इलेक्ट्रोस्टैटिक्स क्या है?

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स यानी स्थिर इलेक्ट्रिक चार्ज का अध्ययन।

स्थिर इलेक्ट्रिक चार्ज का अध्ययन इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के रूप में जाना जाता है। इलेक्ट्रोस्कोप का उपयोग एक वस्त्र पर चार्ज का पता लगाने के लिए किया जाता है, जहां पिथ बॉल इलेक्ट्रोस्कोप और गोल्ड लीफ इलेक्ट्रोस्कोप दो प्रकार के इलेक्ट्रोस्कोप हैं। गोल्ड लीफ इलेक्ट्रोस्कोप, बैनेट द्वारा आविष्कृत किया गया है, जो केवल चार्ज ही नहीं पता लगाता है, बल्कि चार्ज की प्रकृति और मात्रा भी।

चालक, अचालक और अर्धचालक

एक वस्त्र जिसमें इलेक्ट्रिक चार्ज आसानी से प्रवाहित हो सकता है को चालक कहते हैं (उदाहरण: धातुएं)।

एक वस्त्र जिसमें इलेक्ट्रिक चार्ज प्रवाहित नहीं हो सकता है को अचालक या डाईइलेक्ट्रिक कहा जाता है (उदाहरण: ग्लास, ऊन, रबर, प्लास्टिक आदि)।

अर्धचालक ऐसे पदार्थ हैं, जो चालक और अचालक के बीच स्थित होते हैं, जैसे कि सिलिकॉन और जर्मेनियम।

डाईइलेक्ट्रिक स्ट्रेंग्थ: यह एक अविध्रोही के अविश्व गुणों की तोड़ने के लिए आवश्यक कम से कम विद्युत आवर्धनता है।

हवा की डाईइलेक्ट्रिक स्ट्रेंग्थ है $3\ast {10}^{6}V/m$

टेफ्लॉन की डाईइलेक्ट्रिक स्ट्रेंग्थ है $60\ast {10}^{6}V{m}^{-1}$

एक गोला कितना चार्ज पर्याप्त कर सकता है, यह आकार और इसे रखा गया माध्यम की डाईइलेक्ट्रिक स्ट्रेंग्थ पर निर्भर करता है।

1. एक गोले की अधिकतम चार्ज घनत्व आपत्ति केंद्रीयता ई इंतन्सिटि E पर R दूरी r में निःशुल्क अंतरिक्ष में $E\epsilon ₀(R/r)²$ में होती है।

2. जब हवा में इलेक्ट्रिक फील्ड इसकी डाईइलेक्ट्रिक स्ट्रेंग्थ से अधिक हो जाता है, तो हवा के अणुओं का आयनिक हो जाना होता है, जो फील्ड्स द्वारा त्वरित किए जाते हैं, जिससे हवा चालक बन जाती है।

सतही चार्ज घनत्व σ

एक चालक की सतही चार्ज घनत्व σ को प्रति इकाई क्षेत्र के चार्ज के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे समीकरण $\sigma =\frac{q}{A}$ द्वारा दिया जाता है, जहां q कुल चार्ज है और A क्षेत्र है। जब A 1 m² के बराबर होता है, तब σ = q होता है।

सतही चार्ज घनत्व की इकाई है कूलोंब/मीटर और इसके आयाम हैं एटीएल^-2। इसका उपयोग चार्ज वाले डिस्क, चार्ज वाले चालक और असीमित चार्ज वाली शीट आदि के सूत्र में होता है। इसकी मान्यता चालक के आकार और चालक के आस-पास अन्य चालक और अचालकों की उपस्थिति पर निर्भर करती है।

1. \begin{array}{l}\sigma\alpha \frac{1}{r^{2}};\text{i.e.}\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = \frac{r_{2}^{2}}{r_{1}^{2}}\end{array}

2. σ is maximum at pointed surfaces and minimum for plane surfaces.

