ગુરુમુદા નેટવર્ક્સ
ફરતા કણની સમીક્ષા કરો. m દળ ધરાવતા કણને બળ F આપવામાં આવે છે જેથી કણ O અક્ષની આસપાસ ફરે. કણ પરિભ્રમણની અક્ષથી r દૂર હોય છે. પ્રથમ, કણ સ્થિર હોય છે (v = 0). F બળ દ્વારા ગતિ કર્યા પછી, કણો ચોક્કસ ગતિએ ગતિ કરે છે જેથી કણોને સ્પર્શક પ્રવેગ મળે. બળ (F), દળ (m) અને કણોના સ્પર્શક પ્રવેગ વચ્ચેનો સંબંધ સમીકરણ 3 દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:
તાંબા જેવા વાહકમાં, એવા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે જે મુક્તપણે ઊંચી ગતિએ ગતિ કરે છે પરંતુ ધાતુથી છટકી શકતા નથી. જે ઇલેક્ટ્રોન મુક્તપણે ગતિ કરી શકે છે તેમને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોન બધી દિશામાં મુક્તપણે ગતિ કરે છે, તેમ છતાં ચોક્કસ દિશામાં ઇલેક્ટ્રોનનો કુલ પ્રવાહ હોતો નથી. આ સ્થિતિ ત્યારે થાય છે જ્યારે તાંબાના વાયરના બે છેડા વચ્ચે કોઈ સંભવિત તફાવત ન હોય.
જ્યારે વાયરને વિદ્યુત સ્ત્રોત સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે તાંબાના વાયરના બે છેડા વચ્ચે સંભવિત તફાવત ઉદ્ભવે છે, જેના કારણે તાંબાના વાયરની અંદર એક વિદ્યુત ક્ષેત્ર દેખાય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રના અસ્તિત્વને કારણે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન F = q E = e E વિદ્યુત બળનો અનુભવ કરે છે, જ્યાં F = વિદ્યુત બળ , e = ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ, E = વિદ્યુત ક્ષેત્ર . આ વિદ્યુત બળ મુક્તપણે ફરતા બધા ઇલેક્ટ્રોનને એકસાથે વેગ આપે છે, જે વિદ્યુત બળની સમાન દિશામાં છે.
1. એક ઇમારતની ટોચ પરથી 8 મીટર/સેકન્ડની પ્રારંભિક ગતિએ આડી સપાટીથી 20 ડિગ્રી નીચે એક બોલ ફેંકવામાં આવે છે. તે બોલ 3 સેકન્ડ પછી જમીન પર અથડાય છે.
a) બોલ ઇમારતના તળિયેથી જમીનને કેટલી દૂર સ્પર્શે છે?
b) બોલ કેટલી ઉંચાઈએ ફેંકવામાં આવે છે?
c) ફેંકવાના સ્થળથી બોલ 10 મીટરની ઊંચાઈ સુધી કેટલા સમય સુધી પહોંચે છે?
કેપેસિટરની વ્યાખ્યા એ એક ઉપકરણ છે જે વિદ્યુત ચાર્જ અને વિદ્યુત સંભવિત ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે. સરળ કેપેસિટરમાં બે-વાહક પ્લેટો અથવા શીટ્સ હોય છે જે એકબીજાની નજીક મૂકવામાં આવે છે પરંતુ એકબીજાને સ્પર્શતા નથી અને ઇન્સ્યુલેટર અથવા વેક્યુમ દ્વારા અલગ પડે છે. વાહક એવી સામગ્રી છે જે ધાતુઓ જેવા વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરી શકે છે, જ્યારે ઇન્સ્યુલેટર એવી સામગ્રી છે જે પ્લાસ્ટિક જેવા વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરી શકતી નથી.
શરૂઆતમાં, બે વાહક વિદ્યુતભારિત કે વિદ્યુતભારિત નથી. એક વાહકને ધનભારિત અને બીજા વાહકને ઋણભારિત કરવા માટે, એક વાહકથી બીજા વાહકમાં ઇલેક્ટ્રોનનું સ્થાનાંતરણ હોવું જરૂરી છે. ઇલેક્ટ્રોન અણુની સપાટી પર હોય છે, તેથી તેમને ખસેડવામાં સરળતા રહે છે. ઇલેક્ટ્રોન એક વાહકથી બીજા વાહકમાં ગયા પછી, એક વાહકમાં ઇલેક્ટ્રોનનો વધુ પડતો જથ્થો (પ્રોટોનનો અભાવ) હોય છે.
જેથી તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય, જ્યારે બીજા વાહકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ (વધારાની પ્રોટોન) હોય છે જેથી તે ધન રીતે ચાર્જ થાય છે. કેપેસિટરમાં વિદ્યુત ઊર્જા સંગ્રહિત કરવાના વિષય પર કેપેસિટર પર વિદ્યુત ચાર્જ ચાર્જ કરવાની પ્રક્રિયાનું વિગતવાર વર્ણન સમીક્ષા કરવામાં આવ્યું છે.
