विद्युत आवेश किसे कहते हैं? विद्युत आवेश के माप की एक इकाई। बिजली. लटकन. कूलम्ब. शेयर. अनुपात. अर्थ। परिमाण। विधि - इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण

विद्युतीकरण पर सरल प्रयोग अलग-अलग शरीरनिम्नलिखित बिंदुओं को स्पष्ट कीजिए।

1. आवेश दो प्रकार के होते हैं: धनात्मक (+) और ऋणात्मक (-)। एक सकारात्मक चार्ज तब होता है जब कांच चमड़े या रेशम के खिलाफ रगड़ता है, और एक नकारात्मक चार्ज तब होता है जब एम्बर (या एबोनाइट) ऊन के खिलाफ रगड़ता है।

2. शुल्क (या आवेशित शरीर) एक - दूसरे से बात करें। वही आरोपदूर धकेलें, और आरोपों के विपरीतआकर्षित होते हैं.

3. विद्युतीकरण की अवस्था को एक पिंड से दूसरे पिंड में स्थानांतरित किया जा सकता है, जो विद्युत आवेश के स्थानांतरण से जुड़ा होता है। इस स्थिति में, बड़े या छोटे चार्ज को शरीर में स्थानांतरित किया जा सकता है, यानी चार्ज का एक परिमाण होता है। जब घर्षण से विद्युतीकरण होता है, तो दोनों पिंड एक आवेश प्राप्त कर लेते हैं, एक धनात्मक और दूसरा ऋणात्मक। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए सम्पूर्ण मूल्यघर्षण द्वारा विद्युतीकृत पिंडों के आवेश बराबर होते हैं, जिसकी पुष्टि इलेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके आवेशों के कई मापों से होती है।

इलेक्ट्रॉन की खोज और परमाणु की संरचना के अध्ययन के बाद यह समझाना संभव हो गया कि घर्षण के दौरान पिंड विद्युतीकृत (अर्थात आवेशित) क्यों हो जाते हैं। जैसा कि आप जानते हैं, सभी पदार्थ परमाणुओं से बने होते हैं; परमाणु, बदले में, प्राथमिक कणों से बने होते हैं - नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों, सकारात्मक आरोप लगाया प्रोटानऔर तटस्थ कण - न्यूट्रॉन. इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन प्राथमिक (न्यूनतम) विद्युत आवेश के वाहक हैं।

प्राथमिक विद्युत आवेश ( इ) सबसे छोटा विद्युत आवेश, धनात्मक या ऋणात्मक, इलेक्ट्रॉन आवेश के बराबर होता है:

ई = 1.6021892(46) 10 -19 सी.

कई आवेशित प्राथमिक कण होते हैं, और उनमें से लगभग सभी पर आवेश होता है +ईया -इहालाँकि, ये कण बहुत अल्पकालिक होते हैं। वे एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से से भी कम जीवित रहते हैं। केवल इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन अनिश्चित काल तक स्वतंत्र अवस्था में मौजूद रहते हैं।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन (न्यूक्लियॉन) एक परमाणु के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक का निर्माण करते हैं, जिसके चारों ओर नकारात्मक चार्ज वाले इलेक्ट्रॉन घूमते हैं, जिनकी संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है, ताकि पूरा परमाणु एक पावरहाउस हो।

सामान्य परिस्थितियों में, परमाणुओं (या अणुओं) से युक्त पिंड विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं। हालाँकि, घर्षण की प्रक्रिया के दौरान, कुछ इलेक्ट्रॉन जो अपने परमाणुओं को छोड़ चुके हैं, एक शरीर से दूसरे शरीर में जा सकते हैं। इलेक्ट्रॉन की गति अंतर-परमाणु दूरियों से अधिक नहीं होती है। लेकिन अगर घर्षण के बाद पिंड अलग हो जाएं तो वे आवेशित हो जाएंगे; जिस पिंड ने अपने कुछ इलेक्ट्रॉन छोड़े हैं उस पर धनात्मक आवेश होगा, और जिस पिंड पर उसने इलेक्ट्रॉन ग्रहण किए हैं वह ऋणात्मक रूप से आवेशित होगा।

इसलिए, पिंड विद्युतीकृत हो जाते हैं, अर्थात, जब वे इलेक्ट्रॉन खोते हैं या प्राप्त करते हैं तो उन्हें विद्युत आवेश प्राप्त होता है। कुछ मामलों में, विद्युतीकरण आयनों की गति के कारण होता है। इस स्थिति में, कोई नया विद्युत आवेश उत्पन्न नहीं होता है। विद्युतीकरण करने वाले निकायों के बीच मौजूदा आवेशों का केवल एक विभाजन होता है: नकारात्मक आवेशों का एक हिस्सा एक शरीर से दूसरे में गुजरता है।

प्रभार का निर्धारण.

इस बात पर विशेष रूप से जोर दिया जाना चाहिए कि आवेश कण का एक अभिन्न गुण है। आप बिना आवेश वाले कण की कल्पना कर सकते हैं, लेकिन बिना कण के आवेश की कल्पना नहीं कर सकते।

आवेशित कण स्वयं को आकर्षण (विपरीत आवेशों) या प्रतिकर्षण (आवेशों की तरह) में प्रकट करते हैं, ऐसे बलों के साथ जो गुरुत्वाकर्षण बलों से अधिक परिमाण के कई क्रम के होते हैं। इस प्रकार, हाइड्रोजन परमाणु में नाभिक के प्रति एक इलेक्ट्रॉन के विद्युत आकर्षण का बल इन कणों के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल से 10 39 गुना अधिक है। आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया कहलाती है विद्युत चुम्बकीय संपर्क, और विद्युत आवेश विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की तीव्रता निर्धारित करता है।

में आधुनिक भौतिकीऐसे तय होता है चार्ज:

बिजली का आवेशएक भौतिक मात्रा है जो विद्युत क्षेत्र का स्रोत है जिसके माध्यम से आवेश के साथ कणों की परस्पर क्रिया होती है।

बिजली हमें हर तरफ से घेरे हुए है। लेकिन एक समय ऐसा नहीं था. क्योंकि यह शब्द स्वयं से आता है यूनानी नामविशिष्ट सामग्री: "इलेक्ट्रॉन", ग्रीक में, "एम्बर"। उन्होंने उसके साथ जादू के करतबों जैसे दिलचस्प प्रयोग किये। लोगों ने हमेशा चमत्कारों को पसंद किया है, लेकिन यहां धूल, विली, धागे, बाल के सभी प्रकार के कण एम्बर के एक टुकड़े की ओर आकर्षित होने लगे, जैसे ही इसे कपड़े के टुकड़े से रगड़ा गया। यानी, इस सुनहरे पत्थर में कोई छोटा "हैंडल" नहीं है, लेकिन यह फुलाना उठा सकता है।

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बिजली का संचय और उसके बारे में ज्ञान

बिजली का दृश्य संचय तब भी हुआ जब उन्होंने एम्बर से बने शिल्प पहने: एम्बर मोती, एम्बर बाल क्लिप। इसके अलावा कोई स्पष्टीकरण नहीं है स्पष्ट जादू, कोई नहीं हो सकता. आख़िरकार, चाल के सफल होने के लिए, मोतियों को विशेष रूप से साफ़, सूखे हाथों से और साफ़ कपड़ों में बैठकर छांटना आवश्यक था। और साफ बाल, अच्छी तरह से हेयरपिन से रगड़े जाने पर, कुछ सुंदर और भयानक दिखाई देते हैं: चिपके हुए बालों का एक आभामंडल। और यहां तक ​​कि कड़कड़ाहट भी. और अँधेरे में भी चमक होती है। यह एक आत्मा की क्रिया है जो मांग करने वाली और मनमौजी होने के साथ-साथ डरावनी और समझ से परे है। लेकिन समय आ गया है, और विद्युत घटनाएंआत्मा का क्षेत्र नहीं रहा।

