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कक्षा 12 Physics के पाठयक्रम में पुस्तक

पुस्तकों के नाम एवं उनके अध्याय निम्नलिखित हैं।

भौतिकी में चुंबकत्व एवं द्रव्य दो मूलभूत अवधारणाएँ हैं जिन्होंने सदियों से वैज्ञानिकों और शोधकर्ताओं को आकर्षित किया है। पत्थर की खोज से लेकर तकनीक में चुंबकीय सामग्री के आधुनिक अनुप्रयोगों तक, चुंबकत्व और पदार्थ के बीच संबंध गहन अध्ययन और प्रयोग का विषय रहा है। इस लेख में, हम चुंबकत्व और पदार्थ की मूल बातों का पता लगाएंगे और दोनों के बीच जटिल परस्पर क्रिया में तल्लीन होंगे।

चुंबकत्व एवं द्रव्य – Magnetism and Matter

चुंबकत्व प्रकृति का एक मूलभूत बल है जो वस्तुओं को एक दूसरे को आकर्षित या पीछे हटाने का कारण बनता है। यह विद्युत आवेशों की गति के कारण होता है, विशेष रूप से परमाणुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों के घूमने से। चुम्बक कुछ पदार्थों जैसे लोहा, निकल और कोबाल्ट से बनाए जा सकते हैं, जिनमें प्राकृतिक चुंबकीय क्षेत्र होता है।

पदार्थ किसी भी चीज को संदर्भित करता है जिसमें द्रव्यमान होता है और स्थान लेता है। यह परमाणुओं से बना है, जो प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं। पदार्थ ठोस, तरल और गैस सहित विभिन्न अवस्थाओं में मौजूद हो सकता है और भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों से गुजर सकता है। यह गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व और परमाणु बलों सहित विभिन्न बलों और ऊर्जाओं से प्रभावित होता है।

गाउस का नियम – Gauss’s law

गॉस का नियम भौतिकी में एक मूलभूत सिद्धांत है जो विद्युत क्षेत्रों के व्यवहार से संबंधित है। यह बताता है कि एक बंद सतह के माध्यम से विद्युत प्रवाह उस सतह के भीतर संलग्न विद्युत आवेश के समानुपाती होता है। गणितीय रूप से, कानून के रूप में व्यक्त किया गया है:

Φ_E = ∫ E · dA = Q / ε_0

जहाँ Φ_E एक बंद सतह के माध्यम से विद्युत प्रवाह है, E विद्युत क्षेत्र है, dA सतह का एक अतिसूक्ष्म तत्व है, Q सतह के भीतर संलग्न कुल विद्युत आवेश है, और ε_0 विद्युत स्थिरांक है।

सरल शब्दों में, गॉस का नियम हमें बताता है कि एक बंद सतह के अंदर कुल विद्युत आवेश उस सतह से गुजरने वाले विद्युत क्षेत्र के समानुपाती होता है। यह विभिन्न परिदृश्यों में विद्युत क्षेत्रों की गणना के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, जिसमें बिंदु आवेश, आवेशित गोले और आवेशित सिलेंडर शामिल हैं।

भू-चुम्बकत्व – Geomagnetism

भू-चुंबकत्व विज्ञान की एक शाखा है जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र और ग्रह के पर्यावरण के साथ इसकी अंतःक्रियाओं के अध्ययन से संबंधित है। इसमें पृथ्वी के कोर द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र और सौर हवा और अन्य बाहरी कारकों के साथ इसकी बातचीत का माप और विश्लेषण शामिल है।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र बाहरी कोर में पिघले हुए लोहे की गति से उत्पन्न होता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाली विद्युत धाराओं का निर्माण करता है। यह क्षेत्र पृथ्वी के वायुमंडल को हानिकारक सौर विकिरण से बचाने और जानवरों और मनुष्यों के नेविगेशन के लिए आवश्यक है।

कम्पास, मैग्नेटोमीटर और उपग्रह नेविगेशन सिस्टम सहित कई तकनीकी अनुप्रयोगों में भू-चुंबकत्व भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करने और समय के साथ इसके व्यवहार को समझने के लिए वैज्ञानिक विभिन्न प्रकार के उपकरणों और तकनीकों का उपयोग करते हैं, जिनमें भू-आधारित अवलोकन, उपग्रह माप और कंप्यूटर सिमुलेशन शामिल हैं।

चुम्बकीकरण एवं चुंबकीय तीव्रता – Magnetization and Magnetic Intensity

चुम्बकत्व वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोई पदार्थ चुम्बकित हो जाता है। जब किसी सामग्री को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो सामग्री के भीतर के परमाणु खुद को एक विशेष तरीके से संरेखित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध चुंबकीय क्षण होता है। यह संरेखण या तो अनायास कुछ सामग्रियों में या बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के अनुप्रयोग के माध्यम से हो सकता है। किसी सामग्री के चुंबकत्व को प्रति इकाई आयतन या प्रति इकाई द्रव्यमान के चुंबकीय क्षण की इकाइयों में मापा जा सकता है।

चुंबकीय तीव्रता, जिसे चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के रूप में भी जाना जाता है, अंतरिक्ष में किसी विशेष बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का एक उपाय है। इसे उस बिंदु पर रखे एक इकाई चुंबकीय ध्रुव पर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा लगाए गए बल के रूप में परिभाषित किया गया है। चुंबकीय तीव्रता को टेस्ला (T) या गॉस (G) की इकाइयों में मापा जाता है और यह चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और चुंबक से दूरी दोनों पर निर्भर है।

चुंबकीयकरण और चुंबकीय तीव्रता के बीच के सम्बन्ध को चुंबकीय संवेदनशीलता द्वारा वर्णित किया जाता है, जो एक उपाय है कि चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में सामग्री को कितनी आसानी से चुम्बकित किया जा सकता है। उच्च चुंबकीय संवेदनशीलता वाली सामग्री आसानी से चुम्बकित हो जाती है, जबकि कम संवेदनशीलता वाली सामग्री को चुम्बकित करना अधिक कठिन होता है। चुंबकीय संवेदनशीलता तापमान और सामग्री के क्रिस्टल जाली के उन्मुखीकरण जैसे कारकों पर भी निर्भर करती है।

पदार्थ के चुंबकीय गुण – Magnetic Properties of Substances

पदार्थों के चुंबकीय गुण उन तरीकों को संदर्भित करते हैं जिनमें विभिन्न सामग्रियां चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करती हैं। इन गुणों को तीन व्यापक श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: प्रतिचुंबकीय पदार्थ, अनुचुंबकीय पदार्थ और लौहचुंबकीय पदार्थ।

प्रतिचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की ओर आकर्षित नहीं होते हैं और यहां तक ​​कि थोड़ा प्रतिकर्षण भी अनुभव कर सकते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि सामग्री के भीतर इलेक्ट्रॉन जोड़े जाते हैं और उनके चुंबकीय क्षण रद्द हो जाते हैं। प्रतिचुंबकीय पदार्थों के उदाहरणों में तांबा, चांदी और सोना शामिल हैं।

अनुचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं जो किसी चुंबकीय क्षेत्र की ओर कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सामग्री के भीतर कुछ इलेक्ट्रॉनों में अयुग्मित चक्रण होते हैं और वे स्वयं को चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित कर सकते हैं। पैरामैग्नेटिक सामग्रियों के उदाहरणों में एल्यूमीनियम, प्लैटिनम और मैंगनीज शामिल हैं।

लौहचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं जो किसी चुंबकीय क्षेत्र की ओर अत्यधिक आकर्षित होते हैं और स्वयं चुम्बकित हो सकते हैं। यह सामग्री के भीतर डोमेन की उपस्थिति के कारण होता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षण सभी संरेखित होते हैं। फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों के उदाहरणों में लोहा, निकल और कोबाल्ट शामिल हैं।

स्थायी चुंबक एवं विद्युत चुंबक – Permanent Magnet and Electromagnet

एक स्थायी चुंबक एक ऐसी सामग्री है जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता के बिना इसके चुंबकीयकरण को बरकरार रखती है। इन सामग्रियों को आम तौर पर लोहा, निकल और कोबाल्ट के मिश्र धातुओं से बनाया जाता है, और लौह, स्टील और अन्य मैग्नेट जैसे फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों को आकर्षित करने की उनकी क्षमता के लिए जाना जाता है। स्थायी चुम्बकों का व्यापक रूप से विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जैसे विद्युत मोटर, जनरेटर और चुंबकीय भंडारण उपकरण।

विद्युत चुम्बक एक प्रकार का चुम्बक होता है जो विद्युत धारा प्रवाहित करने पर चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। स्थायी चुम्बकों के विपरीत, विद्युत चुम्बकों को चालू और बंद किया जा सकता है, और वर्तमान को समायोजित करके उनकी शक्ति को बदला जा सकता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट आमतौर पर एक चुंबकीय कोर, जैसे लोहे के चारों ओर तार की एक कुंडली लपेटकर और तार में करंट लगाकर बनाया जाता है। यह चुंबकीय क्षेत्र को कोर द्वारा उत्पन्न और प्रवर्धित करने का कारण बनता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रिक मोटर, रिले और एमआरआई मशीन शामिल हैं।

गतिमान आवेश और चुंबकत्व। Moving Charge and Magnetism | chapter-4 | class-12th | NCERT

गतिमान आवेश और चुंबकत्व भौतिकी में दो परस्पर संबंधित अवधारणाएँ हैं जो चुंबकीय क्षेत्रों की उपस्थिति में आवेशित कणों के व्यवहार का वर्णन करती हैं। जब किसी चालक जैसे तार से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो यह तार के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

इसी तरह, एक गतिमान आवेशित कण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन भी अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इन आवेशित कणों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों और उनके द्वारा सामना किए जाने वाले बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप विभिन्न प्रकार की घटनाएँ हो सकती हैं, जिनमें विद्युत धाराओं का उत्पादन, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्पादन और चुंबकीय क्षेत्रों में विद्युत आवेशित कणों की गति शामिल है।

गतिमान आवेश और चुंबकत्व के सिद्धांतों को समझना तकनीकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए महत्वपूर्ण है, जिसमें इलेक्ट्रिक मोटर्स और जनरेटर से लेकर एमआरआई जैसी मेडिकल इमेजिंग तकनीक शामिल हैं।

गतिमान आवेश और चुंबकत्व – Moving Charge and Magnetism

गतिमान आवेश : मूविंग चार्ज एक कंडक्टर या अन्य माध्यम से विद्युत आवेशित कणों, जैसे इलेक्ट्रॉनों की गति को संदर्भित करता है। ये आवेशित कण एक लागू विद्युत क्षेत्र के परिणामस्वरूप या तापमान जैसे अन्य कारकों के कारण गति में हो सकते हैं। जब एक आवेशित कण गति में होता है, तो वह अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो किसी भी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से संपर्क करता है।

इस अन्योन्य क्रिया से कई प्रकार की घटनाएँ हो सकती हैं, जैसे विद्युत धाराओं का उत्पादन, विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्पादन, और चुंबकीय क्षेत्रों में आवेशित कणों का विक्षेपण। प्रौद्योगिकी और इंजीनियरिंग में कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों के साथ, गतिमान आवेशों का अध्ययन और चुंबकीय क्षेत्र के साथ उनकी बातचीत भौतिक विज्ञान में अध्ययन का एक मूलभूत क्षेत्र है।

चुंबकत्व : चुंबकत्व कुछ सामग्रियों की भौतिक संपत्ति को संदर्भित करता है जो उन्हें अन्य चुंबकीय सामग्रियों पर आकर्षक या प्रतिकारक बल लगाने का कारण बनता है। यह संपत्ति चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति से उत्पन्न होती है, जो सामग्री के भीतर विद्युत आवेशित कणों की गति से उत्पन्न होती है। चुंबकत्व अलग-अलग तरीकों से प्रकट हो सकता है, जैसे एक स्थायी चुंबक जो एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, या एक विद्युत चुंबक के रूप में जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जब विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से पारित किया जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न प्रकार की घटनाएँ होती हैं, जिनमें विद्युत धाराओं की उत्पत्ति और विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्पादन शामिल है। इलेक्ट्रिक मोटर्स, जनरेटर, चुंबकीय भंडारण उपकरणों और एमआरआई जैसी चिकित्सा इमेजिंग तकनीकों सहित तकनीकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए चुंबकत्व का अध्ययन महत्वपूर्ण है।

