इलेक्ट्रोस्टैटिक्स: अवधारणा, सूत्र, अभ्यास, दिमाग का नक्शा

इलेक्ट्रोस्टाटिक्स भौतिकी का वह क्षेत्र है जिसमें विरामावस्था में विद्युत आवेशों का अध्ययन शामिल है। आप घटनाइलेक्ट्रोस्टैटिक ज्ञान के इस क्षेत्र द्वारा अध्ययन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है शक्तिमेंआकर्षण तथा घृणा कि विद्युत आवेश एक दूसरे पर आरोपित करते हैं। इस पाठ में, हम इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के कुछ मुख्य गुणों के बारे में बात करेंगे, जैसे कि चार्ज विद्युत, विद्युतीकरण, विद्युत बल, विद्युत क्षमता, विद्युत क्षेत्र और संभावित ऊर्जा बिजली।

आवेश

आवेश है संपत्तिस्वाभाविक (उचित) पदार्थ के मूलभूत कणों, जैसे प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के साथ-साथ पास्ता. विद्युत रूप से तटस्थ निकायों में विद्युत आवेशों की मात्रा समान होती है सकारात्मक तथा नकारात्मक। में विद्युत आवेश इकाई इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली यह है कूलम्ब (सी)।

इसके अलावा, विद्युत आवेश एक भौतिक मात्रा है परिमाणित, यानी इसमें एक. है मूल्यन्यूनतम, ताकि नहीं नयह संभव है विद्युत आवेश मॉड्यूल के साथ विद्युतीकृत निकायों का पता लगाएं इस मान से कम, बुला हुआ मौलिक भार, आमतौर पर पत्र द्वारा दर्शाया जाता है तथा.

प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का ठीक यही विद्युत आवेश मान होता है, लगभग

1,6.10^-19 सी. इसलिए, जब किसी पिंड को विद्युत आवेशित किया जाता है, तो उसका आवेश होता है a विभिन्नपूरा का पूरा देता है चार्जमौलिक, चूंकि विद्युतीकरण से होता है इसके अलावा या निष्कासन में इलेक्ट्रॉनों, के बाद से प्रोटान के भीतर जुड़े हुए हैं कोरपरमाणु।

उपशीर्षक:
क्यू - इलेक्ट्रिक चार्ज मॉड्यूल (सी - कूलम्ब्स)
नहीं न - लापता या अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या
तथा - मौलिक भार (1.6.10 .)^-19 सी)

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माइंड मैप: इलेक्ट्रोस्टैटिक्स

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विद्युतीकरण

विद्युतीकरण क्या हर प्रक्रिया a. उत्पन्न करने में सक्षम है अंतर की संख्या दर्ज करें भारसकारात्मक तथा नकारात्मक एक शरीर का। जब किसी पिंड पर धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों की संख्या समान होती है, तो हम कहते हैं कि वह है तटस्थ; यदि ये संख्याएँ भिन्न हैं, तो हम कहते हैं कि वह है विद्युतीकृत।

मूल रूप से तीन विद्युतीकरण प्रक्रियाएं हैं: a संपर्क द्वारा विद्युतीकरण, प्रतिटकराव तथा प्रेरण द्वारा:

• विद्युतीकरणप्रतिसे संपर्क करें दो निकायों शामिल हैं कंडक्टर, और उनमें से कम से कम एक होना चाहिए विद्युतलदा हुआ। जब दो निकाय संपर्क में आते हैं, तो उनके विद्युत आवेश तब तक विभाजित होते हैं जब तक कि दोनों एक ही विद्युत क्षमता के तहत. प्रक्रिया के अंत में, उपस्थित निकाय वही संकेत भार का।

• घर्षण विद्युतीकरण के माध्यम से दो निकायों को ऊर्जा की आपूर्ति शामिल है टकराव उनके बीच। दौरान टकराव (टकराव), कुछ इलेक्ट्रॉनों को एक पिंड से चीर दिया जाता है और फिर दूसरे शरीर द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। इसलिए, इस प्रकार के विद्युतीकरण में इन दोनों निकायों की आत्मीयता को परामर्श करके सत्यापित करना आवश्यक है ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला.

