તેમની પાસે શું આરોપ છે? શું લાઈક ચાર્જ એકબીજાને ભગાડે છે અથવા તેઓ હજુ પણ ત્રીજા પ્રત્યે આકર્ષાય છે? યુનિફાઇડ સ્ટેટ એક્ઝામિનેશન કોડિફાયરના વિષયો: સંસ્થાઓનું વિદ્યુતીકરણ, શુલ્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, બે પ્રકારના ચાર્જ, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો

« ભૌતિકશાસ્ત્ર - 10મું ધોરણ"

પ્રથમ, ચાલો સૌથી સરળ કેસને ધ્યાનમાં લઈએ, જ્યારે ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓ આરામ પર હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સની શાખા જે ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ્ડ બોડીની સંતુલન સ્થિતિના અભ્યાસ માટે સમર્પિત છે તેને કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શું છે?
ત્યાં શું શુલ્ક છે?

શબ્દો સાથે વીજળી, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, વીજળી તમે ઘણી વખત મળ્યા છો અને તેમની આદત પાડવાનું વ્યવસ્થાપિત છો. પરંતુ પ્રશ્નનો જવાબ આપવાનો પ્રયાસ કરો: "ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શું છે?" ખ્યાલ પોતે ચાર્જ- આ એક મૂળભૂત, પ્રાથમિક ખ્યાલ છે જેને આપણા જ્ઞાનના વિકાસના વર્તમાન સ્તરે કોઈપણ સરળ, પ્રાથમિક ખ્યાલો સુધી ઘટાડી શકાતો નથી.

ચાલો પહેલા એ વિધાનનો અર્થ શું છે તે શોધવાનો પ્રયાસ કરીએ: "આ શરીર અથવા કણમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ છે."

બધા શરીર નાનામાં નાના કણોમાંથી બનેલા છે, જે સરળમાં અવિભાજ્ય છે અને તેથી તેને કહેવામાં આવે છે. પ્રાથમિક.

પ્રાથમિક કણોમાં સમૂહ હોય છે અને તેના કારણે તેઓ નિયમ પ્રમાણે એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ. જેમ જેમ કણો વચ્ચેનું અંતર વધે છે તેમ, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ આ અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ઘટે છે. મોટાભાગના પ્રાથમિક કણો, જોકે બધા જ નહીં, પણ અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ઘટતા બળ સાથે એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા પણ ધરાવે છે, પરંતુ આ બળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતાં અનેક ગણું વધારે છે.

તેથી હાઇડ્રોજન અણુમાં, આકૃતિ 14.1 માં યોજનાકીય રીતે દર્શાવવામાં આવ્યું છે, ઇલેક્ટ્રોન ગુરુત્વાકર્ષણના બળ કરતાં 10 39 ગણા વધુ બળ સાથે ન્યુક્લિયસ (પ્રોટોન) તરફ આકર્ષાય છે.

જો કણો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના દળોની જેમ વધતા અંતર સાથે ઘટતા દળો સાથે એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણ દળોને ઘણી વખત ઓળંગે છે, તો આ કણોને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોવાનું કહેવાય છે. કણો પોતાને કહેવાય છે ચાર્જ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિનાના કણો છે, પરંતુ કણ વિના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નથી.

ચાર્જ થયેલા કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્રતા નક્કી કરે છે, જેમ સમૂહ તીવ્રતા નક્કી કરે છે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ.

પ્રાથમિક કણનો વિદ્યુત ચાર્જ એ કણમાં કોઈ ખાસ પદ્ધતિ નથી કે જે તેમાંથી દૂર કરી શકાય, તેના ઘટક ભાગોમાં વિઘટિત થઈ શકે અને ફરીથી એસેમ્બલ કરી શકાય. ઇલેક્ટ્રોન અને અન્ય કણો પર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની હાજરીનો અર્થ ફક્ત તેમની વચ્ચે ચોક્કસ બળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અસ્તિત્વ છે.

જો આપણે આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના નિયમો જાણતા ન હોઈએ તો આપણે, સારમાં, ચાર્જ વિશે કશું જાણતા નથી. ચાર્જ વિશેના અમારા વિચારોમાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના નિયમોનું જ્ઞાન શામેલ હોવું જોઈએ. આ કાયદાઓ સરળ નથી, અને તેને થોડા શબ્દોમાં રૂપરેખા આપવી અશક્ય છે. તેથી, પૂરતું સંતોષકારક આપવું અશક્ય છે ટૂંકી વ્યાખ્યાખ્યાલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના બે ચિહ્નો.

બધા શરીરમાં સમૂહ હોય છે અને તેથી એકબીજાને આકર્ષે છે. ચાર્જ થયેલ શરીર બંને એકબીજાને આકર્ષિત અને ભગાડી શકે છે. આ સૌથી મહત્વપૂર્ણ હકીકત, તમને પરિચિત છે, તેનો અર્થ એ છે કે પ્રકૃતિમાં વિપરીત ચિહ્નોના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જવાળા કણો છે; સમાન ચિહ્નના ચાર્જના કિસ્સામાં, કણો ભગાડે છે, અને વિવિધ ચિહ્નોના કિસ્સામાં, તેઓ આકર્ષે છે.

પ્રાથમિક કણોનો ચાર્જ - પ્રોટોન, જે તમામ અણુ ન્યુક્લીનો ભાગ છે, તેને ધન અને ચાર્જ કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોન- નકારાત્મક. હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક વચ્ચે કોઈ આંતરિક તફાવત નથી. જો કણોના ચાર્જના સંકેતો ઉલટાવી દેવામાં આવે, તો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિ બિલકુલ બદલાશે નહીં.

પ્રાથમિક ચાર્જ.

ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન ઉપરાંત, અન્ય ઘણા પ્રકારના ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણો છે. પરંતુ માત્ર ઈલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન જ મુક્ત અવસ્થામાં અનિશ્ચિત સમય માટે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. બાકીના ચાર્જ થયેલા કણો સેકન્ડના દસ લાખમા ભાગ કરતાં ઓછા જીવે છે. તેઓ ઝડપી પ્રાથમિક કણોની અથડામણ દરમિયાન જન્મે છે અને, ઓછા સમય માટે અસ્તિત્વમાં હોવાથી, સડો, અન્ય કણોમાં ફેરવાય છે. તમે 11મા ધોરણમાં આ કણોથી પરિચિત થશો.

વિદ્યુત ચાર્જ ન હોય તેવા કણોનો સમાવેશ થાય છે ન્યુટ્રોન. તેનું દળ પ્રોટોનના દળ કરતાં થોડું વધારે છે. ન્યુટ્રોન, પ્રોટોન સાથે, અણુ ન્યુક્લિયસનો ભાગ છે. જો પ્રાથમિક કણમાં ચાર્જ હોય, તો તેનું મૂલ્ય સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓપ્રકૃતિમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળો એ હકીકતને કારણે મોટી ભૂમિકા ભજવે છે કે તમામ શરીરમાં ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલા કણો હોય છે. અણુઓના ઘટક ભાગો - ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોન - વિદ્યુત ચાર્જ ધરાવે છે.

શરીર વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળોની સીધી ક્રિયા શોધી શકાતી નથી, કારણ કે તેમની સામાન્ય સ્થિતિમાં શરીર ઇલેક્ટ્રિકલી તટસ્થ હોય છે.

કોઈપણ પદાર્થનો અણુ તટસ્થ હોય છે કારણ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. સકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણો વિદ્યુત દળો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે અને તટસ્થ સિસ્ટમ બનાવે છે.

મેક્રોસ્કોપિક બોડી ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થાય છે જો તેમાં ચાર્જની કોઈપણ નિશાની સાથે પ્રાથમિક કણોની વધુ માત્રા હોય. આમ, શરીરનો નકારાત્મક ચાર્જ પ્રોટોનની સંખ્યાની તુલનામાં ઇલેક્ટ્રોનની વધુ સંખ્યાને કારણે છે, અને હકારાત્મક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોનની અભાવને કારણે છે.

ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલ મેક્રોસ્કોપિક બોડી મેળવવા માટે, એટલે કે, તેને વિદ્યુતીકરણ કરવા માટે, તેની સાથે સંકળાયેલા સકારાત્મક ચાર્જમાંથી નકારાત્મક ચાર્જનો ભાગ અલગ કરવો અથવા નકારાત્મક ચાર્જને તટસ્થ શરીરમાં સ્થાનાંતરિત કરવું જરૂરી છે.

આ ઘર્ષણનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે. જો તમે શુષ્ક વાળ દ્વારા કાંસકો ચલાવો છો, તો પછી સૌથી વધુ મોબાઇલ ચાર્જ થયેલા કણોનો એક નાનો ભાગ - ઇલેક્ટ્રોન - વાળમાંથી કાંસકો તરફ જશે અને તેને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરશે, અને વાળ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરશે.

વિદ્યુતીકરણ દરમિયાન શુલ્કની સમાનતા

પ્રયોગની મદદથી, તે સાબિત કરી શકાય છે કે જ્યારે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણ થાય છે, ત્યારે બંને શરીર ચાર્જ મેળવે છે જે ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ હોય છે, પરંતુ તીવ્રતામાં સમાન હોય છે.

ચાલો એક ઈલેક્ટ્રોમીટર લઈએ, જેના સળિયા પર છિદ્ર સાથે ધાતુનો ગોળો છે, અને લાંબા હેન્ડલ્સ પર બે પ્લેટ છે: એક સખત રબરની બનેલી અને બીજી પ્લેક્સિગ્લાસની બનેલી. જ્યારે એકબીજા સામે ઘસવામાં આવે છે, ત્યારે પ્લેટો ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બને છે.

ચાલો પ્લેટોમાંથી એકને તેની દિવાલોને સ્પર્શ કર્યા વિના ગોળાની અંદર લાવીએ. જો પ્લેટ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે, તો ઇલેક્ટ્રોમીટરની સોય અને સળિયામાંથી કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન પ્લેટ તરફ આકર્ષિત થશે અને ગોળાની અંદરની સપાટી પર એકત્રિત થશે. તે જ સમયે, તીર હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવશે અને ઇલેક્ટ્રોમીટર સળિયાથી દૂર ધકેલવામાં આવશે (ફિગ. 14.2, a).

જો તમે ગોળાની અંદર બીજી પ્લેટ લાવો છો, તો પ્રથમ એકને દૂર કર્યા પછી, પછી ગોળાના ઇલેક્ટ્રોન અને સળિયાને પ્લેટમાંથી ભગાડવામાં આવશે અને તીર પર વધુ પ્રમાણમાં એકઠા થશે. આનાથી તીર સળિયામાંથી વિચલિત થશે, અને તે જ ખૂણા પર જે પહેલા પ્રયોગમાં હતો.

ગોળાની અંદરની બંને પ્લેટોને ઓછી કર્યા પછી, અમે તીરના કોઈપણ વિચલનને શોધીશું નહીં (ફિગ. 14.2, b). આ સાબિત કરે છે કે પ્લેટોના ચાર્જ તીવ્રતામાં સમાન છે અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ છે.

શરીર અને તેના અભિવ્યક્તિઓનું વીજળીકરણ.સિન્થેટીક કાપડના ઘર્ષણ દરમિયાન નોંધપાત્ર વિદ્યુતીકરણ થાય છે. જ્યારે તમે શુષ્ક હવામાં કૃત્રિમ સામગ્રીથી બનેલો શર્ટ ઉતારો છો, ત્યારે તમે લાક્ષણિક ક્રેકીંગ અવાજ સાંભળી શકો છો. નાના તણખા ઘસતી સપાટીઓના ચાર્જ થયેલા વિસ્તારો વચ્ચે કૂદી પડે છે.

પ્રિન્ટિંગ હાઉસમાં, પ્રિન્ટિંગ દરમિયાન કાગળનું વીજળીકરણ થાય છે અને શીટ્સ એકસાથે ચોંટી જાય છે. આવું ન થાય તે માટે, ચાર્જને ડ્રેઇન કરવા માટે ખાસ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો કે, નજીકના સંપર્કમાં શરીરના વિદ્યુતકરણનો ઉપયોગ ક્યારેક થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ ઇલેક્ટ્રોકોપી સ્થાપનોમાં, વગેરે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો.

પ્લેટોના વિદ્યુતીકરણનો અનુભવ સાબિત કરે છે કે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણ દરમિયાન, અસ્તિત્વમાં રહેલા ચાર્જનું પુનઃવિતરણ થાય છે જે અગાઉ તટસ્થ હતા. ઇલેક્ટ્રોનનો એક નાનો ભાગ એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં જાય છે. આ કિસ્સામાં, નવા કણો દેખાતા નથી, અને પહેલાથી અસ્તિત્વમાં રહેલા કણો અદૃશ્ય થતા નથી.

જ્યારે શરીરને વીજળી આપવામાં આવે છે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો. આ કાયદો એવી સિસ્ટમ માટે માન્ય છે કે જેમાં ચાર્જ થયેલા કણો બહારથી પ્રવેશતા નથી અને જેમાંથી તેઓ છોડતા નથી, એટલે કે અલગ સિસ્ટમ.

એક અલગ સિસ્ટમમાં, તમામ સંસ્થાઓના શુલ્કનો બીજગણિત સરવાળો સાચવવામાં આવે છે.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const. (14.1)

જ્યાં q 1, q 2, વગેરે વ્યક્તિગત ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓના શુલ્ક છે.

ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો છે ઊંડો અર્થ. જો ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણોની સંખ્યા બદલાતી નથી, તો ચાર્જ સંરક્ષણ કાયદાની પરિપૂર્ણતા સ્પષ્ટ છે. પરંતુ પ્રાથમિક કણો એકબીજામાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે, જન્મે છે અને અદૃશ્ય થઈ શકે છે, નવા કણોને જીવન આપે છે.

જો કે, તમામ કિસ્સાઓમાં, ચાર્જ થયેલ કણો ફક્ત સમાન તીવ્રતાના ચાર્જ સાથે જોડીમાં જ જન્મે છે અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ છે; ચાર્જ કરેલા કણો પણ ફક્ત જોડીમાં અદૃશ્ય થઈ જાય છે, તટસ્થમાં ફેરવાય છે. અને આ બધા કિસ્સાઓમાં, શુલ્કનો બીજગણિત સરવાળો સમાન રહે છે.

