एक विद्युत क्षेत्र की तीव्रता क्या है: सूत्र और गणना

सब सामग्री परमाणुओं से बने होते हैं, जिनमें इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे उप-परमाणु कण होते हैं। इन उप-परमाणु कणों को आवेशित कण के रूप में भी जाना जाता है। इलेक्ट्रॉनों एक नकारात्मक चार्ज है जबकि प्रोटॉन सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं। यदि किसी परमाणु में प्रोटॉन की संख्या की तुलना में बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं, तो इसे नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। जबकि अगर किसी परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या की तुलना में बड़ी संख्या में प्रोटॉन होते हैं, तो इसे सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। प्रत्येक विद्युत आवेश में एक विद्युत क्षेत्र जुड़ा होता है। इलेक्ट्रिक चार्ज की विशेषताओं में से एक इलेक्ट्रिक फील्ड इंटेंसिटी है।

इलेक्ट्रिक फील्ड इंटेंसिटी क्या है?

परिभाषा: विद्युत आवेश किसी परमाणु के उपपरमाण्विक कणों जैसे इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों द्वारा किया जाता है। एक इलेक्ट्रॉन का आवेश लगभग 1.602 × 10 है^-19कपोल। प्रत्येक आवेशित कण अपने चारों ओर एक स्थान बनाता है जिसमें उसके विद्युत बल का प्रभाव महसूस होता है। आवेशित कणों के चारों ओर के इस स्थान को ' विद्युत क्षेत्र “। जब भी कोई यूनिट परीक्षण करती है चार्ज इस विद्युत क्षेत्र में रखा गया है यह स्रोत कण द्वारा उत्सर्जित बल का अनुभव करेगा। एक इकाई आवेशित कण द्वारा अनुभव किए गए बल की मात्रा जब इसे विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है तो इसे विद्युत क्षेत्र की तीव्रता के रूप में जाना जाता है।

इलेक्ट्रिक फील्ड इंटेंसिटी एक वेक्टर मात्रा है। इसमें परिमाण और दिशा दोनों हैं। स्रोत प्रभार के विद्युत क्षेत्र के अधीन परीक्षण प्रभार, बल का अनुभव करेगा, भले ही वह आराम की स्थिति में हो। विद्युत क्षेत्र की ताकत द्रव्यमान से स्वतंत्र है और वेग परीक्षण प्रभारी कण की। यह केवल परीक्षण चार्ज कण पर मौजूद आवेश की मात्रा पर निर्भर करता है। परीक्षण चार्ज या तो सकारात्मक चार्ज कण या नकारात्मक चार्ज कण हो सकता है।

विद्युत क्षेत्र की दिशा परीक्षण चार्ज कण पर चार्ज द्वारा निर्धारित की जाती है। विद्युत क्षेत्र की तीव्रता की दिशा प्राप्त करने के लिए, परीक्षण चार्ज को एक सकारात्मक चार्ज माना जाता है। इसलिए, जब इस विद्युत क्षेत्र में एक सकारात्मक परीक्षण चार्ज कण पेश किया जाता है तो यह एक प्रतिकर्षण बल का अनुभव करेगा। इस प्रकार, विद्युत क्षेत्र की ताकत को प्रभार से दूर दिशा में निर्देशित किया जाएगा। जबकि नकारात्मक रूप से आवेशित परीक्षण आवेश के लिए विद्युत क्षेत्र की ताकत के लिए बल स्रोत आवेश कण की ओर होगा।

इलेक्ट्रिक फील्ड इंटेंसिटी फॉर्मूला

आइए हम चार्ज 'क्यू' के साथ एक आवेशित कण पर विचार करें। यह आवेशित कण इसके चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। चूंकि यह आवेशित कण विद्युत क्षेत्र का स्रोत है, इसलिए इसे स्रोत आवेश के रूप में जाना जाता है। स्रोत आवेश द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र की शक्ति की गणना उसके विद्युत क्षेत्र में एक और आवेश रखकर की जा सकती है। यह बाहरी आवेश कण जो विद्युत क्षेत्र की शक्ति को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है, परीक्षण आवेश कहलाता है। परीक्षण प्रभार पर लगने वाले शुल्क को 'q' होने दें।

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता

जब एक परीक्षण प्रभार को विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है तो यह एक आकर्षक विद्युत बल या एक प्रतिकारक विद्युत स्रोत का अनुभव करेगा। बल को 'F' द्वारा निरूपित किया जाता है। अब, विद्युत क्षेत्र की ताकत के परिमाण को 'परीक्षण प्रभार पर प्रति बल' के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इस प्रकार, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता ’E’ के रूप में दी गई है

E = F / q —— Eqn1

यहां, परीक्षण चार्ज कण पर चार्ज स्रोत चार्ज कण पर चार्ज के बजाय माना जाता है। जब एसआई इकाइयों में विचार किया जाता है, तो विद्युत क्षेत्र की तीव्रता की इकाइयाँ न्यूटन प्रति कपोलम होती हैं। विद्युत क्षेत्र की तीव्रता परीक्षण प्रभार कण पर आवेश की मात्रा से स्वतंत्र है। यह परीक्षण चार्ज कण के प्रभारी की परवाह किए बिना स्रोत चार्ज के चारों ओर समान मापा जाता है।

