വൈദ്യുത ചാർജ് സംരക്ഷണ നിയമം

പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളും അടിസ്ഥാനപരമായി ആറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ആറ്റങ്ങൾ പ്രോട്ടോണുകൾ, ന്യൂട്രോണുകൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്നിവയാൽ നിർമ്മിതമാണ്. പ്രോട്ടോണുകൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളവയാണ്, ഇലക്ട്രോണുകൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളവയാണ്, ന്യൂട്രോണുകൾ ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടാത്തവയാണ്. ഒരു ആറ്റത്തിൽ നിരവധി ഇലക്ട്രോണുകൾ, പ്രോട്ടോണുകൾ, ന്യൂട്രോണുകൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തിന് തുല്യമാണെങ്കിൽ, ആറ്റത്തിലെ മൊത്തം വൈദ്യുത ചാർജ് പൂജ്യമാണ്. അത്തരമൊരു ആറ്റം വൈദ്യുതപരമായി നിഷ്പക്ഷമാണ്. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ആറ്റത്തിന് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ അധികമുണ്ട്, അത് നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ആറ്റത്തിന് പ്രോട്ടോണുകളുടെ അധികമുണ്ട്, അത് പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാക്കുന്നു.

എല്ലാ വസ്തുക്കളും അടിസ്ഥാനപരമായി ആറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, അതിനാൽ ഒരു വസ്തുവിനെ മൊത്തത്തിൽ നിർമ്മിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങൾക്ക് പ്രോട്ടോണുകളുടെ അത്രയും ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ആ വസ്തുവിന് ചാർജ് ഇല്ല അല്ലെങ്കിൽ നിഷ്പക്ഷമാണ്. മറുവശത്ത്, ഒരു വസ്തുവിനെ മൊത്തത്തിൽ നിർമ്മിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങൾക്ക് പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ആ വസ്തുവിന് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ഉണ്ട്. അതുപോലെ, ഒരു വസ്തുവിനെ മൊത്തത്തിൽ നിർമ്മിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങൾക്ക് പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഇലക്ട്രോണുകൾ മാത്രമേ ഉള്ളൂവെങ്കിൽ, ആ വസ്തുവിന് പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ഉണ്ട്.

ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ കണ്ടുമുട്ടുന്ന പല വസ്തുക്കളും അടിസ്ഥാനപരമായി വൈദ്യുതപരമായി നിഷ്പക്ഷമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഈ വസ്തുക്കളെ വൈദ്യുതപരമായി ചാർജ്ജ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. വൈദ്യുതപരമായി നിഷ്പക്ഷമായ ഒരു വസ്തുവിനെ വൈദ്യുതപരമായി ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഒന്നാക്കി മാറ്റുന്നത് ഘർഷണം വഴിയോ ഇൻഡക്ഷൻ വഴിയോ ചെയ്യാം. വൈദ്യുത ചാർജിനെക്കുറിച്ചുള്ള പരീക്ഷണത്തിൽ, മറ്റൊരു വസ്തുവുമായുള്ള ഘർഷണം വഴി ഒരു നിഷ്പക്ഷ വസ്തുവിനെ വൈദ്യുതപരമായി ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഒന്നാക്കി മാറ്റുന്നത് എങ്ങനെയെന്ന് ഞങ്ങൾ വിശദീകരിച്ചു. ഇൻഡക്ഷൻ വഴി ഒരു വസ്തുവിനെ ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള പരീക്ഷണത്തിൽ, ഇൻഡക്ഷൻ വഴി ഒരു നിഷ്പക്ഷ വസ്തുവിനെ വൈദ്യുതപരമായി ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഒന്നാക്കി മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ചും ഞങ്ങൾ ചർച്ച ചെയ്തു. ഘർഷണ രീതിയിൽ, വൈദ്യുതപരമായി ചാർജ്ജ് ചെയ്യേണ്ട വസ്തുവിനെ മറ്റൊരു വസ്തുവുമായി സ്പർശിക്കുന്നു, അതേസമയം ഇൻഡക്ഷൻ രീതിയിൽ, വൈദ്യുതപരമായി ചാർജ്ജ് ചെയ്യേണ്ട വസ്തുവിനെ സ്പർശിക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് മറ്റൊരു വൈദ്യുതപരമായി ചാർജ്ജ് ചെയ്ത വസ്തുവിനടുത്തേക്ക് കൊണ്ടുവരുന്നു.