चुंबकीय बल – Magnetic Force

चुंबकीय बल उस बल को संदर्भित करता है जो एक आवेशित कण पर लगाया जाता है, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन या प्रोटॉन, जब वह चुंबकीय क्षेत्र से चलता है। चुंबकीय बल की शक्ति और दिशा कण के आवेश, कण के वेग और चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति और दिशा पर निर्भर करती है। जब एक आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र के लम्बवत् गति करता है, तो वह एक ऐसे बल का अनुभव करता है जो उसके वेग और चुंबकीय क्षेत्र की दिशा दोनों के लंबवत होता है। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

यह बल कण को ​​​​अपने पथ में घुमाने का कारण बनता है, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ने के साथ-साथ वक्रता बढ़ती जाती है। चुंबकीय बल भौतिकी में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है और इसके कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, जैसे कि इलेक्ट्रिक मोटर्स, जनरेटर और कण त्वरक के डिजाइन में।

चुंबकीय क्षेत्र में गति – speed in magnetic ield

“चुंबकीय क्षेत्र में गति” आवेशित कणों के व्यवहार को संदर्भित करता है जब वे चुंबकीय क्षेत्र में गति करते हैं। जब एक आवेशित कण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन या एक प्रोटॉन, एक चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से चलता है, तो यह अपने वेग और चुंबकीय क्षेत्र दोनों के लंबवत बल का अनुभव करता है। इस बल को लोरेंत्ज़ बल कहा जाता है।

बल का परिमाण कण के आवेश, चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति और कण के वेग के समानुपाती होता है। यदि कण का वेग चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत है, तो बल कण को ​​एक वृत्ताकार पथ में गति करने का कारण बनता है। वृत्त की त्रिज्या कण की गति और चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति पर निर्भर करती है।

चुंबकीय क्षेत्र में कण की गति चुंबकीय क्षेत्र की दिशा से भी प्रभावित हो सकती है। यदि चुंबकीय क्षेत्र को कण के वेग के समानांतर निर्देशित किया जाता है, तो बल शून्य होता है, और कण एक स्थिर गति से एक सीधी रेखा में गति करता है। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

कण त्वरक, चिकित्सा इमेजिंग और चुंबकीय भंडारण उपकरणों सहित कई क्षेत्रों में इस व्यवहार के महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। चुंबकीय क्षेत्रों में आवेशित कणों के व्यवहार को समझना नई तकनीकों के विकास और प्रकृति के मूलभूत नियमों की हमारी समझ को आगे बढ़ाने के लिए आवश्यक है।

बायो-सेवर्ट नियम – Biot–Savart law

बायो-सावर्ट नियम विद्युत चुंबकत्व में एक मौलिक कानून है जो एक तार में स्थिर धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र का वर्णन करता है। इसमें कहा गया है कि अंतरिक्ष में एक बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र, एक स्थिर धारा ले जाने वाले तार के एक छोटे खंड द्वारा बनाया गया है, जो वर्तमान और तार खंड की लंबाई के सीधे आनुपातिक है, बिंदु और तार के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती है।

गणितीय शब्दों में, बायो-सावर्ट नियम को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

B = (μ₀/4π) * ∫(I dl x ẑ) / r²

जहाँ B चुंबकीय क्षेत्र है, I धारा है, dl तार की एक अतिसूक्ष्म लंबाई है, r तार और उस बिंदु के बीच की दूरी है जहाँ चुंबकीय क्षेत्र मापा जाता है, और μ₀ चुंबकीय स्थिरांक है।

Biot-Savart नियम का उपयोग करंट ले जाने वाले तार या तारों के सेट द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की गणना के लिए किया जाता है, और इसे कई तरह की स्थितियों में लागू किया जा सकता है, जिसमें एक सोलेनोइड, एक कॉइल या करंट के आसपास चुंबकीय क्षेत्र शामिल है। कुंडली। यह विद्युत चुंबकत्व के अध्ययन में एक मौलिक उपकरण है, और इसका उपयोग भौतिकी, विद्युत इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान सहित कई क्षेत्रों में किया जाता है। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

ऐम्पियर का परिपथीय नियम – Ampere’s Circuit law

एम्पीयर का सर्किट लॉ, जिसे एम्पीयर के कानून के रूप में भी जाना जाता है, विद्युत चुंबकत्व में एक मौलिक कानून है जो एक बंद लूप के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र को लूप से गुजरने वाले विद्युत प्रवाह से संबंधित करता है। इसमें कहा गया है कि एक बंद लूप के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र का लाइन इंटीग्रल मुक्त स्थान की पारगम्यता के बराबर है जो कि लूप से गुजरने वाली धारा है।

गणितीय शब्दों में, एम्पीयर के सर्किट लॉ को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

∮B · dl = μ₀I

जहां ∮B · dl एक बंद लूप के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र B का लाइन इंटीग्रल है, I लूप से गुजरने वाला करंट है, और μ₀ मुक्त स्थान की पारगम्यता है।

एम्पीयर के सर्किट लॉ का उपयोग करंट ले जाने वाले तार या तारों के एक सेट के आसपास चुंबकीय क्षेत्र की गणना करने के लिए किया जाता है, और इसे एक विस्तृत श्रेणी की स्थितियों में लागू किया जा सकता है, जिसमें सोलनॉइड या टॉरॉयडल कॉइल के आसपास चुंबकीय क्षेत्र शामिल है। यह विद्युत चुंबकत्व के अध्ययन में एक मौलिक उपकरण है और इसका उपयोग भौतिकी, विद्युत इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान सहित कई क्षेत्रों में किया जाता है। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

परिनालिका तथा टोराइड – Solenoid and Toroid

एक सोलेनोइड तार का एक लंबा, बेलनाकार तार होता है जो हेलिक्स आकार में कसकर लपेटा जाता है। जब तार के माध्यम से विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, तो यह एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो सोलेनोइड की लंबाई के साथ समान होता है और कॉइल के केंद्र में केंद्रित होता है। सोलनॉइड्स का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों जैसे मोटर, एक्चुएटर और वाल्व के साथ-साथ वैज्ञानिक प्रयोगों और चुंबकीय क्षेत्र जनरेटर में किया जाता है। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

एक टोरॉयड एक डोनट के आकार का तार का तार होता है जो एक गोलाकार कोर के चारों ओर लपेटा जाता है। तार को कोर के चारों ओर एक तंग, संकेंद्रित वृत्त में लपेटा जाता है, जिससे कि चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ टोरॉयड के भीतर कसकर सीमित हो जाती हैं। जब एक विद्युत प्रवाह तार के माध्यम से प्रवाहित होता है, तो यह एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो कोर के चारों ओर गोलाकार लूप में चलने वाली क्षेत्र रेखाओं के साथ टॉरॉयड के भीतर केंद्रित होता है।

टोरॉयड्स का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में इंडक्टर्स, ट्रांसफार्मर और फिल्टर शामिल हैं, साथ ही साथ वैज्ञानिक प्रयोगों और चुंबकीय क्षेत्र जनरेटर में भी।

सोलनॉइड्स और टॉरॉयड्स दोनों विद्युत चुंबकत्व में महत्वपूर्ण घटक हैं, और विज्ञान और प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग किए जाते हैं। उनके चुंबकीय क्षेत्र और व्यवहार का अध्ययन और विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांतों का उपयोग करके समझा जा सकता है, जैसे कि एम्पीयर का नियम और बायो-सावर्ट कानून। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

दो समान्तर विद्युत धाराओं के बीच बल-एम्पियर – Force-Ampere Between Two Parallel Currents

फ़ोर्स-एम्पीयर नियम, जिसे एम्पीयर फ़ोर्स लॉ के नाम से भी जाना जाता है, दो समानांतर, धारावाही तारों के बीच प्रति इकाई लंबाई बल का वर्णन करता है। बल दो तारों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया द्वारा निर्मित होता है, और बल का परिमाण तारों में धाराओं के उत्पाद और उनके बीच की दूरी के समानुपाती होता है।

गणितीय शब्दों में, फोर्स-एम्पीयर नियम को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

F = (μ₀/2π) * I₁I₂ * (l/d)

जहां F दो तारों के बीच प्रति इकाई लंबाई बल है, I₁ और I₂ तारों के माध्यम से बहने वाली धाराएं हैं, l उस क्षेत्र में तारों की लंबाई है जहां बल मापा जाता है, d तारों के बीच की दूरी है, और μ₀ चुंबकीय स्थिरांक है।

फोर्स-एम्पीयर कानून कई अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है, जिसमें मोटर और जेनरेटर जैसे विद्युत उपकरणों के डिजाइन और संचालन के साथ-साथ वर्तमान-ले जाने वाले तारों से जुड़े वैज्ञानिक प्रयोग भी शामिल हैं। फ़ोर्स-एम्पीयर के नियम को समझने के लिए बायो-सावर्ट नियम और करंट ले जाने वाले तारों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र सहित विद्युत चुंबकत्व के ज्ञान की आवश्यकता होती है। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

चुंबकीय द्विधुर्व – Magnetic Dipole

एक चुंबकीय द्विध्रुवीय विद्युत चुंबकत्व में एक मौलिक अवधारणा है जो चुंबकीय ध्रुवों की एक जोड़ी को संदर्भित करता है, जो एक छोटी दूरी से अलग होती है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। एक चुंबकीय द्विध्रुव को बार चुंबक या एक करंट लूप के रूप में माना जा सकता है, जहां चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं बंद लूप बनाती हैं जो उत्तरी ध्रुव से दक्षिण ध्रुव तक चुंबक से होकर गुजरती हैं।

गणितीय शब्दों में, चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण को लूप के माध्यम से प्रवाहित धारा और लूप के क्षेत्र के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो एक सदिश द्वारा गुणा किया जाता है जो दक्षिण से चुंबक के उत्तरी ध्रुव की ओर इशारा करता है। चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण का परिमाण वर्तमान की ताकत और लूप के आकार के समानुपाती होता है। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

चुंबकीय द्विध्रुवीय विद्युत चुंबकत्व में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, और इसका उपयोग मैग्नेट के व्यवहार, पदार्थ के साथ चुंबकीय क्षेत्रों की बातचीत, और विद्युत चुम्बकीय विकिरण की पीढ़ी और पहचान सहित घटनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला का वर्णन करने के लिए किया जाता है। चुंबकीय द्विध्रुव को समझने के लिए बायो-सावर्ट कानून, एम्पीयर के कानून और चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकीय सामग्री के गुणों सहित बुनियादी विद्युत चुंबकत्व के ज्ञान की आवश्यकता होती है।

चल कुंडली गैल्वेनोमीटर – Moving Coil Galvanometer

मूविंग कॉइल गैल्वेनोमीटर एक प्रकार का उपकरण है जिसका उपयोग छोटी विद्युत धाराओं को मापने के लिए किया जाता है। यह तार की एक कुंडली का उपयोग करके काम करता है जो एक चुंबकीय क्षेत्र के भीतर घूमने के लिए स्वतंत्र है, और एक पतली सूचक या सुई से जुड़ा होता है जो एक अंशांकित पैमाने पर चलती है।

जब कॉइल के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, तो यह एक टॉर्क का अनुभव करता है जिसके कारण यह चुंबकीय क्षेत्र के भीतर घूमता है, और पॉइंटर की स्थिति करंट की ताकत और दिशा को इंगित करती है।

मूविंग कॉइल गैल्वेनोमीटर का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स प्रयोगशालाओं के साथ-साथ उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान में किया जाता है। वे अत्यधिक संवेदनशील उपकरण हैं जो बहुत छोटी धाराओं का पता लगा सकते हैं, और अक्सर सेंसर के आउटपुट को मापने या विद्युत सर्किट में परिवर्तनों का पता लगाने जैसे अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। गतिमान आवेश और चुंबकत्व