ચાર્જના સંરક્ષણના કાયદાની માન્યતાની પુષ્ટિ પ્રાથમિક કણોના વિશાળ સંખ્યામાં પરિવર્તનના અવલોકનો દ્વારા કરવામાં આવે છે. આ કાયદો સૌથી વધુ એક વ્યક્ત કરે છે મૂળભૂત ગુણધર્મોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ. ચાર્જ સંરક્ષણ માટેનું કારણ હજુ અજ્ઞાત છે.

ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ પર અમૂર્ત

આના દ્વારા પૂર્ણ: અગાફોનોવ રોમન

લુગા એગ્રો-ઇન્ડસ્ટ્રીયલ કોલેજ

ચાર્જની સંક્ષિપ્ત વ્યાખ્યા આપવી અશક્ય છે જે તમામ બાબતોમાં સંતોષકારક છે. અમે ખૂબ જ જટિલ રચનાઓ અને પ્રક્રિયાઓ જેમ કે અણુ, પ્રવાહી સ્ફટિકો, ગતિ દ્વારા પરમાણુઓનું વિતરણ વગેરે માટે સમજી શકાય તેવા ખુલાસા શોધવા માટે ટેવાયેલા છીએ. પરંતુ સૌથી મૂળભૂત, મૂળભૂત વિભાવનાઓ, સરળમાં અવિભાજ્ય, આજે વિજ્ઞાન અનુસાર, કોઈપણ આંતરિક પદ્ધતિથી વંચિત, હવે સંક્ષિપ્તમાં સંતોષકારક રીતે સમજાવી શકાતી નથી. ખાસ કરીને જો વસ્તુઓ આપણી ઇન્દ્રિયો દ્વારા સીધી રીતે જોવામાં આવતી નથી. તે આ મૂળભૂત ખ્યાલો છે કે જે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો સંદર્ભ આપે છે.

ચાલો આપણે સૌપ્રથમ એ જાણવાનો પ્રયત્ન કરીએ કે ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જ શું છે તે નહીં, પરંતુ વિધાન પાછળ શું છુપાયેલું છે: આ શરીર અથવા કણમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ છે.

તમે જાણો છો કે તમામ શરીર નાના કણોમાંથી બનેલા છે, સરળ (જ્યાં સુધી વિજ્ઞાન હવે જાણે છે) કણોમાં અવિભાજ્ય છે, જેને તેથી પ્રાથમિક કહેવામાં આવે છે. તમામ પ્રાથમિક કણોમાં સમૂહ હોય છે અને તેના કારણે તેઓ એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ અનુસાર, આકર્ષણનું બળ પ્રમાણમાં ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે કારણ કે તેમની વચ્ચેનું અંતર વધે છે: અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર. વધુમાં, મોટાભાગના પ્રાથમિક કણો, જો કે બધા જ નહીં, એકબીજા સાથે એવા બળ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે જે અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં પણ ઘટે છે, પરંતુ આ બળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતાં અનેક ગણું વધારે છે. . આમ, હાઇડ્રોજન અણુમાં, આકૃતિ 1 માં યોજનાકીય રીતે દર્શાવવામાં આવ્યું છે, ઇલેક્ટ્રોન ગુરુત્વાકર્ષણના બળ કરતાં 1039 ગણા વધુ બળ સાથે ન્યુક્લિયસ (પ્રોટોન) તરફ આકર્ષાય છે.

જો કણો એકબીજા સાથે એવા દળો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે જે ધીમે ધીમે વધતા અંતર સાથે ઘટે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ દળો કરતાં અનેક ગણા વધારે છે, તો આ કણોને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોવાનું કહેવાય છે. કણો પોતે ચાર્જ્ડ કહેવાય છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિનાના કણો છે, પરંતુ કણ વિના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નથી.

ચાર્જ થયેલા કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કહેવામાં આવે છે. જ્યારે આપણે કહીએ છીએ કે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થાય છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે તેઓ ચોક્કસ પ્રકારની (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક) ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા સક્ષમ છે, અને વધુ કંઈ નથી. કણો પર ચાર્જની અછતનો અર્થ એ છે કે તે આવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને શોધી શકતું નથી. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્રતા નક્કી કરે છે, જેમ સમૂહ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્રતા નક્કી કરે છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ પ્રાથમિક કણોની બીજી (દળ પછી) સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે, જે આસપાસના વિશ્વમાં તેમના વર્તનને નિર્ધારિત કરે છે.

આમ

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ ભૌતિક સ્કેલર જથ્થો છે જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક બળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશવા માટે કણો અથવા શરીરની મિલકતને લાક્ષણિકતા આપે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ q અથવા Q અક્ષરો દ્વારા પ્રતીકિત છે.

જેમ મિકેનિક્સમાં મટીરીયલ પોઈન્ટની વિભાવનાનો વારંવાર ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે ઘણી સમસ્યાઓના ઉકેલને નોંધપાત્ર રીતે સરળ બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે, જ્યારે ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બિંદુ ચાર્જનો વિચાર અસરકારક છે. પોઈન્ટ ચાર્જ એ ચાર્જ થયેલ શરીર છે જેના પરિમાણો આ શરીરથી અવલોકન બિંદુ અને અન્ય ચાર્જ થયેલ શરીરના અંતર કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછા છે. ખાસ કરીને, જો તેઓ બે બિંદુ ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિશે વાત કરે છે, તો તેઓ ધારે છે કે વિચારણા હેઠળના બે ચાર્જ થયેલ શરીર વચ્ચેનું અંતર તેમના રેખીય પરિમાણો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.

પ્રાથમિક કણનો વિદ્યુત ચાર્જ એ કણમાં કોઈ વિશિષ્ટ "મિકેનિઝમ" નથી કે જે તેમાંથી દૂર કરી શકાય, તેના ઘટક ભાગોમાં વિઘટિત થઈ શકે અને ફરીથી એસેમ્બલ કરી શકાય. ઇલેક્ટ્રોન અને અન્ય કણો પર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની હાજરીનો અર્થ ફક્ત તેમની વચ્ચે ચોક્કસ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અસ્તિત્વ છે.

પ્રકૃતિમાં વિપરીત સંકેતોના ચાર્જવાળા કણો છે. પ્રોટોનનો ચાર્જ સકારાત્મક કહેવાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ નકારાત્મક કહેવાય છે. કણ પરના ચાર્જના સકારાત્મક સંકેતનો અર્થ એ નથી કે તેના કોઈ વિશેષ ફાયદા છે. બે ચિહ્નોના ચાર્જની રજૂઆત એ હકીકતને સરળ રીતે વ્યક્ત કરે છે કે ચાર્જ થયેલા કણો આકર્ષિત અને ભગાડી શકે છે. જો ચાર્જ ચિહ્નો સમાન હોય, તો કણો ભગાડે છે, અને જો ચાર્જ ચિહ્નો અલગ હોય, તો તેઓ આકર્ષે છે.

બે પ્રકારના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના અસ્તિત્વના કારણો માટે હાલમાં કોઈ સમજૂતી નથી. કોઈપણ કિસ્સામાં, હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક વચ્ચે કોઈ મૂળભૂત તફાવત જોવા મળતા નથી. જો કણોના વિદ્યુત ચાર્જના ચિહ્નો વિરુદ્ધ બદલાઈ જાય, તો પ્રકૃતિમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિ બદલાશે નહીં.

બ્રહ્માંડમાં હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક ખૂબ જ સારી રીતે સંતુલિત છે. અને જો બ્રહ્માંડ સીમિત છે, તો તેનો કુલ વિદ્યુત ચાર્જ, તમામ સંભાવનાઓમાં, શૂન્ય સમાન છે.

સૌથી નોંધપાત્ર બાબત એ છે કે તમામ પ્રાથમિક કણોનો વિદ્યુત ચાર્જ તીવ્રતામાં સખત સમાન છે. ત્યાં એક ન્યૂનતમ ચાર્જ છે, જેને પ્રાથમિક કહેવાય છે, જે તમામ ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણો ધરાવે છે. ચાર્જ સકારાત્મક હોઈ શકે છે, પ્રોટોનની જેમ, અથવા નકારાત્મક, ઇલેક્ટ્રોનની જેમ, પરંતુ ચાર્જ મોડ્યુલસ બધા કિસ્સાઓમાં સમાન છે.

ચાર્જના ભાગને અલગ કરવું અશક્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોનથી. આ કદાચ સૌથી આશ્ચર્યજનક બાબત છે. કોઈપણ આધુનિક સિદ્ધાંત સમજાવી શકતું નથી કે શા માટે તમામ કણોના ચાર્જ સમાન છે, અને લઘુત્તમ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના મૂલ્યની ગણતરી કરવામાં સક્ષમ નથી. તે વિવિધ પ્રયોગોનો ઉપયોગ કરીને પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે.

1960ના દાયકામાં, નવા શોધાયેલા પ્રાથમિક કણોની સંખ્યા ચિંતાજનક રીતે વધવા લાગી ત્યાર બાદ, એવી ધારણા કરવામાં આવી હતી કે તમામ મજબૂત રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા કણો સંયુક્ત છે. વધુ મૂળભૂત કણોક્વાર્ક કહેવાતા. આશ્ચર્યજનક બાબત એ હતી કે ક્વાર્કમાં અપૂર્ણાંક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોવો જોઈએ: પ્રાથમિક ચાર્જનો 1/3 અને 2/3. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન બનાવવા માટે બે પ્રકારના ક્વાર્ક પૂરતા છે. અને તેમની મહત્તમ સંખ્યા, દેખીતી રીતે, છથી વધુ નથી.

ચાર્જના અનિવાર્ય લિકેજને કારણે, લંબાઈના ધોરણ - એક મીટરના સમાન, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના એકમનું મેક્રોસ્કોપિક ધોરણ બનાવવું અશક્ય છે. ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ એક તરીકે લેવો સ્વાભાવિક છે (આ હવે અણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં થાય છે). પરંતુ કુલોમ્બના સમયે, પ્રકૃતિમાં ઇલેક્ટ્રોનનું અસ્તિત્વ હજુ સુધી જાણીતું ન હતું. વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ ખૂબ નાનો છે અને તેથી ધોરણ તરીકે ઉપયોગ કરવો મુશ્કેલ છે.

ત્યાં બે પ્રકારના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ છે, પરંપરાગત રીતે હકારાત્મક અને નકારાત્મક કહેવાય છે. પોઝિટિવલી ચાર્જ્ડ બોડીઓ તે છે જે અન્ય ચાર્જ્ડ બોડીઓ પર તે જ રીતે કાર્ય કરે છે જે રીતે રેશમ સામે ઘર્ષણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિફાઇડ કાચ થાય છે. ઉન સાથેના ઘર્ષણ દ્વારા ઇબોનાઇટની જેમ ઇલેક્ટ્રિફાઇડ થાય તે રીતે કાર્ય કરતી સંસ્થાઓને નકારાત્મક ચાર્જ કહેવામાં આવે છે. કાચ પર ઉદ્ભવતા ચાર્જ માટે "પોઝિટિવ" નામની પસંદગી અને ઇબોનાઇટ પરના શુલ્ક માટે "નકારાત્મક" નામની પસંદગી સંપૂર્ણપણે રેન્ડમ છે.

ચાર્જીસ એક શરીરમાંથી બીજામાં ટ્રાન્સફર કરી શકાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, સીધા સંપર્ક દ્વારા). બોડી માસથી વિપરીત, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ આપેલ શરીરની અભિન્ન લાક્ષણિકતા નથી. અલગ-અલગ પરિસ્થિતિઓમાં સમાન શરીર પર અલગ-અલગ ચાર્જ હોઈ શકે છે.

ચાર્જની જેમ ભગાડે છે, વિપરીત ચાર્જ આકર્ષે છે. આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળો અને ગુરુત્વાકર્ષણ વચ્ચેના મૂળભૂત તફાવતને પણ દર્શાવે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ બળો હંમેશા આકર્ષક બળો હોય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની મહત્વની મિલકત તેની વિવેકબુદ્ધિ છે. આનો અર્થ એ છે કે ત્યાં કેટલાક સૌથી નાના, સાર્વત્રિક, વધુ અવિભાજ્ય પ્રાથમિક ચાર્જ છે, જેથી કોઈપણ શરીરનો ચાર્જ q આ પ્રાથમિક ચાર્જનો ગુણાંક છે:

જ્યાં N એ પૂર્ણાંક છે, e એ પ્રાથમિક ચાર્જનું મૂલ્ય છે. આધુનિક ખ્યાલો અનુસાર, આ ચાર્જ સંખ્યાત્મક રીતે ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ e = 1.6∙10-19 C જેટલો છે. પ્રાથમિક ચાર્જનું મૂલ્ય ખૂબ જ નાનું હોવાથી, મોટા ભાગના ચાર્જ્ડ બોડી માટે અવલોકન કરવામાં આવે છે અને વ્યવહારમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, N સંખ્યા ખૂબ મોટી છે, અને ચાર્જ ફેરફારની અલગ પ્રકૃતિ દેખાતી નથી. તેથી, એવું માનવામાં આવે છે કે સામાન્ય સ્થિતિમાં શરીરનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ લગભગ સતત બદલાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો.

બંધ સિસ્ટમની અંદર, કોઈપણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો બીજગણિત સરવાળો સ્થિર રહે છે:

અમે એક અલગ (અથવા બંધ) સિસ્ટમને સંસ્થાઓની સિસ્ટમ કહીશું જેમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બહારથી દાખલ કરવામાં આવતા નથી અને તેમાંથી દૂર કરવામાં આવતા નથી.

પ્રકૃતિમાં ક્યાંય અને ક્યારેય સમાન ચિહ્નનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ દેખાતો નથી અથવા અદૃશ્ય થતો નથી. હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો દેખાવ હંમેશા સમાન નકારાત્મક ચાર્જના દેખાવ સાથે હોય છે. ન તો હકારાત્મક કે નકારાત્મક ચાર્જ અલગથી અદૃશ્ય થઈ શકે છે; જો તેઓ મોડ્યુલસમાં સમાન હોય તો જ તેઓ એકબીજાને પરસ્પર નિષ્ક્રિય કરી શકે છે.

