الیکٹرک فیلڈ کے بارے میں مضمون
برقی چارج کے موضوع پر، یہ معلوم ہوا کہ جیسے چارجز ایک دوسرے کو پیچھے ہٹاتے ہیں، جبکہ چارجز کے برعکس ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں۔ اگر کسی مثبت چارج شدہ چیز کو کسی منفی چارج شدہ شے کے قریب لایا جائے تو دونوں چیزیں ایک دوسرے کی طرف کھینچتی ہیں تاکہ وہ ایک دوسرے کی طرف بڑھیں۔ اس کے برعکس، اگر کسی مثبت چارج شدہ چیز کو کسی مثبت چارج شدہ چیز کے قریب لایا جائے، تو دونوں چیزیں ایک دوسرے کو اس طرح پیچھے ہٹاتی ہیں کہ وہ ایک دوسرے سے دور ہو جاتی ہیں۔ جیسا کہ کولمب کے قانون کے موضوع پر مطالعہ کیا گیا ہے، برقی طور پر چارج شدہ اشیاء دیگر برقی چارج شدہ اشیاء کو تیز کر سکتی ہیں کیونکہ ان برقی چارج شدہ اشیاء کے درمیان ایک برقی قوت کام کرتی ہے۔ برقی قوت جو کسی برقی طور پر چارج شدہ شے کے ذریعے دیگر برقی چارج شدہ اشیاء پر لگائی جاتی ہے وہ قوت کی ایک مثال ہے جو رابطے کے بغیر کام کر سکتی ہے۔ اس قوت کی ایک اور مثال جو فاصلے پر کام کر سکتی ہے کشش ثقل کی قوت ہے ۔ کشش ثقل کی قوت کسی بڑے شے کے ذریعہ دیگر بڑے پیمانے پر اشیاء پر لگائی جاتی ہے۔
رگڑ کی قوتتھرسٹ فورس، نارمل فورس ان قوتوں کی مثالیں ہیں جنہیں سمجھنا آسان ہے کیونکہ جب رابطہ ہوتا ہے تو یہ قوتیں کام کرتی ہیں۔ اس کے برعکس برقی قوت ایک ایسی قوت کی مثال ہے جسے سمجھنا مشکل ہے کیونکہ یہ قوت بغیر کسی چھوئے ایک خاص فاصلے سے کام کر سکتی ہے۔ برقی قوت کو سمجھنے کے لیے جو ایک خاص فاصلے سے کام کر سکتی ہے، برقی میدان کا تصور ظاہر ہوتا ہے۔ برقی میدان کا تصور برطانوی سائنسدان مائیکل فیراڈے (1791-1867) نے تیار کیا تھا۔
برقی میدان کی تعریف (E)
فرض کریں کہ ایک گلاس شروع میں برقی طور پر غیر جانبدار تھا۔ کپڑے سے رگڑنے کے بعد شیشے کی چھڑی برقی طور پر چارج ہو جاتی ہے۔ جب شیشے کی چھڑی برقی طور پر چارج ہوجاتی ہے، اسی وقت، شیشے کے ارد گرد ایک برقی میدان ظاہر ہوتا ہے۔ اگر شیشہ غیر جانبدار ہو جائے تو اسی وقت برقی میدان غائب ہو جاتا ہے۔ لہذا، E کے وجود کو برقی چارج کی موجودگی سے الگ نہیں کیا جا سکتا۔ E ہوا کی طرح ایک قسم کا مادہ نہیں ہے اور برقی مقناطیسی لہروں کی طرح لہر کی ایک قسم نہیں ہے۔ E ایک ایسی چیز ہے جو برقی چارج کی وجہ سے ہوتی ہے اور برقی چارج کے ارد گرد کی جگہ کو متاثر کرتی ہے، جہاں دیگر برقی چارجز صرف E کے اثر کو محسوس کرتے ہیں۔
یہ جانچنے کے لیے کہ آیا کسی کمرے میں E موجود ہے، یہ فرض کیا جاتا ہے کہ اس جگہ پر ٹیسٹ چارج ہے۔ ٹیسٹ چارج ایک کم از کم چارج ہے (ق) تاکہ چارج ایک برقی میدان پیدا کرے جو چھوٹا ہے، اس لیے اسے نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، ٹیسٹ چارج دیگر برقی چارجز سے پیدا ہونے والے برقی میدان کے اثر و رسوخ کو محسوس کر سکتا ہے۔ ٹیسٹ چارج صرف اس بات کی تحقیقات کے لیے پیش کیا جاتا ہے کہ آیا کوئی E موجود ہے۔ اگر خلا میں E موجود ہے،