Surface Charge Density is greatest at the corners of rectangular laminas and at the vertex of the conical conductor.

Electric Flux

The number of electric lines of force crossing a surface normal to the area gives electric flux ΦE.

Electric flux through an elementary area ds is defined as the scalar product of area dA and field E.

$d\Phi E=Eds\ast cos\theta$

\begin{array}{l} \phi_E = \int \vec{E} \cdot d\vec{s} \end{array}

The electric flux will be at its greatest when the electric field is perpendicular to the surface area $(\Phi =E\ast d\ast s)$

Electric Flux will be minimum when the field is parallel to the area $(d\Phi =0)$

For a closed surface, outward flux is negative and inward flux is positive

Electric Potential (V)

The electric potential at a point in a field is the amount of work done in bringing a unit positive charge from infinity to the point. It is equal to the electric potential energy of a unit positive charge at that point.

It is a scalar

The S.I. unit for voltage is the volt.

Electric Potential at a distance ’d’ due to a point charge q in air or vacuum is $$V = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0}.\frac{q}{d}$$

Electric Potential (V): $$-\int{\vec{E}.\vec{d}x}$$

\begin{array}{l}v = -E \cdot x\end{array}

Work done in moving a charge q through a potential difference V is W = qV joules, where a positive charge moves from high potential to low potential and an electron moves from low potential to high potential when left free.

Gain in Kinetic Energy: $\frac{1}{2}m{v}^2=qV$

Gain in the Velocity:

$\begin{array}{l}v=\sqrt{\frac{2qV}{m}}\end{array}$

Equipotential Surface

जबकि वह ऊर्जावानता वाली सतह हैं जिस पर सभी बिंदु एक ही सम्भावनीय होते हैं।

1. समुईउत्पादकीय सतह विद्युत क्षेत्र के लंबकरणीय होती है।

2. समुईउत्पादकीय सतह पर एक आयाम की चाल में कार्य ज़ीरो होता है।

एक होल चार्जित गोलाक के मामले में

1. गोलाक के भीतर किसी भी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता शून्य होती है।

2. सतह पर किसी भी बिंदु परएक समूचा आयाम, जो की $$\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}.\frac{q}{r^2}$$ द्वारा दिया जाता है।

3. गोलाक के बाहर $$\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}.\frac{q}{d^2}$$, जहां d केंद्र से दूरी है, इसे लगता है मानों संपूर्ण चार्ज उसके केंद्र पर हो।

विद्युत क्षेत्र तीव्रता वेक्टर स्वरूप में $$\vec{E}=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}.\frac{q}{d^3}\vec{d} ;\text{या}; \vec{E}=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}.\frac{q}{d^3}\hat{d}$$

एकाधिक स्रोतों से होने वाली विद्युत क्षेत्र तीव्रता सिद्धांत का पालन करती है।

$\begin{array}{l}\overrightarrow{E}={\overrightarrow{E}}_1+{\overrightarrow{E}}_2+{\overrightarrow{E}}_3+\dots \end{array}$

समधीपित आवयव मामले में

विकर्षण किसी भी बिंदु पर पूरे विकर्षण परिधि पर ही बराबर होता है।

\begin{array}{l}V = \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 r}\end{array}

यह एक समधीपित सतह है। घेरें से बाहर, बिंदु की दूरी बढ़ने के साथ प्रासंगिक कम होता है।

\begin{array}{l}V = \frac{q}{4\pi {{\varepsilon }_{0}}d}\end{array}

नोट: एक अश्वयायी, चार्ज से भरी हुई गोला में एक विद्युतीय क्षेत्र मौजूद होता है।

क्षेत्रीय विद्युत तीव्रता गोला के भीतर

\begin{array}{l}E = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\frac{Q}{R^3}\cdot d\end{array}

गोले के भीतर, विद्युत क्षेत्र ∝ d होता है; गोले के बाहर, विद्युत क्षेत्र 1/d² की तरह कम होता है।