આ રીતે પ્રાથમિક કણો એકબીજામાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે. પરંતુ હંમેશા ચાર્જ કરેલા કણોના જન્મ દરમિયાન, વિપરીત ચિહ્નના ચાર્જવાળા કણોની જોડીનો દેખાવ જોવા મળે છે. આવી અનેક જોડીનો એક સાથે જન્મ પણ જોઈ શકાય છે. ચાર્જ કરેલા કણો અદૃશ્ય થઈ જાય છે, તટસ્થમાં ફેરવાય છે, ફક્ત જોડીમાં. આ તમામ તથ્યો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણના કાયદાના કડક અમલીકરણ વિશે કોઈ શંકા છોડતા નથી.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનું કારણ હજુ પણ અજ્ઞાત છે.

શરીરનું વિદ્યુતકરણ

મેક્રોસ્કોપિક સંસ્થાઓ, એક નિયમ તરીકે, ઇલેક્ટ્રિકલી તટસ્થ છે. કોઈપણ પદાર્થનો અણુ તટસ્થ હોય છે કારણ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. સકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણો વિદ્યુત દળો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે અને તટસ્થ સિસ્ટમ બનાવે છે.

મોટા શરીરને ચાર્જ કરવામાં આવે છે જ્યારે તેમાં સમાન ચાર્જ ચિહ્ન સાથે પ્રાથમિક કણોની વધુ સંખ્યા હોય છે. શરીરનો નકારાત્મક ચાર્જ પ્રોટોનની તુલનામાં ઇલેક્ટ્રોનની વધુ પડતી હોવાને કારણે છે, અને હકારાત્મક ચાર્જ તેમની ઉણપને કારણે છે.

ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલ મેક્રોસ્કોપિક બોડી મેળવવા માટે, અથવા, જેમ તેઓ કહે છે, તેને વિદ્યુતીકરણ કરવા માટે, તેની સાથે સંકળાયેલ સકારાત્મક ચાર્જથી નકારાત્મક ચાર્જનો ભાગ અલગ કરવો જરૂરી છે.

આ કરવાનો સૌથી સહેલો રસ્તો ઘર્ષણ સાથે છે. જો તમે તમારા વાળમાં કાંસકો ચલાવો છો, તો સૌથી વધુ મોબાઇલ ચાર્જ થયેલા કણોનો એક નાનો ભાગ - ઇલેક્ટ્રોન - વાળમાંથી કાંસકો તરફ જશે અને તેને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરશે, અને વાળ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થશે. જ્યારે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણ થાય છે, ત્યારે બંને શરીર વિરુદ્ધ ચિહ્નના ચાર્જ મેળવે છે, પરંતુ તીવ્રતામાં સમાન હોય છે.

ઘર્ષણનો ઉપયોગ કરીને શરીરને વિદ્યુતીકરણ કરવું ખૂબ જ સરળ છે. પરંતુ આ કેવી રીતે થાય છે તે સમજાવવું ખૂબ મુશ્કેલ કાર્ય હતું.

1 સંસ્કરણ. જ્યારે શરીરને વિદ્યુતીકરણ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમની વચ્ચે નજીકનો સંપર્ક મહત્વપૂર્ણ છે. વિદ્યુત દળો શરીરની અંદર ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. પરંતુ વિવિધ પદાર્થો માટે આ દળો અલગ છે. નજીકના સંપર્ક દરમિયાન, પદાર્થના ઇલેક્ટ્રોનનો એક નાનો ભાગ જેમાં શરીર સાથે ઇલેક્ટ્રોનનું જોડાણ પ્રમાણમાં નબળું હોય છે તે બીજા શરીરમાં જાય છે. ઇલેક્ટ્રોન હલનચલન આંતર-પરમાણુ અંતર (10-8 સે.મી.) કરતાં વધી નથી. પરંતુ જો મૃતદેહો અલગ કરવામાં આવે તો બંને પર આરોપ લાગશે. શરીરની સપાટીઓ ક્યારેય સંપૂર્ણ રીતે સુંવાળી હોતી નથી, તેથી સંક્રમણ માટે જરૂરી સંસ્થાઓ વચ્ચેનો નજીકનો સંપર્ક સપાટીના નાના વિસ્તારો પર જ સ્થાપિત થાય છે. જ્યારે શરીર એકબીજા સામે ઘસવામાં આવે છે, ત્યારે નજીકના સંપર્કવાળા વિસ્તારોની સંખ્યા વધે છે, અને આ રીતે એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં જતા કુલ ચાર્જ થયેલા કણોની સંખ્યા વધે છે. પરંતુ તે સ્પષ્ટ નથી કે ઇબોનાઇટ, પ્લેક્સિગ્લાસ અને અન્ય જેવા બિન-વાહક પદાર્થો (ઇન્સ્યુલેટર) માં ઇલેક્ટ્રોન કેવી રીતે આગળ વધી શકે છે. તેઓ તટસ્થ અણુઓમાં બંધાયેલા છે.

સંસ્કરણ 2. આયનીય LiF ક્રિસ્ટલ (ઇન્સ્યુલેટર) ના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને, આ સમજૂતી આના જેવી લાગે છે. સ્ફટિકની રચના દરમિયાન, વિવિધ પ્રકારની ખામીઓ ઊભી થાય છે, ખાસ કરીને ખાલી જગ્યાઓ - ક્રિસ્ટલ જાળીના ગાંઠો પર અપૂર્ણ જગ્યાઓ. જો સકારાત્મક લિથિયમ આયનો અને નકારાત્મક ફ્લોરિન આયનોની ખાલી જગ્યાઓની સંખ્યા સમાન ન હોય, તો સ્ફટિક રચના પર વોલ્યુમમાં ચાર્જ કરવામાં આવશે. પરંતુ સમગ્ર ચાર્જ સ્ફટિક દ્વારા લાંબા સમય સુધી જાળવી શકાતો નથી. હવામાં હંમેશા આયનોની ચોક્કસ માત્રા હોય છે, અને જ્યાં સુધી ક્રિસ્ટલનો ચાર્જ તેની સપાટી પરના આયનોના સ્તર દ્વારા તટસ્થ ન થાય ત્યાં સુધી ક્રિસ્ટલ તેમને હવામાંથી ખેંચી લેશે. જુદા જુદા ઇન્સ્યુલેટરમાં સ્પેસ ચાર્જ અલગ-અલગ હોય છે અને તેથી આયનોની સપાટીના સ્તરોના ચાર્જ અલગ હોય છે. ઘર્ષણ દરમિયાન, આયનોની સપાટીના સ્તરો મિશ્રિત થાય છે, અને જ્યારે ઇન્સ્યુલેટર અલગ પડે છે, ત્યારે તેમાંથી દરેક ચાર્જ થાય છે.

શું બે સરખા ઇન્સ્યુલેટર, ઉદાહરણ તરીકે સમાન LiF સ્ફટિકો, ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતકૃત થઈ શકે છે? જો તેમની પાસે સમાન જગ્યા ખર્ચ હોય, તો ના. પરંતુ જો સ્ફટિકીકરણની સ્થિતિ અલગ હોય અને અલગ-અલગ સંખ્યામાં ખાલી જગ્યાઓ દેખાય તો તેઓના પોતાના શુલ્ક પણ અલગ હોઈ શકે છે. અનુભવ દર્શાવે છે તેમ, રૂબી, એમ્બર, વગેરેના સમાન સ્ફટિકોના ઘર્ષણ દરમિયાન વીજળીકરણ ખરેખર થઈ શકે છે. જો કે, ઉપરોક્ત સમજૂતી તમામ કિસ્સાઓમાં સાચી હોવાની શક્યતા નથી. જો શરીરમાં, ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુ સ્ફટિકોનો સમાવેશ થાય છે, તો પછી તેમાં ખાલી જગ્યાઓનો દેખાવ શરીરના ચાર્જિંગ તરફ દોરી જવો જોઈએ નહીં.

શરીરને વિદ્યુતીકરણ કરવાની બીજી રીત તેમને વિવિધ કિરણોત્સર્ગ (ખાસ કરીને, અલ્ટ્રાવાયોલેટ, એક્સ-રે અને γ-કિરણોત્સર્ગ) ના સંપર્કમાં લાવવાનો છે. ધાતુઓને વિદ્યુતીકરણ કરવા માટે આ પદ્ધતિ સૌથી વધુ અસરકારક છે, જ્યારે, રેડિયેશનના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન ધાતુની સપાટી પરથી પછાડવામાં આવે છે અને વાહક હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે.

પ્રભાવ દ્વારા વીજળીકરણ. કંડક્ટર માત્ર ચાર્જ થયેલ શરીરના સંપર્ક પર જ નહીં, પણ જ્યારે તે અમુક અંતરે હોય ત્યારે પણ ચાર્જ થાય છે. ચાલો આ ઘટનાને વધુ વિગતમાં અન્વેષણ કરીએ. ચાલો ઇન્સ્યુલેટેડ વાહક (ફિગ. 3) પર કાગળની હળવા શીટ્સ લટકાવીએ. જો કંડક્ટરને પહેલા ચાર્જ કરવામાં ન આવે, તો પાંદડા બિન-વિચલિત સ્થિતિમાં હશે. ચાલો હવે કંડક્ટર માટે એક અવાહક મેટલ બોલ, જે ખૂબ ચાર્જ થાય છે, લાવીએ, ઉદાહરણ તરીકે, કાચની સળિયાનો ઉપયોગ કરીને. આપણે જોઈશું કે શરીરના છેડે લટકાવેલી શીટ્સ, a અને b બિંદુઓ પર, વિચલિત છે, જો કે ચાર્જ થયેલ શરીર કંડક્ટરને સ્પર્શતું નથી. વાહકને પ્રભાવ દ્વારા ચાર્જ કરવામાં આવ્યો હતો, તેથી જ આ ઘટનાને "પ્રભાવ દ્વારા વિદ્યુતીકરણ" અથવા "ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્ડક્શન" કહેવામાં આવે છે. વિદ્યુત ઇન્ડક્શન દ્વારા મેળવેલા ચાર્જને પ્રેરિત અથવા પ્રેરિત કહેવામાં આવે છે. શરીરના મધ્યમાં લટકાવેલા પાંદડા, બિંદુ a' અને b' પર, વિચલિત થતા નથી. આનો અર્થ એ છે કે પ્રેરિત ચાર્જ શરીરના છેડા પર જ ઉદ્ભવે છે, અને તેની મધ્ય તટસ્થ અથવા અનચાર્જ રહે છે. પોઈન્ટ a અને b પર લટકાવેલી શીટ્સ પર ઈલેક્ટ્રિફાઈડ કાચની લાકડી લાવીને, તે ચકાસવું સરળ છે કે બિંદુ b પરની શીટ્સ તેમાંથી ભગાડે છે, અને બિંદુ a પરની શીટ્સ આકર્ષાય છે. આનો અર્થ એ છે કે કંડક્ટરના દૂરસ્થ છેડે સમાન ચિહ્નનો ચાર્જ બોલ પર દેખાય છે, અને નજીકના ભાગો પર અલગ ચિહ્નનો ચાર્જ થાય છે. ચાર્જ થયેલ બોલને દૂર કરીને, આપણે જોઈશું કે પાંદડા નીચે જશે. જો આપણે બોલને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરીને પ્રયોગનું પુનરાવર્તન કરીએ (ઉદાહરણ તરીકે, સીલિંગ મીણનો ઉપયોગ કરીને) તો ઘટના સંપૂર્ણપણે સમાન રીતે આગળ વધે છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક થિયરીના દૃષ્ટિકોણથી, આ ઘટનાઓને કંડક્ટરમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનના અસ્તિત્વ દ્વારા સરળતાથી સમજાવવામાં આવે છે. જ્યારે વાહક પર હકારાત્મક ચાર્જ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન તેની તરફ આકર્ષાય છે અને વાહકની નજીકના છેડે એકઠા થાય છે. તેના પર ચોક્કસ સંખ્યામાં "વધુ" ઇલેક્ટ્રોન દેખાય છે, અને કંડક્ટરનો આ ભાગ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. દૂર છેડે ઈલેક્ટ્રોન્સનો અભાવ છે અને તેથી, ધન આયનોની અધિકતા છે: એક સકારાત્મક ચાર્જ અહીં દેખાય છે.

જ્યારે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ શરીરને વાહકની નજીક લાવવામાં આવે છે, ત્યારે દૂરના છેડે ઇલેક્ટ્રોન એકઠા થાય છે, અને નજીકના છેડે હકારાત્મક આયનોની વધુ માત્રા ઉત્પન્ન થાય છે. ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલનું કારણ બને છે તે ચાર્જને દૂર કર્યા પછી, તે ફરીથી સમગ્ર કંડક્ટરમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે, જેથી તેના તમામ ભાગો હજુ પણ અનચાર્જ થાય.

વાહકની સાથે ચાર્જની હિલચાલ અને તેના છેડે તેમના સંચય ત્યાં સુધી ચાલુ રહેશે જ્યાં સુધી કંડક્ટરના છેડા પર બનેલા વધારાના ચાર્જનો પ્રભાવ બોલમાંથી નીકળતા વિદ્યુત દળોને સંતુલિત ન કરે, જેના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોનનું પુનઃવિતરણ થાય છે. શરીરની મધ્યમાં ચાર્જની ગેરહાજરી દર્શાવે છે કે દડામાંથી નીકળતા દળો અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન પર કંડક્ટરના છેડે એકઠા થયેલા વધારાના ચાર્જ અહીં સંતુલિત છે.