उन्होंने हर चीज़ को बस "इंटरैक्शन" कहना शुरू कर दिया। तभी हमने प्रयोग करना शुरू किया। वे इसके लिए एक विशेष मशीन (इलेक्ट्रोफोरिक मशीन) और बिजली भंडारण के लिए एक जार (लेडेन जार) लेकर आए। और एक उपकरण जो बिजली (इलेक्ट्रोस्कोप) के संबंध में पहले से ही कुछ "समान-अधिक-कम" दिखा सकता है। यह सब समझाना बाकी हैसूत्रों की बढ़ती हुई सशक्त भाषा की सहायता से।

इस प्रकार, मानवता को प्रकृति में एक निश्चित विद्युत आवेश की उपस्थिति को पहचानने की आवश्यकता महसूस हुई है। दरअसल, शीर्षक में कोई खोज नहीं है। विद्युत का अर्थ घटना से जुड़ा हुआ है जिसका अध्ययन एम्बर के जादू से शुरू हुआ. शब्द "चार्ज" केवल तोप के गोले जैसी किसी वस्तु में अंतर्निहित अस्पष्ट संभावनाओं की बात करता है। यह बिल्कुल स्पष्ट है कि बिजली का उत्पादन किसी तरह किया जा सकता है और किसी तरह संग्रहीत किया जा सकता है। और किसी तरह इसे मापना होगा. एक सामान्य पदार्थ के समान, उदाहरण के लिए, तेल।

और, पदार्थों के अनुरूप, जिनमें से सबसे छोटे कण (परमाणु) आत्मविश्वास से बोले गए थे डेमोक्रिटस के समय से, और निर्णय लिया कि चार्ज में निश्चित रूप से समान बहुत छोटे "कोशिकाओं" - निकायों का समावेश होना चाहिए। जिसकी संख्या एक बड़े आवेशित पिंड में विद्युत आवेश की मात्रा बताएगी।

विद्युत आवेश - आवेश के संरक्षण का नियम

निःसंदेह, उस समय वे कल्पना भी नहीं कर सकते थे कि एक बहुत छोटे आवेशित शरीर में भी ऐसे कितने विद्युतीय "कोशिकाएँ" प्रकट हो सकती हैं। लेकिन विद्युत आवेश की एक व्यावहारिक इकाई की अभी भी आवश्यकता थी। और उन्होंने इसका आविष्कार करना शुरू कर दिया। पेंडेंट, जिसके नाम पर बाद में ऐसी इकाई का नाम रखा गया, ने स्पष्ट रूप से धातु की गेंदों का उपयोग करके आवेशों के परिमाण को मापा, जिसके साथ उन्होंने प्रयोग किए, लेकिन किसी तरह अपेक्षाकृत। मेरा खोला प्रसिद्ध कूलम्ब का नियम, जिसमें उन्होंने बीजगणितीय रूप से लिखा कि दूरी R द्वारा अलग किए गए दो आवेशों q1 और q2 के बीच लगने वाला बल उनके उत्पाद के समानुपाती होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

गुणक कयह उस माध्यम पर निर्भर करता है जिसमें अंतःक्रिया होती है, लेकिन शून्य में यह एकता के बराबर होती है।

शायद केपलर और न्यूटन के बाद ऐसे काम करना इतना मुश्किल नहीं था। दूरी मापना आसान है. उन्होंने एक गेंद से दूसरी गेंद को छूते हुए आवेशों को भौतिक रूप से विभाजित कर दिया। यह पता चला कि दो समान गेंदों पर, यदि एक चार्ज है और दूसरा नहीं, तो संपर्क में आने पर चार्ज आधे में विभाजित हो जाता है - यह दोनों गेंदों में बिखर जाता है। इस प्रकार, उन्हें मूल अज्ञात मात्रा q का भिन्नात्मक मान प्राप्त हुआ।

पढ़ना विद्युत आवेशों की परस्पर क्रिया, उन्होंने माप लिया अलग-अलग दूरियाँगेंदों के बीच, उसके मरोड़ संतुलन पर विचलन दर्ज किए गए, जो तब प्राप्त होते हैं जब आवेशित गेंदें एक-दूसरे को पीछे हटाती हैं। जाहिरा तौर पर, उनका कानून बीजगणित के लिए एक शुद्ध जीत थी, क्योंकि कूलम्ब स्वयं चार्ज की माप की इकाई "कूलम्ब" को नहीं जानते थे और बस इसे नहीं जान सकते थे।

एक और जीत इस तथ्य की खोज थी कि गेंदों में इसी मात्रा q की कुल मात्रा जिसे वह इस तरह से चार्ज करने में सक्षम था, हमेशा अपरिवर्तित रही। किस लिए खुला कानूनउन्होंने इसे आवेश संरक्षण का नियम कहा।

क्यू = क्यू 1 + क्यू 2 + क्यू 3 + … + क्यू एन

हमें वैज्ञानिक की सटीकता और धैर्य के साथ-साथ उस साहस को भी श्रद्धांजलि अर्पित करनी चाहिए जिसके साथ उन्होंने अपने अध्ययन की मात्रा की एक इकाई के बिना, अपने कानूनों की घोषणा की।

बिजली का एक कण - न्यूनतम चार्ज

बाद में ही उन्हें एहसास हुआ कि प्राथमिक, यानी सबसे छोटा, विद्युत आवेश... एक इलेक्ट्रॉन है। केवल एम्बर का एक छोटा सा टुकड़ा नहीं, बल्कि एक अवर्णनीय रूप से छोटा कण जो एक पदार्थ भी नहीं है (लगभग), लेकिन जो किसी भी भौतिक शरीर में आवश्यक रूप से मौजूद है। और भी प्रत्येक पदार्थ के प्रत्येक परमाणु में. और न केवल परमाणुओं में, बल्कि उनके आसपास भी। और वे:

• जो परमाणुओं में पाए जाते हैं उन्हें बाध्य इलेक्ट्रॉन कहा जाता है।
• और जो आसपास हैं वे मुक्त इलेक्ट्रॉन हैं।

इलेक्ट्रॉन एक परमाणु में बंधे होते हैं क्योंकि परमाणु नाभिक में आवेश के कण - प्रोटॉन भी होते हैं, और प्रत्येक प्रोटॉन निश्चित रूप से एक इलेक्ट्रॉन को अपनी ओर आकर्षित करेगा। बिल्कुल कूलम्ब के नियम के अनुसार.

और वह आवेश जिसके परिणाम आप देख या महसूस कर सकते हैं:

• टकराव,
• बचत, संचय
• रासायनिक प्रतिक्रिया,
• इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन,

इसमें केवल मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जिन्हें विभिन्न गलतफहमियों के कारण परमाणुओं से बाहर निकाल दिया गया था:

1. किसी अन्य परमाणु की चपेट में आने से (थर्मल उत्सर्जन)
2. प्रकाश की मात्रा (फोटो उत्सर्जन) और अन्य कारणों से

और विशाल स्थूल पिंडों (उदाहरण के लिए, बाल) के अंदर घूम रहे हैं।

इलेक्ट्रॉनों के लिए, हमारी वस्तुओं का शरीर वास्तव में विशाल है। आवेश की एक इकाई (कूलम्ब) में लगभग इतनी मात्रा में इलेक्ट्रॉन होते हैं: 624,150,912,514,351,000 से थोड़ा अधिक। यह इस तरह लगता है: एक कूलम्ब विद्युत आवेश में 624 क्वाड्रिलियन 150 ट्रिलियन 912 बिलियन 514 मिलियन 351 हजार इलेक्ट्रॉन।

और पेंडेंट एक बहुत ही साधारण मात्रा है और हमारे करीब है। एक कूलम्ब वही आवेश है जो किसी चालक के अनुप्रस्थ काट से एक सेकंड में प्रवाहित होती है यदि उसमें धारा का बल एक एम्पीयर हो. यानी, 1 एम्पीयर पर, हर सेकंड के लिए, बस ये 624 क्वाड्रिलियन ... इलेक्ट्रॉन तार के क्रॉस सेक्शन के माध्यम से टिमटिमाएंगे।

