विद्युत क्षेत्र एक विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न होता है और उस आवेश के आसपास के क्षेत्र को प्रभावित करता है, जहां विद्युत क्षेत्र का प्रभाव केवल अन्य विद्युत आवेशों पर ही पड़ता है। जब कोई अन्य विद्युत आवेश किसी विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र में होता है, तो वह विद्युत बल के रूप में उस विद्युत क्षेत्र के प्रभाव को महसूस करता है।
विद्युत क्षेत्र की परिभाषा, जैसा कि विद्युत क्षेत्र संबंधी लेख में बताया गया है, को मानसिक रूप से समझा जा सकता है, साथ ही इसकी कल्पना भी की जा सकती है। विद्युत क्षेत्र को दृश्य रूप से समझने के लिए विद्युत क्षेत्र रेखाएँ प्रस्तुत की जाती हैं। विद्युत क्षेत्र रेखाएँ विद्युत आवेश के चारों ओर खींची गई रेखाओं का समूह होती हैं जो उसकी उपस्थिति को दर्शाती हैं। क्योंकि इनका उद्देश्य विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति को प्रदर्शित करना है, इसलिए इन रेखाओं और विद्युत क्षेत्र के बीच एक संबंध होता है। दूसरे शब्दों में, विद्युत क्षेत्र के परिमाण और दिशा को विद्युत क्षेत्र रेखाओं के आरेख के माध्यम से समझाया जा सकता है।
विद्युत क्षेत्र की दिशा और तीव्रता तथा विद्युत क्षेत्र रेखाओं के बीच निम्नलिखित संबंध है:
पर्टमायदि विद्युत क्षेत्र की दिशा धनात्मक आवेश से दूर और ऋणात्मक आवेश की ओर हो, तो विद्युत क्षेत्र की दिशा भी धनात्मक आवेश से दूर और ऋणात्मक आवेश की ओर होती है। इसी प्रकार, विद्युत क्षेत्र रेखाओं की दिशा भी धनात्मक आवेश से दूर और ऋणात्मक आवेश की ओर होती है। यदि कोई धनात्मक आवेश किसी ऋणात्मक आवेश के निकट हो, तो विद्युत क्षेत्र रेखाओं को धनात्मक आवेश से ऋणात्मक आवेश की ओर विस्तारित दिखाया जाता है। इसके विपरीत, यदि कोई धनात्मक आवेश किसी ऋणात्मक आवेश के निकट हो, तो विद्युत क्षेत्र रेखाओं को प्रत्येक धनात्मक आवेश से एक दूसरे से दूर विस्तारित दिखाया जाता है।
दूसरे , विद्युत क्षेत्र की तीव्रता को विद्युत क्षेत्र रेखाओं के बीच की दूरी से दर्शाया जाता है। विद्युत क्षेत्र रेखाओं के बीच की दूरी जितनी कम होगी, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता उतनी ही अधिक होगी, और विद्युत क्षेत्र रेखाओं के बीच की दूरी जितनी अधिक होगी, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता उतनी ही कम होगी।
विद्युत क्षेत्र उतना ही मजबूत क्यों होता है, जब रेखाएँ एक-दूसरे के करीब होती हैं? इसे समझने के लिए, निम्नलिखित व्याख्या पर विचार करें। मान लीजिए कि एक धनात्मक आवेश एक गोले के केंद्र में है और विद्युत क्षेत्र रेखाएँ विभिन्न दिशाओं में बाहर की ओर फैलती हैं, जो गोले की सतह में प्रवेश करती हैं। यदि विद्युत क्षेत्र रेखाओं की संख्या N है और गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल 4πr² है, तो...2 तो प्रति इकाई क्षेत्रफल में रेखाओं की संख्या या रेखा घनत्व N/4πr² होता है।2इस सूत्र के आधार पर, समान N के लिए, यदि r छोटा है तो रेखाओं के बीच की दूरी कम होती है और यदि r बड़ा है तो रेखाओं के बीच की दूरी अधिक होती है। विद्युत क्षेत्र की तीव्रता का सूत्र E = kq/r है।2 इससे यह भी पता चलता है कि विद्युत क्षेत्र की तीव्रता दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है। r जितना छोटा होगा, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता उतनी ही अधिक होगी, और r जितना बड़ा होगा, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता उतनी ही कम होगी।
उपरोक्त समीक्षा के आधार पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि यदि r का मान छोटा है (आवेश के निकट), तो विद्युत क्षेत्र की तीव्रता अधिक होती है और रेखाओं के बीच की दूरी भी कम होती है। इसके विपरीत, यदि r का मान बड़ा है (आवेश से दूर), तो विद्युत क्षेत्र की तीव्रता कम होती है और रेखाओं के बीच की दूरी भी अधिक होती है।
तीसरा , विद्युत क्षेत्र रेखाओं की संख्या विद्युत क्षेत्र की तीव्रता के समानुपाती होती है। जितनी अधिक विद्युत क्षेत्र रेखाएं होंगी, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता उतनी ही अधिक होगी। जितनी कम विद्युत क्षेत्र रेखाएं होंगी, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता उतनी ही कम होगी।
समस्याओं का उदाहरण
1. 2012/2013 एसएमए भौतिकी राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न एसए 55 क्रमांक 28
निम्नलिखित आवेश चित्र से, जो दो निकट स्थित आवेशों पर बल रेखाओं को दर्शाता है, यह स्पष्ट होता है कि...
विचार-विमर्श
विद्युत क्षेत्र रेखाएँ, या बल रेखाएँ, धनात्मक आवेश से ऋणात्मक आवेश की ओर खींची जाती हैं। यदि एक धनात्मक और एक ऋणात्मक आवेश को एक दूसरे के निकट रखा जाए, तो बल रेखाएँ उत्तर A में दर्शाई गई आकृति के समान दिखाई देंगी।
सही जवाब क है।
2. 2012/2013 एसएमए भौतिकी राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न एसए 60 क्रमांक 28
दो विद्युत आवेशों को एक जोड़ने वाली रेखा में पास लाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत क्षेत्र रेखाएँ बनती हैं। सही चित्र यह है…
विचार-विमर्श
सही उत्तर है डी.
3. 2012/2013 एसएमए भौतिकी राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न एसए 65 क्रमांक 28
दो आवेशों के बीच बल की सही रेखाएँ क्या हैं?
विचार-विमर्श
सही उत्तर है डी.
