विद्युत क्षेत्र हे विद्युत प्रभाराने निर्माण केलेले एक स्वरूप आहे आणि ते त्या विद्युत प्रभाराच्या सभोवतालच्या जागेवर परिणाम करते, जिथे विद्युत क्षेत्राचा प्रभाव केवळ इतर विद्युत प्रभारांनाच जाणवतो. जेव्हा दुसरा विद्युत प्रभार एखाद्या विद्युत प्रभाराने निर्माण केलेल्या विद्युत क्षेत्रात असतो, तेव्हा त्या दुसऱ्या विद्युत प्रभाराला तो प्रभाव विद्युत बलाच्या स्वरूपात जाणवतो.
विद्युत क्षेत्राबद्दलच्या लेखात स्पष्ट केल्याप्रमाणे, विद्युत क्षेत्राची व्याख्या मानसिकरित्या समजून घेता येते, पण तिची मनात कल्पनाही करता येते. विद्युत क्षेत्राची कल्पना करण्यासाठी, विद्युत क्षेत्र रेषा दर्शविल्या जातात. विद्युत क्षेत्र रेषा म्हणजे विद्युत प्रभाराचे अस्तित्व दर्शवण्यासाठी त्याच्याभोवती काढलेल्या रेषांचा संच होय. विद्युत क्षेत्राचे अस्तित्व दर्शविणे हा त्यांचा उद्देश असल्यामुळे, या रेषा आणि विद्युत क्षेत्र यांच्यात एक संबंध असतो. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे झाल्यास, विद्युत क्षेत्र रेषांच्या आकृतीद्वारे विद्युत क्षेत्राचे परिमाण आणि दिशा स्पष्ट करता येते.
विद्युत क्षेत्राची दिशा व तीव्रता आणि विद्युत क्षेत्र रेषा यांच्यातील संबंध खालीलप्रमाणे आहे:
परतामाविद्युत क्षेत्राची दिशा धन प्रभारापासून दूर आणि ऋण प्रभाराकडे असते. त्यामुळे, विद्युत क्षेत्र रेषांची दिशा देखील धन प्रभारापासून दूर आणि ऋण प्रभाराकडे असते. जर धन प्रभार ऋण प्रभाराच्या जवळ असेल, तर विद्युत क्षेत्र रेषा धन प्रभारापासून ऋण प्रभाराकडे पसरलेल्या दर्शविल्या जातात. याउलट, जर धन प्रभार ऋण प्रभाराच्या जवळ असेल, तर विद्युत क्षेत्र रेषा प्रत्येक धन प्रभारापासून एकमेकांपासून दूर पसरलेल्या दर्शविल्या जातात.
दुसरे म्हणजे , विद्युत क्षेत्राची तीव्रता विद्युत क्षेत्र रेषांमधील अंतराने दर्शविली जाते. विद्युत क्षेत्र रेषांमधील अंतर जितके कमी, तितकी विद्युत क्षेत्राची तीव्रता जास्त आणि विद्युत क्षेत्र रेषांमधील अंतर जितके जास्त, तितकी विद्युत क्षेत्राची तीव्रता कमी असते.
विद्युत क्षेत्र रेषा जेवढ्या जवळ असतात, तेवढे विद्युत क्षेत्र अधिक तीव्र का असते? हे समजून घेण्यासाठी, खालील स्पष्टीकरण विचारात घ्या. समजा, एका गोलाच्या केंद्रावर एक धन प्रभार आहे आणि विद्युत क्षेत्र रेषा गोलाच्या पृष्ठभागातून विविध दिशांना बाहेर पसरतात. जर विद्युत क्षेत्र रेषांची संख्या N असेल आणि गोलाचे पृष्ठफळ 4πr² असेल, तर...2 तर प्रति एकक क्षेत्रफळातील रेषांची संख्या किंवा रेषा घनता N/4πr असते.2या सूत्रानुसार, समान N साठी, जर r लहान असेल तर रेषांमधील अंतर कमी असते आणि जर r मोठा असेल तर रेषांमधील अंतर जास्त असते. विद्युत क्षेत्राच्या तीव्रतेचे सूत्र E = kq/r आहे.2 हे असेही दर्शवते की विद्युत क्षेत्राची तीव्रता अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते. r जितका लहान, तितकी विद्युत क्षेत्राची तीव्रता जास्त, आणि r जितका मोठा, तितकी विद्युत क्षेत्राची तीव्रता कमी.
वरील आढाव्यावरून असा निष्कर्ष काढता येतो की, जर r लहान असेल (प्रभाराच्या जवळ), तर विद्युत क्षेत्राची तीव्रता जास्त असते आणि रेषांमधील अंतरही कमी असते. याउलट, जर r मोठा असेल (प्रभारापासून दूर), तर विद्युत क्षेत्राची तीव्रता कमी असते आणि रेषांमधील अंतरही जास्त असते.
तिसरे म्हणजे , विद्युत क्षेत्र रेषांची संख्या विद्युत क्षेत्राच्या तीव्रतेच्या समानुपाती असते. विद्युत क्षेत्र रेषांची संख्या जितकी जास्त, तितकी विद्युत क्षेत्राची तीव्रता जास्त. विद्युत क्षेत्र रेषांची संख्या जितकी कमी, तितकी विद्युत क्षेत्राची तीव्रता कमी.
समस्यांचे उदाहरण
४. २०१२/२०१३ एसएमए भौतिकशास्त्र राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न एसए ६७ क्र. ५
खालील चार्जच्या प्रतिमेवरून, जी एकमेकांच्या जवळ असलेल्या दोन चार्जवरील बलरेषा दर्शवते...
चर्चा
विद्युत क्षेत्र रेषा, किंवा बल रेषा, धन प्रभाराकडून ऋण प्रभाराकडे ओढल्या जातात. जर धन आणि ऋण प्रभार जवळ आणले, तर बल रेषा पर्याय A मध्ये दाखवल्याप्रमाणे दिसतात.
योग्य उत्तर A आहे.
४. २०१२/२०१३ एसएमए भौतिकशास्त्र राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न एसए ६७ क्र. ५
दोन विद्युत प्रभार एका जोडणाऱ्या रेषेने जवळ आणले जातात, ज्यामुळे विद्युत क्षेत्र रेषा तयार होतात. योग्य चित्र हे आहे…
चर्चा
योग्य उत्तर D आहे.
४. २०१२/२०१३ एसएमए भौतिकशास्त्र राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न एसए ६७ क्र. ५
दोन प्रभारांमधील योग्य बलरेषा म्हणजे…
चर्चा
योग्य उत्तर D आहे.