इलेक्ट्रॉन बहुत गतिशील होते हैं और बहुत तेज़ी से अंदर चले जाते हैं भौतिक शरीरजैसे ही हम स्विच दबाते हैं, तुरंत हमारे लिए एक लाइट बल्ब चालू हो जाता है। और इसीलिए हमारा विद्युत संपर्क इतना तेज़ है कि "पुनर्संयोजन" नामक घटनाएँ हर सेकंड घटित होती हैं। निकला हुआ इलेक्ट्रॉन उस परमाणु को ढूंढ लेता है जिससे इलेक्ट्रॉन अभी-अभी निकला है और उसमें खाली जगह ले लेता है।

प्रति सेकंड ऐसी घटनाओं की संख्या भी इस क्रम की है... ठीक है, हर कोई पहले से ही इसकी कल्पना करता है। और ये घटनाएँ लगातार दोहराई जाती हैं जब इलेक्ट्रॉन परमाणुओं को छोड़ते हैं और फिर परमाणुओं में लौट आते हैं। वे भाग जाते हैं और वापस आ जाते हैं। यह उनका जीवन है, इसके बिना उनका अस्तित्व ही नहीं रह सकता। और केवल इसके लिए धन्यवाद, बिजली अस्तित्व में है - वह प्रणाली जो हमारे जीवन, हमारे आराम, हमारे पोषण और संरक्षण का हिस्सा बन गई है।

वर्तमान दिशा. हमारे प्रभार का प्रभारी कौन है?

बस यही एक छोटी सी जिज्ञासा बची है जिसे हर कोई जानता है, लेकिन कोई भी भौतिक विज्ञानी इसे ठीक नहीं करना चाहता।

जब कूलम्ब ने अपनी गेंदों से चालें चलीं, तो उन्होंने देखा कि दो प्रकार के आरोप थे। और एक ही प्रकार के आवेश एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, और विभिन्न प्रकार के आवेश एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। उनमें से कुछ का नाम लेना स्वाभाविक था सकारात्मक और अन्य नकारात्मक. और मान लीजिये बिजलीजहां अधिक है वहां से जहां कम है वहां बहती है। यानी प्लस से माइनस तक. इसलिए यह कई पीढ़ियों तक भौतिकविदों के दिमाग में अटका रहा।

लेकिन तब सबसे पहले इलेक्ट्रॉनों की खोज नहीं हुई थी, बल्कि आयनों की खोज हुई थी। ये बिल्कुल वे गमगीन परमाणु हैं जिन्होंने अपना इलेक्ट्रॉन खो दिया है। जिसके नाभिक में एक "अतिरिक्त" प्रोटॉन होता है, और इसलिए वे चार्ज होते हैं। खैर, जब उन्हें इसका पता चला, तो उन्होंने तुरंत आह भरी और कहा - यहाँ यह है, आप हमारे सकारात्मक चार्ज हैं। और प्रोटॉन ने धनावेशित कण के रूप में ख्याति प्राप्त कर ली।

और तब उन्हें एहसास हुआ कि परमाणु अक्सर तटस्थ होते हैं क्योंकि नाभिक का विद्युत आवेश आवेश द्वारा संतुलित होता है इलेक्ट्रॉन गोले, नाभिक के चारों ओर घूम रहा है। अर्थात्, उन्होंने परमाणु का एक ग्रहीय मॉडल बनाया। और तभी उन्हें समझ में आया कि परमाणु सभी (लगभग) पदार्थ, उसके ठोस क्रिस्टल जाली, या उसके संपूर्ण द्रव्यमान का निर्माण करते हैं तरल शरीर. अर्थात्, न्यूट्रॉन वाले प्रोटॉन परमाणुओं के नाभिक में ठोस रूप से बैठे रहते हैं। और प्रकाश और मोबाइल इलेक्ट्रॉनों की तरह, आपकी इच्छा और कॉल पर नहीं। नतीजतन, धारा प्लस से माइनस की ओर नहीं बहती है, बल्कि, इसके विपरीत, माइनस से प्लस की ओर बहती है।

« भौतिकी - 10वीं कक्षा"

सबसे पहले, आइए सबसे सरल मामले पर विचार करें, जब विद्युत आवेशित पिंड आराम की स्थिति में हों।

विद्युत आवेशित पिंडों की संतुलन स्थितियों के अध्ययन के लिए समर्पित इलेक्ट्रोडायनामिक्स की शाखा को कहा जाता है इलेक्ट्रोस्टाटिक्स.

विद्युत आवेश क्या है?
क्या हैं आरोप?

शब्दों के साथ बिजली, विद्युत आवेश, विद्युत धाराआप कई बार मिल चुके हैं और उनकी आदत डालने में कामयाब रहे हैं। लेकिन इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास करें: "विद्युत आवेश क्या है?" अवधारणा ही शुल्क- यह एक बुनियादी, प्राथमिक अवधारणा है जिसे कम नहीं किया जा सकता है आधुनिक स्तरकुछ सरल, प्रारंभिक अवधारणाओं के लिए हमारे ज्ञान का विकास।

आइए पहले यह जानने का प्रयास करें कि इस कथन का क्या अर्थ है: "इस पिंड या कण पर विद्युत आवेश है।"

सभी पिंड सबसे छोटे कणों से निर्मित होते हैं, जो सरल कणों में अविभाज्य होते हैं और इसलिए कहलाते हैं प्राथमिक.

प्राथमिक कणों में द्रव्यमान होता है और इस कारण वे नियम के अनुसार एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण. जैसे-जैसे कणों के बीच की दूरी बढ़ती है, गुरुत्वाकर्षण बल इस दूरी के वर्ग के विपरीत अनुपात में घटता जाता है। अधिकांश प्राथमिक कण, हालांकि सभी नहीं, एक दूसरे के साथ एक बल के साथ बातचीत करने की क्षमता रखते हैं जो दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती रूप से घटता है, लेकिन यह बल गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना अधिक होता है।

तो हाइड्रोजन परमाणु में, चित्र 14.1 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है, इलेक्ट्रॉन गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल से 10 39 गुना अधिक बल के साथ नाभिक (प्रोटॉन) की ओर आकर्षित होता है।

यदि कण एक-दूसरे के साथ ऐसी शक्तियों के साथ संपर्क करते हैं जो बढ़ती दूरी के साथ सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बलों के समान ही घटती हैं, लेकिन कई बार गुरुत्वाकर्षण बलों से अधिक हो जाती हैं, तो इन कणों में विद्युत आवेश होता है। कण स्वयं कहलाते हैं आरोप लगाया.

विद्युत आवेश के बिना कण होते हैं, लेकिन कण के बिना कोई विद्युत आवेश नहीं होता है।

आवेशित कणों की परस्पर क्रिया कहलाती है विद्युत चुम्बकीय.

विद्युत आवेश विद्युतचुंबकीय अंतःक्रियाओं की तीव्रता को निर्धारित करता है, जैसे द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रियाओं की तीव्रता को निर्धारित करता है।

बिजली का आवेश प्राथमिक कण- यह किसी कण में कोई विशेष तंत्र नहीं है जिसे इससे हटाया जा सके, इसके घटक भागों में विघटित किया जा सके और फिर से जोड़ा जा सके। एक इलेक्ट्रॉन और अन्य कणों पर विद्युत आवेश की उपस्थिति का मतलब केवल उनके बीच कुछ बल अंतःक्रियाओं का अस्तित्व है।

संक्षेप में, हम आवेश के बारे में कुछ भी नहीं जानते हैं यदि हम इन अंतःक्रियाओं के नियमों को नहीं जानते हैं। आवेश के बारे में हमारे विचारों में अंतःक्रिया के नियमों का ज्ञान शामिल होना चाहिए। ये कानून सरल नहीं हैं और इन्हें कुछ शब्दों में रेखांकित करना असंभव है। अत: पर्याप्त संतोषजनक उत्तर देना असंभव है संक्षिप्त परिभाषाअवधारणा बिजली का आवेश.