પ્રેરિત ચાર્જને અલગ કરી શકાય છે જો, ચાર્જ્ડ બોડીની હાજરીમાં, વાહકને ભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે. આવો અનુભવ ફિગમાં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. 4. આ કિસ્સામાં, વિસ્થાપિત ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ થયેલ બોલને દૂર કર્યા પછી પાછા ફરી શકશે નહીં; કારણ કે વાહકના બંને ભાગો વચ્ચે ડાઇલેક્ટ્રિક (હવા) છે. વધારાના ઇલેક્ટ્રોન ડાબી બાજુએ વિતરિત કરવામાં આવે છે; બિંદુ b પર ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ બિંદુ b' ના વિસ્તારમાંથી આંશિક રીતે ફરી ભરાઈ જાય છે, જેથી કંડક્ટરનો દરેક ભાગ ચાર્જ થવા લાગે છે: ડાબી બાજુ - બોલના ચાર્જની સાઇન વિરુદ્ધ ચાર્જ સાથે, જમણે - બોલના ચાર્જ જેવા જ નામના ચાર્જ સાથે. માત્ર a અને b પોઈન્ટ પરના પાંદડા જ નહીં, પણ પોઈન્ટ a' અને b' પરના પહેલા સ્થિર પાંદડા પણ અલગ પડે છે.

બુરોવ L.I., Strelchenya V.M. A થી Z સુધી ભૌતિકશાસ્ત્ર: વિદ્યાર્થીઓ, અરજદારો, શિક્ષકો માટે. – Mn.: પેરાડોક્સ, 2000. – 560 p.

માયાકિશેવ જી.યા. ભૌતિકશાસ્ત્ર: ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ. 10-11 ગ્રેડ: પાઠયપુસ્તક. ભૌતિકશાસ્ત્રના ગહન અભ્યાસ માટે / G.Ya. માયાકિશેવ, એ.ઝેડ. સિન્યાકોવ, બી.એ. સ્લોબોડસ્કોવ. – M.Zh. બસ્ટાર્ડ, 2005. – 476 p.

ભૌતિકશાસ્ત્ર: પાઠયપુસ્તક. 10મા ધોરણ માટે ભથ્થું. શાળા અને અદ્યતન વર્ગો અભ્યાસ કર્યો ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ/ O. F. Kabardin, V. A. Orlov, E. E. Evenchik અને અન્ય; એડ. એ. એ. પિન્સકી. - 2જી આવૃત્તિ. – એમ.: શિક્ષણ, 1995. – 415 પૃષ્ઠ.

પ્રાથમિક ભૌતિકશાસ્ત્ર પાઠ્યપુસ્તક: અભ્યાસ માર્ગદર્શિકા. 3 વોલ્યુમમાં / એડ. જી.એસ. લેન્ડ્સબર્ગ: ટી. 2. વીજળી અને ચુંબકત્વ. – M: FIZMATLIT, 2003. – 480 p.

જો તમે કાગળની શીટ પર કાચની સળિયાને ઘસશો, તો સળિયા પ્લુમ પાંદડા, ફ્લુફ અને પાણીના પાતળા પ્રવાહોને આકર્ષવાની ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરશે. જ્યારે તમે પ્લાસ્ટિકના કાંસકાથી સુકા વાળને કાંસકો કરો છો, ત્યારે વાળ કાંસકો તરફ આકર્ષાય છે. આ સરળ ઉદાહરણોમાં આપણે એવા દળોના અભિવ્યક્તિનો સામનો કરીએ છીએ જેને વિદ્યુત કહેવાય છે.

શરીર અથવા કણો કે જે વિદ્યુત દળો સાથે આસપાસના પદાર્થો પર કાર્ય કરે છે તેને ચાર્જ અથવા ઇલેક્ટ્રિફાઇડ કહેવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉપર જણાવેલ કાચનો સળિયો, કાગળના ટુકડા પર ઘસ્યા પછી, વિદ્યુત બની જાય છે.

કણો વિદ્યુત ચાર્જ ધરાવે છે જો તેઓ વિદ્યુત દળો દ્વારા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. કણો વચ્ચે વધતા અંતર સાથે વિદ્યુત બળ ઘટે છે. વિદ્યુત દળો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના દળો કરતાં અનેક ગણા વધારે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ ભૌતિક જથ્થો છે જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્રતા નક્કી કરે છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ચાર્જ થયેલ કણો અથવા શરીર વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સકારાત્મક અને નકારાત્મક વિભાજિત કરવામાં આવે છે. સ્થિર પ્રાથમિક કણો - પ્રોટોન અને પોઝીટ્રોન, તેમજ ધાતુના અણુઓના આયનો, વગેરેમાં સકારાત્મક ચાર્જ હોય ​​છે. સ્થિર નકારાત્મક ચાર્જ કેરિયર્સ ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિપ્રોટોન છે.

ત્યાં ઇલેક્ટ્રિકલી અનચાર્જ કણો છે, એટલે કે, ન્યુટ્રલ કણો: ન્યુટ્રોન, ન્યુટ્રિનો. આ કણો વિદ્યુત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેતા નથી, કારણ કે તેમનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શૂન્ય છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિના કણો છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ કણો વિના અસ્તિત્વમાં નથી.

રેશમ સાથે ઘસવામાં કાચ પર હકારાત્મક ચાર્જ દેખાય છે. ફર પર ઘસવામાં આવેલ ઇબોનાઇટ નકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે. કણો સમાન ચિન્હો (જેમ કે ચાર્જ) ના ચાર્જ વડે ભગાડે છે અને અલગ અલગ ચિહ્નો (વિરોધી ચાર્જ) સાથે કણો આકર્ષે છે.

બધા શરીર અણુઓથી બનેલા છે. અણુઓમાં સકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ અણુ ન્યુક્લિયસ અને નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઇલેક્ટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે જે અણુ ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરે છે. અણુ ન્યુક્લિયસમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ પ્રોટોન અને તટસ્થ કણો - ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે. અણુમાંના શુલ્કને એવી રીતે વિતરિત કરવામાં આવે છે કે અણુ સંપૂર્ણ તટસ્થ છે, એટલે કે, અણુમાં ધન અને નકારાત્મક શુલ્કનો સરવાળો શૂન્ય છે.

ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન એ કોઈપણ પદાર્થનો ભાગ છે અને તે સૌથી નાના સ્થિર પ્રાથમિક કણો છે. આ કણો અમર્યાદિત સમય માટે મુક્ત સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને પ્રાથમિક ચાર્જ કહેવામાં આવે છે.

પ્રાથમિક ચાર્જ એ ન્યૂનતમ ચાર્જ છે જે તમામ ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણો ધરાવે છે. પ્રોટોનનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બરાબર છે સંપૂર્ણ મૂલ્યઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ:

e = 1.6021892(46) * 10-19 C

કોઈપણ ચાર્જની તીવ્રતા એ પ્રાથમિક ચાર્જના સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં ગુણાંક છે, એટલે કે, ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ. ઇલેક્ટ્રોન ગ્રીક ઇલેક્ટ્રોનમાંથી અનુવાદિત - એમ્બર, પ્રોટોન - ગ્રીક પ્રોટોમાંથી - પ્રથમ, લેટિન ન્યુટ્રમમાંથી ન્યુટ્રોન - ન તો એક કે બીજું.

વિવિધ સંસ્થાઓના વિદ્યુતીકરણ પરના સરળ પ્રયોગો નીચેના મુદ્દાઓને સમજાવે છે.

1. બે પ્રકારના શુલ્ક છે: હકારાત્મક (+) અને નકારાત્મક (-). જ્યારે કાચ ચામડા અથવા રેશમ સામે ઘસવામાં આવે છે ત્યારે હકારાત્મક ચાર્જ થાય છે, અને જ્યારે એમ્બર (અથવા એબોનાઇટ) ઊન સામે ઘસવામાં આવે છે ત્યારે નકારાત્મક ચાર્જ થાય છે.

2. શુલ્ક (અથવા ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓ) એકબીજા સાથે સંપર્ક કરો. સમાન શુલ્કદૂર દબાણ, અને ચાર્જથી વિપરીતઆકર્ષાય છે.

3. વિદ્યુતીકરણની સ્થિતિને એક શરીરમાંથી બીજામાં સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે, જે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સ્થાનાંતરણ સાથે સંકળાયેલ છે. આ કિસ્સામાં, મોટા અથવા નાના ચાર્જને શરીરમાં સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે, એટલે કે ચાર્જની તીવ્રતા હોય છે. જ્યારે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણ થાય છે, ત્યારે બંને શરીર ચાર્જ મેળવે છે, એક હકારાત્મક અને અન્ય નકારાત્મક. તે પર ભાર મૂકવો જોઈએ કે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુત થયેલ શરીરના શુલ્કના નિરપેક્ષ મૂલ્યો સમાન છે, જે ઇલેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને અસંખ્ય શુલ્ક માપન દ્વારા પુષ્ટિ થયેલ છે.

ઇલેક્ટ્રોનની શોધ અને અણુની રચનાના અભ્યાસ પછી ઘર્ષણ દરમિયાન શા માટે શરીર વિદ્યુતકૃત (એટલે ​​​​કે, ચાર્જ) થાય છે તે સમજાવવું શક્ય બન્યું. જેમ તમે જાણો છો, બધા પદાર્થો અણુઓ ધરાવે છે; અણુઓ, બદલામાં, પ્રાથમિક કણોનો સમાવેશ કરે છે - નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન, હકારાત્મક ચાર્જ પ્રોટોનઅને તટસ્થ કણો - ન્યુટ્રોન. ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન એ પ્રાથમિક (ન્યૂનતમ) વિદ્યુત શુલ્કના વાહક છે.

પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ( ઇ) - આ સૌથી નાનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ છે, હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક, ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જના મૂલ્યની બરાબર:

e = 1.6021892(46) 10 -19 સી.

ત્યાં ઘણા ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણો છે, અને લગભગ તમામમાં ચાર્જ છે +eઅથવા -eજો કે, આ કણો ખૂબ જ અલ્પજીવી છે. તેઓ સેકન્ડના દસ લાખમા ભાગ કરતાં પણ ઓછા જીવે છે. માત્ર ઈલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન જ મુક્ત અવસ્થામાં અનિશ્ચિત સમય માટે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન (ન્યુક્લિયોન્સ) અણુના સકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ ન્યુક્લિયસ બનાવે છે, જેની આસપાસ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન ફરે છે, જેની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે, જેથી અણુ એક પાવરહાઉસ છે.

સામાન્ય સ્થિતિમાં, અણુઓ (અથવા પરમાણુઓ) ધરાવતાં શરીર ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ હોય છે. જો કે, ઘર્ષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન, કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન કે જેમણે તેમના પરમાણુ છોડી દીધા છે તે એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં જઈ શકે છે. ઇલેક્ટ્રોન હલનચલન આંતર-પરમાણુ અંતર કરતાં વધી નથી. પરંતુ જો શરીરને ઘર્ષણ પછી અલગ કરવામાં આવે, તો તે ચાર્જ થઈ જશે; શરીર કે જેણે તેના કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન છોડ્યા છે તે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવશે, અને જે શરીર તેમને પ્રાપ્ત કરશે તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવશે.

તેથી, શરીર ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બને છે, એટલે કે, જ્યારે તેઓ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે અથવા મેળવે છે ત્યારે તેઓ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ મેળવે છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, આયનોની હિલચાલને કારણે વીજળીકરણ થાય છે. આ કિસ્સામાં, કોઈ નવા વિદ્યુત શુલ્ક ઉભા થતા નથી. ઇલેક્ટ્રિફાઇંગ બોડી વચ્ચે હાલના ચાર્જનો માત્ર એક વિભાજન છે: નકારાત્મક ચાર્જનો ભાગ એક શરીરમાંથી બીજામાં જાય છે.

ચાર્જનું નિર્ધારણ.

તે ખાસ કરીને ભારપૂર્વક જણાવવું જોઈએ કે ચાર્જ એ કણની અભિન્ન મિલકત છે. ચાર્જ વિના કણની કલ્પના કરવી શક્ય છે, પરંતુ કણ વિના ચાર્જની કલ્પના કરવી અશક્ય છે.

ચાર્જ કરેલા કણો આકર્ષણ (વિરોધી ચાર્જ) અથવા પ્રતિકૂળતા (જેમ કે ચાર્જ) માં એવા દળો સાથે પ્રગટ થાય છે જે ગુરુત્વાકર્ષણ દળો કરતાં વધુ તીવ્રતાના ઘણા ઓર્ડર હોય છે. આમ, હાઇડ્રોજન અણુમાં ન્યુક્લિયસમાં ઇલેક્ટ્રોનનું વિદ્યુત આકર્ષણનું બળ આ કણોના ગુરુત્વાકર્ષણના બળ કરતાં 10 39 ગણું વધારે છે. ચાર્જ થયેલા કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, અને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્રતા નક્કી કરે છે.

IN આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રઆ રીતે ચાર્જ નક્કી થાય છે:

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ- આ એક ભૌતિક જથ્થો છે જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો સ્ત્રોત છે, જેના દ્વારા ચાર્જ સાથે કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ- ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશવાની શરીરની ક્ષમતાને દર્શાવતો ભૌતિક જથ્થો. Coulombs માં માપવામાં આવે છે.

પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ- પ્રાથમિક કણોનો લઘુત્તમ ચાર્જ (પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ).

શરીર પર ચાર્જ છે, એટલે કે તેમાં વધારાના અથવા ખૂટતા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ ચાર્જ નિયુક્ત કરવામાં આવ્યો છે q=ne. (તે પ્રાથમિક શુલ્કની સંખ્યા જેટલી છે).

શરીરને વીજળીયુક્ત કરો- ઇલેક્ટ્રોનની વધુ પડતી અને ઉણપ બનાવો. પદ્ધતિઓ: ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણઅને સંપર્ક દ્વારા વીજળીકરણ.

બિંદુ પરોઢ d એ શરીરનો ચાર્જ છે, જેને ભૌતિક બિંદુ તરીકે લઈ શકાય છે.

ટેસ્ટ ચાર્જ() – બિંદુ, નાનો ચાર્જ, હંમેશા હકારાત્મક – ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરવા માટે વપરાય છે.

ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો:એક અલગ સિસ્ટમમાં, આ સંસ્થાઓની એકબીજા સાથેની કોઈપણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે તમામ શરીરના શુલ્કનો બીજગણિત સરવાળો સ્થિર રહે છે..