• विद्युतीकरणप्रतिअधिष्ठापन द्वारा होता है सन्निकटनसापेक्ष विद्युत आवेशित पिंड के बीच, जिसे a. कहा जाता है प्रारंभ करनेवाला, और एक संचालन निकाय, जिसे. कहा जाता है प्रेरित प्रारंभ करनेवाला की उपस्थिति a. उत्पन्न करती है प्रेरित शरीर में आवेशों का पृथक्करण, की कॉल ध्रुवीकरण। इस पृथक्करण से, आर्मेचर को जमीन पर रखा जाता है, जिससे इसके आवेश एक ग्राउंड वायर से प्रवाहित होते हैं।

सभी विद्युतीकरण प्रक्रियाएं के अनुसार होती हैं सिद्धांतोंमेंसंरक्षणदेता हैचार्जबिजली और के ऊर्जा, अर्थात, विद्युतीकरण से पहले और बाद में, आवेशों की संख्या और आवेशों के बीच ऊर्जा की मात्रा एक ही होना चाहिए।

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विद्युत बल

दो विद्युत आवेशित पिंड अपने आवेश संकेत के अनुसार एक दूसरे को आकर्षित या प्रतिकर्षित कर सकते हैं। विद्युत आवेश वाले निकाय समान चिन्ह एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, और जिन निकायों के विद्युत आवेश होते हैं विपरीत संकेतएक दूसरे को आकर्षित करें.

वह नियम जो हमें दो आवेशों के बीच लगाए गए विद्युत बल के मापांक की गणना करने की अनुमति देता है, कूलम्ब का नियम है, जिसे निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा प्रस्तुत किया गया है:

उपशीर्षक:
एफ - विद्युत बल (एन - न्यूटन)
क₀ - इलेक्ट्रोस्टैटिक वैक्यूम स्थिरांक (k₀ = 9,0.109 एनएम²/सी²)
क्या भ₁,क्या भ₂ - विद्युत प्रभार 1 और 2 (सी - कूलम्ब्स)
घ - भार 1 और 2 (एम) के बीच की दूरी

बिजली क्षेत्र

हे बिजली क्षेत्र यह एक भौतिक परिमाण है वेक्टर विद्युत भार के कारण। प्रत्येक विद्युत आवेश अपने विद्युत क्षेत्र के कारण अपने आसपास के स्थान को प्रभावित करता है। इसलिए, हम विद्युत क्षेत्र को उनके परिवेश पर विद्युत आवेशों के प्रभाव के रूप में समझ सकते हैं। इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स में विद्युत क्षेत्र इकाई है न्यूटनप्रतिकूलम्ब (एन/सी) या वोल्ट प्रति मीटर (वी/एम), क्योंकि दोनों इकाइयां हैं समकक्ष।

एक उदाहरण देखें:

अंतरिक्ष में दी गई स्थिति में का विद्युत क्षेत्र होता है 12.0 एन/सी विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न। जब का विद्युत आवेश 1.0सी इस स्थिति में रखा गया है, यह बराबर मापांक के विद्युत बल द्वारा कार्य किया जाएगा 12.0 एन. अगर यह चार्ज था 2.0सी, उसे का विद्युत बल भुगतना होगा 24.0 एन.

विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र क्यू₁ निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करके गणना की जा सकती है:

उपरोक्त अभिव्यक्ति में, चर घ उस बिंदु से दूरी है जहां आप विद्युत क्षेत्र की शक्ति को विद्युत आवेश की स्थिति तक मापना चाहते हैं।

बिजली की क्षमता

हे बिजली की क्षमता यह एक भौतिक परिमाण है चढना इसके मॉड्यूल और माप द्वारा पूरी तरह से प्रतिनिधित्व किया गया वोल्ट (वी) में प्रणाली मैंअंतरराष्ट्रीयमें यूसंबंध यह परिमाण मापता है राशिमेंऊर्जा प्रत्येक के लिए एक विद्युत क्षेत्र द्वारा प्रदान किया गया कूलम्ब कार्गो का।

जब एक कण अंतरिक्ष के एक क्षेत्र में होता है जो विद्युत क्षमता के अधीन होता है १००.० वी, यह इसके साथ १००.० J संग्रहीत करेगा (जूल) प्रत्येक 1.0 C विद्युत आवेश के लिए ऊर्जा जो वह प्रस्तुत करता है। यदि आपका माल से है 2.0सी, उसके पास की ऊर्जा होगी 200.0 जे, इसके फलस्वरूप।

हे क्षमताबिजली एक मॉड्यूल विद्युत चार्ज द्वारा उत्पन्न क्यू₁ निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करके गणना की जा सकती है:

विद्युत स्थितिज ऊर्जा

कब दोया अधिक विद्युत आवेश कुछ दूरी पर नियत होते हैं घ उनके बीच वे ऊर्जा का एक रूप संग्रहीत करते हैं जिसे कहा जाता है विद्युत स्थितिज ऊर्जा. यदि इनमें से एक आवेश मुक्त हो जाता है, तो यह ऊर्जा परिवर्तित हो जाएगी ऊर्जागतिकी, उदाहरण के लिए। इस ऊर्जा को में मापा जाता है जूल इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में।