विद्युत आवेश के दो लक्षण.

सभी पिंडों में द्रव्यमान होता है और इसलिए वे एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं। आवेशित पिंड एक दूसरे को आकर्षित और प्रतिकर्षित दोनों कर सकते हैं। यह सबसे महत्वपूर्ण तथ्य, आप से परिचित, इसका मतलब है कि प्रकृति में विपरीत संकेतों के विद्युत आवेश वाले कण होते हैं; एक ही चिन्ह के आवेशों के मामले में, कण विकर्षित होते हैं, और विभिन्न चिन्हों के मामले में, वे आकर्षित होते हैं।

प्राथमिक कणों का आवेश - प्रोटान, जो सभी परमाणु नाभिकों का हिस्सा हैं, धनात्मक और आवेश कहलाते हैं इलेक्ट्रॉनों- नकारात्मक। धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के बीच कोई आंतरिक अंतर नहीं है। यदि कण आवेशों के संकेतों को उलट दिया जाए, तो विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की प्रकृति बिल्कुल भी नहीं बदलेगी।

प्राथमिक प्रभार.

इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के अलावा, कई अन्य प्रकार के आवेशित प्राथमिक कण भी होते हैं। लेकिन केवल इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन ही स्वतंत्र अवस्था में अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकते हैं। शेष आवेशित कण एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से से भी कम जीवित रहते हैं। वे तेज़ प्राथमिक कणों की टक्कर के दौरान पैदा होते हैं और, बहुत कम समय के लिए अस्तित्व में रहते हुए, क्षय होकर अन्य कणों में बदल जाते हैं। आप 11वीं कक्षा में इन कणों से परिचित हो जायेंगे।

जिन कणों में विद्युत आवेश नहीं होता उनमें शामिल हैं न्यूट्रॉन. इसका द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान से थोड़ा ही अधिक होता है। न्यूट्रॉन, प्रोटॉन के साथ मिलकर, का हिस्सा हैं परमाणु नाभिक. यदि किसी प्राथमिक कण पर आवेश होता है, तो उसका मान सख्ती से परिभाषित होता है।

आरोपित शवविद्युतचुंबकीय शक्तियां प्रकृति में खेलती हैं बहुत बड़ी भूमिकाइस तथ्य के कारण कि सभी पिंडों में विद्युत आवेशित कण होते हैं। परमाणुओं के घटक भागों - नाभिक और इलेक्ट्रॉन - में विद्युत आवेश होता है।

पिंडों के बीच विद्युत चुम्बकीय बलों की सीधी क्रिया का पता नहीं लगाया जाता है, क्योंकि पिंड अपनी सामान्य अवस्था में विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं।

किसी भी पदार्थ का परमाणु उदासीन होता है क्योंकि इसमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या नाभिक में प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित कण विद्युत बलों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं और तटस्थ प्रणाली बनाते हैं।

एक स्थूल पिंड विद्युत रूप से आवेशित होता है यदि इसमें आवेश के किसी एक चिन्ह के साथ अतिरिक्त मात्रा में प्राथमिक कण होते हैं। इस प्रकार, किसी पिंड का ऋणात्मक आवेश प्रोटॉनों की संख्या की तुलना में इलेक्ट्रॉनों की अधिक संख्या के कारण होता है, और धनात्मक आवेश इलेक्ट्रॉनों की कमी के कारण होता है।

विद्युत आवेशित स्थूल पिंड को प्राप्त करने के लिए, अर्थात इसे विद्युतीकृत करने के लिए, ऋणात्मक आवेश के भाग को उससे जुड़े धनात्मक आवेश से अलग करना या ऋणात्मक आवेश को किसी तटस्थ पिंड में स्थानांतरित करना आवश्यक है।

यह घर्षण का उपयोग करके किया जा सकता है। यदि आप सूखे बालों में कंघी चलाते हैं, तो सबसे गतिशील आवेशित कणों - इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा सा हिस्सा बालों से कंघी तक चला जाएगा और इसे नकारात्मक रूप से चार्ज करेगा, और बाल सकारात्मक रूप से चार्ज होंगे।

विद्युतीकरण के दौरान शुल्कों की समानता

प्रयोग की सहायता से यह सिद्ध किया जा सकता है कि घर्षण द्वारा विद्युतीकृत होने पर, दोनों पिंड ऐसे आवेश प्राप्त कर लेते हैं जो संकेत में विपरीत होते हैं, लेकिन परिमाण में समान होते हैं।

आइए एक इलेक्ट्रोमीटर लें, जिसकी छड़ पर एक छेद वाला धातु का गोला होता है, और लंबे हैंडल पर दो प्लेटें होती हैं: एक कठोर रबर से बनी होती है और दूसरी प्लेक्सीग्लास से बनी होती है। एक-दूसरे से रगड़ने पर प्लेटें विद्युतीकृत हो जाती हैं।

आइए एक प्लेट को उसकी दीवारों को छुए बिना गोले के अंदर लाएं। यदि प्लेट धनात्मक रूप से चार्ज है, तो इलेक्ट्रोमीटर की सुई और रॉड से कुछ इलेक्ट्रॉन प्लेट की ओर आकर्षित होंगे और गोले की आंतरिक सतह पर एकत्र होंगे। उसी समय, तीर को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाएगा और इलेक्ट्रोमीटर रॉड से दूर धकेल दिया जाएगा (चित्र 14.2, ए)।

यदि आप पहली प्लेट को हटाकर दूसरी प्लेट को गोले के अंदर लाते हैं, तो गोले और छड़ के इलेक्ट्रॉन प्लेट से विकर्षित हो जाएंगे और तीर पर अधिक मात्रा में जमा हो जाएंगे। इससे तीर छड़ से विचलित हो जाएगा, और पहले प्रयोग के समान कोण पर।

दोनों प्लेटों को गोले के अंदर नीचे करने पर, हमें तीर के किसी भी विचलन का बिल्कुल भी पता नहीं चलेगा (चित्र 14.2, बी)। इससे सिद्ध होता है कि प्लेटों के आवेश परिमाण में समान और संकेत में विपरीत हैं।

निकायों का विद्युतीकरण और उसकी अभिव्यक्तियाँ।सिंथेटिक कपड़ों के घर्षण के दौरान महत्वपूर्ण विद्युतीकरण होता है। जब आप शुष्क हवा में सिंथेटिक सामग्री से बनी शर्ट उतारते हैं, तो आप एक विशिष्ट कर्कश ध्वनि सुन सकते हैं। रगड़ने वाली सतहों के आवेशित क्षेत्रों के बीच छोटी-छोटी चिंगारियाँ उछलती हैं।

मुद्रण घरों में, मुद्रण के दौरान कागज को विद्युतीकृत किया जाता है और शीट एक साथ चिपक जाती हैं। ऐसा होने से रोकने के लिए, चार्ज को ख़त्म करने के लिए विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, निकट संपर्क में निकायों के विद्युतीकरण का उपयोग कभी-कभी किया जाता है, उदाहरण के लिए, विभिन्न इलेक्ट्रोकॉपी प्रतिष्ठानों आदि में।

विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम.

प्लेटों के विद्युतीकरण के अनुभव से साबित होता है कि घर्षण द्वारा विद्युतीकरण के दौरान, मौजूदा आवेशों का उन निकायों के बीच पुनर्वितरण होता है जो पहले तटस्थ थे। इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा सा हिस्सा एक शरीर से दूसरे शरीर में जाता है। इस मामले में, नए कण प्रकट नहीं होते हैं, और पहले से मौजूद कण गायब नहीं होते हैं।

जब निकायों को विद्युतीकृत किया जाता है, विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम. यह नियम उस प्रणाली के लिए मान्य है जिसमें आवेशित कण बाहर से प्रवेश नहीं करते हैं और जहाँ से वे बाहर नहीं निकलते हैं, अर्थात्। पृथक सिस्टम.

