ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಕಾರಗಳ ಕುರಿತಾದ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ , ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುವಂತೆಯೇ, ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ, ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳು ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶದ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಯಾವ ಅಂಶಗಳು ಪ್ರಭಾವಿಸುತ್ತವೆ?
1780 ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಫ್ರೆಂಚ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಚಾರ್ಲ್ಸ್ ಕೂಲಂಬ್ (1736–1806) ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಪರಿಮಾಣದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲು ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದರು. ಕೂಲಂಬ್ ಬಳಸಿದ ಉಪಕರಣವು ತಿರುಚು ಸಮತೋಲನ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಸ್ಥಿರಾಂಕವನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲು ಕ್ಯಾವೆಂಡಿಷ್ ಬಳಸಿದ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ. ಕೂಲಂಬ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದರು, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವರು ಎರಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದ ಲೋಹದ ಚೆಂಡುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದರು, ಆದರೆ ಕ್ಯಾವೆಂಡಿಷ್ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದರು, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವರು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಎರಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡದ ಚೆಂಡುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದರು.
ಟಾರ್ಕ್ ಮಾಪಕ ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ
ಟಾರ್ಕ್ ಮಾಪಕವು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ವಿಷಯಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಟಾರ್ಕ್ ಅಥವಾ ಬಲದ ಕ್ಷಣ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ.
ತಿರುಚುವ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುವ ಸ್ಥಳವು ನಿರ್ವಾತವಾಗಿದ್ದು, ಘನ ಚೆಂಡಿನ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಗಾಳಿಗೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುವುದನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಘನ ಚೆಂಡಿನ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವುದು ಈ ಕೆಳಗಿನ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಘನ ಚೆಂಡು A ಅನ್ನು ವಹನ ಅಥವಾ ಘರ್ಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾದ ಘನ ಚೆಂಡು A ಅನ್ನು ಘನ ಚೆಂಡು B ಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಘನ ಚೆಂಡು A ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಘನ ಚೆಂಡು B ಯೊಂದಿಗೆ ಸಮವಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುವವರೆಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇನ್ನೂ ತಟಸ್ಥವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಘನ ಚೆಂಡು A ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವು ½ ಆಗಿದ್ದರೆ ಘನ ಚೆಂಡು B ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವು ½ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಮುಂದೆ, ಘನ ಚೆಂಡು B ಮತ್ತು ಘನ ಚೆಂಡು C ಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕದೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಘನ ಚೆಂಡು B ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಘನ ಚೆಂಡು C ಯೊಂದಿಗೆ ಸಮವಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುವವರೆಗೆ. ಘನ ಚೆಂಡು B ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವು ¼ ಆಗಿದ್ದರೆ ಘನ ಚೆಂಡು C ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವು ¼ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಘನ ಚೆಂಡು 1 ಮತ್ತು ಘನ ಚೆಂಡು 2 ರ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಘನ ಗೋಳ 1 ಮತ್ತು ಘನ ಗೋಳ 2 ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿರುವುದರಿಂದ ಎರಡು ಗೋಳಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಹೊಂದಿದ್ದರೆ ಎರಡು ಘನ ಗೋಳಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಎರಡು ಗೋಳಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ. ಎರಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಘನ ಗೋಳಗಳ ನಡುವೆ ಆಕರ್ಷಕ ಅಥವಾ ವಿಕರ್ಷಣ ಬಲದ ಅಸ್ತಿತ್ವವು ಘನ ಗೋಳ 2 ತಿರುಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಘನ ಗೋಳಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಘನ ಗೋಳ 2 ರ ಪ್ರಯಾಣದ ಕೋನವನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳು
ತಿರುಚುವ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಡೆಸಿದ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಕೂಲಂಬ್ ಹಲವಾರು ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದನು.
– ಈ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ಎರಡು ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಯಾವಾಗಲೂ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಘನ ಚೆಂಡು 1 ರ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ 1 ಆಗಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಘನ ಚೆಂಡು 2 ರ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ 1 ಆಗಿದ್ದರೆ, ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ 1 ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಘನ ಚೆಂಡು 1 ರ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ 2 ಆಗಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಘನ ಚೆಂಡು 2 ರ ಮೇಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ 2 ಆಗಿದ್ದರೆ, ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ 4 ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಕೂಲಂಬ್ ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣವು ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲಿನ ಚಾರ್ಜ್ ಮೊತ್ತದ ಉತ್ಪನ್ನಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದರು (F ≈ q1 q2).
– ಈ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲಿನ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವು ಯಾವಾಗಲೂ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು 1 ಆಗಿದ್ದರೆ, ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವು 1 ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು 2 ಆಗಿದ್ದರೆ, ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವು ¼ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡೂ ಘನ ಚೆಂಡುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣವು ದೂರದ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮಾನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕೂಲಂಬ್ ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದರು (F ≈ 1 / r2)
ಕೂಲಂಬ್‌ನ ಕಾನೂನು
ಕೂಲಂಬ್ ನಿಯಮವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ, ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಹಿಂದಿನ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಕೂಲಂಬ್‌ನ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಈ ನಿಯಮವನ್ನು ರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಕೂಲಂಬ್ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಒಂದು ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರಿತ ಕಣವು ಇನ್ನೊಂದು ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರಿತ ಕಣದ ಮೇಲೆ ಬೀರುವ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣವು ಎರಡು ಕಣಗಳ ಪೂರಿತ ಗುಣಲಬ್ಧಕ್ಕೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರದ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಬಲವು ಎರಡು ಕಣಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ನೇರ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಕಣಗಳ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿದ್ದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವು ವಿಕರ್ಷಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎರಡು ಕಣಗಳ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲವು ಆಕರ್ಷಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಕೂಲಂಬ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಗಣಿತದ ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:
ಸೂತ್ರದ ವಿವರಣೆ:
F12 = ಕಣ 1 ಮತ್ತು ಕಣ 2 ರ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ
q1 = ಕಣಗಳ ಶುಲ್ಕಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 1
q2 = ಕಣ 2 ರ ವಿದ್ಯುತ್ ಶುಲ್ಕಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ
r12 = ಕಣ 1 ಮತ್ತು ಕಣ 2 ರ ನಡುವಿನ ಅಂತರ
(ಓದಿ: ಎಪ್ಸಿಲಾನ್ ಸೊನ್ನೆ) = 8,854 x 10-12 C2/ಎನ್ಎಂ2
k = (ಕೂಲಂಬ್‌ನ ಸ್ಥಿರಾಂಕ) = 9 x 109 ಎನ್ಎಮ್2/C2
F21 ಚಾರ್ಜ್ q ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಬಲವೇ?2 ಚಾರ್ಜ್ q ನಲ್ಲಿ1, ಆದರೆ F12 ಚಾರ್ಜ್ q ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಬಲವೇ?1 ಚಾರ್ಜ್ q ನಲ್ಲಿ2. ಎಫ್21 ಮತ್ತು ಎಫ್12 ಚಾರ್ಜ್ q ಆಗಿರುವಾಗ ಪರಸ್ಪರ ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತದೆ.1 ಮತ್ತು q2 ಚಾರ್ಜ್ q ಆಗಿರುವಾಗ ಅವು ಹೋಲುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ.1 ಮತ್ತು q2 ಒಂದೇ ರೀತಿಯದ್ದಲ್ಲ.
F21 ಮತ್ತು ಎಫ್12 ಒಂದೇ ಮೌಲ್ಯ, ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕು ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ಎರಡು ಬಲಗಳು ಕ್ರಿಯಾ-ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಬಲ ಜೋಡಿಯಾಗಿದೆ.