हम निम्नलिखित व्यंजक का उपयोग करके आवेशों के बीच विद्युत स्थितिज ऊर्जा की गणना कर सकते हैं:

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स सूत्र

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले मुख्य सूत्र यहां देखें।

→ इलेक्ट्रिक चार्ज फॉर्मूला

इस सूत्र का उपयोग किसी निकाय में अतिरिक्त या अनुपस्थित विद्युत आवेश की मात्रा की गणना के लिए किया जाता है। इसका उपयोग लापता या अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या की गणना करने के लिए भी किया जा सकता है।

→ विद्युत क्षेत्र सूत्र

इसका उपयोग एक बिंदु विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र की शक्ति को निर्धारित करने के लिए किया जाता है क्या भ₁कुछ दूरी पर घ इस भार का:

→ विद्युत विभव सूत्र

आवेशों के एक बिंदु वितरण की विद्युत क्षमता की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

→ विद्युत बल का सूत्र (कूलम्ब का नियम)

वह सूत्र जिसका उपयोग विद्युत आवेश के बल की गणना के लिए किया जा सकता है क्या भ₁ विद्युत आवेश पर कार्य करता है क्या भ₂, दूरी d से अलग, कूलम्ब के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है:

→ विद्युत स्थितिज ऊर्जा सूत्र

हम दो आवेशों के बीच विद्युत स्थितिज ऊर्जा के मापांक की गणना कर सकते हैं क्या भ₁ तथा क्या भ₂, दूरी से अलग separated घ, निम्नलिखित सूत्र के माध्यम से:

सारांश

• इलेक्ट्रोस्टैटिक्स भौतिकी का क्षेत्र है जो विद्युत आवेशों द्वारा उत्पन्न परिघटनाओं का अध्ययन करता है;

• प्रत्येक विद्युत आवेश अपने चारों ओर के स्थान को एक सदिश भौतिक मात्रा के माध्यम से प्रभावित करता है जिसे विद्युत क्षेत्र कहा जाता है;

• विद्युत क्षेत्र आवेश की प्रत्येक इकाई पर लगने वाले विद्युत बल का माप है;

• विद्युत क्षेत्र रेखाओं के लंबवत रेखाएं विद्युत आवेशों द्वारा उत्पादित विद्युत क्षमता के परिमाण को परिभाषित करती हैं;

• दो आवेशों के बीच विद्युत स्थितिज ऊर्जा एक अदिश राशि है जो जूल में दी जाती है और विद्युत आवेशों के बीच प्रतिकर्षण और पारस्परिक आकर्षण से जुड़ी ऊर्जा की मात्रा को मापती है;

• दो विद्युत आवेशों के बीच विद्युत बल का मापांक कूलम्ब के नियम से निर्धारित किया जा सकता है।

हल इलेक्ट्रोस्टैटिक्स व्यायाम

का एक विद्युत प्रभार २.० µ सी की दूरी पर निश्चित और नगण्य आकार का उत्पन्न होता है 0.5 वर्ग मीटर, एक विद्युत क्षेत्र और विद्युत क्षमता क्रमशः बराबर:

डेटा: क₀ = 9.10⁹ एनएम²/सी².

क) 72.10^-3 एन/सी और 3.6.10³ वी

बी) 12.10⁴ एन/सी और 36.10⁵ वी

ग) 72.10³ एन/सी और 54.10³ वी

घ) 72.10² एन/सी और 3.6.10⁴ वी

ई) 7.2.10³ एन/सी और 3.6.10^-3 वी

प्रतिपुष्टि: अक्षर बी

संकल्प:

मैदानबिजली तथा क्षमताबिजली वे अंतरिक्ष में एकल विद्युत आवेश में निहित गुण हैं। गणना करने के लिए मैदानबिजली इस भार के लिए, हम निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करते हैं:

अभ्यास विवरण द्वारा प्रदान किए गए डेटा को लेते हुए, हमें यह करना होगा:

गणना करने के लिए क्षमताबिजली इस भार द्वारा समान दूरी (0.5 मीटर) पर उत्पन्न होने पर, हम निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करते हैं:

बयान में सूचित आंकड़ों को लेते हुए, हमारे पास निम्नलिखित संकल्प हैं:

राफेल हेलरब्रॉक द्वारा
भौतिकी में मास्टर