एक पृथक प्रणाली में, सभी निकायों के आवेशों का बीजगणितीय योग संरक्षित रहता है।

क्यू 1 + क्यू 2 + क्यू 3 + ... + क्यू एन = स्थिरांक। (14.1)

जहाँ q 1, q 2, आदि व्यक्तिगत आवेशित पिंडों के आवेश हैं।

आवेश के संरक्षण का नियम है गहन अभिप्राय. यदि आवेशित प्राथमिक कणों की संख्या में परिवर्तन नहीं होता है, तो आवेश संरक्षण नियम की पूर्ति स्पष्ट है। लेकिन प्राथमिक कण एक-दूसरे में बदल सकते हैं, पैदा हो सकते हैं और गायब हो सकते हैं, जिससे नए कणों को जीवन मिलता है।

हालाँकि, सभी मामलों में, आवेशित कण केवल समान परिमाण और विपरीत संकेत वाले आवेश वाले जोड़े में पैदा होते हैं; आवेशित कण भी केवल जोड़े में गायब हो जाते हैं, तटस्थ में बदल जाते हैं। और इन सभी मामलों में, आरोपों का बीजगणितीय योग समान रहता है।

आवेश संरक्षण के नियम की वैधता की पुष्टि प्राथमिक कणों के बड़ी संख्या में परिवर्तनों के अवलोकन से होती है। यह नियम विद्युत आवेश के सबसे मौलिक गुणों में से एक को व्यक्त करता है। चार्ज रोके जाने का कारण अभी भी अज्ञात है.

विद्युत घटनाएँ प्राचीन काल से ज्ञात हैं। मे भी प्राचीन ग्रीस(सातवीं शताब्दी ईसा पूर्व) ने देखा कि यदि एम्बर को ऊन पर रगड़ा जाए, तो यह विभिन्न प्रकाश वस्तुओं को आकर्षित करेगा।

बाद में, वी. गिल्बर्ट (XVI सदी) ने पाया कि, एम्बर के अलावा, चीनी मिट्टी के बरतन और कई अन्य पिंड, जो पहले चमड़े या अन्य सामग्रियों से रगड़े जाते थे, उनमें हल्की वस्तुओं को आकर्षित करने का गुण होता है। नरम सामग्री. इस घटना को वी. गिल्बर्ट ने कहा था विद्युतीकरण(ग्रीक में इलेक्ट्रॉन का अर्थ एम्बर होता है)।

ऐसी अंतःक्रियाओं में सक्षम निकायों को कहा जाता है विद्युत आवेशित, अर्थात। उन्हें विद्युत आवेश दिया जाता है।

विद्युत आवेश qएक भौतिक अदिश राशि है जो विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं में भाग लेने के लिए निकायों की क्षमता को दर्शाती है।

विद्युत आवेश को अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है क्यूया क्यू. अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली (SI) में, आवेश की इकाई, कूलम्ब, धारा की इकाई का उपयोग करके स्थापित की जाती है:

• 1 कूलम्ब (C) 1 ए की धारा पर 1 एस में एक कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन से गुजरने वाला चार्ज है।

एक छोटे से पिंड को 1 C का चार्ज देना असंभव है, इसलिए अक्सर हम गुणकों का उपयोग करेंगे:

1 µC = 1⋅10 –6 C, 1 nC = 1⋅10 –9 C.

• *1 किमी की दूरी पर प्रत्येक 1 C के दो आवेश एक दूसरे को उस बल से थोड़ा कम बल से प्रतिकर्षित करेंगे जिसके साथ धरती 1 टन भार को आकर्षित करता है। इसलिए, एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हुए, आवेशित कण ऐसे पिंड पर टिकने में सक्षम नहीं होंगे।

1C का आवेश बहुत बड़ा होता है। लेकिन एक कंडक्टर में जो आम तौर पर तटस्थ होता है, गति में 1 C का चार्ज सेट करने का मतलब नहीं है बहुत अधिक काम. दरअसल, 127 वी के वोल्टेज पर 100 डब्ल्यू की शक्ति वाले एक साधारण प्रकाश बल्ब में, एक करंट स्थापित होता है जो 1 ए से थोड़ा कम होता है। उसी समय, 1 एस में लगभग 1 सी के बराबर चार्ज क्रॉस से गुजरता है -कंडक्टर का अनुभाग.

विद्युत आवेशों का पता लगाने और मापने के लिए उपयोग किया जाता है विद्युतमापी. इलेक्ट्रोमीटर में एक धातु की छड़ और एक सूचक होता है जो क्षैतिज अक्ष के चारों ओर घूम सकता है (चित्र 1)। तीर की छड़ को एक प्लेक्सीग्लास आस्तीन में तय किया गया है और एक धातु के मामले में रखा गया है बेलनाकार, कांच के ढक्कन से बंद।

आइए धनावेशित छड़ को इलेक्ट्रोमीटर छड़ से स्पर्श करें। हम देखेंगे कि इलेक्ट्रोमीटर सुई एक निश्चित कोण से विचलित होती है (चित्र 1 देखें)। तीर के घूमने को इस तथ्य से समझाया जाता है कि जब कोई आवेशित पिंड इलेक्ट्रोमीटर रॉड के संपर्क में आता है, तो विद्युत आवेश तीर और रॉड के साथ वितरित हो जाते हैं। छड़ और सूचक पर समान विद्युत आवेशों के बीच कार्य करने वाले प्रतिकारक बल सूचक को घुमाने का कारण बनते हैं। आइए एबोनाइट रॉड को फिर से विद्युतीकृत करें और इलेक्ट्रोमीटर रॉड को फिर से स्पर्श करें। अनुभव से पता चलता है कि छड़ पर विद्युत आवेश में वृद्धि के साथ, तीर के विचलन का कोण ऊर्ध्वाधर स्थितिबढ़ती है। नतीजतन, इलेक्ट्रोमीटर सुई के विक्षेपण के कोण से, कोई इलेक्ट्रोमीटर रॉड को हस्तांतरित विद्युत चार्ज के मूल्य का अनुमान लगा सकता है।

जिस प्रकार यांत्रिकी में इस अवधारणा का प्रयोग अक्सर किया जाता है भौतिक बिंदु, जो कई समस्याओं के समाधान को महत्वपूर्ण रूप से सरल बनाना संभव बनाता है, "पॉइंट चार्ज" की अवधारणा का उपयोग इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में किया जाता है।

• प्वाइंट चार्ज- यह एक आवेशित पिंड है जिसका आयाम इस पिंड से अवलोकन बिंदु और अन्य आवेशित पिंडों की दूरी से काफी कम है।

विशेष रूप से, यदि वे दो बिंदु आवेशों की परस्पर क्रिया के बारे में बात करते हैं, तो वे मानते हैं कि विचाराधीन दो आवेशित पिंडों के बीच की दूरी उनके रैखिक आयामों से काफी अधिक है।

विद्युत आवेश के गुण

सभी ज्ञात प्रायोगिक तथ्यों की समग्रता हमें आवेश के निम्नलिखित गुणों पर प्रकाश डालने की अनुमति देती है:

• विद्युत आवेश दो प्रकार के होते हैं, जिन्हें पारंपरिक रूप से धनात्मक और ऋणात्मक कहा जाता है। सकारात्मकआवेशित पिंड वे होते हैं जो अन्य आवेशित पिंडों पर उसी तरह कार्य करते हैं जैसे रेशम के विरुद्ध घर्षण द्वारा विद्युतीकृत कांच। नकारात्मकआवेशित वे पिंड होते हैं जो ऊन के साथ घर्षण द्वारा विद्युतीकृत एबोनाइट की तरह ही कार्य करते हैं। कांच पर उत्पन्न होने वाले आरोपों के लिए "सकारात्मक" और एबोनाइट पर उत्पन्न होने वाले आरोपों के लिए "नकारात्मक" नाम का चुनाव पूरी तरह से यादृच्छिक है।

यह सभी देखें

1. किकोइन ए.के. बिजली के दो प्रकार (भौतिकी के इतिहास से) // क्वांटम। - 1984. - नंबर 1. - पी. 34-36

