കൂലോംബിന്റെ നിയമം

കൂലോംബ് നിയമത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനം

വൈദ്യുത ചാർജിനെയും വൈദ്യുത ചാർജുകളുടെ തരങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള ലേഖനത്തിൽ, സമാന ചാർജുകൾ പരസ്പരം അകറ്റുന്നുവെന്നും വ്യത്യസ്ത ചാർജുകൾ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുന്നുവെന്നും വിശദീകരിച്ചു. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കളെ ആകർഷിക്കുന്നു, പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കളെ അകറ്റുന്നു, നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കളെ അകറ്റുന്നു. പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കളിലും നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള വസ്തുക്കളിലും പ്രവർത്തിക്കുന്ന വൈദ്യുതശക്തികളുടെ നിലനിൽപ്പിനെ ഈ സംഭവം കാണിക്കുന്നു. വൈദ്യുത ചാർജുള്ള വസ്തുക്കൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുതശക്തിയെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ ഏതാണ്?

1780-കളിൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ചാൾസ് കൂലോംബ് (1736-1806) വൈദ്യുത ചാർജുള്ള വസ്തുക്കൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുത ബലത്തിന്റെ വ്യാപ്തിയെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിക്കുന്നതിനായി നിരവധി പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി. കൂലോംബ് ഉപയോഗിച്ച ഉപകരണം, ഗുരുത്വാകർഷണ സ്ഥിരാങ്കം അന്വേഷിക്കാൻ കാവൻഡിഷ് ഉപയോഗിച്ച ഒരു ഉപകരണത്തോട് സാമ്യമുള്ളതാണ്, അതിനെ ടോർഷൻ ബാലൻസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. കൂലോംബ് വൈദ്യുതിയുടെ ബലത്തെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിച്ചു, അതിനാൽ അദ്ദേഹം വൈദ്യുത ചാർജുള്ള രണ്ട് ലോഹ പന്തുകൾ ഉപയോഗിച്ചു, അതേസമയം കാവൻഡിഷ് ഗുരുത്വാകർഷണബലത്തെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിച്ചു, അതിനാൽ വൈദ്യുത ചാർജ് ഇല്ലാത്ത രണ്ട് പിണ്ഡ പന്തുകൾ അദ്ദേഹം ഉപയോഗിച്ചു.

വൈദ്യുതോർജ്ജത്തെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ

ടോർഷൻ ബാലൻസ് ഉപയോഗിച്ച് നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, കൂലോംബ് നിരവധി കാര്യങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.

– ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, രണ്ട് ഖര പന്തുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം എല്ലായ്പ്പോഴും തുല്യമായിരിക്കും. ഖര പന്ത് 1 ലെ വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് 1 ഉം, ഖര പന്ത് 2 ലെ വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് ഒന്നുമാകുമ്പോൾ, രണ്ട് ഖര പന്തുകളിലും പ്രവർത്തിക്കുന്ന വൈദ്യുതബലം 1 ആണ്.

ഒന്നിലെ ചാർജിന്റെ വ്യാപ്തിയുടെ ഗുണനം, Q ₁ , മറ്റൊന്നിലെ ചാർജിന്റെ വ്യാപ്തിയുടെ ഇരട്ടി, Q ₂ (F ≈ q ₁ q ₂ ).

– ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, രണ്ട് ഖര പന്തുകളിലെയും ചാർജുകളുടെ എണ്ണം എല്ലായ്പ്പോഴും തുല്യമായിരിക്കും. രണ്ട് ഖര പന്തുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം ഒന്നാണെങ്കിൽ, രണ്ട് ഖര പന്തുകളിലും പ്രവർത്തിക്കുന്ന വൈദ്യുതബലം 1 ആണ്. രണ്ട് ഖര പന്തുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം രണ്ടാണെങ്കിൽ, രണ്ട് ഖര പന്തുകളിലും പ്രവർത്തിക്കുന്ന വൈദ്യുതബലം ¼ ആണ്. രണ്ട് ഖര പന്തുകളിലും പ്രവർത്തിക്കുന്ന വൈദ്യുതബലത്തിന്റെ വ്യാപ്തി ദൂരത്തിന്റെ വർഗ്ഗത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണെന്ന് കൂലോംബ് നിഗമനം ചെയ്തു (F ≈ 1 / r ² )

കൊളംബിന്റെ നിയമം

വൈദ്യുതിയുടെ ബലം, വൈദ്യുത ചാർജ്, വൈദ്യുത ചാർജുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം എന്നിവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വിശദീകരിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്ത്ര നിയമങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് കൂലോംബ് നിയമം. മുൻ ലേഖനത്തിൽ വിവരിച്ചതുപോലെ കൂലോംബ് നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ഈ നിയമം രൂപപ്പെടുത്തിയത്.

വൈദ്യുതചാർജ് ഉള്ള ഒരു കണിക മറ്റൊരു വൈദ്യുതചാർജ് ഉള്ള കണികയിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലത്തിന്റെ വ്യാപ്തി നേർ അനുപാതത്തിലാണെന്ന് കൂലോംബിന്റെ നിയമം പറയുന്നു.

ഗുണനഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഈ ബലം രണ്ട് കണികകളുടെയും ചാർജുകളും അവ തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന്റെ വർഗ്ഗത്തിന് വിപരീത അനുപാതവുമാണ്. രണ്ട് കണികകളെയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ഒരു നേർരേഖയ്‌ക്കൊപ്പം ഈ ബലം പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സമാന ചാർജുകളുള്ള കണികകൾ പരസ്പരം അകറ്റുന്നു, അതേസമയം വ്യത്യസ്ത ചാർജുകളുള്ള കണികകൾ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുന്നു.

കൂലോംബിന്റെ നിയമം ഗണിത സമവാക്യങ്ങളിൽ പ്രകടിപ്പിക്കാം:

F ₁₂ = കണിക 1 നും കണിക 2 നും ഇടയിലുള്ള വൈദ്യുതബലം

q ₁ = കണിക 1 ന്റെ വൈദ്യുത ചാർജുകളുടെ അളവ്

q ₂ = കണിക 2 ന്റെ വൈദ്യുത ചാർജുകളുടെ അളവ്

r ₁₂ = കണിക 1 നും കണിക 2 നും ഇടയിലുള്ള ദൂരം

_{q 1} ന്റെ ചാർജിൽ q ₂ ന്റെ ചാർജ് പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ് F ₂₁ , അതേസമയം q 2 ന്റെ ചാർജിൽ q ₁ ന്റെ ചാർജ് പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ് F _{12. q 1 ന്റെയും q 2} ന്റെയും ചാർജുകളുടെ തരങ്ങൾ ഒരുപോലെയല്ലെങ്കിൽ F ₂₁ ഉം F _{12 ഉം പരസ്പരം അകറ്റുകയും q 1} ന്റെയും q _{2 ന്റെയും ചാർജുകളുടെ തരങ്ങൾ} ഒരുപോലെയല്ലെങ്കിൽ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

F ₂₁ ഉം F ₁₂ ഉം ഒരേ കാന്തിമാനമുള്ളവയാണ്, വിപരീത ദിശയിലുള്ളവയും വ്യത്യസ്ത വസ്തുക്കളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നവയുമാണ്, അതിനാൽ ഈ രണ്ട് ബലങ്ങളും ഒരു ജോഡി പ്രവർത്തന-പ്രതിപ്രവർത്തന ബലങ്ങളാണ്.