बिंदु प्रभार: गुण और युग्मनज नियम - शारीरिक - 2025

एक बिंदु आवेश, विद्युत चुंबकत्व के संदर्भ में, ऐसे छोटे आयामों का विद्युत आवेश होता है, जिसे एक बिंदु माना जा सकता है। उदाहरण के लिए, प्राथमिक कणों में एक विद्युत आवेश, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो इतने छोटे होते हैं कि उनके आयामों को कई अनुप्रयोगों में छोड़ा जा सकता है। यह देखते हुए कि एक चार्ज बिंदु-उन्मुख है, अपने इंटरैक्शन की गणना करने और मामले के विद्युत गुणों को समझने का काम बहुत आसान बनाता है।

प्राथमिक कण केवल वे नहीं हैं जो बिंदु प्रभार हो सकते हैं। वे आयनित अणु भी हो सकते हैं, चार्ज किए गए गोले जो चार्ल्स ए। कूलम्ब (1736-1806) ने अपने प्रयोगों और यहां तक ​​कि पृथ्वी में भी उपयोग किए थे। सभी को बिंदु प्रभार माना जा सकता है, जब तक कि हम उन्हें वस्तु के आकार से बहुत अधिक दूरी पर देखते हैं।

चित्रा 1. एक ही संकेत के बिंदु प्रभार एक-दूसरे को पीछे हटाते हैं, जबकि विपरीत संकेत आकर्षित करते हैं। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

चूंकि सभी शरीर प्राथमिक कणों से बने होते हैं, विद्युत आवेश द्रव्यमान की तरह ही पदार्थ का एक अंतर्निहित गुण है। आपके पास द्रव्यमान के बिना एक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकता है, और बिना चार्ज के भी नहीं।

गुण

जहाँ तक आज हम जानते हैं, दो प्रकार के विद्युत आवेश होते हैं: धनात्मक और ऋणात्मक। इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक आवेश होता है, जबकि प्रोटानों का धनात्मक आवेश होता है।

एक ही चिह्न के प्रभार पीछे हटते हैं, जबकि विपरीत चिन्ह वाले आकर्षित होते हैं। यह किसी भी प्रकार के विद्युत आवेश के लिए मान्य है, या तो समय-समय पर या नापने योग्य आयामों पर वितरित किया जाता है।

इसके अलावा, सावधान प्रयोगों में पाया गया कि प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन पर चार्ज बिल्कुल एक ही परिमाण है।

विचार करने के लिए एक और बहुत महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि विद्युत आवेश की मात्रा निर्धारित है। आज तक, इलेक्ट्रॉन के आवेश से कम परिमाण का कोई पृथक विद्युत आवेश नहीं पाया गया है। वे सभी इस के गुणक हैं।

अंत में, इलेक्ट्रिक चार्ज संरक्षित है। दूसरे शब्दों में, विद्युत आवेश न तो निर्मित होता है और न ही नष्ट होता है, लेकिन इसे एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित किया जा सकता है। इस तरह, यदि सिस्टम को अलग किया जाता है, तो कुल लोड स्थिर रहता है।

विद्युत आवेश की इकाइयाँ

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) में इलेक्ट्रिक चार्ज के लिए यूनिट चार्ल्स ए। कूलम्ब (1736-1806) के सम्मान में एक राजधानी सी के साथ संक्षिप्त रूप में कूलम्ब है, जिसने अपने नाम को बताने वाले कानून की खोज की और बातचीत का वर्णन किया। दो बिंदु प्रभार के बीच। हम इसके बारे में बाद में बात करेंगे।

इलेक्ट्रॉन का विद्युत आवेश, जो सबसे छोटा संभव है जिसे प्रकृति में अलग किया जा सकता है, का परिमाण है:

कूलम्ब काफी बड़ी इकाई है, इसलिए अक्सर जलमग्नियों का उपयोग किया जाता है:

और जैसा कि हमने पहले उल्लेख किया है, ई के हस्ताक्षर ^- नकारात्मक है। प्रोटॉन पर आरोप बिल्कुल एक ही परिमाण है, लेकिन एक सकारात्मक संकेत के साथ।