કુલોમ્બનો કાયદો:બે બિંદુ શુલ્ક વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો આ શુલ્કના ઉત્પાદનના પ્રમાણસર છે, તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે, તે માધ્યમના ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે અને તેમના કેન્દ્રોને જોડતી સીધી રેખા સાથે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે..

, ક્યાં

F/m, Cl 2 /nm 2 – ડાઇલેક્ટ્રિક. ઝડપી શૂન્યાવકાશ

- સંબંધ ધરાવે છે. ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક (>1)

- સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક અભેદ્યતા. પર્યાવરણ

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર- એક ભૌતિક માધ્યમ કે જેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના ગુણધર્મો:

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતાઓ:

ટેન્શન(ઇ) એ આપેલ બિંદુ પર મૂકવામાં આવેલા એકમ પરીક્ષણ ચાર્જ પર કાર્ય કરતા બળની સમાન વેક્ટર જથ્થો છે.

N/C માં માપવામાં આવે છે.

દિશા- ના જેવું સરખું અભિનય બળ.

તણાવ નિર્ભર નથીન તો તાકાત પર કે ન તો ટેસ્ટ ચાર્જના કદ પર.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોની સુપરપોઝિશન: ઘણા ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ક્ષેત્રની શક્તિ દરેક ચાર્જની ક્ષેત્રની શક્તિના વેક્ટર સરવાળા જેટલી છે:

ગ્રાફિકલીઇલેક્ટ્રોનિક ક્ષેત્રને તણાવ રેખાઓનો ઉપયોગ કરીને રજૂ કરવામાં આવે છે.

તણાવ રેખા– એક રેખા જેની સ્પર્શક દરેક બિંદુ પર ટેન્શન વેક્ટરની દિશા સાથે એકરુપ હોય છે.

તણાવ રેખાઓના ગુણધર્મો: તેઓ એકબીજાને છેદતા નથી, દરેક બિંદુ દ્વારા ફક્ત એક જ રેખા દોરી શકાય છે; તેઓ બંધ નથી, તેઓ સકારાત્મક ચાર્જ છોડી દે છે અને નકારાત્મકમાં પ્રવેશ કરે છે, અથવા અનંતમાં વિખેરી નાખે છે.

ક્ષેત્રોના પ્રકાર:

સમાન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર– એક ક્ષેત્ર જેની તીવ્રતા વેક્ટર દરેક બિંદુએ તીવ્રતા અને દિશામાં સમાન હોય છે.

વિજાતીય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર – એક ક્ષેત્ર જેની તીવ્રતા વેક્ટર દરેક બિંદુએ તીવ્રતા અને દિશામાં અસમાન છે.

સતત વિદ્યુત ક્ષેત્ર- ટેન્શન વેક્ટર બદલાતું નથી.

ચલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર- તણાવ વેક્ટર બદલાય છે.

ચાર્જ ખસેડવા માટે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા કરવામાં આવેલું કાર્ય.

, જ્યાં F એ બળ છે, S એ વિસ્થાપન છે, - F અને S વચ્ચેનો ખૂણો.

સમાન ક્ષેત્ર માટે: બળ સતત છે.

કાર્ય બોલના આકાર પર આધારિત નથી; બંધ માર્ગ સાથે આગળ વધવા માટે કરવામાં આવેલ કામ શૂન્ય છે.

બિન-યુનિફોર્મ ક્ષેત્ર માટે:

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સંભવિત– ફિલ્ડ જે કાર્ય કરે છે તેનો ગુણોત્તર, પરીક્ષણ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને અનંતમાં ખસેડીને, આ ચાર્જની તીવ્રતા સુધી.

-સંભવિત- ક્ષેત્રની ઊર્જા લાક્ષણિકતા. વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે

સંભવિત તફાવત:

, તે

, અર્થ

-સંભવિત ઢાળ.

સમાન ક્ષેત્ર માટે: સંભવિત તફાવત - વિદ્યુત્સ્થીતિમાન:

. તે વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે, ઉપકરણો વોલ્ટમીટર છે.

વિદ્યુત ક્ષમતા- વિદ્યુત ચાર્જ એકઠા કરવા માટે શરીરની ક્ષમતા; સંભવિત અને ચાર્જનો ગુણોત્તર, જે આપેલ વાહક માટે હંમેશા સ્થિર હોય છે.

.

ચાર્જ પર નિર્ભર નથી અને સંભવિત પર નિર્ભર નથી. પરંતુ તે કંડક્ટરના કદ અને આકાર પર આધાર રાખે છે; માધ્યમના ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો પર.

, જ્યાં r કદ છે,

- શરીરની આસપાસના વાતાવરણની અભેદ્યતા.

વિદ્યુત ક્ષમતા વધે છે જો કોઈ શરીર - વાહક અથવા ડાઇલેક્ટ્રિક્સ - નજીકમાં હોય.

કેપેસિટર- ચાર્જ એકઠા કરવા માટેનું ઉપકરણ. વિદ્યુત ક્ષમતા:

ફ્લેટ કેપેસિટર- તેમની વચ્ચે ડાઇલેક્ટ્રિક સાથેની બે મેટલ પ્લેટ. ફ્લેટ કેપેસિટરની ઇલેક્ટ્રિક ક્ષમતા:

, જ્યાં S એ પ્લેટોનો વિસ્તાર છે, d એ પ્લેટો વચ્ચેનું અંતર છે.

ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની ઊર્જાએક પ્લેટમાંથી બીજી પ્લેટમાં ચાર્જ ટ્રાન્સફર કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા કરવામાં આવતા કામની સમાન.

નાના ચાર્જ ટ્રાન્સફર

, વોલ્ટેજ માં બદલાશે

, કામ થઈ ગયું છે

. કારણ કે

, અને C = const,

. પછી

. ચાલો એકીકૃત કરીએ:

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઊર્જા:

, જ્યાં V=Sl એ વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા કબજે કરેલ વોલ્યુમ છે

બિન-સમાન ક્ષેત્ર માટે:

.

વોલ્યુમેટ્રિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ઘનતા:

. J/m 3 માં માપવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક દ્વિધ્રુવ- એક સિસ્ટમ જેમાં બે સમાન હોય છે, પરંતુ ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ હોય છે, એકબીજાથી અમુક અંતરે સ્થિત ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પોઇન્ટ હોય છે (દ્વિધ્રુવ આર્મ -l).

દ્વિધ્રુવની મુખ્ય લાક્ષણિકતા છે દ્વિધ્રુવ ક્ષણ– ચાર્જ અને દ્વિધ્રુવ આર્મના ઉત્પાદનની સમાન વેક્ટર, નકારાત્મક ચાર્જથી હકારાત્મક તરફ નિર્દેશિત. નિયુક્ત

. કુલોમ્બ મીટરમાં માપવામાં આવે છે.

સમાન વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં દ્વિધ્રુવ.

નીચેના દળો દ્વિધ્રુવના દરેક ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે:

અને

. આ દળો વિરુદ્ધ નિર્દેશિત છે અને દળોની જોડીની એક ક્ષણ બનાવે છે - એક ટોર્ક:, જ્યાં

એમ - ટોર્ક એફ - દ્વિધ્રુવ પર કાર્ય કરતી દળો

d – ઉંબરો હાથ – દ્વિધ્રુવ હાથ

p – દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ E – તણાવ

- p Eq - ચાર્જ વચ્ચેનો ખૂણો

ટોર્કના પ્રભાવ હેઠળ, દ્વિધ્રુવ પરિભ્રમણ કરશે અને તણાવ રેખાઓની દિશામાં પોતાને સંરેખિત કરશે. વેક્ટર p અને E સમાંતર અને દિશાવિહીન હશે.

બિન-યુનિફોર્મ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં દ્વિધ્રુવ.

ત્યાં એક ટોર્ક છે, જેનો અર્થ છે કે દ્વિધ્રુવ ફરશે. પરંતુ દળો અસમાન હશે, અને દ્વિધ્રુવ જ્યાં બળ વધારે છે ત્યાં જશે.

-તાણ ઢાળ. ટેન્શન ગ્રેડિયન્ટ જેટલું ઊંચું હશે, દ્વિધ્રુવને ખેંચતું બાજુનું બળ વધારે છે. દ્વિધ્રુવ બળની રેખાઓ સાથે લક્ષી છે.

દ્વિધ્રુવ આંતરિક ક્ષેત્ર.

પણ. પછી:

.

દ્વિધ્રુવને બિંદુ O પર રહેવા દો અને તેનો હાથ નાનો છે. પછી:

.

ફોર્મ્યુલાને ધ્યાનમાં રાખીને મેળવવામાં આવી હતી:

આમ, સંભવિત તફાવત અડધા કોણની સાઈન કે જેના પર દ્વિધ્રુવીય બિંદુઓ દેખાય છે અને આ બિંદુઓને જોડતી સીધી રેખા પર દ્વિધ્રુવીય ક્ષણના પ્રક્ષેપણ પર આધાર રાખે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ડાઇલેક્ટ્રિક્સ.

ડાઇલેક્ટ્રિક- એક પદાર્થ કે જેમાં મફત શુલ્ક નથી, અને તેથી તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતું નથી. જો કે, હકીકતમાં, વાહકતા અસ્તિત્વમાં છે, પરંતુ તે નહિવત્ છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક વર્ગો:

ધ્રુવીય પરમાણુઓ (પાણી, નાઇટ્રોબેન્ઝીન): પરમાણુઓ સપ્રમાણતા ધરાવતા નથી, હકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જના સમૂહના કેન્દ્રો એકરૂપ થતા નથી, જેનો અર્થ છે કે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ન હોય ત્યારે પણ તેમની પાસે દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ હોય છે.

બિન-ધ્રુવીય અણુઓ (હાઈડ્રોજન, ઓક્સિજન) સાથે: પરમાણુઓ સપ્રમાણતાવાળા હોય છે, હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કના સમૂહના કેન્દ્રો એકરૂપ હોય છે, જેનો અર્થ છે કે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં તેમની પાસે દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ નથી.

સ્ફટિકીય (સોડિયમ ક્લોરાઇડ): બે સબલેટીસનું મિશ્રણ, જેમાંથી એક હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે અને અન્ય નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે; વિદ્યુત ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં, કુલ દ્વિધ્રુવ ક્ષણ શૂન્ય છે.

ધ્રુવીકરણ- ચાર્જના અવકાશી વિભાજનની પ્રક્રિયા, ડાઇલેક્ટ્રિકની સપાટી પર બંધાયેલા ચાર્જનો દેખાવ, જે ડાઇલેક્ટ્રિકની અંદરના ક્ષેત્રના નબળા પડવા તરફ દોરી જાય છે.

ધ્રુવીકરણ પદ્ધતિઓ:

પદ્ધતિ 1 - ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ધ્રુવીકરણ:

ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર - તેમના તરફ કેશન અને આયનોની હિલચાલ, પદાર્થોનું નિષ્ક્રિયકરણ; હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કના ક્ષેત્રો રચાય છે. પ્રવાહ ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે. તટસ્થીકરણ મિકેનિઝમની સ્થાપનાનો દર છૂટછાટના સમય દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે - આ તે સમય છે જે દરમિયાન ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે તે ક્ષણથી ધ્રુવીકરણ emf 0 થી મહત્તમ સુધી વધે છે. = 10 -3 -10 -2 સે.

પદ્ધતિ 2 - ઓરિએન્ટેશનલ ધ્રુવીકરણ:

બિન-કમ્પેન્સેટેડ ધ્રુવીય રાશિઓ ડાઇલેક્ટ્રિકની સપાટી પર રચાય છે, એટલે કે. ધ્રુવીકરણની ઘટના થાય છે. ડાઇલેક્ટ્રિકની અંદરનો વોલ્ટેજ બાહ્ય વોલ્ટેજ કરતા ઓછો છે. આરામનો સમય: = 10 -13 -10 -7 સે. આવર્તન 10 MHz.

પદ્ધતિ 3 - ઇલેક્ટ્રોનિક ધ્રુવીકરણ:

બિન-ધ્રુવીય અણુઓની લાક્ષણિકતા જે દ્વિધ્રુવ બની જાય છે. આરામનો સમય: = 10 -16 -10 -14 સે. આવર્તન 10 8 MHz.

પદ્ધતિ 4 - આયન ધ્રુવીકરણ:

બે જાળીઓ (Na અને Cl) એકબીજાની તુલનામાં વિસ્થાપિત છે.

આરામનો સમય:

પદ્ધતિ 5 - માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ ધ્રુવીકરણ:

જ્યારે ચાર્જ થયેલ અને અનચાર્જ કરેલ સ્તરો વૈકલ્પિક હોય ત્યારે જૈવિક રચનાઓની લાક્ષણિકતા. અર્ધ-પારગમ્ય અથવા આયન-અભેદ્ય પાર્ટીશનો પર આયનોનું પુનઃવિતરણ છે.

આરામનો સમય: =10 -8 -10 -3 સે. આવર્તન 1KHz

ધ્રુવીકરણની ડિગ્રીની સંખ્યાત્મક લાક્ષણિકતાઓ:

વીજળી- આ દ્રવ્યમાં અથવા શૂન્યાવકાશમાં મફત શુલ્કની આદેશિત હિલચાલ છે.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટેની શરતો:

મફત શુલ્કની હાજરી

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની હાજરી, એટલે કે. દળો આ આરોપો પર કામ કરે છે

વર્તમાન તાકાત- સમયના એકમ (1 સેકન્ડ) દીઠ કંડક્ટરના કોઈપણ ક્રોસ સેક્શનમાંથી પસાર થતા ચાર્જ જેટલું મૂલ્ય

એમ્પીયરમાં માપવામાં આવે છે.

n - ચાર્જ એકાગ્રતા

q - ચાર્જ મૂલ્ય

એસ - કંડક્ટરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર

- કણોની દિશાત્મક હિલચાલની ગતિ.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ચાર્જ થયેલા કણોની હિલચાલની ઝડપ નાની છે - 7 * 10 -5 m/s, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના પ્રસારની ઝડપ 3 * 10 8 m/s છે.