ٹیسٹ چارج کو برقی قوت کا تجربہ کرنا چاہیے، جب کہ اگر E نہیں ہے، تو ٹیسٹ چارج برقی قوت کا تجربہ نہیں کرتا ہے۔
سائیڈ پر دی گئی تصویر کو دیکھیں۔
شکل 1 میں، چارج + q1 اور چارج + q2 ارد گرد کی جگہ میں E پیدا کریں۔ جب ٹیسٹ چارج +qo خلا میں ایک نقطہ پر رکھا جاتا ہے، ٹیسٹ چارج + qo برقی قوت کا تجربہ کرتا ہے۔ ایف1 وہ برقی قوت ہے جو چارج +q کے ذریعے لگائی جاتی ہے۔1 ٹیسٹ چارج + q پرo، اور ایف2 چارج +q کے ذریعے لگائی جانے والی برقی قوت ہے۔2 ٹیسٹ چارج + q پرo. شکل 2 میں، جب ٹیسٹ چارج ہٹا دیا جاتا ہے، E باقی رہتا ہے اور اس مقام سے غائب نہیں ہوتا ہے۔ ای1 ایک برقی میدان ہے جو برقی چارج + q سے تیار ہوتا ہے۔1، اور E2 ایک E ہے جو برقی چارج + q سے تیار ہوتا ہے۔2.
برقی میدان کی وسعت
E ایک ویکٹر کی مقدار ہے، جہاں برقی میدان کی شدت اور سمت ہوتی ہے۔ E کی شدت کو عام طور پر E طاقت کہا جاتا ہے۔ ایک نقطہ پر E کی طاقت کو اس مقام پر رکھے گئے مثبت ٹیسٹ چارج پر برقی چارج کے ذریعے لگائی جانے والی بجلی کی قوت کے طور پر بیان کیا جاتا ہے، جسے ٹیسٹ چارج کے سائز سے تقسیم کیا جاتا ہے۔
E = برقی میدان کی طاقت
F = برقی قوت
q = ٹیسٹ چارج
برقی قوت کی اکائی نیوٹن ہے، اور برقی چارج کی اکائی کولمب ہے اس لیے E کی اکائی نیوٹن/کولمب ہے، جسے مختصراً N/C کہا جاتا ہے۔
برقی میدان کی سمت
شکل 1a میں، مثبت برقی چارج (+Q) مثبت ٹیسٹ چارج (+q) پر برقی قوت کا استعمال کرتا ہے، جہاں برقی قوت (F) کی سمت +Q کے چارج سے دور ہوتی ہے۔
شکل 1b میں، جب ٹیسٹ چارج ہٹا دیا جاتا ہے، اس مقام پر ایک برقی میدان (E) ہے جس کی سمت الیکٹرک چارج Q سے دور ہے۔
شکل 2a میں، ایک منفی الیکٹرک چارج (-Q) مثبت ٹیسٹ چارج (+q) میں برقی قوت کا استعمال کرتا ہے، جہاں برقی قوت (F) کی سمت چارج -Q کے قریب آتی ہے۔
شکل 2b میں، جب ٹیسٹ چارج ہٹا دیا جاتا ہے، اس مقام پر ایک برقی میدان (E) ہے جس کی سمت الیکٹرک چارج -Q کے قریب ہے۔
اوپر دیے گئے اعداد و شمار اور وضاحت کی بنیاد پر، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ برقی میدان کی سمت مثبت برقی چارج سے دور ہے اور منفی برقی چارج کے قریب آتی ہے۔
الیکٹرک فیلڈ لائنز
E ایک کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے۔ برقی چارج اور برقی چارج کے ارد گرد کی جگہ کو متاثر کرتا ہے، جہاں E کا اثر صرف دوسرے برقی چارجز سے محسوس ہوتا ہے۔ جب ایک اور برقی چارج برقی چارج سے پیدا ہونے والے E میں ہوتا ہے، تو ایک اور برقی چارج برقی قوت کے اثر کو محسوس کرتا ہے۔
اوپر برقی میدان کو سمجھنا، جیسا کہ E کے بارے میں مضمون میں بیان کیا گیا ہے، ذہن سے محسوس کیا جا سکتا ہے لیکن ذہن میں صرف تصور کیا جا سکتا ہے۔ E کو دیکھنے کے لیے، برقی فیلڈ لائنیں پیش کی جاتی ہیں۔ الیکٹرک فیلڈ لائنیں ایک برقی چارج کے ارد گرد کھینچی گئی لائنوں کا ایک سیٹ ہیں جو برقی فیلڈ کے وجود کی نشاندہی کرتی ہیں۔ کیونکہ اس کا مقصد E کی موجودگی کو ظاہر کرنا ہے، ان لائنوں کے درمیان E کے ساتھ ایک تعلق ہے۔ دوسرے لفظوں میں، E کی شدت اور سمت کی وضاحت برقی فیلڈ لائنوں کو کھینچ کر کی جا سکتی ہے۔