• शुल्कों को एक निकाय से दूसरे निकाय में स्थानांतरित किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, सीधे संपर्क द्वारा)। शरीर के द्रव्यमान के विपरीत, विद्युत आवेश किसी दिए गए शरीर की अविभाज्य विशेषता नहीं है। अलग-अलग परिस्थितियों में एक ही वस्तु पर अलग-अलग चार्ज हो सकता है। लेकिन आवेश का अस्तित्व शरीर के बिना नहीं होता।
• आरोप एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं: हमनामप्रभार खदेड़ना, विपरीत आकर्षण.
• बिजली का आवेश अलग. इसका मतलब यह है कि कुछ सबसे छोटा, सार्वभौमिक, आगे अविभाज्य प्राथमिक चार्ज है, इसलिए चार्ज क्यूकिसी भी पिंड का इस प्राथमिक आवेश का गुणज है: \(~q = N \cdot e\) , जहां एन- आरोपों की पूर्णांक संख्या, इ= 1.6∙10 -19 सी - मान प्राथमिक प्रभार. प्राथमिक धनात्मक आवेश वाले कणों का एक उदाहरण है प्रोटोन, प्राथमिक ऋणात्मक आवेश के साथ - इलेक्ट्रॉन. *चूंकि प्राथमिक आवेश का मान बहुत छोटा है, तो व्यवहार में देखे गए और उपयोग किए जाने वाले अधिकांश आवेशित पिंडों के लिए, संख्या एनइतना महान कि आवेश परिवर्तन की पृथक प्रकृति प्रकट नहीं होती। इसलिए, यह माना जाता है कि सामान्य परिस्थितियों में पिंडों का विद्युत आवेश लगभग निरंतर बदलता रहता है।
• विद्युत रूप से तटस्थ पिंड में, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है और वे पूरे आयतन में समान रूप से वितरित होते हैं। यदि किसी पिंड में इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों की संख्या से कम है, तो वह सकारात्मक आरोप लगाया, और यदि इलेक्ट्रॉनों की अधिकता है, तो शरीर नकारात्मक आवेशित. यह वह अतिरिक्त चार्ज है जिसे कहा जाता है शरीर का प्रभार: क्यू = (एनपी- एनइ) इ, कहाँ एनपी - प्रोटॉन की संख्या, एनई इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।

• विद्युत आवेश के संरक्षण का नियमएक बंद प्रणाली में, विद्युत आवेशों का बीजगणितीय योग इसके भीतर किसी भी इंटरैक्शन के लिए स्थिर रहता है: \(~q_1 + q_2 + \ldots + q_n = \operatorname(const)\) । पृथक (या बंद) प्रणालीपिंडों की एक प्रणाली को कहा जाता है जिसमें विद्युत आवेशों को जोड़ा या हटाया नहीं जाता है।

प्रकृति में कहीं भी और कभी भी एक ही चिन्ह का विद्युत आवेश प्रकट या गायब नहीं होता है। एक सकारात्मक विद्युत आवेश की उपस्थिति हमेशा एक समान नकारात्मक चार्ज की उपस्थिति के साथ होती है। न तो धनात्मक और न ही ऋणात्मक आवेश अलग-अलग गायब हो सकते हैं; वे केवल एक-दूसरे को पारस्परिक रूप से बेअसर कर सकते हैं यदि वे मापांक में समान हों।

विद्युत आवेश के संरक्षण का कारण अभी भी अज्ञात है।

शरीर का विद्युतीकरण

विद्युत आवेशित स्थूल पिंड प्राप्त करने के लिए या, जैसा कि वे कहते हैं, विद्युतीकरण करनाइसके लिए, आपको इससे जुड़े धनात्मक आवेश से ऋणात्मक आवेश के भाग को अलग करना होगा।

• ऐसा करने का सबसे आसान तरीका है टकराव. यदि आप अपने बालों में कंघी चलाते हैं, तो सबसे गतिशील आवेशित कणों - इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा सा हिस्सा बालों से कंघी तक चला जाएगा और इसे नकारात्मक रूप से चार्ज करेगा, और बाल सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएंगे। घर्षण द्वारा विद्युतीकृत होने पर, दोनों पिंड विपरीत चिह्न के आवेश प्राप्त कर लेते हैं, लेकिन परिमाण में समान होते हैं।

• निकायों को विद्युतीकृत करने का दूसरा तरीका उन्हें प्रभावित करना है विभिन्न विकिरण(विशेष रूप से, पराबैंगनी, एक्स-रे और γ -विकिरण)। यह विधि धातुओं को विद्युतीकृत करने के लिए सबसे प्रभावी है, जब विकिरण के प्रभाव में, धातु की सतह से इलेक्ट्रॉन बाहर निकल जाते हैं और कंडक्टर एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त कर लेता है।

• प्रभाव के माध्यम से विद्युतीकरण या " विद्युत प्रेरण" जब किसी चालक पर धनात्मक आवेश लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन उसकी ओर आकर्षित होते हैं और चालक के निकटतम सिरे पर जमा हो जाते हैं। इस पर एक निश्चित संख्या में "अतिरिक्त" इलेक्ट्रॉन दिखाई देते हैं, और कंडक्टर का यह हिस्सा नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है। दूर के सिरे पर इलेक्ट्रॉनों की कमी है और इसलिए, सकारात्मक आयनों की अधिकता है: यहां एक सकारात्मक चार्ज दिखाई देता है। जब एक नकारात्मक चार्ज वाले पिंड को किसी चालक के करीब लाया जाता है, तो दूर के छोर पर इलेक्ट्रॉन जमा हो जाते हैं, और निकट के छोर पर सकारात्मक आयनों की अधिकता उत्पन्न होती है। इलेक्ट्रॉनों की गति का कारण बनने वाले चार्ज को हटाने के बाद, उन्हें फिर से पूरे कंडक्टर में वितरित किया जाता है, ताकि इसके सभी हिस्से अभी भी अपरिवर्तित रहें। प्रेरित आवेशों को अलग किया जा सकता है यदि, आवेशित पिंड की उपस्थिति में, कंडक्टर को भागों में विभाजित किया जाए। इस स्थिति में, बाहरी चार्ज हटने के बाद विस्थापित इलेक्ट्रॉन वापस नहीं लौट सकते।

*घर्षण विद्युतीकरण तंत्र

घर्षण का उपयोग करके पिंडों को विद्युतीकृत करना बहुत सरल है। लेकिन ये कैसे होता है ये समझाना बेहद मुश्किल काम साबित हुआ.

1 संस्करण. निकायों को विद्युतीकृत करते समय, उनके बीच निकट संपर्क महत्वपूर्ण है। विद्युत बलशरीर के अंदर इलेक्ट्रॉनों को रोके रखें। लेकिन अलग-अलग पदार्थों के लिए ये बल अलग-अलग होते हैं। निकट संपर्क के दौरान, उस पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा सा हिस्सा जिसमें शरीर के साथ इलेक्ट्रॉनों का संबंध अपेक्षाकृत कमजोर होता है, दूसरे शरीर में चला जाता है। इलेक्ट्रॉन की गति अंतर-परमाणु दूरी (10 -8 सेमी) से अधिक नहीं होती है। लेकिन अगर शवों को अलग किया गया तो दोनों पर आरोप लगाया जाएगा. चूँकि पिंडों की सतहें कभी भी पूरी तरह से चिकनी नहीं होती हैं, संक्रमण के लिए आवश्यक पिंडों के बीच निकट संपर्क केवल सतहों के छोटे क्षेत्रों पर ही स्थापित होता है। जब शरीर एक-दूसरे के खिलाफ रगड़ते हैं, तो निकट संपर्क वाले क्षेत्रों की संख्या बढ़ जाती है, और इस तरह बढ़ जाती है कुल गणनाआवेशित कण एक पिंड से दूसरे पिंड में गुजरते हैं। लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि एबोनाइट, प्लेक्सीग्लास और अन्य जैसे गैर-संचालक पदार्थों (इंसुलेटर) में इलेक्ट्रॉन कैसे गति कर सकते हैं। वे तटस्थ अणुओं में बंधे हैं।

