कुलम्बको नियम

विद्युतीय चार्ज र विद्युतीय चार्जका प्रकारहरू सम्बन्धी लेखमा , यो व्याख्या गरिएको छ कि विद्युतीय चार्जहरूले एकअर्कालाई घृणा गर्छन् जबकि विद्युतीय चार्जहरूले एकअर्कालाई आकर्षित गर्दैनन्। अर्को शब्दमा, सकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरूले नकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरूलाई आकर्षित गर्छन्, सकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरूले सकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरूलाई घृणा गर्छन्, र नकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरूले नकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरूलाई घृणा गर्छन्। यो घटनाले सकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरू र नकारात्मक चार्ज गरिएका वस्तुहरूमा काम गर्ने विद्युतीय बलको अस्तित्व देखाउँछ। विद्युतीय चार्ज गरिएका वस्तुहरू बीचको विद्युतीय बलको परिमाणलाई कुन कारकहरूले प्रभाव पार्छन्?

फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री चार्ल्स कुलम्ब (१७३६–१८०६) ले १७८० को दशकमा विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएका वस्तुहरू बीचको विद्युतीय बलको परिमाणलाई प्रभाव पार्ने कारकहरूको अनुसन्धान गर्न प्रयोगहरूको श्रृंखला सञ्चालन गरे। कुलम्बले प्रयोग गरेको उपकरण गुरुत्वाकर्षण स्थिरांकको अनुसन्धान गर्न क्याभेन्डिसले प्रयोग गरेको उपकरण जस्तै थियो, जसलाई टोर्सन सन्तुलन भनिन्छ। कुलम्बले विद्युतीय बलको अनुसन्धान गरे, त्यसैले उनले दुई विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएका धातुका बलहरू प्रयोग गरे, जबकि क्याभेन्डिसले गुरुत्वाकर्षण बलको अनुसन्धान गरे, त्यसैले उनले दुई गैर-विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएका बलहरू प्रयोग गरे।

टर्क स्केलले कसरी काम गर्छ  

 
टर्क स्केलले कसरी काम गर्छ भन्ने कुरा विषयवस्तुसँग सम्बन्धित छ टर्क वा बलको क्षण अध्यायमा परिक्रमा गतिशीलता.
ठोस बलमा रहेको विद्युतीय चार्जलाई हावामा स्थानान्तरण हुनबाट रोक्नको लागि टोर्सन सन्तुलनमा रहेको ठाउँ भ्याकुम हो। ठोस बलमा रहेको विद्युतीय चार्जको मात्रा निर्धारण निम्न विधि प्रयोग गरेर गरिन्छ। सुरुमा, ठोस बल A लाई चालन वा घर्षण मार्फत विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिन्छ। विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएको ठोस बल A लाई ठोस बल B सँग जोडिएको हुन्छ जुन ठोस बल A को विद्युतीय चार्जलाई ठोस बल B सँग समान रूपमा विभाजित नभएसम्म विद्युतीय चालक प्रयोग गरेर तटस्थ रहन्छ। यदि ठोस बल A को विद्युतीय चार्जको मात्रा ½ छ भने ठोस बल B को विद्युतीय चार्जको मात्रा ½ छ। अर्को, ठोस बल B र ठोस बल C लाई विद्युतीय चालकसँग जोडिएको हुन्छ जबसम्म ठोस बल B को विद्युतीय चार्जलाई ठोस बल C सँग समान रूपमा विभाजित हुँदैन। यदि ठोस बल B को विद्युतीय चार्जको मात्रा ¼ छ भने ठोस बल C को विद्युतीय चार्जको मात्रा ¼ छ। यस तरिकाले विद्युतीय चार्जको मात्रा र ठोस बल १ र ठोस बल २ को विद्युतीय चार्जको प्रकार प्राप्त गरिन्छ।

ठोस क्षेत्र १ र ठोस क्षेत्र २ विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएका हुन्छन् जसले गर्दा दुई ठोस क्षेत्रहरूमा समान विद्युतीय चार्ज भएमा दुई ठोस क्षेत्रहरूले एकअर्कालाई घृणा गर्छन् वा दुई क्षेत्रहरूमा फरक विद्युतीय चार्ज भएमा एकअर्कालाई आकर्षित गर्छन्। दुई विद्युतीय रूपमा चार्ज भएका ठोस क्षेत्रहरू बीच आकर्षक वा प्रतिकर्षण बलको अस्तित्वले ठोस क्षेत्र २ घुमाउँछ। दुई ठोस क्षेत्रहरूमा कार्य गर्ने विद्युतीय बल निर्धारण गर्न ठोस क्षेत्र २ को यात्रा कोण मापन गरिन्छ।