इलेक्ट्रॉन वोल्ट

कण भौतिकी में ऊर्जा की पहचान इलेक्ट्रॉनवोल्ट (ईवी) के रूप में कही जाती है।

1 ईवी = 1.602 x 10^-19 जूल।

विद्युतीय क्षेत्र में चार्जित कण

जब एक सकारात्मक परीक्षण चार्ज विद्युतीय क्षेत्र की ओर फायर किया जाता है

• यह तीव्र गति में बढ़ाता है
• इसकी किनेटिक ऊर्जा बढ़ती है
• इसकी संभावित ऊर्जा कम होती है।

एक चार्जित कण जिसकी भार मात्रा (m) है, जो एक चार्ज (q) लेकर, और एक धारा (V) में गिरता है, वह एक गति प्राप्त करता है $\sqrt{\frac{2Vq}{m}}$।

विद्युत द्विधारी

एक मानक दूरी से अलग होने वाले बराबर और उलट चार्जों का जोड़ विद्युत द्विधारी कहलाता है।

$\overrightarrow{P}=q\cdot 2\overrightarrow{l}$

द्विधारी लम्बु

यह एक चार्ज के गुणा और चार्जों के बीच की दूरी का उत्पाद है। यह दो चार्जों के बीच रेखा के साथ उसकी नकारात्मक चार्ज की ओर से संचालित होने वाला वेक्टर है।

विद्युत द्विधारी को एक एकरूपी विद्युत क्षेत्र में रखा गया द्विधारी पर प्रभावशील टॉर्क द्वारा दिया जाता है।

इलेक्ट्रिक घटनाएं (E) दो समान आपदा के कारण एक सीधे रेखा पर एक दूसरे की संग्रह का परिणाम हैं

• श्रेणी: विज्ञान

यदि चार्ज q₁ और q₂ एक दूरी r द्वारा अलग होते हैं, तो उन दो चार्जों को जोड़ने वाली रेखा पर एक शून्य बिंदु (जहां परिणामस्वरूप भूमि प्रतिष्ठता शून्य होती है) बनता है।

1. चार्ज के भीतर एक शून्य बिंदु बनता है।

2. शून्य बिंदु के पास कमजोर चार्ज स्थित होता है।

यदि x न्यून-बिन्दु q1 से दूरी है,

$\frac{{\text{q}}_{\text{1}}}{{\text{x}}^{\text{2}}}=\frac{q_2}{{(r-x)}^2}$

$(x=\frac{r}{\sqrt{\frac{q_2}{q_1}}}+1)\ast \ast ,where(q_1)and(q_2)$ समान चार्ज हैं।

दो अभिविरोधी चार्ज द्वारा परिणामस्वरूप अंतर

• 1. यदि q₁ और q₂ अभिविरोधी चार्ज हैं, तो दो चार्जों को जोड़ने वाली रेखा पर एक शून्य बिंदु बनता है।
• 2. एक शून्य बिंदु चार्जों के बाहर बनता है।
• 3. शून्य बिंदु कमजोर चार्ज से होता है।

उपरोक्त सूत्र में $\frac{q_2}{q_1}$ दो आपस में राशियों का संख्यात्मक अनुपात है।

दो आपसों के कारण शून्य संभावना बिन्दु

यदि दो अविपरीत आपस q₁ और q₂ एक दूरी r से अलग हैं, तो रेखा जोड़ने वाली दो बिंदुओं पर संपूर्ण संभावना शून्य होती है।

इनमें से एक उनके बीच होता है और दूसरा आपस से दूर होता है।

दोनों बिंदु एक कमजोर आपस (q₁) के नजदीक होते हैं।

$\begin{array}{l}\frac{{\text{q}}_{\text{1}}}{{\text{x}}^{}}=\frac{q_2}{(r-x)}\end{array}$ (बिंदु 1 के लिए, आपस के भीतर)

$$(\frac{{q_{1}}}{{y^{}}}=\frac{{q_{2}}}{(r+y)},)$$ जहां $q_{2}$ नंबरी मान है (बाहरी चार्जेस के लिए।)