संकेत एक सम्मेलन का विषय हैं, अर्थात्, दो प्रकार की बिजली हैं और उन्हें अलग करना आवश्यक है, इसलिए एक को एक संकेत सौंपा गया है (-) और दूसरा संकेत (+)। बेंजामिन फ्रैंकलिन ने इस पदनाम को बनाया, और चार्ज के संरक्षण के सिद्धांत को भी समृद्ध किया।

फ्रेंकलिन के समय तक, परमाणु की आंतरिक संरचना अभी भी अज्ञात थी, लेकिन फ्रैंकलिन ने देखा था कि रेशम के साथ कांच के एक टुकड़े को विद्युत रूप से चार्ज किया जाता है, इस तरह की बिजली को सकारात्मक कहा जाता है।

किसी भी वस्तु ने जो कहा था कि बिजली ने नकारात्मक संकेत दिया है। इलेक्ट्रॉन की खोज होने के बाद, यह देखा गया कि आवेशित कांच की छड़ ने उन्हें आकर्षित किया, और इसी तरह इलेक्ट्रॉन आवेश ऋणात्मक हो गया।

बिंदु शुल्क के लिए कूलम्ब का नियम

18 वीं शताब्दी के अंत में, फ्रांसीसी सेना में एक इंजीनियर कूलॉम्ब ने सामग्री के गुणों, बीम पर काम करने वाली ताकतों और घर्षण के बल का अध्ययन करने में एक लंबा समय बिताया।

लेकिन उन्हें उस कानून के लिए सबसे ज्यादा याद किया जाता है जो उनका नाम रखता है और जो दो बिंदुओं के बीच विद्युत आवेशों के बीच पारस्परिक क्रिया का वर्णन करता है।

आज्ञा देना दो विद्युत प्रभार q ₁ और q ₂ । कूलॉम्ब ने निर्धारित किया कि उनके बीच का आकर्षण, या तो आकर्षण या प्रतिकर्षण दोनों आरोपों के उत्पाद के लिए सीधे आनुपातिक था, और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती।

गणितीय:

इस समीकरण में, एफ बल के परिमाण का प्रतिनिधित्व करता है और आर आवेशों के बीच की दूरी है। समानता को आनुपातिकता के एक निरंतरता की आवश्यकता होती है, जिसे इलेक्ट्रोस्टैटिक स्थिरांक कहा जाता है और इसे k _{e के} रूप में दर्शाया जाता है ।

इस प्रकार:

इसके अलावा कूलम्ब ने पाया कि बल को आरोपों को जोड़ने वाली रेखा के साथ निर्देशित किया गया था। तो, यदि r इकाई रेखा के साथ r वेक्टर है, तो Coulomb का नियम एक वेक्टर है:

कूलम्ब के नियम का अनुप्रयोग

कूलम्ब ने अपने प्रयोगों के लिए मरोड़ संतुलन नामक एक उपकरण का उपयोग किया। इसके माध्यम से इलेक्ट्रोस्टैटिक स्थिरांक का मान स्थापित करना संभव था:

आगे हम एक एप्लीकेशन देखेंगे। तीन बिंदु लोड कर रहे हैं लिया क्ष _एक, क्यू _बी क्यू _सी कि चित्रा 2. calculate में क्ष पर शुद्ध बल से पता चला की स्थिति में हैं _बी ।

चित्रा 2. नकारात्मक चार्ज पर बल की गणना कूलम्ब के नियम का उपयोग करके की जाती है। स्रोत: एफ। ज़पाटा

चार्ज क्यू _ए चार्ज _बी को आकर्षित करता है, क्योंकि उनके विपरीत संकेत हैं। क्यू _{सी के} बारे में भी यही कहा जा सकता _है । पृथक बॉडी आरेख दाईं ओर आंकड़ा 2 में है, जिसमें यह देखा गया है कि दोनों बलों को ऊर्ध्वाधर अक्ष या y अक्ष के साथ निर्देशित किया गया है, और विपरीत दिशाएं हैं।

