याबद्दलच्या लेखात विद्युत शुल्क आणि विद्युत शुल्काचे प्रकार असे स्पष्ट केले आहे की समान विद्युत प्रभार एकमेकांना दूर ढकलतात, तर भिन्न विद्युत प्रभार एकमेकांना आकर्षित करतात. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे झाल्यास, धनप्रभारित वस्तू ऋणप्रभारित वस्तूंना आकर्षित करतात, धनप्रभारित वस्तू धनप्रभारित वस्तूंना दूर ढकलतात आणि ऋणप्रभारित वस्तू ऋणप्रभारित वस्तूंना दूर ढकलतात. ही घटना धनप्रभारित आणि ऋणप्रभारित वस्तूंवर कार्य करणाऱ्या विद्युत बलाचे अस्तित्व दर्शवते. विद्युत प्रभारित वस्तूंमधील विद्युत बलाच्या तीव्रतेवर कोणते घटक प्रभाव टाकतात?
फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ चार्ल्स कूलॉम्ब (१७३६-१८०६) यांनी १७८० च्या दशकात विद्युत प्रभारित वस्तूंमधील विद्युत बलाच्या तीव्रतेवर परिणाम करणाऱ्या घटकांचा अभ्यास करण्यासाठी अनेक प्रयोग केले. कूलॉम्ब यांनी वापरलेले उपकरण, कॅव्हेंडिशने गुरुत्वाकर्षण स्थिरांकाचा अभ्यास करण्यासाठी वापरलेल्या उपकरणासारखेच होते, ज्याला टॉर्शन बॅलन्स म्हणतात. कूलॉम्ब यांनी विद्युत बलाचा अभ्यास केला, म्हणून त्यांनी दोन विद्युत प्रभारित धातूचे गोळे वापरले, तर कॅव्हेंडिश यांनी गुरुत्वाकर्षण बलाचा अभ्यास केला, म्हणून त्यांनी वस्तुमानाचे दोन विद्युत प्रभारित नसलेले गोळे वापरले.
टॉर्क स्केल कसे काम करते
टॉर्क स्केल कसे काम करते याचा संबंध विषयवस्तूशी आहे. टॉर्क किंवा बलाची क्षण अध्यायात फिरत्या गतीशास्त्र.
टॉर्शन बॅलन्समधील जागा निर्वात असते, जेणेकरून भरीव गोळ्यावरील विद्युत प्रभार हवेत स्थानांतरित होऊ नये. भरीव गोळ्यावरील विद्युत प्रभाराचे प्रमाण खालील पद्धतीने निश्चित केले जाते. सुरुवातीला, भरीव गोळा A ला वहन किंवा घर्षणाद्वारे विद्युत प्रभारित केले जाते. विद्युत प्रभारित झालेला भरीव गोळा A, अजूनही उदासीन असलेल्या भरीव गोळा B ला एका विद्युत वाहकाद्वारे तोपर्यंत जोडला जातो, जोपर्यंत भरीव गोळा A चा विद्युत प्रभार भरीव गोळा B च्या विद्युत प्रभारात समान विभागला जात नाही. जर भरीव गोळा A च्या विद्युत प्रभाराचे प्रमाण ½ असेल, तर भरीव गोळा B च्या विद्युत प्रभाराचे प्रमाण ½ असते. पुढे, भरीव गोळा B आणि भरीव गोळा C यांना एका विद्युत वाहकाद्वारे तोपर्यंत जोडले जाते, जोपर्यंत भरीव गोळा B चा विद्युत प्रभार भरीव गोळा C च्या विद्युत प्रभारात समान विभागला जात नाही. जर भरीव गोळा B च्या विद्युत प्रभाराचे प्रमाण ¼ असेल, तर भरीव गोळा C च्या विद्युत प्रभाराचे प्रमाण ¼ असते. अशाप्रकारे भरीव गोळा १ आणि भरीव गोळा २ यांच्या विद्युत प्रभाराचे प्रमाण आणि विद्युत प्रभाराचा प्रकार मिळवला जातो.
भरीव गोल १ आणि भरीव गोल २ विद्युत प्रभारित आहेत, ज्यामुळे दोन्ही गोलांवर समान विद्युत प्रभार असल्यास ते एकमेकांना दूर ढकलतात किंवा भिन्न विद्युत प्रभार असल्यास एकमेकांना आकर्षित करतात. या दोन विद्युत प्रभारित भरीव गोलांमधील आकर्षण किंवा प्रतिकारक बलाच्या अस्तित्वामुळे भरीव गोल २ फिरतो. दोन्ही भरीव गोलांवर कार्य करणारे विद्युत बल निश्चित करण्यासाठी भरीव गोल २ च्या फिरण्याचा कोन मोजला जातो.
