विद्युत क्षेत्र

यह भी सीखें विद्युत क्षेत्र से संबंधित प्रश्नों पर चर्चा सज्जन विद्युत क्षेत्र के उदाहरण प्रश्न

दूर से कार्य करने वाले विद्युत बल को समझने में आसानी के लिए, क्षेत्र की अवधारणा प्रस्तुत की गई। विद्युत क्षेत्र की अवधारणा को ब्रिटिश वैज्ञानिक माइकल फैराडे (1791-1867) ने विकसित किया था।

परिभाषा

मान लीजिए कि एक कांच की छड़ प्रारंभ में विद्युत रूप से उदासीन है। कपड़े से रगड़ने के बाद, कांच की छड़ विद्युत रूप से आवेशित हो जाती है। जब कांच की छड़... बिजली का आवेशइसी समय, कांच की छड़ के चारों ओर एक क्षेत्र उत्पन्न होता है। यदि कांच की छड़ उदासीन हो जाती है, तो क्षेत्र अंतरिक्ष से गायब हो जाता है। अतः क्षेत्र का अस्तित्व विद्युत आवेश की उपस्थिति से अविभाज्य है। विद्युत क्षेत्र वायु या विद्युत चुम्बकीय तरंगों जैसी कोई पदार्थ या तरंग नहीं है, बल्कि यह विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न एक प्रक्रिया है जो विद्युत आवेश के आसपास के अंतरिक्ष को प्रभावित करती है, और इसका प्रभाव केवल अन्य विद्युत आवेशों पर ही पड़ता है।

किसी स्थान में क्षेत्र मौजूद है या नहीं, यह जांचने के लिए, यह मान लिया जाता है कि वहां एक क्षेत्र मौजूद है। परीक्षण भार उस स्थान में। परीक्षण आवेश (Q) इतना छोटा आवेश है कि यह बहुत छोटा क्षेत्र उत्पन्न करता है और इसलिए इसे अनदेखा किया जा सकता है। हालांकि, परीक्षण आवेश अन्य विद्युत आवेशों द्वारा उत्पन्न क्षेत्र के प्रभाव को महसूस कर सकता है। परीक्षण आवेश केवल यह जांचने के लिए मौजूद है कि क्या कोई विद्युत क्षेत्र मौजूद है। यदि कोई विद्युत क्षेत्र मौजूद है, तो परीक्षण आवेश निश्चित रूप से इसके प्रभाव को अनुभव करेगा। विद्युत बल इसके विपरीत, यदि यह मौजूद नहीं है तो परीक्षण शुल्क का अनुभव नहीं होगा। विद्युत बल.

बगल में दी गई तस्वीर को देखें।
चित्र 1 में, आवेश +q₁ और आवेश +q₂ जब आसपास के क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। जब एक परीक्षण आवेश +q रखा जाता है_o अंतरिक्ष में एक बिंदु पर, परीक्षण आवेश +q_o विद्युत बल का अनुभव कर रहा है।₁ यह +q आवेश द्वारा लगाया गया विद्युत बल है।₁ परीक्षण आवेश +q पर_o और एफ₂ यह +q आवेश द्वारा लगाया गया विद्युत बल है।₂ परीक्षण आवेश +q पर_oचित्र 2 में, जब परीक्षण आवेश को हटा दिया जाता है, तो क्षेत्र बना रहता है और उस बिंदु से गायब नहीं होता है।₁ विद्युत आवेश +q द्वारा उत्पन्न क्षेत्र₁ और ई₂ विद्युत आवेश +q द्वारा उत्पन्न क्षेत्र₂.

क्षेत्र की ताकत

विद्युत क्षेत्र एक सदिश राशि है, जिसमें परिमाण और दिशा दोनों होते हैं। किसी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता को उस बिंदु पर रखे गए धनात्मक परीक्षण आवेश पर विद्युत आवेश द्वारा लगाए गए विद्युत बल को परीक्षण आवेश के परिमाण से भाग देकर परिभाषित किया जाता है।
टिप्पणी:
E = क्षेत्र की तीव्रता
F = विद्युत बल
q = परीक्षण आवेश का परिमाण
टिप्पणी:
Q = विद्युत आवेश
r = विद्युत आवेश और परीक्षण आवेश के बीच की दूरी
(पढ़ें: एप्सिलॉन शून्य) = खाली स्थान की पारगम्यता = 8,854 x 10^-12 C²/एनएम²
k = कूलम्ब स्थिरांक = 9 x 10⁹ एनएम²/C²

विद्युत बल की इकाई न्यूटन है और विद्युत आवेश की इकाई कूलम्ब है, इसलिए क्षेत्र की इकाई न्यूटन/कूलम्ब है, जिसे संक्षेप में N/C लिखा जाता है।

दिशा

 
बगल में दी गई तस्वीर को देखें
पाडा चित्र 1एएक धनात्मक विद्युत आवेश (+Q) एक धनात्मक परीक्षण आवेश (+q) पर विद्युत बल लगाता है, जहाँ विद्युत बल (F) की दिशा +Q आवेश से दूर होती है।
पाडा चित्र 1बीजब परीक्षण आवेश को हटा दिया जाता है, तो उस बिंदु पर एक क्षेत्र (E) होता है जिसकी दिशा विद्युत आवेश Q से दूर होती है।
पाडा चित्र 2एएक ऋणात्मक विद्युत आवेश (-Q) एक धनात्मक परीक्षण आवेश (+q) पर विद्युत बल लगाता है, जहाँ विद्युत बल (F) की दिशा -Q आवेश की ओर अग्रसर होती है।
पाडा चित्र 2बीजब परीक्षण आवेश को हटा दिया जाता है, तो उस बिंदु पर एक क्षेत्र (E) होता है जिसकी दिशा विद्युत आवेश -Q के निकट होती है।
ऊपर दिए गए चित्र और स्पष्टीकरण के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि क्षेत्र की दिशा धनात्मक विद्युत आवेश से दूर और ऋणात्मक विद्युत आवेश की ओर है।

समस्याओं का उदाहरण

1. बिंदु A एक विद्युत क्षेत्र में स्थित है। बिंदु A पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता 0,4 N/C है। यदि 0,2 C आवेश वाली कोई वस्तु बिंदु A पर रखी जाती है, तो उस पर लगने वाला कूलम्ब बल...
ए. 0,2 एन
बी. 0,4 एन
सी. 0,6 एन
डी. 0,7 एन
ई. 0,8 एन
बहस :
ज्ञात है :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
पूछा :
विद्युत बल?
जवाबी :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
सही उत्तर E है।

2. एक आवेशित बिंदु q एक आवेश (+) द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र में बिंदु A पर स्थित आवेश q, आवेश q की दिशा में 0,1 N का बल अनुभव करता है। यदि बिंदु A पर क्षेत्र की तीव्रता 0,02 N/C है, तो आवेश q का परिमाण और प्रकार क्या होगा?
ए. 5,0 सी, सकारात्मक
बी. 5,0 सी, नकारात्मक
सी. 4,0 सी, सकारात्मक
डी. 2,5 सी, नकारात्मक
ई. 2,5 सी, धनात्मक
बहस :
ज्ञात है :
एफ = १५० एन
E = 0,02 N/C
पूछा :
आवेश q का परिमाण और दिशा क्या है?
जवाबी :
आवेश q का परिमाण:
एफ = क्यू ई
क्यू = एफ / ई = 0,1 एन: 0,02 एन/सी = 5सी
आवेश q का प्रकार:
कूलम्ब बल की दिशा आवेश q की ओर होती है, इसलिए आवेश q का मान धनात्मक होना चाहिए।