തുടക്കത്തിൽ ന്യൂട്രലായിരുന്ന ഒരു പ്ലാസ്റ്റിക്, ഉണങ്ങിയ രോമങ്ങളോ മുടിയോ ഉപയോഗിച്ച് ഉരച്ചാൽ വൈദ്യുത ചാർജ്ജ് ആയി മാറുന്നു. പ്ലാസ്റ്റിക് വൈദ്യുത ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെന്നതിന്റെ തെളിവ്, മുമ്പ് ഉണങ്ങിയ രോമങ്ങളോ മുടിയോ ഉപയോഗിച്ച് ഉരച്ച രണ്ട് പ്ലാസ്റ്റിക് ദണ്ഡുകൾ പരസ്പരം അകറ്റുന്നു എന്നതാണ്. രണ്ട് പ്ലാസ്റ്റിക് ദണ്ഡുകളും പരസ്പരം അകറ്റുന്നു, കാരണം അവ രണ്ടും ഒരേ ചാർജ് ഉള്ളവയാണ്. വൈദ്യുത ചാർജ് എന്ന വിഷയത്തിൽ വിശദീകരിച്ചതുപോലെ , ബെഞ്ചമിൻ ഫ്രാങ്ക്ളിന്റെ (1706-1790) നിർദ്ദേശത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള കരാർ അനുസരിച്ച്, പ്ലാസ്റ്റിക് കൈവശം വച്ചിരിക്കുന്ന വൈദ്യുത ചാർജ് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ആണെന്ന് നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു. പ്ലാസ്റ്റിക്കിലെ മൊത്തം ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തേക്കാൾ കൂടുതലായതിനാൽ പ്ലാസ്റ്റിക് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. തുടക്കത്തിൽ, പ്ലാസ്റ്റിക് ന്യൂട്രൽ ആയതിനാൽ പ്ലാസ്റ്റിക് നിലവിൽ ഉള്ള അധിക ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണങ്ങിയ രോമങ്ങളിൽ നിന്നോ മുടിയിൽ നിന്നോ ആണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം. പ്ലാസ്റ്റിക്കും രോമങ്ങളിൽ നിന്നോ മുടിയിൽ നിന്നോ ഘർഷണ സമയത്ത് രോമങ്ങളിലോ മുടിയിലോ ഉള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്ലാസ്റ്റിക്കിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. രോമങ്ങൾ തുടക്കത്തിൽ ന്യൂട്രൽ ആയതിനാൽ അതിന്റെ ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്ലാസ്റ്റിക്കിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, രോമങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഇല്ല, പ്രോട്ടോണുകൾ അധികമായിരിക്കും. രോമങ്ങളിൽ പ്രോട്ടോണുകൾ അധികമായതിനാൽ രോമങ്ങൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഘർഷണത്തിനുശേഷം, പ്ലാസ്റ്റിക് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകുകയും രോമങ്ങൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകുകയും ചെയ്യുന്നു.