2 संस्करण. आयनिक LiF क्रिस्टल (इन्सुलेटर) के उदाहरण का उपयोग करते हुए, यह स्पष्टीकरण इस तरह दिखता है। क्रिस्टल के निर्माण के दौरान, विभिन्न प्रकार के दोष उत्पन्न होते हैं, विशेष रूप से रिक्तियों में - क्रिस्टल जाली के नोड्स पर खाली स्थान। यदि सकारात्मक लिथियम आयनों और नकारात्मक फ्लोरीन आयनों के लिए रिक्तियों की संख्या समान नहीं है, तो क्रिस्टल बनने पर मात्रा में चार्ज किया जाएगा। लेकिन समग्र रूप से चार्ज को क्रिस्टल द्वारा लंबे समय तक बरकरार नहीं रखा जा सकता है। हवा में हमेशा एक निश्चित मात्रा में आयन होते हैं, और क्रिस्टल उन्हें हवा से तब तक खींचेगा जब तक कि क्रिस्टल का चार्ज उसकी सतह पर आयनों की एक परत द्वारा बेअसर नहीं हो जाता। अलग-अलग इंसुलेटर में अलग-अलग स्पेस चार्ज होते हैं, और इसलिए अलग-अलग चार्ज होते हैं सतह की परतेंआयन। घर्षण के दौरान, आयनों की सतह परतें मिश्रित हो जाती हैं, और जब इंसुलेटर अलग हो जाते हैं, तो उनमें से प्रत्येक चार्ज हो जाता है।

क्या वे घर्षण से विद्युतीकृत हो सकते हैं? दो समान इंसुलेटर, उदाहरण के लिए वही LiF क्रिस्टल? यदि उनका अपना अंतरिक्ष शुल्क समान है, तो नहीं। लेकिन यदि क्रिस्टलीकरण की स्थिति अलग-अलग होती तो उनके अपने अलग-अलग चार्ज भी हो सकते हैं भिन्न संख्यारिक्त पद। जैसा कि अनुभव से पता चला है, रूबी, एम्बर, आदि के समान क्रिस्टल के घर्षण के दौरान विद्युतीकरण वास्तव में हो सकता है। हालाँकि, उपरोक्त स्पष्टीकरण सभी मामलों में सही होने की संभावना नहीं है। यदि शरीर, उदाहरण के लिए, आणविक क्रिस्टल से बना है, तो उनमें रिक्तियों की उपस्थिति से शरीर का चार्ज नहीं होना चाहिए।

कूलम्ब का नियम

1785 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी चार्ल्स कूलम्ब ने प्रयोगात्मक रूप से इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के मूल नियम की स्थापना की - दो स्थिर बिंदु आवेशित पिंडों या कणों की परस्पर क्रिया का नियम।

स्थिर विद्युत आवेशों की परस्पर क्रिया का नियम - कूलम्ब का नियम - एक बुनियादी (मौलिक) भौतिक नियम है और इसे केवल प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया जा सकता है। यह प्रकृति के किसी भी अन्य नियम का पालन नहीं करता है।

यदि हम चार्ज मॉड्यूल को | द्वारा निरूपित करते हैं क्यू 1 | और | क्यू 2 |, तो कूलम्ब का नियम इस प्रकार लिखा जा सकता है निम्नलिखित प्रपत्र:

\(~F = k \cdot \dfrac(|q_1| \cdot |q_2|)(r^2)\) , (1)

कहाँ क– आनुपातिकता गुणांक, जिसका मूल्य विद्युत आवेश की इकाइयों की पसंद पर निर्भर करता है। SI प्रणाली में \(~k = \dfrac(1)(4 \pi \cdot \varepsilon_0) = 9 \cdot 10^9\) N m 2 / C 2, जहां ε 0 विद्युत स्थिरांक 8.85 के बराबर है · 10 -12 सी 2 /एन एम 2।

• निर्वात में दो बिंदु स्थिर आवेशित पिंडों के बीच परस्पर क्रिया का बल आवेश मॉड्यूल के उत्पाद के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

इस बल को कहा जाता है कूलम्ब.

इस सूत्रीकरण में कूलम्ब का नियम केवल के लिए मान्य है बिंदुआवेशित शरीर, क्योंकि केवल उनके लिए आवेशों के बीच की दूरी की अवधारणा का एक निश्चित अर्थ है। प्रकृति में कोई बिंदु आवेशित पिंड नहीं हैं। लेकिन यदि पिंडों के बीच की दूरी उनके आकार से कई गुना अधिक है, तो न तो आकार और न ही आवेशित पिंडों का आकार, जैसा कि अनुभव से पता चलता है, उनके बीच की बातचीत को प्रभावित नहीं करता है। इस मामले में, निकायों को बिंदु निकाय माना जा सकता है।

यह पता लगाना आसान है कि धागों पर लटकी हुई दो आवेशित गेंदें या तो एक-दूसरे को आकर्षित करती हैं या एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करती हैं। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि दो स्थिर बिंदु आवेशित पिंडों के बीच परस्पर क्रिया के बल इन पिंडों को जोड़ने वाली सीधी रेखा के अनुदिश निर्देशित होते हैं। ऐसी ताकतें कहलाती हैं केंद्रीय. यदि हम पहले आवेश पर दूसरे आवेश पर लगने वाले बल को \(~\vec F_(12)\) से और पहले आवेश पर लगने वाले दूसरे आवेश पर लगने वाले बल को \(~\vec F_(21)\) से निरूपित करते हैं ( चित्र 2, 3), तो, न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, \(~\vec F_(12) = -\vec F_(21)\) ।

बिंदु आवेशित पिंडों की परस्पर क्रिया के नियम को जानकर, कोई भी किसी आवेशित पिंडों की परस्पर क्रिया के बल की गणना कर सकता है। ऐसा करने के लिए, शरीर को मानसिक रूप से ऐसे छोटे तत्वों में विभाजित किया जाना चाहिए ताकि उनमें से प्रत्येक को एक बिंदु माना जा सके। ज्यामितीय रूप से इन सभी तत्वों की परस्पर क्रिया की शक्तियों को एक दूसरे के साथ जोड़कर, हम परिणामी अंतःक्रिया शक्ति की गणना कर सकते हैं।

कूलम्ब के नियम की खोज विद्युत आवेश के गुणों के अध्ययन में पहला ठोस कदम है। पिंडों या प्राथमिक कणों में विद्युत आवेश की उपस्थिति का अर्थ है कि वे कूलम्ब के नियम के अनुसार एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। कूलम्ब के नियम के सख्त कार्यान्वयन से कोई विचलन फिलहाल नहीं पाया गया है।

कूलम्ब का नियम आवेशित गेंदों के लिए उनके केंद्रों के बीच किसी भी दूरी पर भी मान्य है, यदि आयतन या सतह का घनत्वउनमें से प्रत्येक का आवेश स्थिर है। (ध्यान दें कि, गुरुत्वाकर्षण संपर्क के विपरीत, इलेक्ट्रोस्टैटिक संपर्क से पिंडों का आकर्षण और प्रतिकर्षण हो सकता है।)

यह सभी देखें

साहित्य

1. अक्सेनोविच एल.ए. भौतिकी में हाई स्कूल: लिखित। कार्य. टेस्ट: पाठ्यपुस्तक। सामान्य शिक्षा प्रदान करने वाले संस्थानों के लिए भत्ता। पर्यावरण, शिक्षा / एल. ए. अक्सेनोविच, एन. एन. राकिना, के. एस. फ़ारिनो; ईडी। के.एस. फ़ारिनो. - एमएन.: अदुकात्सिया आई व्याखावन्ने, 2004. - पी. 209-210, 211-214।
2. ज़िल्को, वी.वी. भौतिकी: पाठ्यपुस्तक। 11वीं कक्षा के लिए भत्ता. सामान्य शिक्षा रूसी के साथ संस्थान भाषा 12 वर्ष की अध्ययन अवधि (बुनियादी और) के साथ प्रशिक्षण ऊंचा स्तर) /में। वी. ज़िल्को, एल. जी. मार्कोविच। - दूसरा संस्करण, संशोधित। - मिन्स्क: नर। अस्वेता, 2008. - पीपी. 72-79.