मूविंग कॉइल गैल्वेनोमीटर के डिज़ाइन में आमतौर पर एक स्थायी चुंबक शामिल होता है जो एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र और तार का एक तार बनाता है जो एक हल्के फ्रेम या निलंबन के चारों ओर लपेटा जाता है। मरोड़ वसंत या अन्य तंत्र का उपयोग करके कुंडल को चुंबकीय क्षेत्र के भीतर निलंबित कर दिया जाता है,

और कुंडल की गति को एक भिगोना तंत्र द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है जो इसे बहुत दूर या बहुत तेजी से झूलने से रोकता है। मापा जाने वाला करंट कॉइल के माध्यम से पारित किया जाता है, और परिणामी टॉर्क कॉइल को घुमाने का कारण बनता है, जिसमें पॉइंटर की स्थिति वर्तमान ताकत का संकेत देती है।

गतिमान आवेश और चुंबकत्व का यह अध्याय यही समाप्त होता है।

विद्युत धारा के शोर्ट नोट्स | Electric current | chapter-3 | class-12th | physics | pdf

विद्युत धारा विद्युत आवेश का प्रवाह है। यह एक संवाहक माध्यम के माध्यम से विद्युत आवेशित कणों, जैसे इलेक्ट्रॉनों की गति है। विद्युत धारा को एम्पीयर में मापा जाता है, जो कि वह दर है जिस पर विद्युत आवेश एक परिपथ में एक बिंदु से आगे प्रवाहित होता है।

विद्युत धारा पर हमारे व्यापक लेख में आपका स्वागत है। इस लेख में, हम विद्युत धारा के मूल सिद्धांतों में तल्लीन होंगे और यह समझने में आपकी सहायता करेंगे कि यह कैसे काम करता है, इसका उपयोग किस लिए किया जाता है, इस अध्याय से जुड़े हुए आपके सभी प्रश्नो का अंत हम आज करेंगे।

विद्युत धारा किसे कहते है ?

विद्युत धारा एक सामग्री में विद्युत आवेश का प्रवाह है, जो आमतौर पर गतिमान इलेक्ट्रॉनों द्वारा किया जाता है। यह इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एक मौलिक अवधारणा है और हमारे दैनिक जीवन के कई पहलुओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

सरल शब्दों में, विद्युत धारा एक चालक जैसे तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की गति है। एक पानी की नली की कल्पना करें, जहां पानी का प्रवाह विद्युत धारा के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करता है, और नली कंडक्टर का प्रतिनिधित्व करती है। नली के माध्यम से पानी का प्रवाह कंडक्टर के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के समान होता है।

विद्युत धारा को आम तौर पर एम्पीयर की इकाइयों में मापा जाता है (संक्षिप्त रूप में “amps” या “A”), और इसे “I” प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है। एक कंडक्टर में विद्युत प्रवाह की मात्रा दो कारकों पर निर्भर करती है: कंडक्टर में लगाया गया वोल्टेज और कंडक्टर का प्रतिरोध।

चालक में विद्युत धारा – Current In The Conductor

एक चालक के संदर्भ में, विद्युत धारा वाहन के विद्युत तंत्र के माध्यम से विद्युत आवेश के प्रवाह को संदर्भित करता है, हेडलाइट्स, रेडियो और एयर कंडीशनिंग जैसे विभिन्न घटकों को शक्ति प्रदान करता है।

एक चालक के वाहन में विद्युत धारा की आपूर्ति आमतौर पर एक बैटरी द्वारा की जाती है, जो विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत और जारी करती है। जब चालक इग्निशन को चालू करता है, तो बैटरी स्टार्टर मोटर के माध्यम से विद्युत प्रवाह भेजती है, जो इंजन के क्रैंकशाफ्ट को घुमाती है और दहन प्रक्रिया शुरू करती है।

जैसे ही इंजन चलता है, अल्टरनेटर बैटरी को चार्ज करने के लिए बिजली पैदा करता है और वाहन के इलेक्ट्रिकल सिस्टम को पावर देता है। अल्टरनेटर यांत्रिक ऊर्जा को इंजन से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जिसे फिर वाहन के वायरिंग सिस्टम के माध्यम से विभिन्न घटकों में वितरित किया जाता है।

चालक के वाहन के माध्यम से प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा को आम तौर पर एम्पीयर (एम्पियर) की इकाइयों में मापा जाता है, और बैटरी द्वारा आपूर्ति की जाने वाली वोल्टेज आमतौर पर लगभग 12 वोल्ट होती है। हालाँकि, कुछ वाहनों में उच्च वोल्टेज विद्युत प्रणालियाँ हो सकती हैं, जैसे हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक वाहन।

कुल मिलाकर, सुरक्षित और कुशल संचालन सुनिश्चित करने के लिए विद्युत प्रणाली को बनाए रखने और समस्या निवारण के लिए चालक के वाहन में विद्युत प्रवाह को समझना महत्वपूर्ण है।

ओम का नियम – Ohm’s Law

ओम का नियम एक मौलिक अवधारणा है जो एक सर्किट में विद्युत धारा, वोल्टेज और प्रतिरोध के बीच संबंध का वर्णन करता है। इसमें कहा गया है कि दो बिंदुओं के बीच एक कंडक्टर के माध्यम से धारा सीधे दो बिंदुओं पर वोल्टेज के समानुपाती होती है और उनके बीच प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

सरल शब्दों में, ओम का नियम निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है:

I = V/R

जहाँ I एम्पीयर में करंट है, V वोल्ट में वोल्टेज है, और R ओम में प्रतिरोध है।

इसका मतलब यह है कि यदि एक सर्किट में वोल्टेज बढ़ाया जाता है, तो इसके माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा भी बढ़ जाएगी, यह मानते हुए कि प्रतिरोध स्थिर रहता है। इसी प्रकार, यदि प्रतिरोध बढ़ा दिया जाता है, तो वोल्टेज स्थिर रहता है, यह मानते हुए वर्तमान कम हो जाएगा।

विद्युत परिपथों के डिजाइन और विश्लेषण में ओम का नियम आवश्यक है, और इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें बिजली उत्पादन, इलेक्ट्रॉनिक्स और दूरसंचार शामिल हैं। इसका नाम जर्मन भौतिक वैज्ञानिक जॉर्ज साइमन ओम के नाम पर रखा गया था, जिन्होंने पहली बार इसे 1827 में तैयार किया था।

ओम के नियम की सीमाएं – Limitations of Ohm’s Law

ओम के नियम की कई सीमाएँ हैं जिन पर विचार किया जाना चाहिए:

1. गैर-रेखीय घटक

ओम का नियम केवल रैखिक घटकों पर लागू होता है, जिसका अर्थ है कि प्रतिरोध लागू वोल्टेज या वर्तमान की परवाह किए बिना स्थिर रहता है। हालाँकि, कई इलेक्ट्रॉनिक घटक जैसे डायोड और ट्रांजिस्टर गैर-रैखिक हैं और ओम के नियम का पालन नहीं करते हैं।

2. तापमान प्रभाव:

एक कंडक्टर का प्रतिरोध तापमान के साथ बदल सकता है, जो ओम के नियम की गणना की सटीकता को प्रभावित कर सकता है। कुछ मामलों में, तापमान परिवर्तन काफी महत्वपूर्ण हो सकता है जिससे प्रतिरोध अपेक्षित मूल्य से विचलित हो सकता है।

3. आवृत्ति निर्भरता

ओम का नियम केवल डीसी सर्किट पर लागू होता है और एसी सर्किट पर लागू नहीं हो सकता है, जहां इंडक्शन और कैपेसिटेंस जैसे अन्य कारक चलन में आ सकते हैं।

4. कंडक्टर का आकार

एक कंडक्टर का प्रतिरोध उसके आकार, आकार और भौतिक गुणों पर निर्भर करता है। ऐसे मामलों में जहां कंडक्टर एक समान नहीं है या उसमें अनियमितताएं हैं, ओम के नियम की गणना की सटीकता से समझौता किया जा सकता है।

भौतिक सीमाएँ

ओम का नियम मानता है कि कंडक्टर में प्रयुक्त सामग्री सजातीय और आइसोट्रोपिक है। हालांकि, कुछ मामलों में, सामग्री में विभिन्न गुणों वाले स्थानीयकृत क्षेत्र हो सकते हैं जो कंडक्टर के प्रतिरोध को प्रभावित कर सकते हैं।

संक्षेप में, जबकि ओम का नियम इलेक्ट्रॉनिक्स में एक उपयोगी उपकरण है, इसकी कई सीमाएँ हैं जिन्हें सटीक गणना और डेटा की व्याख्या सुनिश्चित करने के लिए विचार किया जाना चाहिए।

प्रतिरोधकता की ताप पर निर्भरता। Dependence of resistivity on temperature

किसी सामग्री की प्रतिरोधकता विद्युत धारा के प्रवाह का विरोध करने के लिए उसकी अंतर्निहित संपत्ति को संदर्भित करती है। प्रतिरोधकता सामग्री के तापमान सहित विभिन्न कारकों से प्रभावित होती है। पदार्थ विज्ञान और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में तापमान पर प्रतिरोधकता की निर्भरता एक महत्वपूर्ण घटना है।

सामान्य तौर पर, बढ़ते तापमान के साथ अधिकांश सामग्रियों की प्रतिरोधकता बढ़ जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सामग्री में परमाणु उच्च तापमान पर अधिक तेजी से कंपन करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों और सामग्री की जाली संरचना के बीच अधिक टकराव होता है। ये टकराव विद्युत धारा के प्रवाह के लिए अधिक प्रतिरोध पैदा करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिरोधकता में वृद्धि होती है।

हालांकि, प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता की सटीक प्रकृति सामग्री के आधार पर भिन्न हो सकती है। कुछ सामग्रियों में, विशिष्ट तापमान सीमाओं पर बढ़ते तापमान के साथ प्रतिरोधकता कम हो सकती है। इसे प्रतिरोधकता के एक नकारात्मक तापमान गुणांक के रूप में जाना जाता है, और अर्धचालक और सुपरकंडक्टर्स जैसी सामग्री में देखा जाता है

प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के डिजाइन और संचालन में एक महत्वपूर्ण विचार है, क्योंकि तापमान में परिवर्तन इन उपकरणों में प्रयुक्त सामग्रियों के विद्युत गुणों को प्रभावित कर सकता है। अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के विश्वसनीय और कुशल संचालन को सुनिश्चित करने के लिए प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता की सटीक भविष्यवाणी करना आवश्यक है।

प्रतिरोधकों का संयोजन – श्रेणी संयोजन तथा पार्श्व संयोजन – Combination of resistors – series combination and parallel combination

प्रतिरोध विद्युत घटक होते हैं जो आमतौर पर विद्युत धारा के प्रवाह को सीमित करने के लिए सर्किट में उपयोग किए जाते हैं। कुछ मामलों में, विशिष्ट विद्युत गुणों को प्राप्त करने के लिए प्रतिरोधों को श्रृंखला या समानांतर में जोड़ा जा सकता है।

प्रतिरोधों के एक श्रृंखला संयोजन में, दो या दो से अधिक प्रतिरोधक सिरे से सिरे तक जुड़े होते हैं ताकि धारा प्रत्येक प्रतिरोधक से अनुक्रम में प्रवाहित हो। श्रृंखला संयोजन का कुल प्रतिरोध प्रत्येक प्रतिरोधक के अलग-अलग प्रतिरोधों के योग के बराबर है। इस प्रकार, यदि R1, R2, और R3 श्रृंखला में जुड़े तीन प्रतिरोधों के प्रतिरोध हैं, तो संयोजन का कुल प्रतिरोध

