેત્ર (E) હોય છે જેની દિશા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ Q થી દૂર હોય છે.
પાડા આકૃતિ 2a, ઋણ વિદ્યુત ચાર્જ (-Q) ધન પરીક્ષણ ચાર્જ (+q) પર વિદ્યુત બળ લગાવે છે, જ્યાં વિદ્યુત બળ (F) ની દિશા -Q ચાર્જની નજીક આવે છે.
પાડા આકૃતિ 2b, જ્યારે પરીક્ષણ ચાર્જ દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે બિંદુએ એક ક્ષેત્ર (E) હોય છે જેની દિશા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ -Q ની નજીક હોય છે.
ઉપરોક્ત છબી અને સમજૂતીના આધારે, એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે ક્ષેત્રની દિશા ધન વિદ્યુત ચાર્જથી દૂર અને ઋણ વિદ્યુત ચાર્જ તરફ છે.
સમસ્યાઓનું ઉદાહરણ
1. બિંદુ A એક વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં સ્થિત છે. બિંદુ A પર વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત 0,4 N/C છે. જો 0,2 C ના વિદ્યુતભારવાળા પદાર્થને બિંદુ A પર મૂકવામાં આવે, તો કુલોમ્બ બળ...
A. 0,2 નં
બી. ૧.૪ નં.
સી. ૨.૦ એન
ડી. ૩.૬ ઉત્તર
પૂર્વ. ૪૫ ઉત્તર
ચર્ચા:
ડિકેતાહુઈ :
ઇ = 0,4 એન/સી
q = 0,2 સે
પૂછ્યું :
વિદ્યુત બળ?
જવાબ :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
સાચો જવાબ E છે.
2. ચાર્જ થયેલ બિંદુ q ચાર્જ (+) દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં બિંદુ A પર છે જેથી તે ચાર્જ q તરફ 0,1 N નું બળ અનુભવે. જો બિંદુ A પર ક્ષેત્ર શક્તિ 0,02 N/C હોય, તો ચાર્જ q ની તીવ્રતા અને પ્રકાર...
A. 5,0 C, ધન
B. 5,0 C, નકારાત્મક
સે. ૪.૦ સે, ધન
ડી. 2,5 સે, નકારાત્મક
E. 2,5 C, ધન
ચર્ચા:
ડિકેતાહુઈ :
F = 0,1N
ઇ = 0,02 એન/સી
પૂછ્યું :
ચાર્જ q નું મૂલ્ય અને દિશા શું છે?
જવાબ :
ચાર્જ q ની તીવ્રતા:
એફ = ક્યૂ ઇ
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
ચાર્જનો પ્રકાર q:
કુલોમ્બ બળની દિશા ચાર્જ q તરફ છે તેથી ચાર્જ q નું મૂલ્ય ધન હોવું જોઈએ.