कूलम्ब के नियम से

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता को विद्युत क्षेत्र की ताकत के रूप में भी जाना जाता है। बिजली के क्षेत्र की ताकत का सूत्र भी कूलम्ब के नियम से लिया जा सकता है। यह कानून कणों के प्रभार और उनके बीच की दूरी के बीच संबंध देता है। यहां, दो शुल्क ’q’ और। Q ’हैं। इस प्रकार, विद्युत बल ’F’ के रूप में दिया जाता है

F = k.q.Q / d^दो

जहाँ k आनुपातिकता स्थिर है और d आवेशों के बीच की दूरी है। जब समीकरण 1 में बल के लिए इस समीकरण को प्रतिस्थापित किया जाता है, तो विद्युत क्षेत्र की तीव्रता का सूत्र निम्नानुसार होता है

ई = के। क्यू / डी^दो

उपरोक्त समीकरण से पता चलता है कि विद्युत क्षेत्र की तीव्रता दो कारकों पर निर्भर है - स्रोत चार्ज shows Q ’पर चार्ज और स्रोत चार्ज और टेस्ट चार्ज के बीच की दूरी।

इस प्रकार, एक आवेश का विद्युत क्षेत्र तीव्रता स्थान पर निर्भर है। यह स्रोत आवेश और परीक्षण आवेश के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। दूरी बढ़ने पर विद्युत क्षेत्र की ताकत या विद्युत क्षेत्र की तीव्रता कम हो जाती है।

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता की गणना

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता के सूत्र से, यह व्युत्पन्न किया गया था कि-

• यह स्रोत और परीक्षण शुल्क के बीच की दूरी के विपरीत आनुपातिक है।
• स्रोत शुल्क पर 'Q' चार्ज के लिए सीधे आनुपातिक।
• परीक्षण प्रभार 'q' पर प्रभार पर निर्भर नहीं है।

जब इन शर्तों को व्युत्क्रम वर्ग कानून में लागू किया जाता है, तो दूरी d1 पर विद्युत क्षेत्र की ताकत (E1) और दूरी पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता (E2) के बीच का संबंध निम्नानुसार होता है (d2)

ई 1 / ई 2 = डी^दो1 / डी^दोदो

इस प्रकार, जब दूरी 2 के कारक से बढ़ जाती है, तो 4 के कारक से विद्युत क्षेत्र की तीव्रता कम हो जाएगी।

चार्ज -1.6 × 10 के साथ एक कण पर अभिनय करने वाले विद्युत क्षेत्र की ताकत की गणना करें^-19C जब विद्युत बल होता है 5.6 × 10^{-पचास}एन

यहां, F और 'the q' बल दिए गए हैं। तब विद्युत क्षेत्र की ताकत E की गणना की जाती है ई = एफ / क्यू

इस प्रकार, ई = 5.6 × 10^{-पचास}/-1.6x10^-19= -3.5 × 10^४एन / सी

यूनिट kg.m / s के लिए बल (न्यूटन) का आयामी सूत्र^दोMLT है^-2। एम्पीयर-सेक के लिए युग्मन का आयामी सूत्र एटी है। इस प्रकार, विद्युत क्षेत्र की ताकत का आयामी सूत्र एमएलटी है^-3सेवा मेरे^-1।

पूछे जाने वाले प्रश्न

1)। विद्युत क्षेत्र को कैसे परिभाषित किया जाता है?

विद्युत क्षेत्र को प्रति यूनिट बल के रूप में परिभाषित किया गया है।

२)। आनुपातिकता स्थिरांक? K ’का मान क्या है?

कूपलॉम्ब के नियम में आनुपातिकता स्थिर ’k’ का मान 9.0 × 10 है^९N.m.^दो/ सी^दो।

३)। क्या विद्युत क्षेत्र की शक्ति परीक्षण प्रभार पर प्रभार की मात्रा पर निर्भर करती है?

नहीं, विद्युत क्षेत्र की ताकत मात्रा 'q' पर निर्भर नहीं करती है। चार्ज बढ़ने के साथ ही कूपलॉज के नियम के अनुसार, विद्युत बल भी उसी कारक से बढ़ता है। इस प्रकार, ये दोनों परिवर्तन एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। इसे विद्युत क्षेत्र की ताकत, E = F / q के सूत्र से समझा जा सकता है।

4)। सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए परीक्षण कण का उपयोग करने पर विद्युत क्षेत्र की ताकत की दिशा क्या है?

जब सकारात्मक चार्ज कण का उपयोग किया जाता है, तो विद्युत क्षेत्र तीव्रता वेक्टर हमेशा सकारात्मक चार्ज की गई वस्तुओं से दूर निर्देशित किया जाएगा। क्योंकि जैसे ही सोर्स चार्ज और टेस्ट चार्ज दोनों पॉजिटिव चार्ज के होते हैं, वे एक दूसरे को रिपेल करते हैं। यह कणों को नकारात्मक रूप से आवेशित करने के लिए इसके विपरीत है।

इस प्रकार, चीजें मुश्किल हो जाती हैं जब बिंदु स्रोत को कई स्रोत प्रभार के प्रभाव में रखा जाता है। यहाँ, शुरू में, विद्युत क्षेत्र व्यक्तिगत स्रोत शुल्क की ताकत की गणना की जाती है। फिर, इन सभी तीव्रता का वेक्टर योग उस बिंदु आवेश पर परिणामी क्षेत्र को शक्ति प्रदान करता है। परीक्षण चार्ज नकारात्मक होने पर विद्युत क्षेत्र की ताकत की दिशा क्या है?