R = R1 + R2 + R3

द्वारा दिया जाता है।

प्रतिरोधों के एक समानांतर संयोजन में, दो या दो से अधिक प्रतिरोधक जुड़े होते हैं ताकि वे समान दो नोड्स को साझा करें, साथ ही प्रत्येक प्रतिरोधक के माध्यम से एक साथ प्रवाहित हो। समानांतर संयोजन का कुल प्रतिरोध प्रत्येक व्यक्तिगत प्रतिरोध के व्युत्क्रम के योग के व्युत्क्रम द्वारा दिया जाता है। इस प्रकार, यदि R1, R2, और R3 समानांतर में जुड़े तीन प्रतिरोधों के प्रतिरोध हैं, तो संयोजन (Rp) का कुल प्रतिरोध

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

द्वारा दिया जाता है।

प्रतिरोधों के श्रृंखला और समांतर संयोजनों में विभिन्न विद्युत गुण होते हैं। एक श्रृंखला संयोजन में, कुल प्रतिरोध हमेशा किसी भी प्रतिरोधक के प्रतिरोध से अधिक होता है, और प्रत्येक प्रतिरोधक के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा समान होती है। इसके विपरीत, एक समानांतर संयोजन में, कुल प्रतिरोध हमेशा किसी एक प्रतिरोधक के प्रतिरोध से कम होता है, और प्रत्येक प्रतिरोधक के सिरों पर वोल्टेज समान होता है।

श्रृंखला या समानांतर में प्रतिरोधों को संयोजित करने की क्षमता विद्युत परिपथों के डिजाइन और विश्लेषण में एक महत्वपूर्ण उपकरण है, और इसका उपयोग वोल्टेज विनियमन या वर्तमान सीमित करने जैसे विशिष्ट विद्युत गुणों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

सेल – Cell

एक सेल में आमतौर पर दो इलेक्ट्रोड होते हैं, एक पॉजिटिव और एक नेगेटिव, जो एक इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किए जाते हैं। सेल के भीतर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया नकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) से सकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) तक इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का कारण बनती है, जिससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। सेल द्वारा उत्पादित वोल्टेज इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट में प्रयुक्त सामग्री पर निर्भर करता है।

विद्युत वाहक बल – Electromotive Force

विद्युत वाहक बल (EMF) ऊर्जा प्रति यूनिट चार्ज को संदर्भित करता है जो एक बैटरी या जनरेटर जैसे स्रोत द्वारा उत्पादित होता है, जो एक सर्किट के माध्यम से विद्युत धारा को चलाने में सक्षम होता है। EMF को आमतौर पर वोल्ट (V) में मापा जाता है और यह बिजली और चुंबकत्व के अध्ययन में एक मौलिक अवधारणा है।

“विद्युत वाहक बल” शब्द कुछ हद तक भ्रामक है, क्योंकि यह वास्तव में पारंपरिक अर्थों में बल का उल्लेख नहीं करता है। बल्कि, यह प्रति यूनिट चार्ज ऊर्जा का एक माप है जो स्रोत द्वारा उत्पादित होता है, जो सर्किट के माध्यम से विद्युत धारा को चलाता है।

विद्युत परिपथों के डिजाइन और विश्लेषण में ईएमएफ की अवधारणा महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह अधिकतम संभावित अंतर को निर्धारित करता है जो एक स्रोत द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, और इस प्रकार अधिकतम वर्तमान जो सर्किट के माध्यम से चलाया जा सकता है। इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के व्यावहारिक अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे कि बिजली की आपूर्ति और इलेक्ट्रिक मोटर्स के डिजाइन में।

आतंरिक प्रतिरोध – Internal Resistance

आंतरिक प्रतिरोध विद्युत धारा के प्रवाह के लिए विद्युत वाहक बल (EMF) जैसे बैटरी या जनरेटर के स्रोत के अंतर्निहित प्रतिरोध को संदर्भित करता है। आंतरिक प्रतिरोध स्रोत के निर्माण में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के प्रतिरोध के साथ-साथ बैटरी के मामले में इलेक्ट्रोलाइट के प्रतिरोध जैसे अन्य कारकों के कारण उत्पन्न होता है।

एक स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को एक अतिरिक्त प्रतिरोध के रूप में माना जा सकता है जिसे सर्किट के भार प्रतिरोध के साथ श्रृंखला में रखा जाता है। जब सर्किट से करंट प्रवाहित होता है, तो स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध के प्रतिरोध के कारण कुछ विद्युत ऊर्जा ऊष्मा के रूप में खो जाती है।

कुल मिलाकर, आंतरिक प्रतिरोध बिजली और विद्युत चुंबकत्व के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, और बैटरी और जनरेटर जैसे ईएमएफ के स्रोतों के व्यवहार में एक मूलभूत कारक है।

किरचॉफ का नियम – Kirchhoff’s law

किरचॉफ के नियम, जिन्हें किरचॉफ के सर्किट नियम के रूप में भी जाना जाता है, मूलभूत नियमों का एक समूह है जो विद्युत सर्किट के व्यवहार को नियंत्रित करता है। वे 19वीं शताब्दी के मध्य में जर्मन भौतिक वैज्ञानिक गुस्ताव किरचॉफ द्वारा विकसित किए गए थे, और आज भी विद्युत परिपथों के विश्लेषण और डिजाइन में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

किरचॉफ के नियमों में दो अलग-अलग लेकिन संबंधित सिद्धांत शामिल हैं:

1. किरचॉफ का पहला नियम

किरचॉफ का पहला नियम, जिसे आवेश के संरक्षण के नियम के रूप में भी जाना जाता है, कहता है कि सर्किट में किसी भी बिंदु पर प्रवेश करने वाले आवेश की कुल मात्रा उस बिंदु को छोड़ने वाले आवेश की कुल मात्रा के बराबर होनी चाहिए। यह नियम विद्युत आवेश के संरक्षण के सिद्धांत पर आधारित है, जिसके अनुसार विद्युत आवेश को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया जा सकता है।

1. किरचॉफ का दूसरा नियम

किरचॉफ का दूसरा नियम, जिसे ऊर्जा के संरक्षण के नियम के रूप में भी जाना जाता है, कहता है कि सर्किट में किसी बंद लूप में वोल्टेज का योग शून्य के बराबर होना चाहिए। यह नियम ऊर्जा के संरक्षण के सिद्धांत पर आधारित है, जिसके अनुसार ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित किया जा सकता है।

साथ में, किरचॉफ के नियम विद्युत परिपथों के व्यवहार को समझने के लिए एक शक्तिशाली रूपरेखा प्रदान करते हैं। उनका उपयोग सर्किट में अलग-अलग घटकों के वर्तमान, वोल्टेज और प्रतिरोध की गणना करने के लिए किया जा सकता है, और पूरे सर्किट के समग्र व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है।

किरचॉफ के नियम इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के अध्ययन के लिए मौलिक हैं, और सरल सर्किट से लेकर जटिल पावर ग्रिड तक, इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों की एक विस्तृत श्रृंखला के डिजाइन और विश्लेषण के लिए आवश्यक हैं।

व्हीटस्टोन सेतु – Wheatstone Bridge

व्हीटस्टोन ब्रिज एक सर्किट है जिसका उपयोग अज्ञात विद्युत घटक के प्रतिरोध को मापने के लिए किया जाता है, जैसे कि प्रतिरोधक या तनाव गेज। इसका आविष्कार 19वीं शताब्दी के मध्य में ब्रिटिश वैज्ञानिक सर चार्ल्स व्हीटस्टोन द्वारा किया गया था, और आज भी विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

व्हीटस्टोन ब्रिज में हीरे के आकार के पैटर्न में जुड़े चार प्रतिरोधक होते हैं, जिसमें पुल की एक भुजा में स्थित अज्ञात अवरोधक होता है। हीरे के दो कोनों पर एक वोल्टेज स्रोत लगाया जाता है, और गैल्वेनोमीटर जैसा एक डिटेक्टर अन्य दो कोनों से जुड़ा होता है।

ब्रिज में प्रतिरोधों में से एक के मान को समायोजित करके, डिटेक्टर के पार वोल्टेज शून्य तक पहुंचने के लिए बनाया जा सकता है, यह दर्शाता है कि पुल संतुलित है। इस बिंदु पर, पुल में ज्ञात प्रतिरोधों के अनुपात का उपयोग अज्ञात प्रतिरोधक के मान की गणना करने के लिए किया जा सकता है।

व्हीटस्टोन ब्रिज का व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिसमें स्ट्रेन गेज, थर्मिस्टर्स और अन्य सेंसर शामिल हैं। इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइन और परीक्षण में भी किया जाता है, और यह इलेक्ट्रिकल इंजीनियरों और तकनीशियनों के लिए एक आवश्यक उपकरण है।

मीटर सेतु – Meter Bridge

एक मीटर ब्रिज एक उपकरण है जिसका उपयोग कंडक्टर के प्रतिरोध को मापने के लिए किया जाता है, आमतौर पर तार या प्रतिरोधक। यह व्हीटस्टोन ब्रिज के सिद्धांत के समान है, लेकिन डिजाइन में सरल और उपयोग में आसान है।

मीटर ब्रिज में एक लंबा तार होता है, जो आमतौर पर तांबे जैसे कम प्रतिरोध वाली सामग्री से बना होता है, जिसे लकड़ी या प्लास्टिक के आधार पर लगाया जाता है। दो समायोज्य प्रतिरोधक, जिन्हें अनुपात भुजा कहा जाता है, आधार पर लगे होते हैं, एक तार के प्रत्येक सिरे पर। एक तीसरा प्रतिरोधक, जिसका मान मापा जाना है, अनुपात भुजाओं के बीच किसी बिंदु पर तार के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है।

विभवमापी – Potentiometer

विभवमापी एक विद्युत घटक है जिसका उपयोग सर्किट में वोल्टेज को मापने या नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। इसमें एक प्रतिरोधी तत्व होता है, आमतौर पर कार्बन या धातु जैसे प्रतिरोधी सामग्री की एक लंबी, संकीर्ण पट्टी, एक चलने योग्य संपर्क के साथ, जिसे वाइपर कहा जाता है, जो प्रतिरोध को बदलने के लिए पट्टी के साथ स्लाइड कर सकता है।

विभवमापी आमतौर पर विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं, जिनमें ऑडियो उपकरण, प्रकाश नियंत्रण और इंस्ट्रूमेंटेशन शामिल हैं। वे अक्सर ऑडियो उपकरण में वॉल्यूम नियंत्रण या टोन नियंत्रण के रूप में या इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में पूर्वाग्रह वोल्टेज सेट करने के लिए वोल्टेज डिवाइडर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

स्थिर विद्युत विभव तथा धारिता। electrostatic potential and capacitance | chapter-2 | class-12th | physics | NCERT | UP Board |

इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म के क्षेत्र में स्थिर विद्युत विभव और धारिता दो महत्वपूर्ण अवधारणाएं हैं। स्थिर विद्युत विभव अंतरिक्ष में दिए गए बिंदु पर प्रति यूनिट चार्ज विद्युत संभावित ऊर्जा को संदर्भित करती है। यह एक अदिश राशि है जो एक विद्युत क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा का वर्णन करती है। स्थिर विद्युत विभव को वोल्ट में मापा जाता है और प्रतीक v द्वारा दर्शाया जाता है।

दूसरी ओर, धारिता, इलेक्ट्रिक चार्ज को स्टोर करने के लिए सिस्टम की क्षमता को संदर्भित करता है। इसे कंडक्टर पर संग्रहीत चार्ज के परिमाण के कंडक्टर के बीच विद्युत संभावित अंतर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। धारिता को फैराड में मापा जाता है और प्रतीक c द्वारा दर्शाया जाता है।

धारिता की अवधारणा इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि एक इन्सुलेट सामग्री (या वैक्यूम) से अलग किए गए किसी भी दो कंडक्टर एक इलेक्ट्रिक चार्ज को स्टोर कर सकते हैं जब उनके बीच एक संभावित अंतर लगाया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कंडक्टरों के बीच उत्पन्न विद्युत क्षेत्र एक कंडक्टर पर इलेक्ट्रॉनों को जमा करने और दूसरे से दूर जाने का कारण बन सकता है, जिससे संभावित अंतर पैदा होता है। कंडक्टरों पर संग्रहीत किए जा सकने वाले चार्ज की मात्रा उनकी ज्यामिति, उनके बीच की दूरी और इन्सुलेट सामग्री के ढांकता हुआ स्थिरांक पर निर्भर करती है।