الیکٹریکل فیلڈ لائنوں کے ساتھ سمت اور برقی فیلڈ کی طاقت کے درمیان تعلق درج ذیل ہے:
سب سے پہلے، E کی سمت مثبت چارج سے ہٹ کر منفی چارج کے قریب پہنچ جاتی ہے۔ اس طرح، برقی فیلڈ لائنوں کی سمت بھی مثبت چارج سے دور ہوتی ہے اور منفی چارج کے قریب پہنچ جاتی ہے۔
اگر مثبت چارج منفی چارج سے متصل ہے تو، برقی فیلڈ لائنیں مثبت چارج سے منفی چارج کی طرف کھینچی جاتی ہیں۔ اس کے برعکس، اگر کوئی مثبت چارج ایک مثبت چارج سے متصل ہے، تو برقی فیلڈ لائنیں ہر مثبت چارج سے باہر اور ایک دوسرے سے دور ہوتی ہیں۔
دوسرا، برقی میدان کی طاقت کو برقی فیلڈ لائنوں کے درمیان فاصلے سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ الیکٹرک فیلڈ کی لائنوں کے درمیان فاصلہ جتنا قریب ہوگا، برقی فیلڈ کی طاقت اتنی ہی زیادہ ہوگی اور برقی فیلڈ کی لائنوں کے درمیان فاصلہ جتنا زیادہ ہوگا، برقی فیلڈ کی طاقت اتنی ہی کم ہوگی۔
کیوں، لائنوں کے درمیان فاصلہ جتنا قریب ہوگا، برقی میدان کی طاقت اتنی ہی زیادہ ہے؟ اس کو سمجھنے کے لیے درج ذیل وضاحت کو دیکھیں۔ فرض کریں کہ ایک مثبت چارج کرہ کے مرکز میں ہے اور برقی فیلڈ لائنیں کرہ کی سطح کے ذریعے مختلف سمتوں میں پھیلی ہوئی ہیں۔ اگر برقی فیلڈ لائنوں کی تعداد N ہے اور کرہ کی سطح کا رقبہ 4πr ہے۔2، پھر لائنوں کی تعداد فی یونٹ رقبہ یا لائن کی کثافت N/4πr ہے۔2. اس فارمولے کی بنیاد پر، اسی N کے لیے، اگر r چھوٹا ہو جاتا ہے، تو لکیروں کے درمیان فاصلہ قریب ہو جاتا ہے اور اگر r زیادہ اہم ہو جاتا ہے تو لکیروں کے درمیان فاصلہ زیادہ دور ہو جاتا ہے۔
برقی میدان کی طاقت کا فارمولا E = kq/r2 یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ برقی میدان کی طاقت فاصلے کے مربع کے الٹا متناسب ہے۔ اگر r چھوٹا ہے، تو برقی میدان کی طاقت زیادہ نمایاں ہو جاتی ہے، اور اگر r زیادہ نمایاں ہو جاتا ہے، تو برقی میدان کی طاقت کم ہو جاتی ہے۔
مندرجہ بالا جائزے کی بنیاد پر، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ اگر r چھوٹا ہو رہا ہے (چارج کے قریب ہو رہا ہے) تو برقی میدان کی طاقت بڑھ رہی ہے اور لائنوں کے درمیان فاصلہ بھی قریب تر ہوتا جا رہا ہے۔ اس کے برعکس، اگر r زیادہ نمایاں ہو جاتا ہے (چارج سے زیادہ دور)، برقی میدان کی طاقت کم ہو جاتی ہے اور لائنوں کے درمیان فاصلہ بھی بہت دور ہو جاتا ہے۔
تیسرا، ای لائنوں کی تعداد برقی میدان کی طاقت کے متناسب ہے۔ جتنی زیادہ برقی فیلڈ لائنیں ہوں گی، برقی فیلڈ کی طاقت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ جتنی کم برقی فیلڈ لائنیں ہوں گی، برقی فیلڈ کی طاقت اتنی ہی کم ہوگی۔
