विद्युत बल: यह क्या है, कूलम्ब का नियम, अभ्यास

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विद्युत बल वह बल है जो तब उत्पन्न होता है जब दो विद्युत आवेश एक दूसरे के विद्युत क्षेत्रों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। हम का उपयोग करके इसकी तीव्रता की गणना करते हैं कूलम्ब का नियम.

इसकी दिशा आवेशों को मिलाने वाली काल्पनिक रेखा के अनुसार होती है और इसकी दिशा विद्युत आवेशों के संकेतों के अनुसार बदलती रहती है। तो कब \(क्यू\geq0\), बलों के बीच की दिशा आकर्षक है। लेकिन जब \(क्यू<0\), बलों के बीच की दिशा प्रतिकारक है।

कूलम्ब का नियम, बल की गणना में उपयोग किए जाने के अलावा, इस इलेक्ट्रोस्टैटिक बल को आवेशों और उस वातावरण के बीच की वर्ग दूरी के साथ जोड़ता है जिसमें उन्हें डाला जाता है। विद्युत बल का कार्य ऊर्जा की मात्रा से ज्ञात किया जा सकता है कि विद्युत आवेश चुने हुए मार्ग की परवाह किए बिना, एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाने की आवश्यकता है।

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विद्युत शक्ति सारांश

विद्युत बल विद्युत आवेशों के बीच परस्पर क्रिया से संबंधित है।
विद्युत बल की दिशा वैद्युत आवेशों को जोड़ने वाली काल्पनिक रेखा के समान होती है। आरोपों के संकेतों के आधार पर आकर्षक या प्रतिकारक, और इसकी तीव्रता की गणना के कानून द्वारा की जाती है कूलम्ब।

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कूलम्ब का नियम विद्युत बल के परिमाण को दो विद्युत आवेशों के बीच की दूरी से जोड़ता है।
समान चिन्हों के विद्युत आवेश एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। विपरीत चिन्ह वाले आवेश एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं।
कार्य की गणना उस "प्रयास" से की जा सकती है जो एक विद्युत आवेश एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर जाने के लिए करता है।

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विद्युत बल की उत्पत्ति क्या है और क्या है?

इलेक्ट्रोस्टैटिक बल, जिसे आमतौर पर विद्युत बल कहा जाता है, चार का हिस्सा है ब्रह्मांड की मौलिक बातचीतमजबूत परमाणु, कमजोर परमाणु और गुरुत्वाकर्षण बल के साथ। यह तब प्रकट होता है जब इसके अंदर एक विद्युत आवेश वाला विद्युत क्षेत्र होता है।

विद्युत बल का अभिविन्यास इस प्रकार है:

दिशा: विद्युत आवेशों को जोड़ने वाली काल्पनिक रेखा के समानांतर।
विवेक: आकर्षक है यदि आवेशों का चिन्ह समान या प्रतिकारक है यदि आवेशों के विपरीत चिन्ह हैं।
तीव्रता: कूलम्ब के नियम द्वारा गणना।

कूलम्ब का नियम

कूलम्ब का नियम भौतिक सिद्धांत है जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बल और एक ही माध्यम में डूबे दो विद्युत आवेशों के बीच की दूरी के बीच संबंध के लिए जिम्मेदार है। इसे द्वारा विकसित किया गया था चार्ल्स-ऑगस्टिन डी कूलंबो (1736-1806) 1785 में।

वहां एक है बल और भार के बीच आनुपातिक संबंध, लेकिन बल दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है, अर्थात यदि हम दूरी को दोगुना करते हैं, तो बल कम हो जाता है \(\frac{1}{4}\) इसके मूल मूल्य का।

\(\vec{F}\propto\बाएं| Q_1\दाएं|\ e\बाएं| Q_2\दाएं|\)

\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)

यह ध्यान देने योग्य है कि विद्युत आवेशों के चिन्ह का कार्य बल की दिशा निर्धारित करने में होता है उनके बीच, विपरीत चिन्हों वाले आवेशों के लिए आकर्षक और आवेशों के विपरीत चिन्ह होने पर प्रतिकारक होना। बराबर।

विद्युत आवेशों के आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियों का प्रतिनिधित्व। — आकर्षण और प्रतिकर्षण की ताकतें कूलम्ब के नियम का परिणाम हैं।

कूलम्ब का नियम सूत्र द्वारा दर्शाया गया है:

\(\vec{F}=k\frac{\बाएं| Q_1\दाएं|\ \बुलेट\बाएं| Q_2\दाएं|}{d^2}\)

\(\vec{F}\) न्यूटन [एन] में मापा गया विद्युत आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया का बल है।
\(\बाएं| Q_1\दाएं|\) और \(\बाएं| Q_2\दाएं|\) कणों के आवेश मॉड्यूल हैं, जिन्हें कूलम्ब में मापा जाता है \([सी]\).
डी आवेशों के बीच की दूरी को मीटर [m] में मापा जाता है।
क माध्यम का इलेक्ट्रोस्टैटिक स्थिरांक है, जिसे में मापा जाता है \({\बाएं (एन\बुलेट एम\दाएं)^2/सी}^2\).