$\begin{array}{l}\Rightarrow x=\frac{r}{\frac{q_2}{q_1}+1};y=\frac{r}{\frac{q_2}{q_1}-1}\end{array}$

दो एक-जैसे चार्ज के कारण कोई प्रासंगिक बिन्दु बनता नहीं है।

विद्युत बल रेखाएँ

बल रेखा वह मार्ग है जिसपर एक इकाई +ve चार्ज विद्युत क्षेत्र में त्वरण करता है। बल रेखा का किसी भी विंशेष्ट पर गतिशीलता उस बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की दिशा देती है।

विद्युत बल रेखाओं की गुणधर्म

• दो बल रेखाएँ कभी भी क्रॉस नहीं करती हैं।
• किसी बिंदु पर एक इकाई क्षेत्र के चारों ओर कितनी भी बल रेखाएँ पारित कर रहीं हों, वे संख्यात्मक मान में E (क्षेत्र की ताकत) के बराबर होती हैं।
• विद्युत बल रेखाएँ हमेशा एक चार्जित चालक पर प्रारंभ होती हैं या समाप्त होती हैं।
• विद्युत बल रेखाएँ समाप्त लूप नहीं बना सकती हैं।
• बल रेखाओं की लंबवत श्रृंगमान की प्रवृत्ति होती है और आपस में प्रतिस्पर्धा का बल अभिनिपात देती है।
• यदि कोई विद्युत क्षेत्र नहीं है, तो कोई बल रेखा नहीं होगी। एक कंडक्टर में, कोई भी बल रेखा नहीं हो सकती है।

एक बिंदु के चारों ओर एक इकाई क्षेत्र के सामान्य सांख्यिक रूप में पारित होने वाली बल रेखाओं की संख्या E के समान होती है।

लाइन्स ऑफ़ फ़ोर्स एक समान फील्ड में समांतर होती हैं।

विद्युत और चुंबकीय फ़ोर्स के बीच अंतर

विद्युत फ़ोर्स कभी भी बंद लूप नहीं बनाती है, जबकि चुंबकीय फ़ोर्स हमेशा बंद लूप बनाती हैं।

विद्युत फ़ोर्स कंडक्टर के अंदर मौजूद नहीं होती है, हालांकि चुंबकीय फ़ोर्स चुंबकीय सामग्री के अंदर मौजूद हो सकती है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स पर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: क्या दो बिंदु आपस में विद्युतीय बल एक केंद्रीय बल है?

हाँ, दो बिंदु आपस में विद्युतीय बल एक केंद्रीय बल है।

हाँ, दो बिंदुओं के बीच विद्युतीय बल हमेशा उन बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखा के साथ कार्रवाई करता है, जिससे वह एक केंद्रीय बल बनता है।

एक निर्धारित दूरी पर दो दिए गए चार्ज के बीच विद्युतीय बल कब सबसे अधिक होती है?

दो दिए गए चार्ज के बीच विद्युतीय बल निर्धारित दूरी पर सबसे अधिक होती है जब चार्ज वायु या खालीजगह में होते हैं।

क्या विद्युतीय बल न्यूटन के तीसरे नियम का पालन करता है?

हाँ, विद्युतीय बल न्यूटन के तीसरे नियम का पालन करता है।

हाँ। यदि चार्ज q₁ चार्ज q₂ पर एक बल का प्रयास करता है, तो चार्ज q₂ q₁ पर एक समान और उलट बल का प्रयास करता है।

चंगाई का कैसे काम करता है?

चंगाई द्वारा चार्ज करना एक तकनीक है जिसमें एक चार्ज के साथ पहले से मौजूद एक बॉडी को कनेक्टर के साथ संपर्क में लाकर चार्ज किया जाता है।