વર્તમાન ઘનતા- 1 સેકન્ડમાં 1 m2 ના ક્રોસ સેક્શનમાંથી પસાર થતા ચાર્જની માત્રા.

. A/m2 માં માપવામાં આવે છે.

- ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાંથી આયન પર કામ કરતું બળ ઘર્ષણ બળ જેટલું છે

- આયન ગતિશીલતા

- આયનોની દિશાત્મક હિલચાલની ગતિ = ગતિશીલતા, ક્ષેત્રની શક્તિ

આયનોની સાંદ્રતા, તેમના ચાર્જ અને ગતિશીલતા જેટલી વધારે છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ચોક્કસ વાહકતા વધારે છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, આયનોની ગતિશીલતા વધે છે અને વિદ્યુત વાહકતા વધે છે.

વિદ્યુત રીતે ચાર્જ થયેલા શરીરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના અવલોકનોના આધારે, અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી બેન્જામિન ફ્રેન્કલીને કેટલાક શરીરને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા અને અન્યને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કર્યા છે. આ મુજબ અને ઇલેક્ટ્રિક શુલ્કકહેવાય છે હકારાત્મકઅને નકારાત્મક.

સમાન ચાર્જ સાથે શરીર ભગાડે છે. વિરોધી ચાર્જવાળા શરીર આકર્ષે છે.

ચાર્જના આ નામો તદ્દન પરંપરાગત છે, અને તેનો એક માત્ર અર્થ એ છે કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જવાળા શરીર કાં તો આકર્ષી શકે છે અથવા ભગાડી શકે છે.

શરીરના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની નિશાની ચાર્જ સાઇનના પરંપરાગત ધોરણ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ફર સાથે ઘસવામાં આવેલી ઇબોનાઇટ સ્ટીકનો ચાર્જ આમાંના એક ધોરણ તરીકે લેવામાં આવ્યો હતો. એવું માનવામાં આવે છે કે ઇબોનાઇટ લાકડી, ફર સાથે ઘસવામાં આવ્યા પછી, હંમેશા નકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે.

જો આપેલ શરીરના ચાર્જની નિશાની નક્કી કરવી જરૂરી હોય, તો તેને ઇબોનાઇટ લાકડી પર લાવવામાં આવે છે, ફર સાથે ઘસવામાં આવે છે, હળવા સસ્પેન્શનમાં નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જોવા મળે છે. જો લાકડીને ભગાડવામાં આવે છે, તો શરીર પર નકારાત્મક ચાર્જ છે.

પ્રાથમિક કણોની શોધ અને અભ્યાસ પછી, તે બહાર આવ્યું છે નકારાત્મક ચાર્જહંમેશા પ્રાથમિક કણ હોય છે - ઇલેક્ટ્રોન

ઈલેક્ટ્રોન (ગ્રીકમાંથી - એમ્બર) - નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથે સ્થિર પ્રાથમિક કણe = 1.6021892(46) . 10 -19 સી, બાકીનો સમૂહm e =9.1095. 10 -19 કિગ્રા. 1897 માં અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી જે.જે. થોમસન દ્વારા શોધાયેલ.

કુદરતી રેશમ સાથે ઘસવામાં આવેલી કાચની સળિયાનો ચાર્જ હકારાત્મક ચાર્જના ધોરણ તરીકે લેવામાં આવ્યો હતો. જો ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બોડીમાંથી લાકડીને ભગાડવામાં આવે છે, તો આ શરીરમાં હકારાત્મક ચાર્જ હોય ​​છે.

હકારાત્મક ચાર્જહંમેશા હોય છે પ્રોટોનજે અણુ ન્યુક્લિયસનો ભાગ છે. સાઇટ પરથી સામગ્રી

શરીરના ચાર્જની નિશાની નક્કી કરવા માટે ઉપરોક્ત નિયમોનો ઉપયોગ કરીને, તમારે યાદ રાખવાની જરૂર છે કે તે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી સંસ્થાઓના પદાર્થ પર આધારિત છે. આમ, જો કૃત્રિમ સામગ્રીથી બનેલા કપડાથી ઘસવામાં આવે તો ઇબોનાઇટ સ્ટીકને હકારાત્મક ચાર્જ થઈ શકે છે. કાચની સળિયાને રુવાંટી સાથે ઘસવામાં આવે તો નકારાત્મક ચાર્જ થશે. તેથી, જો તમે ઇબોનાઇટ સ્ટીક પર નકારાત્મક ચાર્જ મેળવવાની યોજના ઘડી રહ્યા હો, તો તમારે તેને ફર અથવા વૂલન કપડાથી ઘસતી વખતે ચોક્કસપણે તેનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ. આ જ કાચની સળિયાના વિદ્યુતીકરણને લાગુ પડે છે, જે હકારાત્મક ચાર્જ મેળવવા માટે કુદરતી રેશમના બનેલા કપડાથી ઘસવામાં આવે છે. માત્ર ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન હંમેશા અને અસ્પષ્ટપણે અનુક્રમે નકારાત્મક અને હકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે.

આ પૃષ્ઠ વિષય દ્વારા સામગ્રી ધરાવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ- ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશવાની શરીરની ક્ષમતાને દર્શાવતો ભૌતિક જથ્થો. Coulombs માં માપવામાં આવે છે.

પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ- પ્રાથમિક કણોનો લઘુત્તમ ચાર્જ (પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ).

ઇ= Cl

શરીર પર ચાર્જ છે, એટલે કે તેમાં વધારાના અથવા ખૂટતા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ ચાર્જ નિયુક્ત કરવામાં આવ્યો છે q = ne. (તે પ્રાથમિક શુલ્કની સંખ્યા જેટલી છે).

શરીરને વીજળીયુક્ત કરો- ઇલેક્ટ્રોનની વધુ પડતી અને ઉણપ બનાવો. પદ્ધતિઓ: ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણઅને સંપર્ક દ્વારા વીજળીકરણ.

બિંદુ પરોઢ d એ શરીરનો ચાર્જ છે, જેને ભૌતિક બિંદુ તરીકે લઈ શકાય છે.

ટેસ્ટ ચાર્જ () – બિંદુ, નાનો ચાર્જ, હંમેશા હકારાત્મક – ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરવા માટે વપરાય છે.

ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો: એક અલગ સિસ્ટમમાં, આ સંસ્થાઓની એકબીજા સાથેની કોઈપણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે તમામ શરીરના શુલ્કનો બીજગણિત સરવાળો સ્થિર રહે છે..

કુલોમ્બનો કાયદો: બે બિંદુ શુલ્ક વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો આ શુલ્કના ઉત્પાદનના પ્રમાણસર છે, તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે, તે માધ્યમના ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે અને તેમના કેન્દ્રોને જોડતી સીધી રેખા સાથે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે..

, ક્યાં
F/m, Cl 2 /nm 2 – ડાઇલેક્ટ્રિક. ઝડપી શૂન્યાવકાશ

- સંબંધ ધરાવે છે. ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક (>1)

- સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક અભેદ્યતા. પર્યાવરણ

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર- એક ભૌતિક માધ્યમ કે જેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના ગુણધર્મો:

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતાઓ:

ટેન્શન (ઇ) એ આપેલ બિંદુ પર મૂકવામાં આવેલા એકમ પરીક્ષણ ચાર્જ પર કાર્ય કરતા બળની સમાન વેક્ટર જથ્થો છે.

N/C માં માપવામાં આવે છે.

દિશા- અભિનય બળની જેમ જ.

તણાવ નિર્ભર નથીન તો તાકાત પર કે ન તો ટેસ્ટ ચાર્જના કદ પર.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોની સુપરપોઝિશન: ઘણા ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ક્ષેત્રની શક્તિ દરેક ચાર્જની ક્ષેત્રની શક્તિના વેક્ટર સરવાળા જેટલી છે:

ગ્રાફિકલીઇલેક્ટ્રોનિક ક્ષેત્રને તણાવ રેખાઓનો ઉપયોગ કરીને રજૂ કરવામાં આવે છે.

તણાવ રેખા– એક રેખા જેની સ્પર્શક દરેક બિંદુ પર ટેન્શન વેક્ટરની દિશા સાથે એકરુપ હોય છે.

તણાવ રેખાઓના ગુણધર્મો: તેઓ એકબીજાને છેદતા નથી, દરેક બિંદુ દ્વારા ફક્ત એક જ રેખા દોરી શકાય છે; તેઓ બંધ નથી, તેઓ સકારાત્મક ચાર્જ છોડી દે છે અને નકારાત્મકમાં પ્રવેશ કરે છે, અથવા અનંતમાં વિખેરી નાખે છે.

ક્ષેત્રોના પ્રકાર:

સમાન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર– એક ક્ષેત્ર જેની તીવ્રતા વેક્ટર દરેક બિંદુએ તીવ્રતા અને દિશામાં સમાન હોય છે.

બિન-યુનિફોર્મ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર– એક ક્ષેત્ર જેની તીવ્રતા વેક્ટર દરેક બિંદુએ તીવ્રતા અને દિશામાં અસમાન છે.

સતત વિદ્યુત ક્ષેત્ર- ટેન્શન વેક્ટર બદલાતું નથી.

ચલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર- તણાવ વેક્ટર બદલાય છે.

ચાર્જ ખસેડવા માટે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા કરવામાં આવેલું કાર્ય.

, જ્યાં F એ બળ છે, S એ વિસ્થાપન છે, - F અને S વચ્ચેનો ખૂણો.

સમાન ક્ષેત્ર માટે: બળ સતત છે.

કાર્ય બોલના આકાર પર આધારિત નથી; બંધ માર્ગ સાથે આગળ વધવા માટે કરવામાં આવેલ કામ શૂન્ય છે.

બિન-યુનિફોર્મ ક્ષેત્ર માટે:

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સંભવિત– ફિલ્ડ જે કાર્ય કરે છે તેનો ગુણોત્તર, પરીક્ષણ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને અનંતમાં ખસેડીને, આ ચાર્જની તીવ્રતા સુધી.

- સંભવિત- ક્ષેત્રની ઊર્જા લાક્ષણિકતા. વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે

સંભવિત તફાવત:

જો
, તે

, અર્થ

- સંભવિત ઢાળ.

સમાન ક્ષેત્ર માટે: સંભવિત તફાવત - વિદ્યુત્સ્થીતિમાન:

. તે વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે, ઉપકરણો વોલ્ટમીટર છે.

વિદ્યુત ક્ષમતા- વિદ્યુત ચાર્જ એકઠા કરવા માટે શરીરની ક્ષમતા; સંભવિત અને ચાર્જનો ગુણોત્તર, જે આપેલ વાહક માટે હંમેશા સ્થિર હોય છે.

.

ચાર્જ પર નિર્ભર નથી અને સંભવિત પર નિર્ભર નથી. પરંતુ તે કંડક્ટરના કદ અને આકાર પર આધાર રાખે છે; માધ્યમના ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો પર.

, જ્યાં r કદ છે,
- શરીરની આસપાસના વાતાવરણની અભેદ્યતા.

વિદ્યુત ક્ષમતા વધે છે જો કોઈ શરીર - વાહક અથવા ડાઇલેક્ટ્રિક્સ - નજીકમાં હોય.

કેપેસિટર- ચાર્જ એકઠા કરવા માટેનું ઉપકરણ. વિદ્યુત ક્ષમતા:

ફ્લેટ કેપેસિટર- તેમની વચ્ચે ડાઇલેક્ટ્રિક સાથેની બે મેટલ પ્લેટ. ફ્લેટ કેપેસિટરની ઇલેક્ટ્રિક ક્ષમતા:

, જ્યાં S એ પ્લેટોનો વિસ્તાર છે, d એ પ્લેટો વચ્ચેનું અંતર છે.

ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની ઊર્જાએક પ્લેટમાંથી બીજી પ્લેટમાં ચાર્જ ટ્રાન્સફર કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા કરવામાં આવતા કામની સમાન.

નાના ચાર્જ ટ્રાન્સફર
, વોલ્ટેજ માં બદલાશે
, કામ થઈ ગયું છે
. કારણ કે
, અને C = const,
. પછી
. ચાલો એકીકૃત કરીએ:

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઊર્જા:
, જ્યાં V=Sl એ વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા કબજે કરેલ વોલ્યુમ છે

બિન-સમાન ક્ષેત્ર માટે:
.

વોલ્યુમેટ્રિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ઘનતા:
. J/m 3 માં માપવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક દ્વિધ્રુવ- એક સિસ્ટમ જેમાં બે સમાન હોય છે, પરંતુ ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ, એકબીજાથી અમુક અંતરે સ્થિત ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બિંદુઓ હોય છે (દ્વિધ્રુવીય હાથ - l).

દ્વિધ્રુવની મુખ્ય લાક્ષણિકતા છે દ્વિધ્રુવ ક્ષણ– ચાર્જ અને દ્વિધ્રુવ આર્મના ઉત્પાદનની સમાન વેક્ટર, નકારાત્મક ચાર્જથી હકારાત્મક તરફ નિર્દેશિત. નિયુક્ત
. કુલોમ્બ મીટરમાં માપવામાં આવે છે.

સમાન વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં દ્વિધ્રુવ.

નીચેના દળો દ્વિધ્રુવના દરેક ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે:
અને
. આ દળો વિરુદ્ધ નિર્દેશિત છે અને દળોની જોડીની એક ક્ષણ બનાવે છે - એક ટોર્ક: , જ્યાં

એમ - ટોર્ક એફ - દ્વિધ્રુવ પર કાર્ય કરતી દળો

d – ફોર્સ આર્મ l – દ્વિધ્રુવ આર્મ

p – દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ E – તણાવ

- p અને E q વચ્ચેનો ખૂણો - ચાર્જ

ટોર્કના પ્રભાવ હેઠળ, દ્વિધ્રુવ પરિભ્રમણ કરશે અને તણાવ રેખાઓની દિશામાં પોતાને સંરેખિત કરશે. વેક્ટર p અને E સમાંતર અને દિશાવિહીન હશે.

બિન-યુનિફોર્મ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં દ્વિધ્રુવ.

