आवेश

परमाणुओं में विद्युत आवेश के बारे में लेख

कृपया अपने आस-पास की किसी एक वस्तु का अवलोकन करें। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी वस्तु को तोड़ते हैं, तो वह पत्थर छोटे-छोटे टुकड़ों में टूट जाएगा। यदि पत्थर के उस हिस्से को फिर से तोड़ा जाए, तो वे टुकड़े और भी छोटे हो जाएंगे। यदि पत्थर को दोबारा तोड़ा जाए तो क्या होगा? ज़ाहिर है, पत्थर और भी छोटा हो जाएगा। क्या पत्थरों को अनंत टुकड़ों में तोड़ा जा सकता है? वास्तविकता यह दर्शाती है कि किसी वस्तु को छोटे-छोटे टुकड़ों में तोड़ने पर एक ऐसा बिंदु आता है जहाँ वस्तु के सबसे छोटे हिस्से को और छोटे टुकड़ों में नहीं तोड़ा जा सकता। वस्तु का वह सबसे छोटा हिस्सा जिसे तोड़ा नहीं जा सकता, परमाणु कहलाता है। अतः, परमाणु ब्रह्मांड में मौजूद प्रत्येक पदार्थ का सबसे छोटा हिस्सा है ।

परमाणु इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से मिलकर बने होते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन मिलकर परमाणु नाभिक बनाते हैं, जिनकी लंबाई लगभग 10-15 मीटर होती है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के बाहर होते हैं और परमाणु के नाभिक के चारों ओर उसी प्रकार घूमते हैं जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं। यदि यह मान लिया जाए कि परमाणु का व्यास कुछ किलोमीटर है, तो परमाणु नाभिक का आकार बिलियर्ड बॉल के बराबर होता है।

और इलेक्ट्रॉन नाभिक और कोर के बीच में होते हैं और कोर से लगभग 10⁻¹⁰ मीटर की दूरी तक पहुँचते हैं ^। कोर और इलेक्ट्रॉन के बीच खाली जगह होती है।

परमाणुओं के किनारों पर ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन स्थित होते हैं और परमाणु के नाभिक में धनात्मक आवेशित प्रोटॉन स्थित होते हैं। इलेक्ट्रॉनों को नाभिक में निरंतर घूमते रहने और परमाणु से बाहर न निकलने के लिए, धनात्मक आवेशित परमाणु नाभिक को इलेक्ट्रॉनों पर एक आकर्षक बल लगाना चाहिए। वह बल जो इलेक्ट्रॉनों को नाभिक के चारों ओर आकर्षित करता है और परमाणु से अलग नहीं होने देता, विद्युत बल कहलाता है।

दूसरी ओर, परमाणु नाभिक के अंदर धनात्मक आवेश वाले प्रोटॉन होते हैं, इसलिए समान आवेश के कारण वे एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। प्रोटॉनों को नाभिक में एक साथ रहने और परमाणु से अलग न होने देने के लिए, एक ऐसा बल होना आवश्यक है जो उन्हें एक साथ बांधे रखे। परमाणु नाभिक में प्रोटॉनों को एक साथ बांधे रखने वाले बल को नाभिकीय बल कहते हैं।

प्रोटॉन का द्रव्यमान लगभग न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर होता है। परमाणु द्रव्यमान का लगभग 99.9% भाग परमाणु नाभिक में केंद्रित होता है, जबकि इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान बहुत कम होता है। इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान (me) = 9.1093897 x 10⁻³¹ ^kg , न्यूट्रॉन का द्रव्यमान (mn) = 1.6749286 x 10⁻²⁷ ^kg , प्रोटॉन का द्रव्यमान (mp) = 1.6726231 x 10⁻²⁷ ^kg ।