धारिता कई विद्युत अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जैसे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट, बैटरी और कैपेसिटर जैसे ऊर्जा भंडारण उपकरणों और रेडियो फ्रीक्वेंसी संचार प्रणालियों में। दूसरी ओर, स्थिर विद्युत विभव विद्युत क्षेत्रों के व्यवहार और आवेशित कणों के साथ उनकी बातचीत को समझने में महत्वपूर्ण है।

संक्षेप में, स्थिर विद्युत विभव और समाई विद्युत चुंबकत्व में दो मूलभूत अवधारणाएं हैं जो विद्युत क्षेत्रों के व्यवहार और विद्युत आवेश के भंडारण को समझने के लिए आवश्यक हैं।

स्थिर विद्युत विभव – Electrostatic Potential

विद्युत के क्षेत्र में स्थिर विद्युत विभव एक मौलिक अवधारणा है। यह एक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति के कारण अंतरिक्ष में दिए गए बिंदु पर ऊर्जा प्रति यूनिट चार्ज का वर्णन करता है। इस संभावित ऊर्जा को एक इकाई आवेश को अनंत से उस बिंदु तक लाने के लिए आवश्यक कार्य के रूप में सोचा जा सकता है। स्थिर विद्युत विभव को वोल्ट में मापा जाता है और इसे प्रतीक V द्वारा निरूपित किया जाता है।

विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन जैसे आवेशित कणों की उपस्थिति से निर्मित होते हैं। जब दो आवेशित कणों को एक-दूसरे के करीब लाया जाता है, तो वे अपने चारों ओर के विद्युत क्षेत्र के माध्यम से एक-दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करेंगे। कणों के बीच की दूरी बढ़ने पर इस क्षेत्र की ताकत कम हो जाती है। हालाँकि, स्थिर विद्युत विभव एक अदिश राशि है जो अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर स्थिर रहती है, भले ही इसे बनाने वाले आवेशित कणों से दूरी कुछ भी हो।

स्थिर विद्युत विभव की कल्पना करने का एक तरीका तीन आयामों में विद्युत क्षेत्र के मानचित्र की कल्पना करना है। इस नक्शे में किसी भी बिंदु पर, स्थिर विद्युत विभव संदर्भ स्तर से ऊपर एक विशिष्ट ऊंचाई के अनुरूप होगी, पर्वत श्रृंखला के स्थलाकृतिक मानचित्र की तरह। इस समानता में, विद्युत क्षेत्र की ताकत इलाके की ढलान से मेल खाती है। ढलान जितना अधिक होगा, विद्युत क्षेत्र उतना ही मजबूत होगा और स्थिर विद्युत संभावित ऊर्जा अधिक होगी।

स्थिर विद्युत विभव की अवधारणा भौतिकी और इंजीनियरिंग के कई क्षेत्रों में उपयोगी है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग विद्युत क्षेत्र में आवेशित कणों के व्यवहार को समझने के लिए किया जाता है। जब एक आवेशित कण को ​​विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो यह एक ऐसे बल का अनुभव करेगा जो स्थिर विद्युत विभव के ढाल के समानुपाती होता है। इस बल का उपयोग कण को ​​गति देने, उसकी गति की दिशा बदलने या उसे अंतरिक्ष के किसी विशेष क्षेत्र में फंसाने के लिए किया जा सकता है।

स्थिर विद्युत विभव का एक अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोग स्थिर विद्युत डिस्चार्ज (ईएसडी) सुरक्षा में है। ईएसडी तब होता है जब एक सामग्री की सतह पर एक विद्युत आवेश बनता है और फिर एक चिंगारी पैदा करते हुए अचानक डिस्चार्ज हो जाता है। यह डिस्चार्ज इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है, जो अक्सर विद्युत संकेतों के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। घटकों और उनके आसपास के वातावरण की स्थिर विद्युत विभव को नियंत्रित करके, ईएसडी को रोकना और संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान से बचाना संभव है।

अंत में, स्थिर विद्युत विभव विद्युत चुंबकत्व में एक मौलिक अवधारणा है जो विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति के कारण अंतरिक्ष में दिए गए बिंदु पर ऊर्जा प्रति यूनिट चार्ज का वर्णन करती है। यह विद्युत क्षेत्रों में आवेशित कणों के व्यवहार को समझने और संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को स्थिर विद्युत डिस्चार्ज से बचाने के लिए एक उपयोगी उपकरण है। स्थिर विद्युत विभव

बिंदु आवेशों के कारण विभव – Potential Due to Point Charges

बिंदु आवेशों के कारण संभावित, अंतरिक्ष में एक निश्चित स्थिति में स्थित एक या एक से अधिक आवेशित कणों द्वारा निर्मित अंतरिक्ष में एक बिंदु पर इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता को संदर्भित करता है।

एक बिंदु आवेश के कारण स्थिर विद्युत विभव कूलम्ब के नियम द्वारा दी गई है, जिसमें कहा गया है कि एक बिंदु आवेश Q से r दूरी पर प्रति इकाई आवेश की संभावित ऊर्जा Q/r के समानुपाती होती है। विशेष रूप से, एक बिंदु आवेश Q से दूरी r पर स्थिर विद्युत विभव निम्न द्वारा दिया गया है:

V = kQ/r

जहाँ k कूलम्ब स्थिरांक है (लगभग 9 x 10^9 Nm^2/C^2)। यह सूत्र दर्शाता है कि व्युत्क्रम वर्ग नियम का पालन करते हुए बिंदु आवेश से दूरी बढ़ने पर स्थिर विद्युत विभव घट जाता है।

यदि अंतरिक्ष में अलग-अलग स्थानों पर कई बिंदु आवेश स्थित हैं, तो अंतरिक्ष में एक बिंदु पर कुल स्थिर विद्युत विभव प्रत्येक व्यक्तिगत बिंदु आवेश के कारण संभावितों का योग है। सुपरपोजिशन सिद्धांत बताता है कि अंतरिक्ष में एक बिंदु पर कई आवेशों के कारण विद्युत क्षेत्र और क्षमता प्रत्येक अलग-अलग आवेश के कारण क्षेत्र और क्षमता का सदिश योग है। स्थिर विद्युत विभव

बिंदु आवेशों के कारण क्षमता की अवधारणा भौतिकी और इंजीनियरिंग के कई क्षेत्रों में उपयोगी है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग आवेशित कणों की एक प्रणाली की संभावित ऊर्जा, आवेशित कणों के बीच बल और विद्युत क्षेत्रों में आवेशित कणों के व्यवहार की गणना करने के लिए किया जा सकता है। स्थिर विद्युत डिस्चार्ज (ईएसडी) सुरक्षा के अध्ययन में भी यह महत्वपूर्ण है, जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नुकसान से बचाने के लिए आवश्यक है।

विद्युत द्विधुर्व के कारण विभव – Potential Due to Electric Dipole

विद्युत द्विध्रुव के कारण विभव विद्युत द्विध्रुव द्वारा निर्मित अंतरिक्ष में एक बिंदु पर स्थिर वैद्युत क्षमता को संदर्भित करता है जिसमें समान परिमाण के दो बिंदु आवेश और एक निश्चित दूरी से अलग किए गए विपरीत चिन्ह होते हैं। स्थिर विद्युत विभव

एक विद्युत द्विध्रुवीय दो बिंदु आवेशों, q और -q की एक प्रणाली है, जो दूरी d से अलग होती है। विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण, p, को आवेश के परिमाण और उनके बीच की दूरी के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया जाता है, जैसे कि p = qd

अंतरिक्ष में एक बिंदु पर विद्युत द्विध्रुव के कारण स्थिर विद्युत विभव निम्न द्वारा दी गई है:

V = (1/4πε₀) * (p/r^2) * cosθ

जहां ε₀ मुक्त स्थान की पारगम्यता है, r बिंदु और द्विध्रुव के मध्य बिंदु के बीच की दूरी है, θ द्विध्रुवीय अक्ष और बिंदु को जोड़ने वाली रेखा और द्विध्रुव के मध्य बिंदु के बीच का कोण है।

यह सूत्र दर्शाता है कि व्युत्क्रम वर्ग नियम का पालन करते हुए, वैद्युत द्विध्रुव के कारण वैद्युत विभव घटता है, जैसे-जैसे द्विध्रुव से दूरी बढ़ती है। क्षमता अंतरिक्ष में बिंदु के संबंध में द्विध्रुवीय के उन्मुखीकरण पर भी निर्भर करती है।

विद्युत द्विध्रुव के कारण विभव की अवधारणा भौतिकी और इंजीनियरिंग के कई क्षेत्रों में उपयोगी है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग विद्युत क्षेत्रों में अणुओं के व्यवहार, अणुओं और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बीच की बातचीत और ढांकता हुआ पदार्थों में विद्युत द्विध्रुव के व्यवहार को समझने के लिए किया जा सकता है। स्थिर विद्युत डिस्चार्ज (ईएसडी) सुरक्षा के अध्ययन में भी यह महत्वपूर्ण है, जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नुकसान से बचाने के लिए आवश्यक है। स्थिर विद्युत विभव

आवेशों के निकाय के कारण विभव – Potential Due to System of Charges

आवेशों की एक प्रणाली के कारण होने वाली क्षमता अंतरिक्ष में निश्चित स्थिति में स्थित कई बिंदु आवेशों द्वारा निर्मित अंतरिक्ष में एक बिंदु पर इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता को संदर्भित करती है।

आवेशों की एक प्रणाली के कारण अंतरिक्ष में एक बिंदु पर इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता प्रत्येक व्यक्तिगत बिंदु आवेश के कारण संभावितों का योग है। गणितीय रूप से, अंतरिक्ष में एक बिंदु पर संभावित द्वारा दिया जाता है:

V = k * ∑(qi/ri)

जहाँ k कूलम्ब स्थिरांक है, qi i-वें बिंदु आवेश का आवेश है, और ri i-वें बिंदु आवेश और संबंधित बिंदु के बीच की दूरी है।

यह सूत्र दर्शाता है कि आवेशों की एक प्रणाली के कारण अंतरिक्ष में एक बिंदु पर इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता प्रत्येक बिंदु आवेश के परिमाण और चिह्न के साथ-साथ बिंदु आवेशों और प्रश्न में बिंदु के बीच की दूरी पर निर्भर करती है। व्युत्क्रम वर्ग नियम का पालन करते हुए आवेशों से दूरी बढ़ने पर विभव घटता है। स्थिर विद्युत विभव

चार्ज सिस्टम के कारण क्षमता की अवधारणा भौतिकी और इंजीनियरिंग के कई क्षेत्रों में उपयोगी है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग आवेशित कणों की एक प्रणाली की संभावित ऊर्जा, आवेशित कणों के बीच बल और विद्युत क्षेत्रों में आवेशित कणों के व्यवहार की गणना करने के लिए किया जा सकता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ईएसडी) सुरक्षा के अध्ययन में भी यह महत्वपूर्ण है, जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नुकसान से बचाने के लिए आवश्यक है।

समविभव पृष्ठ – Equipotential Surface

समविभव सतह त्रि-आयामी स्थान में एक सतह है जहां सतह पर सभी बिंदुओं में समान विद्युत क्षमता या गुरुत्वाकर्षण क्षमता होती है। दूसरे शब्दों में, सतह पर किसी बिंदु पर रखे गए कण की विद्युत या गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा स्थिर रहती है।