ત્યાં એક ટોર્ક છે, જેનો અર્થ છે કે દ્વિધ્રુવ ફરશે. પરંતુ દળો અસમાન હશે, અને દ્વિધ્રુવ જ્યાં બળ વધારે છે ત્યાં જશે.

- તાણ ઢાળ. ટેન્શન ગ્રેડિયન્ટ જેટલું ઊંચું હશે, દ્વિધ્રુવને ખેંચતું બાજુનું બળ વધારે છે. દ્વિધ્રુવ બળની રેખાઓ સાથે લક્ષી છે.

દ્વિધ્રુવ આંતરિક ક્ષેત્ર.

પરંતુ . પછી:

.

દ્વિધ્રુવને બિંદુ O પર રહેવા દો અને તેનો હાથ નાનો છે. પછી:

.

ફોર્મ્યુલાને ધ્યાનમાં રાખીને મેળવવામાં આવી હતી:

આમ, સંભવિત તફાવત અડધા કોણની સાઈન કે જેના પર દ્વિધ્રુવીય બિંદુઓ દેખાય છે અને આ બિંદુઓને જોડતી સીધી રેખા પર દ્વિધ્રુવીય ક્ષણના પ્રક્ષેપણ પર આધાર રાખે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ડાઇલેક્ટ્રિક્સ.

ડાઇલેક્ટ્રિક- એક પદાર્થ કે જેમાં મફત શુલ્ક નથી, અને તેથી તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતું નથી. જો કે, હકીકતમાં, વાહકતા અસ્તિત્વમાં છે, પરંતુ તે નહિવત્ છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક વર્ગો:

ધ્રુવીય પરમાણુઓ (પાણી, નાઇટ્રોબેન્ઝીન): પરમાણુઓ સપ્રમાણતા ધરાવતા નથી, હકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જના સમૂહના કેન્દ્રો એકરૂપ થતા નથી, જેનો અર્થ છે કે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ન હોય ત્યારે પણ તેમની પાસે દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ હોય છે.

બિન-ધ્રુવીય અણુઓ (હાઈડ્રોજન, ઓક્સિજન) સાથે: પરમાણુઓ સપ્રમાણતાવાળા હોય છે, હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કના સમૂહના કેન્દ્રો એકરૂપ હોય છે, જેનો અર્થ છે કે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં તેમની પાસે દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ નથી.

સ્ફટિકીય (સોડિયમ ક્લોરાઇડ): બે સબલેટીસનું મિશ્રણ, જેમાંથી એક હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે અને અન્ય નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે; વિદ્યુત ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં, કુલ દ્વિધ્રુવ ક્ષણ શૂન્ય છે.

ધ્રુવીકરણ- ચાર્જના અવકાશી વિભાજનની પ્રક્રિયા, ડાઇલેક્ટ્રિકની સપાટી પર બંધાયેલા ચાર્જનો દેખાવ, જે ડાઇલેક્ટ્રિકની અંદરના ક્ષેત્રના નબળા પડવા તરફ દોરી જાય છે.

ધ્રુવીકરણ પદ્ધતિઓ:

પદ્ધતિ 1 - ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ધ્રુવીકરણ:

ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર - તેમના તરફ કેશન અને આયનોની હિલચાલ, પદાર્થોનું નિષ્ક્રિયકરણ; હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કના ક્ષેત્રો રચાય છે. પ્રવાહ ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે. તટસ્થીકરણ મિકેનિઝમની સ્થાપનાનો દર છૂટછાટના સમય દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે - આ તે સમય છે જે દરમિયાન ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે તે ક્ષણથી ધ્રુવીકરણ emf 0 થી મહત્તમ સુધી વધે છે. = 10 -3 -10 -2 સે.

પદ્ધતિ 2 - ઓરિએન્ટેશનલ ધ્રુવીકરણ:

બિન-કમ્પેન્સેટેડ ધ્રુવીય રાશિઓ ડાઇલેક્ટ્રિકની સપાટી પર રચાય છે, એટલે કે. ધ્રુવીકરણની ઘટના થાય છે. ડાઇલેક્ટ્રિકની અંદરનો વોલ્ટેજ બાહ્ય વોલ્ટેજ કરતા ઓછો છે. આરામનો સમય: = 10 -13 -10 -7 સે. આવર્તન 10 MHz.

પદ્ધતિ 3 - ઇલેક્ટ્રોનિક ધ્રુવીકરણ:

બિન-ધ્રુવીય અણુઓની લાક્ષણિકતા જે દ્વિધ્રુવ બની જાય છે. આરામનો સમય: = 10 -16 -10 -14 સે. આવર્તન 10 8 MHz.

પદ્ધતિ 4 - આયન ધ્રુવીકરણ:

બે જાળીઓ (Na અને Cl) એકબીજાની તુલનામાં વિસ્થાપિત છે.

આરામનો સમય:

પદ્ધતિ 5 - માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ ધ્રુવીકરણ:

જ્યારે ચાર્જ થયેલ અને અનચાર્જ કરેલ સ્તરો વૈકલ્પિક હોય ત્યારે જૈવિક રચનાઓની લાક્ષણિકતા. અર્ધ-પારગમ્ય અથવા આયન-અભેદ્ય પાર્ટીશનો પર આયનોનું પુનઃવિતરણ છે.

આરામનો સમય: =10 -8 -10 -3 સે. આવર્તન 1KHz

ધ્રુવીકરણની ડિગ્રીની સંખ્યાત્મક લાક્ષણિકતાઓ:

વીજળી- આ દ્રવ્યમાં અથવા શૂન્યાવકાશમાં મફત શુલ્કની આદેશિત હિલચાલ છે.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટેની શરતો:

મફત શુલ્કની હાજરી

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની હાજરી, એટલે કે. દળો આ આરોપો પર કામ કરે છે

વર્તમાન તાકાત- સમયના એકમ (1 સેકન્ડ) દીઠ કંડક્ટરના કોઈપણ ક્રોસ સેક્શનમાંથી પસાર થતા ચાર્જ જેટલું મૂલ્ય

એમ્પીયરમાં માપવામાં આવે છે.

n - ચાર્જ એકાગ્રતા

q - ચાર્જની રકમ

એસ - કંડક્ટરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર

- કણોની દિશાત્મક હિલચાલની ગતિ.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ચાર્જ થયેલા કણોની હિલચાલની ઝડપ નાની છે - 7 * 10 -5 m/s, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના પ્રસારની ઝડપ 3 * 10 8 m/s છે.

વર્તમાન ઘનતા- 1 સેકન્ડમાં 1 m2 ના ક્રોસ સેક્શનમાંથી પસાર થતા ચાર્જની માત્રા.

. A/m2 માં માપવામાં આવે છે.

- ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાંથી આયન પર કામ કરતું બળ ઘર્ષણ બળ જેટલું છે

- આયન ગતિશીલતા

- આયનોની દિશાત્મક હિલચાલની ગતિ = ગતિશીલતા, ક્ષેત્રની શક્તિ

આયનોની સાંદ્રતા, તેમના ચાર્જ અને ગતિશીલતા જેટલી વધારે છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ચોક્કસ વાહકતા વધારે છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, આયનોની ગતિશીલતા વધે છે અને વિદ્યુત વાહકતા વધે છે.

સામગ્રી વાહક સાથે સંકળાયેલ; પ્રાથમિક કણની આંતરિક લાક્ષણિકતા જે તેની ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ નક્કી કરે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ છે ભૌતિક જથ્થો, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશવા માટે શરીર અથવા કણોની મિલકતને લાક્ષણિકતા આપે છે, અને આવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન દળો અને ઊર્જાના મૂલ્યો નક્કી કરે છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ વીજળીના અભ્યાસમાં મૂળભૂત ખ્યાલોમાંથી એક છે. વિદ્યુત અસાધારણ ઘટનાનો સંપૂર્ણ સમૂહ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના અસ્તિત્વ, ચળવળ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું અભિવ્યક્તિ છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ કેટલાક પ્રાથમિક કણોની સહજ મિલકત છે.

ત્યાં બે પ્રકારના વિદ્યુત શુલ્ક છે, પરંપરાગત રીતે હકારાત્મક અને નકારાત્મક કહેવાય છે. એક જ ચિહ્નના ચાર્જિસને ભગાડે છે, વિવિધ ચિહ્નોના ચાર્જ એકબીજાને આકર્ષે છે. ઇલેક્ટ્રિફાઇડ કાચના સળિયાના ચાર્જને પરંપરાગત રીતે હકારાત્મક માનવામાં આવતું હતું, અને રેઝિન સળિયા (ખાસ કરીને, એમ્બર સળિયા) ને નકારાત્મક માનવામાં આવતું હતું. આ સ્થિતિ અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોનનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નકારાત્મક છે (ગ્રીક "ઇલેક્ટ્રોન" - એમ્બર).

મેક્રોસ્કોપિક બોડીનો ચાર્જ આ શરીરને બનાવેલા પ્રાથમિક કણોના કુલ ચાર્જ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. મેક્રોસ્કોપિક બોડીને ચાર્જ કરવા માટે, તમારે તેમાં સમાવિષ્ટ ચાર્જ કરેલ પ્રાથમિક કણોની સંખ્યા બદલવાની જરૂર છે, એટલે કે, તે જ ચિહ્નના ચોક્કસ સંખ્યામાં ચાર્જિસને સ્થાનાંતરિત કરો અથવા દૂર કરો. વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં, આવી પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલી હોય છે. શરીરને માત્ર ત્યારે જ ચાર્જ ગણવામાં આવે છે જો તેમાં સમાન ચિહ્નના વધારાના ચાર્જ હોય, જે શરીરનો ચાર્જ બનાવે છે, સામાન્ય રીતે અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. qઅથવા પ્ર.જો ચાર્જ પર મૂકવામાં આવે છે બિંદુ સંસ્થાઓ, તો તેમની વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું બળ કુલોમ્બના કાયદા દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે. ચાર્જનું SI એકમ કુલોમ્બ છે - Cl.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ q કોઈપણ શરીર અલગ હોય છે, ત્યાં ન્યૂનતમ, પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોય ​​છે - e,જેના માટે શરીરના તમામ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ગુણાકાર છે:

\(q = n e\)

કુદરતમાં અસ્તિત્વમાં છે તે ન્યૂનતમ ચાર્જ એ પ્રાથમિક કણોનો ચાર્જ છે. SI એકમોમાં, આ ચાર્જનું મોડ્યુલસ બરાબર છે: ઇ= 1, 6.10 -19 ક્લ. કોઈપણ ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ પ્રાથમિક રાશિઓ કરતા ઘણી વખત મોટી સંખ્યા હોય છે. તમામ ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણોમાં પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોય ​​છે. 19મી સદીના અંતમાં. ઇલેક્ટ્રોન, નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું વાહક, શોધાયું હતું, અને 20મી સદીની શરૂઆતમાં, સમાન હકારાત્મક ચાર્જ ધરાવતા પ્રોટોનની શોધ થઈ હતી; આમ, તે સાબિત થયું હતું કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ તેમના પોતાના પર અસ્તિત્વમાં નથી, પરંતુ કણો સાથે સંકળાયેલા છે અને તે કણોની આંતરિક મિલકત છે (સમાન તીવ્રતાના હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક ચાર્જ વહન કરતા અન્ય પ્રાથમિક કણો પાછળથી શોધાયા હતા). તમામ પ્રાથમિક કણોનો ચાર્જ (જો તે શૂન્ય ન હોય તો) સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન હોય છે. પ્રાથમિક અનુમાનિત કણો - ક્વાર્ક, જેનો ચાર્જ 2/3 છે ઇઅથવા +1/3 ઇ, અવલોકન કરવામાં આવ્યું નથી, પરંતુ તેમનું અસ્તિત્વ પ્રાથમિક કણોના સિદ્ધાંતમાં માનવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની અસ્પષ્ટતા પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવી છે: ચાર્જની તીવ્રતા તે જે ગતિએ આગળ વધે છે તેના પર નિર્ભર નથી (એટલે ​​​​કે, ચાર્જની તીવ્રતા સંદર્ભના જડતા ફ્રેમ્સના સંદર્ભમાં અવિચલ છે, અને તે તેના પર નિર્ભર નથી. તે હલનચલન કરે છે અથવા આરામ કરે છે).

ઇલેક્ટ્રીક ચાર્જ એ એડિટિવ છે, એટલે કે, શરીરની કોઈપણ સિસ્ટમ (કણો) નો ચાર્જ સિસ્ટમમાં સમાવિષ્ટ શરીર (કણો) ના ચાર્જના સરવાળા સમાન છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સંરક્ષણ કાયદાનું પાલન કરે છે, જે ઘણા પ્રયોગો પછી સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું. ઇલેક્ટ્રિકલી બંધ સિસ્ટમમાં, કુલ કુલ ચાર્જ સુરક્ષિત રહે છે અને સિસ્ટમમાં થતી કોઈપણ ભૌતિક પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન સ્થિર રહે છે. આ કાયદો અલગ ઇલેક્ટ્રીકલ બંધ સિસ્ટમો માટે માન્ય છે જેમાં શુલ્ક દાખલ કરવામાં આવ્યા નથી અથવા દૂર કરવામાં આવ્યા નથી. આ કાયદો પ્રાથમિક કણોને પણ લાગુ પડે છે, જે જોડીમાં જન્મે છે અને નાશ પામે છે, જેનો કુલ ચાર્જ શૂન્ય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ ભૌતિક જથ્થો છે જે કેટલાક પ્રાથમિક કણોમાં સહજ છે. તે દ્વારા ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓ વચ્ચે આકર્ષણ અને પ્રતિકૂળ દળો દ્વારા પોતાને મેનીફેસ્ટ કરે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર. ચાલો ચાર્જના ભૌતિક ગુણધર્મો અને ચાર્જના પ્રકારોને ધ્યાનમાં લઈએ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની સામાન્ય સમજ

દ્રવ્ય, જેમાં બિન-શૂન્ય વિદ્યુત ચાર્જ હોય ​​છે, તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર સાથે સક્રિય રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને બદલામાં, આ ક્ષેત્ર બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ સાથે ચાર્જ થયેલ શરીરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એ માણસ માટે જાણીતા ચાર પ્રકારના બળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાંથી એક છે. ચાર્જ અને ચાર્જના પ્રકારો વિશે બોલતા, એ નોંધવું જોઈએ કે પ્રમાણભૂત મોડેલના દૃષ્ટિકોણથી, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ - ફોટોન - અન્ય ચાર્જ્ડ બોડી અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સાથેના વાહકોને વિનિમય કરવાની શરીર અથવા કણની ક્ષમતાને પ્રતિબિંબિત કરે છે. ક્ષેત્ર

માનૂ એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓ વિવિધ પ્રકારોચાર્જ - એક અલગ સિસ્ટમમાં તેમની રકમનું સંરક્ષણ. એટલે કે, સિસ્ટમની અંદર થતી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પ્રકારને ધ્યાનમાં લીધા વિના, કુલ ચાર્જ અનિશ્ચિત સમય માટે જાળવવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સતત નથી. રોબર્ટ મિલિકનના પ્રયોગોએ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની અલગ પ્રકૃતિ દર્શાવી. પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા ચાર્જના પ્રકારો હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક હોઈ શકે છે.

સકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક

બે પ્રકારના ચાર્જના વાહક પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન છે. ઐતિહાસિક કારણોસર, ઇલેક્ટ્રોન પરનો ચાર્જ નકારાત્મક માનવામાં આવે છે, તેનું મૂલ્ય -1 હોય છે, અને -e સૂચવવામાં આવે છે. પ્રોટોનમાં +1 નો ધન ચાર્જ હોય ​​છે અને તેને +e તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે.

જો શરીરમાં ઇલેક્ટ્રોન કરતાં વધુ પ્રોટોન હોય, તો તે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ માનવામાં આવે છે. કુદરતમાં સકારાત્મક પ્રકારના ચાર્જનું આકર્ષક ઉદાહરણ છે કાચની સળિયાને રેશમના કપડાથી ઘસ્યા પછી તેનો ચાર્જ. તદનુસાર, જો શરીરમાં પ્રોટોન કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન હોય, તો તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ માનવામાં આવે છે. જ્યારે ઊન સાથે ઘસવામાં આવે ત્યારે પ્લાસ્ટિકના શાસક પર આ પ્રકારનો વિદ્યુત ચાર્જ જોવા મળે છે.

નોંધ કરો કે પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ, ખૂબ જ નાનો હોવા છતાં, પ્રાથમિક નથી. ક્વાર્કની શોધ કરવામાં આવી છે - "બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ" જે પ્રાથમિક કણો બનાવે છે જે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનના ચાર્જની તુલનામાં ±1/3 અને ±2/3 ચાર્જ ધરાવે છે.

એકમ

ચાર્જના પ્રકારો, હકારાત્મક અને નકારાત્મક બંને, એકમોની આંતરરાષ્ટ્રીય SI સિસ્ટમમાં કુલમ્બમાં માપવામાં આવે છે. 1 કૂલમ્બનો ચાર્જ એ ખૂબ મોટો ચાર્જ છે, જે 1 એમ્પીયરની વર્તમાન તાકાત પર 1 સેકન્ડમાં કંડક્ટરના ક્રોસ-સેક્શનમાંથી પસાર થવા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. એક પેન્ડન્ટ 6.242 * 10 18 ફ્રી ઇલેક્ટ્રોનને અનુરૂપ છે. આનો અર્થ એ છે કે એક ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ -1/(6.242*10 18) = - 1.602*10 -19 કૂલમ્બ્સ છે. સમાન મૂલ્ય, ફક્ત વત્તા ચિહ્ન સાથે, પ્રકૃતિમાં અન્ય પ્રકારના ચાર્જની લાક્ષણિકતા છે - પ્રોટોનનો હકારાત્મક ચાર્જ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો સંક્ષિપ્ત ઇતિહાસ

પ્રાચીન ગ્રીસના સમયથી, તે જાણીતું છે કે જો તમે તમારી ત્વચાને એમ્બર પર ઘસો છો, તો તે પ્રકાશ શરીરને આકર્ષવાની ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટ્રો અથવા પક્ષીના પીછાઓ. આ શોધ ગ્રીક ફિલોસોફર થેલ્સ ઓફ મિલેટસની છે, જેઓ 2500 વર્ષ પહેલા જીવ્યા હતા.

1600 માં, અંગ્રેજ ચિકિત્સક વિલિયમ ગિલ્બર્ટે નોંધ્યું કે જ્યારે ઘસવામાં આવે ત્યારે ઘણી સામગ્રી એમ્બરની જેમ વર્તે છે. પ્રાચીન ગ્રીકમાં "એમ્બર" શબ્દ "ઇલેક્ટ્રોન" જેવો લાગે છે. ગિલ્બર્ટે આવી બધી ઘટનાઓ માટે આ શબ્દનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું. પાછળથી અન્ય શબ્દો દેખાયા, જેમ કે "વીજળી" અને "ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ". તેમના કાર્યમાં, ગિલ્બર્ટ ચુંબકીય અને વિદ્યુત ઘટનાઓ વચ્ચેનો તફાવત પારખવામાં પણ સક્ષમ હતા.

ઈલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ્ડ બોડીઓ વચ્ચે આકર્ષણ અને વિકર્ષણના અસ્તિત્વની શોધ ભૌતિકશાસ્ત્રી સ્ટેફન ગ્રેની છે. બે પ્રકારના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું અસ્તિત્વ સૂચવનાર પ્રથમ વૈજ્ઞાનિક ફ્રેન્ચ રસાયણશાસ્ત્રી અને ભૌતિકશાસ્ત્રી ચાર્લ્સ ફ્રાન્કોઇસ ડુફે હતા. બેન્જામિન ફ્રેન્કલિન દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ઘટનાનો પણ વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. 18મી સદીના અંતમાં, ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ચાર્લ્સ ઓગસ્ટિન ડી કુલોમ્બે તેમના પ્રખ્યાત કાયદાની શોધ કરી.

તેમ છતાં, આ તમામ અવલોકનો માત્ર 19મી સદીના મધ્ય સુધીમાં જ વીજળીના સુસંગત સિદ્ધાંતમાં ઘડવામાં સક્ષમ હતા. અહીં વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસ પર માઇકલ ફેરાડે અને જેમ્સ મેક્સવેલના કાર્યના મહત્વની નોંધ લેવી જોઈએ, જેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટનાનું સંપૂર્ણ વર્ણન કર્યું હતું.

વીજળીની પ્રકૃતિ અને અલગ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિશેના આધુનિક વિચારો તેમના અસ્તિત્વને જોસેફ થોમસન, જેમણે ઇલેક્ટ્રોનની શોધ કરી હતી અને રોબર્ટ મિલિકન, જેમણે તેનો ચાર્જ માપ્યો હતો તેમના કાર્યને આભારી છે.

ચુંબકીય ક્ષણ અને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ

બેન્જામિન ફ્રેન્કલીને ચાર્જના પ્રકારો ઓળખ્યા. તેમાંના બે છે: સકારાત્મક અને નકારાત્મક. સમાન ચિહ્નના બે ચાર્જ ભગાડે છે, અને વિપરીત ચિહ્નના બે ચાર્જ આકર્ષે છે.

ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અને પાર્ટિકલ ફિઝિક્સના આગમન સાથે, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઉપરાંત, કણોમાં ચુંબકીય ક્ષણ હોય છે, જેને સ્પિન કહેવામાં આવે છે. પ્રાથમિક કણોના વિદ્યુત અને ચુંબકીય ગુણધર્મોને લીધે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો સિદ્ધાંત

ઘણા પ્રયોગોના પરિણામો અનુસાર, ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો સિદ્ધાંત જણાવે છે કે ચાર્જને નષ્ટ કરવાનો કે તેને શૂન્યમાંથી બનાવવાની કોઈ રીત નથી, અને તે કે એક અલગ સિસ્ટમમાં કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રક્રિયાઓમાં, કુલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું સંરક્ષણ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિફિકેશન પ્રક્રિયાના પરિણામે, પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની કુલ સંખ્યા બદલાતી નથી, ત્યાં માત્ર ચાર્જનું વિભાજન છે. સિસ્ટમના અમુક ભાગમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ દેખાઈ શકે છે જ્યાં પહેલાં કોઈ નહોતું, પરંતુ સિસ્ટમનો એકંદર ચાર્જ હજુ પણ બદલાશે નહીં.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઘનતા

ચાર્જ ઘનતા એ એકમ લંબાઈ, વિસ્તાર અથવા જગ્યાના વોલ્યુમ દીઠ તેના જથ્થાને દર્શાવે છે. આ સંદર્ભે, તેઓ તેની ઘનતાના ત્રણ પ્રકારો વિશે વાત કરે છે: રેખીય, સપાટી અને વોલ્યુમેટ્રિક. બે પ્રકારના ચાર્જ હોવાથી, ઘનતા હકારાત્મક અને નકારાત્મક પણ હોઈ શકે છે.

એ હકીકત હોવા છતાં કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું પ્રમાણીકરણ કરવામાં આવ્યું છે, એટલે કે, તે સ્વતંત્ર છે, સંખ્યાબંધ પ્રયોગો અને પ્રક્રિયાઓમાં તેના વાહકોની સંખ્યા એટલી મોટી છે કે તેઓ સમગ્ર શરીરમાં સમાનરૂપે વિતરિત કરી શકાય છે. આ સારો અંદાજ અમને વિદ્યુત ઘટના માટે સંખ્યાબંધ મહત્વપૂર્ણ પ્રાયોગિક કાયદાઓ મેળવવાની મંજૂરી આપે છે.

ટોર્સિયન બેલેન્સ પર બે બિંદુ ચાર્જની વર્તણૂકનો અભ્યાસ કરતી વખતે, એટલે કે, જેના માટે તેમની વચ્ચેનું અંતર નોંધપાત્ર રીતે તેમના પરિમાણો કરતાં વધી જાય છે, ચાર્લ્સ કુલોમ્બે 1785 માં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના નિયમની શોધ કરી. વૈજ્ઞાનિકે આ કાયદો નીચે પ્રમાણે ઘડ્યો:

દરેક બળની તીવ્રતા કે જેની સાથે બે પોઈન્ટ ચાર્જ બાકીના સમયે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે તેમના વિદ્યુત ચાર્જના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણસર છે અને તેમને અલગ કરતા અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો એ રેખા સાથે નિર્દેશિત થાય છે જે ચાર્જ કરેલા શરીરને જોડે છે.

નોંધ કરો કે કુલોમ્બનો કાયદો ચાર્જના પ્રકાર પર આધાર રાખતો નથી: ચાર્જની નિશાની બદલવાથી તેના મોડ્યુલસને જાળવી રાખતા, અભિનય બળની દિશા વિરુદ્ધ જ બદલાશે. કુલોમ્બના કાયદામાં પ્રમાણસરતા ગુણાંક એ માધ્યમના ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક પર આધાર રાખે છે જેમાં શુલ્ક ગણવામાં આવે છે.

આમ, કુલોમ્બ ફોર્સ માટેનું સૂત્ર નીચેના સ્વરૂપમાં લખાયેલું છે: F = k*q 1 *q 2 /r 2, જ્યાં q 1, q 2 એ ચાર્જની તીવ્રતા છે, r એ ચાર્જ વચ્ચેનું અંતર છે, k = 9*10 9 N*m 2 /Cl 2 - શૂન્યાવકાશ માટે પ્રમાણસરતા ગુણાંક.

સાર્વત્રિક ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક ε 0 દ્વારા સતત k અને સામગ્રી ε ના ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકને નીચે પ્રમાણે દર્શાવવામાં આવે છે: k = 1/(4*pi*ε*ε 0), અહીં pi એ સંખ્યા pi છે, અને ε > 1 માટે કોઈપણ માધ્યમ.

કુલોમ્બનો કાયદો માં માન્ય નથી નીચેના કેસો:

• જ્યારે ચાર્જ થયેલ કણો ખસેડવાનું શરૂ કરે છે, અને ખાસ કરીને જ્યારે તેમની ગતિ પ્રકાશની ગતિની નજીક આવે છે;
• જ્યારે ચાર્જ વચ્ચેનું અંતર તેમના ભૌમિતિક પરિમાણોની તુલનામાં નાનું હોય છે.

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે કુલોમ્બના કાયદાનું ગાણિતિક સ્વરૂપ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ સાથે એકરુપ છે, જેમાં શરીરના સમૂહ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ભૂમિકા ભજવવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને ઇલેક્ટ્રિફિકેશનને સ્થાનાંતરિત કરવાની પદ્ધતિઓ

ઇલેક્ટ્રિફિકેશનને એવી પ્રક્રિયા તરીકે સમજવામાં આવે છે જેના પરિણામે ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ બોડી બિન-શૂન્ય ચાર્જ મેળવે છે. આ પ્રક્રિયા પ્રાથમિક ચાર્જ કેરિયર્સની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલી છે, મોટેભાગે ઇલેક્ટ્રોન. તમે નીચેની પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને શરીરને વીજળીયુક્ત કરી શકો છો:

• સંપર્કના પરિણામે. જો ચાર્જ્ડ બોડી વાહક સામગ્રી ધરાવતા અન્ય શરીરને સ્પર્શે છે, તો બાદમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પ્રાપ્ત કરશે.
• અન્ય સામગ્રી સામે ઇન્સ્યુલેટરનું ઘર્ષણ.
• ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્ડક્શન. આ ઘટનાનો સાર એ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવને લીધે શરીરની અંદર વિદ્યુત શુલ્કનું પુનઃવિતરણ છે.
• ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર એ એક ઘટના છે જેમાં ઇલેક્ટ્રોન બહાર નીકળે છે નક્કરતેના પરની અસરને કારણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન.
• ઇલેક્ટ્રોલિસિસ. ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયા કે જે ક્ષાર, એસિડ અને આલ્કલીના પીગળે અને દ્રાવણમાં થાય છે.
• થર્મોઇલેક્ટ્રિક અસર. IN આ બાબતેશરીરમાં તાપમાનના ઢાળને કારણે વીજળીકરણ થાય છે.