രോമങ്ങളിൽ നിന്ന് പ്ലാസ്റ്റിക്കിലേക്ക് മാറ്റപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽ നിന്ന് നഷ്ടപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും തുല്യമാണ്. ഘർഷണത്തിനുശേഷം, പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽ അധിക ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉള്ളതിനാൽ അത് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആയി മാറുന്നു, അതേസമയം മുടിയിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കുറവുണ്ടാകുമ്പോൾ അത് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആയി മാറുന്നു. പ്ലാസ്റ്റിക്കിലെ മൊത്തം ചാർജ് = ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം - പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം. അതുപോലെ, ഒരു തൂവലിനുള്ള മൊത്തം ചാർജ് = പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം - ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം. ഘർഷണ സമയത്ത് ചാർജ് നഷ്ടപ്പെടുന്നില്ല, ഘർഷണ സമയത്ത് ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നില്ല, സംഭവിക്കുന്നത് ചാർജ് ട്രാൻസ്ഫർ ആണ്. പ്ലാസ്റ്റിക് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകുകയും തൂവൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ വൈദ്യുത ചാർജ് ശാശ്വതമാണ്.
വൈദ്യുത ചാർജ് സംരക്ഷണ നിയമം ഒരു അടഞ്ഞ സിസ്റ്റത്തിൽ, വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുകയോ നശിപ്പിക്കപ്പെടുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല, മറിച്ച് ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാത്രമേ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുകയുള്ളൂ എന്ന് പ്രസ്താവിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തു പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ആകുമ്പോൾ, മറ്റൊരു വസ്തു ഒരേസമയം നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഓരോ വസ്തുവിനും ഒരേ നെറ്റ് ചാർജ് ഉണ്ടായിരിക്കും. മുകളിലുള്ള പ്രസ്താവനയിലെ അടച്ച സിസ്റ്റം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, പ്ലാസ്റ്റിക്കും രോമവും പരസ്പരം ഉരസുമ്പോൾ, വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ കൈമാറ്റം പ്ലാസ്റ്റിക്കിനും രോമത്തിനും ഇടയിൽ മാത്രമേ സംഭവിക്കുന്നുള്ളൂ എന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ രോമങ്ങളും പ്ലാസ്റ്റിക്കും മാത്രമേ പരസ്പരം ഇടപഴകുന്നുള്ളൂ. വാസ്തവത്തിൽ, നമുക്ക് ചുറ്റും വായു ഉണ്ട്, അതിനാൽ പ്ലാസ്റ്റിക്കിനും രോമത്തിനും ഇടയിലുള്ള ഘർഷണ പ്രക്രിയയിൽ വായുവും ഉൾപ്പെടുന്നു. വായുവും കൂടി കണക്കിലെടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, ചാർജ് സംരക്ഷണ നിയമം ഇപ്പോഴും പ്ലാസ്റ്റിക്, രോമം, വായു എന്നിവയ്ക്ക് ബാധകമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഘർഷണത്തിന് ശേഷം പ്ലാസ്റ്റിക് 5 കൊണ്ട് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും, രോമങ്ങൾ 3 കൊണ്ട് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്താൽ, ചുറ്റുമുള്ള വായുവും 2 കൊണ്ട് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ ഈ മൂന്ന് സംവേദനാത്മക വസ്തുക്കൾക്കിടയിലുള്ള ആകെ വൈദ്യുത ചാർജ് പൂജ്യമാണ്. പ്ലാസ്റ്റിക്കും രോമവും മാത്രം പ്രതിപ്രവർത്തിച്ചാൽ, പ്ലാസ്റ്റിക് 5 കൊണ്ട് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകുമ്പോൾ, രോമങ്ങൾ 5 കൊണ്ട് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകും, അതിനാൽ പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെയും രോമങ്ങളുടെയും ആകെ വൈദ്യുത ചാർജ് പൂജ്യമാണ്. 2, 3, അല്ലെങ്കിൽ 5 ചാർജുകൾ ഉദാഹരണങ്ങൾ മാത്രമാണ്. വാസ്തവത്തിൽ, വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് അത്രയധികമല്ല, മറിച്ച് ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെയോ പ്രോട്ടോണിന്റെയോ ചാർജിന്റെ ഗുണിതമാണ്. ദയവായി വിഷയം പഠിക്കുക. വൈദ്യുത ചാർജ് ഒരു വസ്തുവിന് എത്ര വൈദ്യുത ചാർജ് ഉണ്ടെന്ന് നിങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കിയത് വ്യക്തമാക്കാൻ.