एक समविभव सतह को एक काल्पनिक सतह के रूप में माना जा सकता है जो अंतरिक्ष में सभी बिंदुओं को समान संभावित ऊर्जा से जोड़ती है। विद्युत क्षेत्र में समविभव पृष्ठ विद्युत क्षेत्र रेखाओं के लम्बवत् होते हैं। इसका अर्थ यह है कि यदि कोई आवेशित कण समविभव पृष्ठ के अनुदिश गति करता है, तो वह विद्युत क्षेत्र के कारण किसी बल का अनुभव नहीं करता है।

समविभव सतहों का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे विद्युत परिपथों के डिजाइन और ग्रहों और तारों के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों के विश्लेषण में। वे भौतिकी में आवेशित कणों और विद्युत क्षेत्रों के व्यवहार को समझने में भी उपयोगी हैं। स्थिर विद्युत विभव

आवेशों के निकाय की स्थतिज ऊर्जा – Potential Energy of a System of Charges

आवेशों के निकाय की स्थितिज ऊर्जा, निकाय में आवेशों के विन्यास से जुड़ी ऊर्जा है। यह उस कार्य की मात्रा है जो आवेशों को एक अनंत पृथक्करण से उनके वर्तमान विन्यास तक इकट्ठा करने के लिए आवश्यक है। आवेशों के किसी निकाय की स्थितिज ऊर्जा आवेशों की स्थिति और उनके आवेशों के परिमाण तथा उनके बीच अन्योन्यक्रियाओं पर निर्भर करती है।

एक विद्युत क्षेत्र में, आवेशों की एक प्रणाली की संभावित ऊर्जा सूत्र

U = k * Q1 * Q2 / r

द्वारा दी जाती है, जहाँ k कूलम्ब का स्थिरांक है, Q1 और Q2 दूरी r द्वारा अलग किए गए दो बिंदु आवेशों के आवेश हैं। समान आवेशों के लिए स्थितिज ऊर्जा धनात्मक होती है, जिसका अर्थ है कि वे एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, और विपरीत आवेशों के लिए ऋणात्मक, जिसका अर्थ है कि वे एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।

अंतरिक्ष में दो बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर की गणना के लिए आवेशों की एक प्रणाली की संभावित ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है। एक परीक्षण कण के आवेश द्वारा संभावित ऊर्जा को विभाजित करके, हम दो बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर प्राप्त करते हैं। इस संभावित अंतर का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे विद्युत परिपथों का डिज़ाइन और भौतिकी में विद्युत क्षेत्रों का विश्लेषण। स्थिर विद्युत विभव

बाह्य क्षेत्र में स्थतिज ऊर्जा – Potential Energy in External Field

जब किसी आवेश वाली वस्तु को बाहरी विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो वह एक बल का अनुभव करती है और इसलिए उसमें संभावित ऊर्जा रखने की क्षमता होती है। बाहरी विद्युत क्षेत्र में किसी वस्तु की संभावित ऊर्जा को वस्तु को उसकी प्रारंभिक स्थिति से विद्युत क्षेत्र में उसकी वर्तमान स्थिति तक ले जाने के लिए आवश्यक कार्य की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।

एक बाहरी विद्युत क्षेत्र में, चार्ज क्यू के साथ किसी ऑब्जेक्ट की संभावित ऊर्जा सूत्र

U = q * V

द्वारा दी जाती है, जहां वी वस्तु की स्थिति पर विद्युत क्षमता है। विद्युत क्षमता प्रति यूनिट चार्ज विद्युत संभावित ऊर्जा है, और यह अंतरिक्ष में दो बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर का एक उपाय है।

यदि वस्तु को एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर ΔV संभावित अंतर के साथ ले जाया जाता है, तो संभावित ऊर्जा में परिवर्तन

ΔU = q * ΔV

द्वारा दिया जाता है। यह व्यंजक दर्शाता है कि किसी आवेश वाली वस्तु की स्थितिज ऊर्जा दो बिंदुओं के बीच विद्युत विभवान्तर और आवेश के परिमाण पर निर्भर करती है।

बाहरी विद्युत क्षेत्र में किसी वस्तु की संभावित ऊर्जा में कई व्यावहारिक अनुप्रयोग होते हैं, जैसे कि विद्युत परिपथों का डिज़ाइन और भौतिकी में विद्युत क्षेत्रों का विश्लेषण। विद्युत क्षेत्रों में आवेशित कणों के व्यवहार को समझने के लिए भी यह आवश्यक है। स्थिर विद्युत विभव

चालक स्थिरविद्युतकी – Conductor Electrostatic

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में एक कंडक्टर एक ऐसी सामग्री है जो इलेक्ट्रॉनों के मुक्त प्रवाह की अनुमति देता है और इसकी सतह पर निरंतर विद्युत क्षमता बनाए रखने की संपत्ति होती है। दूसरे शब्दों में, इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में एक कंडक्टर एक ऐसी सामग्री है जिसके अंदर शून्य विद्युत क्षेत्र होता है और इसकी सतह पर समान रूप से आवेश वितरित होते हैं। स्थिर विद्युत विभव

एक कंडक्टर में, ढीले-ढाले बाहरी खोल इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र हैं। जब किसी चालक को विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो इलेक्ट्रॉन इस प्रकार गति करेंगे कि चालक के भीतर विद्युत क्षेत्र शून्य हो जाता है। इसका मतलब है कि कंडक्टर के पूरे इंटीरियर में क्षमता स्थिर है, और विद्युत क्षेत्र शून्य है।

एक कंडक्टर के अंदर बिजली के क्षेत्र की अनुपस्थिति के कारण, कंडक्टर की सतह पर रखा गया कोई भी अतिरिक्त चार्ज निरंतर क्षमता उत्पन्न करने के लिए समान रूप से वितरित होगा। कंडक्टरों की यह संपत्ति उन्हें कई अनुप्रयोगों में उपयोगी बनाती है, जैसे कि विद्युत परिपथों के डिजाइन और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के परिरक्षण में। स्थिर विद्युत विभव

संक्षेप में, इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में कंडक्टर ऐसी सामग्रियां हैं जो इलेक्ट्रॉनों के मुक्त प्रवाह की अनुमति देती हैं और उनकी सतहों पर निरंतर विद्युत क्षमता बनाए रखने की संपत्ति होती है। उनके अंदर शून्य विद्युत क्षेत्र होता है और इसका उपयोग विद्युत क्षेत्र और आवेशों से संबंधित विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।

परावैद्युत तथा ध्रुवण – Dielectric and Polarization

परावैद्युत एक इन्सुलेट सामग्री है जिसे विद्युत क्षेत्र द्वारा ध्रुवीकृत किया जा सकता है। जब एक ढांकता हुआ एक विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो इसके अणु या परमाणु ध्रुवीकृत हो जाते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज एक दूसरे से अलग हो जाते हैं।

ध्रुवीकरण बाहरी विद्युत क्षेत्र के कारण सामग्री में विद्युत द्विध्रुवीय क्षण बनाने की प्रक्रिया है। एक ढांकता हुआ में, ध्रुवीकरण तब होता है जब बाहरी विद्युत क्षेत्र परमाणुओं या अणुओं में आवेशों को थोड़ा शिफ्ट करने का कारण बनता है, जिससे द्विध्रुवीय क्षण बनता है। यह द्विध्रुवीय क्षण तब एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न कर सकता है जो बाहरी विद्युत क्षेत्र का विरोध करता है।

एक ढांकता हुआ में ध्रुवीकरण की डिग्री को ध्रुवीकरण वेक्टर, पी द्वारा मापा जाता है। ध्रुवीकरण वेक्टर को प्रति इकाई आयतन में द्विध्रुवीय क्षण के रूप में परिभाषित किया जाता है, और यह सामग्री में ध्रुवीकरण की परिमाण और दिशा का एक उपाय है।

एक परावैद्युत के ध्रुवीकरण को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: स्थायी ध्रुवीकरण और प्रेरित ध्रुवीकरण। स्थायी ध्रुवीकरण वह ध्रुवीकरण है जो किसी बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी किसी सामग्री में मौजूद होता है, जबकि प्रेरित ध्रुवीकरण वह ध्रुवीकरण होता है जो केवल तब होता है जब कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र मौजूद होता है। स्थिर विद्युत विभव

डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कैपेसिटर के डिजाइन में, जो विद्युत ऊर्जा को संग्रहित करता है, और विद्युत तारों के इन्सुलेशन में। उनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण और विद्युत चुम्बकीय घटनाओं के अध्ययन में भी किया जाता है। स्थिर विद्युत विभव

संधारित्र तथा धारिता – Capacitor and Capacitance

संधारित्र एक उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत सर्किट में विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है। इसमें परावैद्युत पदार्थ द्वारा अलग की गई दो प्रवाहकीय प्लेटें होती हैं। जब प्लेटों पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो उनके बीच एक विद्युत क्षेत्र बन जाता है, जिसके कारण प्लेटें विद्युत आवेश को संग्रहित करती हैं।

एक संधारित्र कितना इलेक्ट्रिक चार्ज स्टोर कर सकता है, यह उसकी धारिता पर निर्भर करता है। धारिता एक संधारित्र की चार्ज स्टोर करने की क्षमता का एक उपाय है और इसे संधारित्र की प्रत्येक प्लेट पर संग्रहीत इलेक्ट्रिक चार्ज की मात्रा के अनुपात के रूप में प्लेटों के बीच लागू वोल्टेज के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

गणितीय रूप से, धारिता को इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:

C = Q / V

जहाँ C धारिता है, Q प्रत्येक प्लेट पर संग्रहीत आवेश है, और V प्लेटों के बीच लगाया गया वोल्टेज है।

धारिता की इकाई फैराड (F) है, जिसे एक वोल्ट के संभावित अंतर पर एक कूलॉम इलेक्ट्रिक चार्ज को स्टोर करने के लिए आवश्यक कैपेसिटेंस की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।

संधारित्र का उपयोग विभिन्न विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, जैसे कि फिल्टर, ऑसिलेटर, एम्पलीफायर और बिजली की आपूर्ति। उनका उपयोग कई अन्य अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे ऊर्जा भंडारण प्रणालियों, विद्युत वाहनों और नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों में।स्थिर विद्युत विभव

समांतर पट्टिका संधारित्र – Parallel Plate Capacitor

एक समानांतर प्लेट कैपेसिटर एक प्रकार का कैपेसिटर होता है जिसमें एक ढांकता हुआ पदार्थ द्वारा अलग की गई दो समानांतर प्रवाहकीय प्लेटें होती हैं। प्लेटें आमतौर पर धातु से बनी होती हैं, और ढांकता हुआ पदार्थ हवा, प्लास्टिक, कागज या कोई अन्य इन्सुलेट सामग्री हो सकती है।

जब प्लेटों पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो उनके बीच एक विद्युत क्षेत्र बन जाता है, जिसके कारण प्लेटें विद्युत आवेश को संग्रहित करती हैं। प्रत्येक प्लेट पर संग्रहीत विद्युत आवेश की मात्रा प्लेटों के बीच संभावित अंतर (वोल्टेज) के समानुपाती होती है।

समानांतर प्लेट संधारित्र की धारिता सूत्र द्वारा दी गई है:

C = ε0 * A / d

जहाँ C धारिता है, ε0 मुक्त स्थान की पारगम्यता (एक स्थिर मान) है, A प्रत्येक प्लेट का क्षेत्रफल है, और d प्लेटों के बीच की दूरी है।

समानांतर प्लेट संधारित्र की प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र एकसमान होता है, और इसका परिमाण सूत्र द्वारा दिया जाता है:

E = V / d

जहां E विद्युत क्षेत्र की ताकत है, V प्लेटों के बीच संभावित अंतर है, और d प्लेटों के बीच की दूरी है।

समानांतर प्लेट कैपेसिटर का व्यापक रूप से विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है, जैसे कि फिल्टर, ऑसिलेटर, एम्पलीफायर और बिजली की आपूर्ति। उनका उपयोग कई अन्य अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे ऊर्जा भंडारण प्रणालियों, विद्युत वाहनों और नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों में। स्थिर विद्युत विभव