चार्ज _बी पर शुद्ध बल है:

एफ _आर = एफ _एबी + एफ _सीबी (सुपरपोजिशन का सिद्धांत)

यह केवल संख्यात्मक मानों को प्रतिस्थापित करने के लिए बना हुआ है, अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI) में सभी इकाइयों को लिखने के लिए ध्यान रखता है।

F _AB = 9.0 x 10 ⁹ x 1 x 10 ^-9 x 2 x 10 ^-9 / (2 x 10 ^-2) ² N (+ y) = 0.000045 (+ y) N

F _CB = 9.0 x 10 ⁹ x 2 x 10 ^-9 x 2 x 10 ^-9 / (1 x 10 ^-2) ² N (- y) = 0.00036 (- y) N

F _R = F _AB + F _CB = 0.000045 (+ y) + 0.00036 (- y) N = 0.000315 (- y) N

गुरुत्वाकर्षण और बिजली

इन दोनों बलों का गणितीय रूप समान है। बेशक, वे आनुपातिकता के निरंतरता के मूल्य में भिन्न होते हैं और उस गुरुत्वाकर्षण में द्रव्यमान के साथ काम करते हैं, जबकि बिजली आवेशों के साथ काम करती है।

लेकिन महत्वपूर्ण बात यह है कि दोनों दूरी के वर्ग के व्युत्क्रम पर निर्भर करते हैं।

एक अद्वितीय प्रकार का द्रव्यमान है और इसे सकारात्मक माना जाता है, इसलिए गुरुत्वाकर्षण बल हमेशा आकर्षक होता है, जबकि शुल्क सकारात्मक या नकारात्मक हो सकते हैं। इस कारण से, विद्युत बल मामले के आधार पर आकर्षक या प्रतिकारक हो सकते हैं।

और हमारे पास यह विवरण है जो ऊपर से प्राप्त होता है: मुक्त गिरावट में सभी वस्तुओं में एक ही त्वरण होता है, जब तक वे पृथ्वी की सतह के करीब होते हैं।

लेकिन अगर हम एक चार्ज किए गए विमान के पास एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन जारी करते हैं, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन में प्रोटॉन की तुलना में बहुत अधिक त्वरण होगा। इसके अलावा, एक्सीलरेशन के विपरीत दिशाएँ होंगी।

अंत में, इलेक्ट्रिक चार्ज की मात्रा निर्धारित की जाती है, जैसे कहा गया है। इसका मतलब है कि हम इलेक्ट्रॉन-या कि प्रोटॉन के 2.3 या 4 बार चार्ज कर सकते हैं, लेकिन इस चार्ज का 1.5 गुना कभी नहीं। दूसरी ओर, जनता कुछ एकल द्रव्यमान का गुणक नहीं होती है।

उप-परमाणु कणों की दुनिया में, विद्युत बल गुरुत्वाकर्षण से अधिक होता है। हालांकि, मैक्रोस्कोपिक तराजू पर, गुरुत्वाकर्षण बल सबसे प्रमुख है। कहाँ पे? ग्रहों के स्तर पर, सौर मंडल, आकाशगंगा और बहुत कुछ।

संदर्भ

1. फिगेरोआ, डी। (2005)। श्रृंखला: विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए भौतिकी। खंड 5. इलेक्ट्रोस्टैटिक्स। डगलस फिगेरोआ (USB) द्वारा संपादित।
2. जियानकोली, डी। 2006. भौतिकी: आवेदन के साथ सिद्धांत। 6। एड अप्रेंटिस हॉल।
3. किर्कपैट्रिक, एल। 2007. भौतिकी: दुनिया पर एक नज़र। 6 वां संक्षिप्त संस्करण। सेनगेज लर्निंग।
4. नाइट, आर। 2017. फिजिक्स फॉर साइंटिस्ट्स एंड इंजीनियरिंग: एक रणनीति दृष्टिकोण। पियर्सन।
5. सियर्स, ज़ेमानस्की। 2016. आधुनिक भौतिकी के साथ विश्वविद्यालय भौतिकी। 14 वीं। एड। वी। २।