अवलोकन: इलेक्ट्रोस्टैटिक निरंतर उस वातावरण के अनुसार बदलता है जिसमें चार्ज होते हैं।

→ कूलम्ब के नियम पर वीडियो पाठ

विद्युत बल कार्य

कार्य एक विस्थापन के लिए एक बल का प्रयोग है, और यह अप्रासंगिक है कि कौन सा रास्ता अपनाया गया, जब तक कि वे एक ही बिंदु से एक ही स्थान की ओर शुरू होते हैं।

इसे देखते हुए, विद्युत बल कार्यविद्युत आवेश पर लगने वाले बल पर निर्भर करता है बिंदु 1 से बिंदु 2 तक की दूरी को पार करने के लिए, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

एक समान विद्युत क्षेत्र से गुजरने वाला विद्युत आवेश।

हम सूत्र का उपयोग करके कार्य की गणना करते हैं:

\(W=\vec{F}\बुलेट डी\बुलेट\cos{\theta}\)

वू काम है, जूल में मापा जाता है \([जे]\).
डी विस्थापित दूरी है, मीटर में मापा जाता है \([एम]\).
θ के बीच का कोण है \(\vec{F}e\ d,\), डिग्री में मापा जाता है।

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विद्युत बल और विद्युत क्षेत्र

विद्युत क्षेत्र एक विद्युत आवेश या एक विद्युतीकृत सतह के आसपास होता है, जो आवेशों का एक आंतरिक गुण होता है। विद्युत क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया होने पर विद्युत बल उत्पन्न होता है कम से कम दो विद्युत आवेश, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

विद्युत आवेश परस्पर क्रिया करते हैं और अपने परिवेश में विद्युत क्षेत्र बनाते हैं।

विद्युत बल के संबंध में विद्युत क्षेत्र के उन्मुखीकरण के संबंध में:

दिशा: विद्युत बल के समान, अर्थात विद्युत आवेशों को मिलाने वाली रेखा के समानांतर।
विवेक: बल के समान यदि \(क्यू\geq0\), लेकिन बल के विपरीत यदि \(क्यू<0\).
तीव्रता: विद्युत क्षेत्र सूत्र द्वारा या नीचे वर्णित विद्युत बल और विद्युत क्षेत्र से संबंधित सूत्र द्वारा गणना की जाती है:

\(\vec{F}=\बाएं|क्यू\दाएं|\बुलेट\vec{E}\)

क्यू विद्युत आवेश है, जिसे कूलम्ब में मापा जाता है \([सी]\).
\(\vec{ई}\) विद्युत क्षेत्र है, जिसे में मापा जाता है \([एन/सी]\).

→ विद्युत क्षेत्र पर वीडियो पाठ

विद्युत बल पर हल किए गए व्यायाम

प्रश्न 1

(मैक-एसपी) के साथ एक बिंदु विद्युत आवेश \(क्यू=4.0\ \म्यू सी\), जिसे निर्वात में एक बिंदु P पर रखा जाता है, परिमाण के एक विद्युत बल के अधीन होता है \(1.2\ एन\). उस बिंदु P पर विद्युत क्षेत्र का परिमाण है:

द) \(3.0\बुलेट{10}^5\ एन/सी\)

बी) \(2.4\बुलेट{10}^5\ एन/सी\)

सी) \(1,2\बुलेट{10}^5\ एन/सी\)

डी) \(4.0\बुलेट{10}^{-6}\ एन/सी\)

और) \(4.8\बुलेट{10}^{-6}\ N/C\)

संकल्प:

वैकल्पिक ए

जैसा कि बयान में बल का मूल्य प्रदान किया गया है और क्षेत्र का अनुरोध किया गया है, हम उस फॉर्म का उपयोग कर सकते हैं जो दोनों से संबंधित है:

\(\vec{F}=\बाएं|क्यू\दाएं|\बुलेट\vec{E}\)

\(1,2=\बाएं|4,0\ \mu\दाएं|\बुलेट\vec{E}\)

याद है कि \(\mu={10}^{-6}\), अपने पास:

\(1,2=4,0\बुलेट{10}^{-6}\बुलेट\vec{E}\)

\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)

\(0.3\बुलेट{10}^6=\vec{E}\)

\(3\बुलेट{10}^{-1}\बुलेट{10}^6=\vec{E}\)

\(3\बुलेट{10}^{-1+6}=\vec{E}\)

\(3\बुलेट{10}^5N/C=\vec{E}\)

प्रश्न 2

का विद्युत आवेश होता है \(2.4\बुलेट{10}^{-4}\ सी\) के विद्युत क्षेत्र में \(6\बुलेट{10}^4\N/C\) जो क्षेत्र अक्ष के समानांतर 50 सेमी चलता है। भार क्या काम करता है?

द)\(डब्ल्यू=-7.2\ जे\)

बी)\(W=14.4\बुलेट{10}^{-2}\ J\)

सी)\(डब्ल्यू=7.2\बुलेट{10}^{-2}\ जे\)

डी)\(डब्ल्यू=14.4\ जे\)

और) \(डब्ल्यू=7.2\ जे\)

संकल्प:

वैकल्पिक ई

कार्य और विद्युत बल से संबंधित सूत्र का उपयोग करना:

\(W=\vec{F}\बुलेट डी\बुलेट\cos{\theta}\)

चूंकि विद्युत बल नहीं दिया गया था, हम विद्युत क्षेत्र और आवेश का उपयोग करके गणना कर सकते हैं। यह याद रखना कि चूँकि आवेश धनात्मक है, इसका बल और क्षेत्र एक ही दिशा में हैं, इसलिए बल और विस्थापित दूरी के बीच का कोण 0° है:

\(W=\बाएं|क्यू\दाएं|\बुलेट\vec{E}\बुलेट डी\बुलेट\cos{\theta}\)

\(W=\बाएं|2,4\बुलेट{10}^{-4}\दाएं|\बुलेट\बाएं (6\बुलेट{10}^4\दाएं)\बुलेट0,5\बुलेट\cos0°\)

\(W=14.4\बुलेट{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)

\(डब्ल्यू=14.4\बुलेट0.5\)

\(डब्ल्यू=7.2\ जे\)

पामेला राफेला मेलोस द्वारा
भौतिक विज्ञान के अध्यापक

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