धारिता पर परावैद्युत का प्रभाव – Effect of Dielectric on Capacitance

कैपैसिटर एक ऐसा उपकरण है जो दो धातु में अंतर बनाकर बनता है और इसमें उर्जा भंडारित की जाती है। जब एक कैपैसिटर में एक डायलेक्ट्रिक डाला जाता है तो यह कैपैसिटन्स में परिवर्तन लाता है।

डायलेक्ट्रिक एक विशेष प्रकार का विलायक होता है जो धातुओं के बीच रखा जाता है ताकि उनमें ऊर्जा के इलेक्ट्रॉन आवेश हो सकें। जब एक डायलेक्ट्रिक कैपैसिटर में डाला जाता है तो इससे उस कैपैसिटर की क्षमता बढ़ती है।

इसका कारण यह है कि डायलेक्ट्रिक विलायक होता है, जिससे उर्जा को संचित करने की क्षमता बढ़ती है। इसलिए, एक कैपैसिटर के क्षमता में वृद्धि होती है जब एक डायलेक्ट्रिक उसके बीच में डाला जाता है। स्थिर विद्युत विभव

संधारित्रों का संयोजन – Combination of Capacitors

कैपेसिटर का एक संयोजन एक सर्किट कॉन्फ़िगरेशन है जिसमें कई कैपेसिटर शामिल होते हैं जो विभिन्न तरीकों से एक साथ जुड़े होते हैं, जैसे कि श्रृंखला में, समानांतर में, या श्रृंखला और समानांतर के संयोजन में। संयोजन की कुल समाई की गणना कैपेसिटर के विन्यास के आधार पर विभिन्न सूत्रों का उपयोग करके की जा सकती है।

कैपेसिटर के संयोजन का उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में किया जा सकता है, जैसे बिजली की आपूर्ति, फिल्टर और ऑसिलेटर्स, विद्युत ऊर्जा को स्टोर और रिलीज़ करने के लिए। इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के डिजाइन और विश्लेषण में कैपेसिटर के संयोजन की कुल समाई की गणना कैसे करें, यह समझना आवश्यक है। स्थिर विद्युत विभव

संधारित्र में संचित ऊर्जा – Energy Stored in Capacitor

एक संधारित्र एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो एक विद्युत क्षेत्र में एक ढांकता हुआ सामग्री द्वारा अलग किए गए दो प्रवाहकीय प्लेटों के बीच विद्युत आवेश को संग्रहीत करता है। जब संधारित्र पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो विद्युत आवेश प्लेटों पर जमा हो जाता है, और संधारित्र विद्युत ऊर्जा को अपने विद्युत क्षेत्र में संग्रहीत करता है। संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

E = (1/2) * C * V^2

जहाँ E जूल में संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा है, C फैराड में संधारित्र की धारिता है, और V वोल्ट में संधारित्र पर वोल्टेज है।

यह सूत्र दर्शाता है कि एक संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा उस पर लगाए गए वोल्टेज के वर्ग और संधारित्र की धारिता के समानुपाती होती है। इसका मतलब है कि उच्च क्षमता या उच्च वोल्टेज वाले कैपेसिटर अधिक ऊर्जा स्टोर कर सकते हैं। कैपेसिटर में संग्रहित ऊर्जा को कैपेसिटर को डिस्चार्ज करके छोड़ा जा सकता है, जिससे संग्रहित चार्ज वापस सर्किट में प्रवाहित हो जाता है। कैपेसिटर का उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे ऊर्जा भंडारण, फ़िल्टरिंग और समय। स्थिर विद्युत विभव

वान डे ग्राफ जनित्र – Van De Graff Generator

वान डी ग्राफ जनरेटर एक इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर है जो एक खोखले धातु के गोले पर बहुत उच्च वोल्टेज जमा करने के लिए एक चलती बेल्ट का उपयोग करता है। जनरेटर का आविष्कार 1930 के दशक में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट जे. वान डी ग्रेफ द्वारा किया गया था और उच्च वोल्टेज बिजली के प्रभावों को प्रदर्शित करने के लिए अनुसंधान प्रयोगशालाओं, संग्रहालयों और विज्ञान केंद्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

वैन डी ग्राफ जनरेटर के मूल डिजाइन में एक मोटर चालित बेल्ट होता है जो दो पुलियों पर चलता है, जिनमें से एक धातु के गोले से जुड़ा होता है। बेल्ट इन्सुलेट सामग्री जैसे रबर या रेशम से बना है और इसे पास के इलेक्ट्रोड या कोरोना डिस्चार्ज द्वारा चार्ज किया जाता है। जैसे ही बेल्ट ऊपर की ओर बढ़ता है, यह इलेक्ट्रोड से चार्ज उठाता है और इसे गोले पर जमा करता है, जिससे गोले में एक उच्च वोल्टेज जमा हो जाता है।

वैन डी ग्रैफ जनरेटर द्वारा उत्पन्न वोल्टेज कई मिलियन वोल्ट तक पहुंच सकता है, और इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के प्रयोगों और प्रदर्शनों में विद्युत निर्वहन बनाने, एक्स-रे उत्पन्न करने और आवेशित कणों को तेज करने के लिए किया जाता है। यह चिकित्सा अनुसंधान और परमाणु भौतिकी जैसे कण त्वरक में भी प्रयोग किया जाता है।

जब तक उचित सावधानी बरती जाती है, जैसे इन्सुलेटिंग दस्ताने पहनना और जनरेटर को धातु की वस्तुओं और प्रवाहकीय सतहों से दूर रखना, वैन डी ग्रैफ जनरेटर का उपयोग करना सुरक्षित है। स्थिर विद्युत विभव

विद्युत आवेश तथा क्षेत्र नोट्स | Electric charge and Field | chapter -1 | class-12th | physics | NCERT |

विद्युत आवेश तथा क्षेत्र नोट्स भौतिकी में बिजली और चुंबकत्व से संबंधित विषय है। यह विद्युत क्षेत्रों की अवधारणा को शामिल करता है, जो अंतरिक्ष में आवेशित कणों या वस्तुओं के आसपास के क्षेत्र हैं जहां अन्य आवेशित कण एक बल का अनुभव करते हैं। नोट्स में विद्युत प्रवाह भी शामिल है, जो किसी दिए गए सतह के माध्यम से विद्युत क्षेत्र के प्रवाह का एक उपाय है।

विद्युत आवेशों के व्यवहार और पदार्थ के साथ विद्युत क्षेत्रों की परस्पर क्रिया को समझने के लिए विद्युत क्षेत्र और विद्युत प्रवाह की अवधारणा महत्वपूर्ण है। नोट्स में विद्युत क्षेत्र और प्रवाह की गणना करने के लिए गणितीय सूत्र और समीकरण शामिल हो सकते हैं, साथ ही वास्तविक दुनिया की स्थितियों में इन अवधारणाओं के उदाहरण और अनुप्रयोग भी शामिल हो सकते हैं।

कुल मिलाकर, “विद्युत आवेश और क्षेत्र” पर नोट्स बिजली के मूल सिद्धांतों और विभिन्न वातावरणों में इसके व्यवहार को समझने के लिए एक आधार प्रदान करते हैं।

विद्युत आवेश – Electric charge

विद्युत आवेश पदार्थ का एक मूलभूत गुण है जो बताता है कि कोई वस्तु विद्युत क्षेत्र के साथ कितनी तीव्रता से संपर्क करती है। विद्युत आवेश या तो धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है, और समान आवेश एक दूसरे को पीछे हटाते हैं जबकि विपरीत आवेश एक दूसरे को आकर्षित करते हैं।

विद्युत आवेश की इकाई कूलम्ब (C) है, और आवेश की मूल इकाई इलेक्ट्रॉन का आवेश है, जो ऋणात्मक है और इसका मान -1.6 x 10^-19 C है। प्रोटॉन की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉनों वाली वस्तुओं का शुद्ध ऋणात्मक होता है आवेश, जबकि प्रोटॉन की तुलना में कम इलेक्ट्रॉनों वाली वस्तुओं पर शुद्ध धनात्मक आवेश होता है। तटस्थ वस्तुओं में समान संख्या में इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध शून्य आवेश होता है।

विद्युत आवेश (Electric charge) कैसे मापा जाता है?

इलेक्ट्रोमीटर नामक उपकरण का उपयोग करके विद्युत आवेश को मापा जा सकता है। इलेक्ट्रोमीटर दो आवेशित वस्तुओं के बीच आकर्षण या प्रतिकर्षण को मापने के द्वारा काम करता है। वस्तुओं में से एक को एक निश्चित स्थिति में रखा जाता है, जबकि दूसरे को करीब या दूर ले जाया जाता है।

वस्तुओं के बीच विद्युत क्षेत्र की ताकत प्रत्येक वस्तु पर आवेश की मात्रा के समानुपाती होती है, जिससे आवेश को सटीक रूप से मापा जा सकता है।

विद्युत आवेश (Electric charge) का महत्व (विद्युत आवेश तथा क्षेत्र नोट्स)

विज्ञान और प्रौद्योगिकी में कई घटनाओं में विद्युत आवेश महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बिजली और चुंबकत्व में, विद्युत आवेश विद्युत धाराओं, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के व्यवहार और एक दूसरे के साथ आवेशित कणों की परस्पर क्रिया का आधार है।

इलेक्ट्रिक चार्ज भी कई तकनीकों का आधार है, जैसे बैटरी, मोटर और जनरेटर। रसायन विज्ञान में, विद्युत आवेश आयनों के व्यवहार का आधार है, जो परमाणु या अणु हैं जिन्होंने इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त या खो दिया है और एक शुद्ध विद्युत आवेश है।

धन तथा ऋण-आवेश – Positive and Negative Charges

विद्युत आवेश पदार्थ के मूलभूत गुण हैं जो या तो धनात्मक या ऋणात्मक होते हैं। धनात्मक आवेश प्रोटॉन द्वारा वहन किए जाते हैं, जबकि ऋणात्मक आवेश इलेक्ट्रॉनों द्वारा ले जाए जाते हैं। विभिन्न वातावरणों में पदार्थ के व्यवहार को समझने और नई तकनीकों को विकसित करने के लिए धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के गुणों और व्यवहार को समझना आवश्यक है।

धनात्मक आवेश

धनात्मक आवेश प्रोटॉन द्वारा वहन किए जाते हैं, जो ऐसे कण होते हैं जो एक परमाणु के नाभिक में पाए जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों द्वारा किए गए ऋणात्मक आवेश के परिमाण में प्रोटॉन के बराबर धनात्मक आवेश होता है। जैसे आवेश एक-दूसरे को पीछे हटाते हैं, वैसे ही धनात्मक आवेश अन्य धनात्मक आवेशों को पीछे हटाते हैं।

धनात्मक आवेश ऋणात्मक आवेशों को आकर्षित करते हैं, यही कारण है कि इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक की ओर आकर्षित होते हैं। जब किसी वस्तु में इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक प्रोटॉन होते हैं, तो वस्तु का शुद्ध धनात्मक आवेश होता है। धनात्मक आवेश वाली वस्तुएँ ऋणात्मक आवेश वाली वस्तुओं की ओर आकर्षित होती हैं और धनात्मक आवेश वाली वस्तुओं द्वारा प्रतिकर्षित होती हैं।

ऋणात्मक आवेश

ऋणात्मक आवेश इलेक्ट्रॉनों द्वारा वहन किए जाते हैं, जो ऐसे कण होते हैं जो किसी परमाणु के नाभिक की परिक्रमा करते हैं। प्रोटॉन द्वारा किए गए धनात्मक आवेश के परिमाण में इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक आवेश बराबर होता है। जैसे आवेश एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, वैसे ही ऋणात्मक आवेश अन्य ऋणात्मक आवेशों को पीछे हटाते हैं।

ऋणात्मक आवेश धनात्मक आवेशों की ओर आकर्षित होते हैं, यही कारण है कि इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक की ओर आकर्षित होते हैं। जब किसी वस्तु में प्रोटॉन की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं, तो वस्तु का शुद्ध ऋणात्मक आवेश होता है। ऋणात्मक आवेश वाली वस्तुएँ धनात्मक आवेश वाली वस्तुओं की ओर आकर्षित होती हैं और ऋणात्मक आवेश वाली वस्तुओं द्वारा प्रतिकर्षित होती हैं।