વિદ્યુત સ્થિતિમાનને પ્રતિ યુનિટ ચાર્જ ઇલેક્ટ્રિક સ્થિતિમાન ઊર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે . ધારો કે જ્યારે તે બિંદુ a પર હોય છે, ત્યારે ચાર્જ q માં EP a જેટલી વિદ્યુત સ્થિતિમાન ઊર્જા હોય છે , તો બિંદુ a પર વિદ્યુત સ્થિતિમાન નીચે મુજબ ઘડવામાં આવે છે:
V = વિદ્યુત સ્થિતિમાન, EP = વિદ્યુત સ્થિતિમાન ઊર્જા, q = વિદ્યુત ચાર્જ
V ફક્ત બિંદુ a પર જ નહીં પણ વિદ્યુત ક્ષેત્રના બધા બિંદુઓ પર પણ છે. બિંદુ a નો ઉપયોગ ઉદાહરણ તરીકે થાય છે. જેમ કે પછી સમજાવવામાં આવશે, V ચાર્જ q પર આધારિત નથી.
આ વિષયનો અભ્યાસ કરતા પહેલા, પહેલા કાર્ય, રૂઢિચુસ્ત દળો, સંભવિત ઊર્જા સાથે રૂઢિચુસ્ત દળો વચ્ચેનો સંબંધ , વિદ્યુત દળો અને વિદ્યુત ક્ષેત્રને સમજો.
ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને સ્પ્રિંગ બળ ઉપરાંત, રૂઢિચુસ્ત બળનું બીજું ઉદાહરણ વિદ્યુત બળ છે. વિદ્યુત બળને રૂઢિચુસ્ત બળ કેમ કહેવામાં આવે છે તે વધુ સારી રીતે સમજવા માટે, નીચે આપેલ સમજૂતી સમજો.
એક બિંદુ ચાર્જ દ્વારા વિદ્યુત ક્ષેત્ર
એક ધન ચાર્જ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુત ક્ષેત્રની ગણતરી કરવા માટે, પ્રથમ પગલું એ છે કે r ત્રિજ્યાવાળી ગોળાકાર ગૌસ સપાટી પસંદ કરવી જ્યાં ગોળાનું કેન્દ્ર એક ચાર્જ પર હોય. બોલનું સપાટી ક્ષેત્રફળ 4πr છે.2.
ગોળાના કેન્દ્રમાંથી નીકળતું વિદ્યુત ક્ષેત્ર ગોળાની સપાટી પર લંબરૂપ રીતે પ્રવેશ કરે છે જેથી વિદ્યુત પ્રવાહનું સૂત્ર Φ = E A હોય. ગૌસના નિયમનું સૂત્ર Φ = Q/ε o છે.
કુલોમ્બના નિયમ અંગે , વિદ્યુતભારો વચ્ચેના બળનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની સમીક્ષામાં, કુલોમ્બના નિયમના બીજા સ્વરૂપની ચર્ચા કરવામાં આવી છે, જે સમીકરણ F = q E દ્વારા વ્યક્ત થાય છે,
જ્યાં F એ વિદ્યુત બળ છે, q એ વિદ્યુત ચાર્જ છે અને E એ વિદ્યુત ક્ષેત્ર છે. એવું કહી શકાય કે કુલોમ્બનો નિયમ ભૌતિકશાસ્ત્રનો એક નિયમ છે જે વિદ્યુત ચાર્જ (q) અને વિદ્યુત ક્ષેત્ર (E) વચ્ચેના સંબંધને સમજાવે છે.
ગૌસનો નિયમ એ ભૌતિકશાસ્ત્રનો બીજો નિયમ છે જે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો વચ્ચેના સંબંધને સમજાવે છે. ગૌસનો નિયમ કાર્લ ફ્રેડરિક ગૌસ (૧૭૭૭-૧૮૫૫), એક જર્મન સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી અને ગણિતશાસ્ત્રી દ્વારા ઘડવામાં આવ્યો હતો.
વિદ્યુત ક્ષેત્ર વિશે, વિદ્યુત ક્ષેત્રની વ્યાખ્યા અને સમીકરણની ચર્ચા કરવામાં આવી છે જેનો ઉપયોગ વિદ્યુત ચાર્જ, અનેક વિદ્યુત ચાર્જ અથવા વિદ્યુત ચાર્જ વિતરણ દ્વારા ઉત્પાદિત વિદ્યુત ક્ષેત્ર શક્તિની ગણતરી કરવા માટે થઈ શકે છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર શક્તિ અથવા બે વિદ્યુત ચાર્જ દ્વારા ઉત્પાદિત વિદ્યુત ક્ષેત્ર શક્તિની ગણતરી વિદ્યુત ક્ષેત્ર શક્તિના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી ઉકેલી શકાય છે. જો ગણતરી વિદ્યુત ચાર્જ વિતરણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વિદ્યુત ક્ષેત્ર શક્તિની હોય, તો વિદ્યુત ક્ષેત્ર શક્તિ માટે સૂત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો ગણતરી વધુ જટિલ બને છે, પરંતુ ગૌસના નિયમનો ઉપયોગ કરવો સરળ છે . ગૌસ નિયમનો ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરતા પહેલા, સૌ પ્રથમ સમજો કે વિદ્યુત પ્રવાહ ગૌસ નિયમમાં ઉપયોગમાં લેવાતા વિદ્યુત પ્રવાહના ખ્યાલને કારણે છે.