विद्युतीय बललाई असर गर्ने कारकहरू

टोर्सन सन्तुलन प्रयोग गरेर गरिएका प्रयोगहरूको आधारमा, कुलम्बले धेरै कुराहरू पत्ता लगाए।
– यस प्रयोगमा, दुई ठोस बलहरू बीचको दूरी सधैं समान हुन्छ। जब ठोस बल १ मा विद्युतीय चार्जको मात्रा १ हुन्छ र ठोस बल २ मा विद्युतीय चार्जको मात्रा १ हुन्छ तब दुवै ठोस बलहरूमा कार्य गर्ने विद्युतीय बल १ हुन्छ। जब ठोस बल १ मा विद्युतीय चार्जको मात्रा २ हुन्छ र ठोस बल २ मा विद्युतीय चार्जको मात्रा २ हुन्छ तब दुवै ठोस बलहरूमा कार्य गर्ने विद्युतीय बल ४ हुन्छ। कुलम्बले निष्कर्ष निकाले कि दुवै ठोस बलहरूमा कार्य गर्ने विद्युतीय बलको परिमाण दुवै ठोस बलहरूमा चार्जको मात्राको गुणनफलसँग समानुपातिक हुन्छ (F ≈ q₁ q₂).
– यस प्रयोगमा, दुवै ठोस बलहरूमा चार्जको मात्रा सधैं समान हुन्छ। यदि दुई ठोस बलहरू बीचको दूरी १ छ भने दुवै ठोस बलहरूमा कार्य गर्ने विद्युतीय बल १ हुन्छ। यदि दुई ठोस बलहरू बीचको दूरी २ छ भने दुवै ठोस बलहरूमा कार्य गर्ने विद्युतीय बल ¼ हुन्छ। कुलम्बले निष्कर्ष निकाले कि दुवै ठोस बलहरूमा कार्य गर्ने विद्युतीय बलको परिमाण दूरीको वर्गसँग विपरीत समानुपातिक हुन्छ (F ≈ 1 / r²)

कुलम्बको नियम

कुलम्बको नियम भौतिकशास्त्रको एउटा नियम हो जसले विद्युतीय बल, विद्युतीय चार्ज र चार्जहरू बीचको दूरी बीचको सम्बन्धको व्याख्या गर्दछ। यो नियम कुलम्बको प्रयोगहरूको आधारमा तयार पारिएको थियो, जसलाई अघिल्लो लेखमा व्याख्या गरिएको थियो।

कुलम्बको नियमले बताउँछ कि एउटा विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएको कणले अर्को विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएको कणमा लगाएको बलको परिमाण दुई कणहरूको चार्जको गुणनफलसँग प्रत्यक्ष समानुपातिक र तिनीहरू बीचको दूरीको वर्गसँग विपरीत समानुपातिक हुन्छ। यो बल दुई कणहरूलाई जोड्ने सीधा रेखामा कार्य गर्दछ। यदि दुई कणहरूको विद्युतीय चार्ज समान छ भने विद्युतीय बल प्रतिकर्षक हुन्छ र यदि दुई कणहरूको विद्युतीय चार्ज फरक छ भने विद्युतीय बल आकर्षक हुन्छ।

कुलम्बको नियमलाई गणितीय समीकरणमा व्यक्त गर्न सकिन्छ:
सूत्र विवरण:
F₁₂ = कण १ र कण २ बीचको विद्युतीय बल
q₁ = कण शुल्कहरूको संख्या १
q₂ = कण २ को विद्युतीय चार्जहरूको संख्या
r₁₂ = कण १ र कण २ बीचको दूरी
(पढ्नुहोस्: एप्सिलन शून्य) = ८.८५४ x १०^-12 C²/न्युमिनेट²
k = (कुलम्बको स्थिरांक) = ९ x १०⁹ एनएम²/C²
F₂₁ चार्ज q द्वारा लगाइएको बल हो₂ चार्जमा q₁, जबकि F₁₂ चार्ज q द्वारा लगाइएको बल हो₁ चार्जमा q₂। फा₂₁ र च₁₂ चार्ज q हुँदा एकअर्कालाई धकेल्नुहोस्₁ र q₂ चार्ज q हुँदा समान हुन्छन् र एकअर्कालाई आकर्षित गर्छन्₁ र q₂ एउटै प्रकारको होइन।
F₂₁ र च₁₂ एउटै मान, विपरीत दिशा र फरक वस्तुहरूमा कार्य गर्ने भएकाले, यी दुई बलहरू कार्य-प्रतिक्रिया बल जोडी हुन्।