विद्युत आवेश का संरक्षण – Conservation of Electric Charge

विद्युत आवेश का संरक्षण भौतिकी का एक मूलभूत सिद्धांत है जो बताता है कि विद्युत आवेश को बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है, लेकिन इसे एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, एक बंद प्रणाली में विद्युत आवेश की कुल मात्रा समय के साथ स्थिर रहती है।

यह सिद्धांत इस प्रेक्षण पर आधारित है कि प्रत्येक भौतिक प्रक्रिया में वैद्युत आवेश सदैव संरक्षित रहता है। उदाहरण के लिए, जब एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को हटा दिया जाता है, परमाणु सकारात्मक रूप से आवेशित हो जाता है, और इलेक्ट्रॉन एक ऋणात्मक आवेश वहन करता है। सिस्टम में चार्ज की कुल मात्रा समान रहती है, लेकिन चार्ज का वितरण बदल गया है।

विद्युत आवेश का संरक्षण प्रकृति का एक मूलभूत नियम है और विद्युत चुंबकत्व, क्वांटम यांत्रिकी और कण भौतिकी सहित भौतिकी के कई क्षेत्रों में आवश्यक है। इसमें इलेक्ट्रिक सर्किट, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री और कई अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं।

कूलॉम का नियम – Coulomb’s law

कूलॉम का नियम भौतिकी में एक मूलभूत सिद्धांत है जो विद्युत आवेशों के बीच परस्पर क्रिया का वर्णन करता है। नियम कहता है कि दो आवेशित कणों के बीच का बल उनके आवेशों के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। कूलम्ब के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति है:

F = kq1q2/r^2

जहाँ F दो आवेशों के बीच का बल है, q1 और q2 दो कणों के आवेश हैं, r आवेशों के बीच की दूरी है, और k कूलॉम का स्थिरांक है, एक आनुपातिकता स्थिरांक है जो आवेश और दूरी को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली इकाइयों पर निर्भर करता है।

कूलॉम का नियम धनात्मक और ऋणात्मक दोनों आवेशों पर लागू होता है, और एक ही चिन्ह के दो आवेशों के बीच का बल प्रतिकारक होता है, जबकि विपरीत चिन्हों के दो आवेशों के बीच का बल आकर्षक होता है। बढ़ती दूरी के साथ बल तेजी से घटता है, इसलिए आवेशों के बीच अंतःक्रिया सबसे मजबूत होती है जब वे एक साथ निकट होते हैं।

कूलॉम का नियम विद्युत चुंबकत्व में एक महत्वपूर्ण सिद्धांत है, क्योंकि यह उन बलों का वर्णन करता है जो विद्युत क्षेत्रों में विद्युत आवेशित कणों के व्यवहार को नियंत्रित करते हैं। इसके कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, जिनमें इलेक्ट्रिक मोटर्स, जनरेटर और अन्य विद्युत उपकरणों का डिज़ाइन शामिल है।

कूलॉम के नियम का महत्त्व – Importance of Coulomb’s Law

कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों के साथ भौतिकी में कूलम्ब का नियम एक आवश्यक सिद्धांत है। यहाँ इसके कुछ महत्वपूर्ण योगदान हैं:

विद्युत क्षेत्र को समझना: कूलम्ब का नियम आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया का वर्णन करता है और विद्युत क्षेत्र के अध्ययन में एक मूलभूत सिद्धांत है। यह हमें यह समझने में मदद करता है कि विद्युत क्षेत्र कैसे बनाए जाते हैं, वे कैसे प्रसारित होते हैं और वे आवेशित कणों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।

विद्युत उपकरणों की डिजाइनिंग: इलेक्ट्रिक मोटर्स, जनरेटर और कैपेसिटर सहित कई विद्युत उपकरणों के डिजाइन में कूलम्ब का नियम आवश्यक है। कूलम्ब के नियम के सिद्धांतों को समझकर, इंजीनियर ऐसे उपकरणों को डिज़ाइन कर सकते हैं जो आवेशित कणों के बीच प्रतिकारक और आकर्षक बलों का लाभ उठाते हैं।

परमाणु और आणविक संरचनाओं की व्याख्या: कूलम्ब का नियम परमाणुओं और अणुओं की संरचनाओं को समझाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक और ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों के बीच आकर्षण कूलम्ब के नियम द्वारा वर्णित है और परमाणु और आणविक संरचनाओं की स्थिरता को निर्धारित करता है।

भौतिक गुणों को समझना: कूलम्ब का नियम हमें सामग्री के गुणों को समझने में मदद करता है, जिसमें उनकी विद्युत चालकता और ढांकता हुआ गुण शामिल हैं। आवेशित कणों के बीच अन्योन्य क्रिया को समझकर, हम ऐसी सामग्रियों को डिज़ाइन कर सकते हैं जो बिजली का प्रभावी ढंग से संचालन या इन्सुलेट करती हैं।

कण भौतिकी: कण भौतिकी में कूलम्ब का नियम एक आवश्यक सिद्धांत है, जहाँ इसका उपयोग उपपरमाण्विक कणों के बीच परस्पर क्रियाओं का वर्णन करने के लिए किया जाता है। कूलम्ब के नियम के सिद्धांतों को समझकर, भौतिक विज्ञानी पदार्थ की संरचना और उप-परमाणु स्तर पर कणों के व्यवहार की जांच कर सकते हैं।

संक्षेप में, कूलम्ब का नियम भौतिकी का एक मूलभूत सिद्धांत है जिसके कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। आवेशित कणों के बीच की बातचीत को समझकर, हम विद्युत उपकरणों को डिजाइन कर सकते हैं, परमाणु और आणविक संरचनाओं की व्याख्या कर सकते हैं, भौतिक गुणों को समझ सकते हैं और उप-परमाणु स्तर पर कणों के व्यवहार की जांच कर सकते हैं।

विद्युत क्षेत्र – Electric Field

एक विद्युत क्षेत्र एक विद्युत आवेशित वस्तु के चारों ओर अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जहां उस स्थान के भीतर रखी गई अन्य आवेशित वस्तुओं पर विद्युत बल लगाया जाता है। विद्युत क्षेत्र आवेशित वस्तु द्वारा निर्मित होता है और इसे बल की रेखाओं के रूप में देखा जा सकता है जो धनात्मक रूप से आवेशित वस्तुओं से दूर और ऋणात्मक रूप से आवेशित वस्तुओं की ओर इंगित करती हैं।

गणितीय रूप से, विद्युत क्षेत्र को प्रति इकाई आवेश बल के रूप में परिभाषित किया जाता है, या वह बल जो एक आवेशित कण का अनुभव होता है यदि उसे अंतरिक्ष में किसी विशेष बिंदु पर रखा जाता है और कण पर आवेश की मात्रा से विभाजित किया जाता है। विद्युत क्षेत्र एक सदिश राशि है, जिसका अर्थ है कि इसमें परिमाण और दिशा दोनों हैं।

आवेशित वस्तुओं के बीच की दूरी, प्रत्येक वस्तु पर आवेश की मात्रा और आस-पास की अन्य आवेशित वस्तुओं की उपस्थिति से विद्युत क्षेत्र प्रभावित हो सकता है। चुंबकीय क्षेत्र को बदलकर विद्युत क्षेत्र भी बनाए जा सकते हैं, एक घटना जिसे विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के रूप में जाना जाता है।

विद्युत क्षेत्र भौतिकी के कई क्षेत्रों के लिए मौलिक हैं और इसमें कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, जिनमें विद्युत उपकरणों जैसे मोटर, जनरेटर और कैपेसिटर के साथ-साथ इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी (ईसीजी) और इलेक्ट्रोएन्सेफ्लोग्राफी (ईईजी) जैसी चिकित्सा इमेजिंग तकनीकों में शामिल हैं। कण त्वरक और अन्य उच्च-ऊर्जा भौतिकी प्रयोगों में आवेशित कणों के व्यवहार में विद्युत क्षेत्र भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

विद्युत क्षेत्र की तीब्रता – Intensity of Electric Field

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता अंतरिक्ष में दिए गए बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की शक्ति का माप है। इसे प्रति इकाई आवेश पर विद्युत बल के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक आवेशित कण को ​​उस बिंदु पर रखने पर अनुभव होगा।

गणितीय रूप से, विद्युत क्षेत्र E की तीव्रता समीकरण द्वारा दी जाती है:

E = F/Q

जहाँ F अंतरिक्ष में किसी विशेष बिंदु पर रखे आवेश Q के आवेशित कण पर आरोपित विद्युत बल है। विद्युत बल कण पर आवेश और उस बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की शक्ति के समानुपाती होता है। इसलिए, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता कण पर आवेश और विद्युत क्षेत्र की शक्ति के सीधे आनुपातिक होती है।

इकाइयों की SI प्रणाली में विद्युत क्षेत्र की तीव्रता की इकाई वोल्ट प्रति मीटर (V/m) है।

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता आवेशित वस्तु से दूरी, वस्तु पर आवेश की मात्रा और आस-पास अन्य आवेशित वस्तुओं की उपस्थिति पर निर्भर करती है। यह एक सदिश राशि है, जिसका अर्थ है कि इसमें परिमाण और दिशा दोनों हैं।

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता विद्युत चुंबकत्व में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है और इसके कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, जिसमें मोटर, जनरेटर और कैपेसिटर जैसे विद्युत उपकरणों के डिजाइन के साथ-साथ इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी (ईसीजी) और इलेक्ट्रोएन्सेफ्लोग्राफी (ईसीजी) जैसी चिकित्सा इमेजिंग तकनीकों में भी शामिल है। ईईजी)। उच्च-ऊर्जा क्षेत्रों में आवेशित कणों के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए इसका उपयोग कण भौतिकी प्रयोगों में भी किया जाता है।

विद्युत द्विधुर्व – Electric Dipole

एक विद्युत द्विध्रुव समान परिमाण के विद्युत आवेशों की एक जोड़ी है, लेकिन एक दूरी से अलग किए गए विपरीत चिह्न, एक द्विध्रुव क्षण को जन्म देते हैं। द्विध्रुवीय क्षण एक वेक्टर मात्रा है जो ऋणात्मक आवेश से धनात्मक आवेश की ओर इंगित करता है, और इसका परिमाण आवेश के गुणनफल और आवेशों के बीच की दूरी के बराबर होता है।

गणितीय रूप से, विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण p को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

p = q*d

जहाँ q प्रत्येक आवेश पर विद्युत आवेश का परिमाण है, और d उनके बीच की दूरी है।

एक विद्युत द्विध्रुवीय आवेशों के किसी भी युग्म द्वारा बनाया जा सकता है जो एक दूरी से अलग होते हैं, जैसे कि एक धनात्मक और ऋणात्मक आयन, या विपरीत आवेश वाले दो परमाणु या अणु। द्विध्रुवीय क्षण विद्युत चुंबकत्व में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है और इसमें कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, जिसमें एंटेना और कैपेसिटर जैसे विद्युत उपकरणों के डिजाइन शामिल हैं।

विद्युत क्षेत्र में रखे जाने पर विद्युत द्विध्रुवीय एक टोक़ का अनुभव करता है, और टोक़ का परिमाण क्षेत्र की शक्ति और द्विध्रुवीय क्षण के समानुपाती होता है। द्विध्रुव भी क्षेत्र की दिशा में एक बल का अनुभव करता है, और बल का परिमाण क्षेत्र की प्रवणता और द्विध्रुवीय क्षण के समानुपाती होता है।

रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में विद्युत द्विध्रुव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जहां वे अणुओं की संरचना और व्यवहार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे भौतिकी में भी महत्वपूर्ण हैं, जहां उनका प्रयोग विद्युत क्षेत्रों के गुणों का अध्ययन करने और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों में आवेशित कणों के व्यवहार की जांच करने के लिए किया जाता है।

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