विद्युत बलावर परिणाम करणारे घटक
टॉर्शन बॅलन्स वापरून केलेल्या प्रयोगांच्या आधारे कूलॉम्बने अनेक गोष्टींचा शोध लावला.
– या प्रयोगात, दोन भरीव गोळ्यांमधील अंतर नेहमी समान असते. जेव्हा भरीव गोळा १ वरील विद्युत प्रभाराचे प्रमाण १ असते आणि भरीव गोळा २ वरील विद्युत प्रभाराचे प्रमाण १ असते, तेव्हा दोन्ही भरीव गोळ्यांवर कार्य करणारे विद्युत बल १ असते. जेव्हा भरीव गोळा १ वरील विद्युत प्रभाराचे प्रमाण २ असते आणि भरीव गोळा २ वरील विद्युत प्रभाराचे प्रमाण २ असते, तेव्हा दोन्ही भरीव गोळ्यांवर कार्य करणारे विद्युत बल ४ असते. कूलॉम्बने असा निष्कर्ष काढला की, दोन्ही भरीव गोळ्यांवर कार्य करणाऱ्या विद्युत बलाचे परिमाण हे दोन्ही भरीव गोळ्यांवरील प्रभारांच्या गुणाकाराच्या समानुपाती असते (F ≈ q).1 q2).
– या प्रयोगात, दोन्ही भरीव गोळ्यांवरील विद्युत प्रभाराचे प्रमाण नेहमी समान असते. जर दोन भरीव गोळ्यांमधील अंतर १ असेल, तर दोन्ही भरीव गोळ्यांवर कार्य करणारे विद्युत बल १ असते. जर दोन भरीव गोळ्यांमधील अंतर २ असेल, तर दोन्ही भरीव गोळ्यांवर कार्य करणारे विद्युत बल ¼ असते. कूलॉम्बने असा निष्कर्ष काढला की, दोन्ही भरीव गोळ्यांवर कार्य करणाऱ्या विद्युत बलाचे परिमाण हे अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते (F ≈ 1 / r).2)
कूलॉम्बचा नियम
कूलॉम्बचा नियम हा भौतिकशास्त्रातील एक नियम आहे जो विद्युत बल, विद्युत प्रभार आणि प्रभारांमधील अंतर यांच्यातील संबंध स्पष्ट करतो. मागील लेखात स्पष्ट केल्याप्रमाणे, हा नियम कूलॉम्बच्या प्रयोगांवर आधारित तयार करण्यात आला होता.
कूलॉम्बचा नियम एका विद्युत प्रभारित कणाने दुसऱ्या विद्युत प्रभारित कणावर लावलेल्या बलाचे परिमाण हे त्या दोन कणांच्या प्रभारांच्या बेरजेच्या गुणाकाराशी समप्रमाणात आणि त्या दोन विद्युत प्रभारित कणांमधील अंतराच्या वर्गाशी व्यस्तप्रमाणात असते, असे हे तत्त्व सांगते. हे बल त्या दोन कणांना जोडणाऱ्या सरळ रेषेवर कार्य करते. जर दोन्ही कणांचे विद्युत प्रभार समान असतील तर विद्युत बल प्रतिकर्षक असते आणि जर दोन्ही कणांचे विद्युत प्रभार समान नसतील तर विद्युत बल आकर्षणाचे असते.
कूलॉम्बचा नियम खालील गणितीय समीकरणात मांडता येतो:
सूत्राचे वर्णन:
F12 = कण १ आणि कण २ मधील विद्युत बल
q1 = कणांच्या प्रभारांची संख्या १
q2 = कण २ च्या विद्युत प्रभारांची संख्या
r12 = कण १ आणि कण २ यांच्यातील अंतर
(वाचा: एप्सिलॉन शून्य) = ८.८५४ x १०-12 C2/एनएम2
k = (कूलॉम्बचा स्थिरांक) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 q प्रभाराने लावलेले बल आहे2 शुल्क q वर1एफ असताना12 q प्रभाराने लावलेले बल आहे1 शुल्क q वर2. एफ21 आणि एफ12 जेव्हा प्रभार q असतो तेव्हा ते एकमेकांना दूर ढकलतात.1 आणि प्रश्न2 जेव्हा प्रभार q असतो तेव्हा ते समान असतात आणि एकमेकांना आकर्षित करतात.1 आणि प्रश्न2 एकाच प्रकारचे नाहीत.
F21 आणि एफ12 त्यांचे मूल्य समान असते, दिशा विरुद्ध असते आणि त्या वेगवेगळ्या वस्तूंवर कार्य करतात, म्हणून या दोन बलांना क्रिया-प्रतिक्रिया बलांची जोडी म्हणतात.