बिजली का आवेश
क्यू, क्यू
आयाम	टी आई
इकाइयों
एस.आई	लटकन
एसएसएसई	स्टेटकूलन (फ्रैंकलिन)
एसजीएसएम	abculon
अन्य इकाइयाँ	एम्पीयर-घंटा, फैराडे, प्राथमिक प्रभार
टिप्पणियाँ
अदिश राशि, परिमाणित

इलेक्ट्रोस्टाटिक्स

इलेक्ट्रोस्टाटिक्सबिजली के अध्ययन का एक अनुभाग कहा जाता है, जिसमें एक चयनित जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के सापेक्ष स्थिर विद्युत आवेशों की प्रणालियों की परस्पर क्रिया और गुणों का अध्ययन किया जाता है।

विद्युत आवेश की मात्रा (अन्यथा, केवल विद्युत आवेश) धनात्मक और दोनों ग्रहण कर सकती है नकारात्मक मान; यह आवेश वाहकों और आवेशित पिंडों की एक संख्यात्मक विशेषता है। यह मान इस प्रकार निर्धारित किया जाता है कि आवेशों के बीच क्षेत्र द्वारा स्थानांतरित बल अंतःक्रिया एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करने वाले आवेशों, कणों या पिंडों के आकार के सीधे आनुपातिक होती है, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से उन पर कार्य करने वाले बलों की दिशाएँ निर्भर करती हैं आरोपों के संकेत पर.

निकायों की किसी भी प्रणाली के विद्युत आवेश में एसआई प्रणाली में लगभग 1.6⋅10 −19 C या 4.8⋅10 −10 इकाइयों के बराबर प्राथमिक आवेशों की पूर्णांक संख्या होती है। एसजीएसई. विद्युत आवेश वाहक विद्युत आवेशित प्राथमिक कण होते हैं। द्रव्यमान की दृष्टि से सबसे छोटा कण जो स्वतंत्र अवस्था में स्थिर है और जिसमें एक ऋणात्मक प्रारंभिक विद्युत आवेश है, वह इलेक्ट्रॉन है (इसका द्रव्यमान 9.11⋅10 −31 किग्रा है)। धनात्मक प्राथमिक आवेश के साथ मुक्त अवस्था में स्थिर सबसे छोटा एंटीपार्टिकल एक पॉज़िट्रॉन है, जिसका द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन के समान होता है। वहाँ भी है स्थिर कणएक धनात्मक प्राथमिक आवेश के साथ - एक प्रोटॉन (द्रव्यमान 1.67⋅10 −27 किग्रा के बराबर) और अन्य, कम सामान्य कण। यह परिकल्पना की गई थी (1964) कि छोटे आवेश (±⅓ और ±⅔ प्राथमिक आवेश) वाले कण भी होते हैं - क्वार्क; हालाँकि, वे एक स्वतंत्र अवस्था में पृथक नहीं होते हैं (और, जाहिरा तौर पर, केवल अन्य कणों - हैड्रोन के हिस्से के रूप में मौजूद हो सकते हैं), परिणामस्वरूप, कोई भी मुक्त कण प्राथमिक आवेशों की केवल पूर्णांक संख्या रखता है।

किसी भी प्राथमिक कण का विद्युत आवेश एक सापेक्ष रूप से अपरिवर्तनीय मात्रा है। यह संदर्भ प्रणाली पर निर्भर नहीं करता है, जिसका अर्थ है कि यह इस पर निर्भर नहीं करता है कि यह चार्ज गतिमान है या आराम पर है; यह इस कण में उसके पूरे जीवन भर अंतर्निहित रहता है, इसलिए प्राथमिक आवेशित कणों को अक्सर उनके विद्युत आवेशों से पहचाना जाता है। सामान्य तौर पर, प्रकृति में जितने सकारात्मक चार्ज होते हैं उतने ही नकारात्मक चार्ज भी होते हैं। परमाणुओं और अणुओं का विद्युत आवेश शून्य होता है, और क्रिस्टल जालक की प्रत्येक कोशिका में धनात्मक और ऋणात्मक आयनों का आवेश शून्य होता है एसएनएफमुआवजा दिया।

चार्ज इंटरेक्शन

सबसे सरल और सबसे रोजमर्रा की घटना जिसमें प्रकृति में विद्युत आवेशों के अस्तित्व का तथ्य सामने आता है वह है संपर्क में आने पर पिंडों का विद्युतीकरण। विद्युत आवेशों की पारस्परिक आकर्षण और पारस्परिक प्रतिकर्षण दोनों की क्षमता को दो के अस्तित्व से समझाया गया है विभिन्न प्रकार केप्रभार एक प्रकार के विद्युत आवेश को धनात्मक और दूसरे को ऋणात्मक कहा जाता है। विपरीत रूप से आवेशित वस्तुएँ आकर्षित करती हैं, और समान रूप से आवेशित वस्तुएँ एक दूसरे को प्रतिकर्षित करती हैं।

जब दो विद्युत रूप से तटस्थ पिंड घर्षण के परिणामस्वरूप संपर्क में आते हैं, तो आवेश एक पिंड से दूसरे पिंड में स्थानांतरित हो जाते हैं। उनमें से प्रत्येक में, सकारात्मक और नकारात्मक आरोपों के योग की समानता का उल्लंघन होता है, और निकायों पर अलग-अलग आरोप लगाए जाते हैं।

जब किसी पिंड को प्रभाव से विद्युतीकृत किया जाता है, तो उसमें आवेशों का समान वितरण बाधित हो जाता है। उन्हें पुनर्वितरित किया जाता है ताकि शरीर के एक हिस्से में सकारात्मक चार्ज की अधिकता दिखाई दे और दूसरे हिस्से में नकारात्मक चार्ज दिखाई दे। यदि इन दोनों हिस्सों को अलग कर दिया जाए तो ये विपरीत रूप से चार्ज हो जाएंगे।

भौतिकी में समरूपता
परिवर्तन	संगत निश्चरता	संगत कानून संरक्षण
↕ समय प्रसारण	वर्दी समय	...ऊर्जा
⊠ , , और -समरूपता	आइसोट्रॉपी समय	...समता
↔ प्रसारण स्थान	वर्दी अंतरिक्ष	...आवेग
↺ अंतरिक्ष का घूर्णन	आइसोट्रॉपी अंतरिक्ष	...के क्षण आवेग
⇆ लोरेंत्ज़ समूह (बढ़ावा)	सापेक्षता लोरेंत्ज़ सहप्रसरण	...आंदोलन सेंटर ऑफ मास
~ गेज परिवर्तन	गेज अपरिवर्तनशीलता	...शुल्क

विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम

एक बंद प्रणाली का विद्युत आवेश समय में संरक्षित होता है और इसकी मात्रा निर्धारित की जाती है - यह उन भागों में बदलता है जो प्राथमिक विद्युत आवेश के गुणक होते हैं, अर्थात, दूसरे शब्दों में, विद्युत रूप से पृथक बनाने वाले पिंडों या कणों के विद्युत आवेशों का बीजगणितीय योग इस सिस्टम में होने वाली किसी भी प्रक्रिया के दौरान सिस्टम नहीं बदलता है।

विचाराधीन प्रणाली में, नए विद्युत आवेशित कण बन सकते हैं, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन - परमाणुओं या अणुओं के आयनीकरण की घटना के कारण, आयन - इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की घटना के कारण, आदि। हालाँकि, यदि सिस्टम विद्युत रूप से पृथक है , तो ऐसी प्रणाली में पुनः प्रकट होने सहित सभी कणों के आवेशों का बीजगणितीय योग हमेशा संरक्षित रहता है।