बिजली की मात्रा

इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक होते हैं, प्रोटॉन धनात्मक होते हैं और न्यूट्रॉन उदासीन होते हैं। प्रोटॉन या न्यूट्रॉन क्वार्क से बने होते हैं, जिनका आवेश इलेक्ट्रॉनों के आवेश का लगभग 1/3 और लगभग 2/3 गुना होता है। क्वार्क परमाणुओं के सबसे छोटे कण होते हैं, लेकिन अभी तक क्वार्क को एकल कण के रूप में नहीं पाया गया है।

इलेक्ट्रॉन आवेश या प्रोटॉन आवेश की मात्रा आवेश की मूल इकाई है। किसी वस्तु का विद्युत आवेश इलेक्ट्रॉन आवेश या प्रोटॉन आवेश का गुणज होता है। इसे परिमाणित आवेश कहते हैं। उदाहरण के लिए, यदि हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली मुद्रा का सबसे छोटा अंश 1 है, तो किसी व्यक्ति के पास मौजूद धन की राशि को सबसे छोटे अंश के गुणज में व्यक्त करने पर वह 1 ही होगी। उदाहरण के लिए, मेरे पास 2 और 3 हैं।

इलेक्ट्रॉन का आवेश –e होता है और प्रोटॉन का आवेश +e होता है। किसी वस्तु का आवेश e का गुणज या 1.60 x 10⁻¹⁹ ^{कूलम्ब} होता है और इसे Q = ± Ne द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। Q = आवेशों की संख्या, ± आवेश के प्रकार को दर्शाता है, N = पूर्णांक, e = 1.60 x 10⁻¹⁹ ^{कूलम्ब} ।

वस्तुओं में विद्युत आवेश

यदि किसी परमाणु में प्रोटॉन के बराबर इलेक्ट्रॉन हों, तो परमाणु का कुल विद्युत आवेश शून्य होता है, और यह परमाणु उदासीन या विद्युत आवेश रहित होता है। एक उदासीन परमाणु में प्रोटॉन या इलेक्ट्रॉनों की संख्या को परमाणु क्रमांक (Z) कहते हैं। यदि इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन से अधिक हो, तो परमाणु ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है। इसके विपरीत, यदि इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों से कम हो, तो परमाणु धनात्मक रूप से आवेशित होता है। ऋणात्मक रूप से आवेशित परमाणुओं को ऋणात्मक आयन कहते हैं, जबकि धनात्मक रूप से आवेशित परमाणुओं को धनात्मक आयन कहते हैं। परमाणु से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने या मुक्त करने की प्रक्रिया को आयनीकरण कहते हैं। जब हम कहते हैं कि कोई परमाणु आवेशित है, तो इसका अर्थ कुल आवेश होता है। उदाहरण के लिए, एक परमाणु में 10 इलेक्ट्रॉन और 7 प्रोटॉन हैं। यह परमाणु ऋणात्मक रूप से आवेशित है क्योंकि इसमें 3 इलेक्ट्रॉन अधिक हैं। इसलिए, इस परमाणु का कुल आवेश 3 है, और इस प्रकार का परमाणु आवेश ऋणात्मक होता है। चित्र 3, 7, 10 केवल समझने में आसानी के लिए उदाहरण हैं। वास्तव में, किसी वस्तु के विद्युत आवेश की मात्रा इलेक्ट्रॉन आवेश या प्रोटॉन आवेश का गुणक होती है।

यदि किसी वस्तु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों के बराबर हो, तो वह वस्तु उदासीन होती है या उस पर कोई विद्युत आवेश नहीं होता। यदि किसी वस्तु में प्रोटॉनों से अधिक इलेक्ट्रॉन हों, तो वह वस्तु ऋणात्मक आवेशित होती है, जबकि यदि किसी वस्तु में प्रोटॉनों से कम इलेक्ट्रॉन हों, तो वह वस्तु धनात्मक आवेशित होती है। आरंभ में उदासीन वस्तुओं को इलेक्ट्रॉनों को जोड़कर ऋणात्मक आवेशित किया जा सकता है। अन्यथा, वस्तुओं में इलेक्ट्रॉनों को घटाकर उन्हें धनात्मक आवेशित किया जा सकता है।