विद्युत आवेश एक मौलिक गुण है जो पदार्थ को विद्युत क्षेत्र में बल अनुभव कराता है।
आवेश के प्रकार:
सकारात्मक आवेश: एक प्रकार का विद्युत आवेश जो इलेक्ट्रॉन के कमी से उत्पन्न होता है।
नकारात्मक आवेश: एक प्रकार का विद्युत आवेश जो इलेक्ट्रॉन के अधिशेष से उत्पन्न होता है।
आवेश की इकाई:
SI इकाई: कुलम्ब (C)
एक इलेक्ट्रॉन का आवेश: − 1.6 × 10⁻¹⁹ C
आवेश का संरक्षण:
सिद्धांत: एक बंद प्रणाली में कुल आवेश स्थिर रहता है। आवेश न तो उत्पन्न होता है और न ही नष्ट होता है।
आवेश की मात्रा:
संकल्पना: आवेश मात्रात्मक होते हैं और पूर्णांक गुणांक के रूप में होते हैं।
सूत्र:Q = n × e जहां e मूलभूत आवेश (1.6 × 10⁻¹⁹ C) है और n पूर्णांक है।
चालक और इंसुलेटर
चालक:
परिभाषा: वे पदार्थ जो विद्युत आवेश के प्रवाह की अनुमति देते हैं, जैसे तांबा और एल्यूमीनियम।
व्यवहार: चालकों में आवेश स्वतंत्र रूप से गति कर सकते हैं।
इंसुलेटर:
परिभाषा: वे पदार्थ जो विद्युत आवेश के प्रवाह की अनुमति नहीं देते, जैसे रबर और कांच।
व्यवहार: इंसुलेटर्स में आवेश अणुओं द्वारा कसकर पकड़े जाते हैं।
अर्धचालक:
परिभाषा: वे पदार्थ जिनकी विद्युत चालकता चालकों और इंसुलेटर्स के बीच होती है, जैसे सिलिकॉन।
व्यवहार: अर्धचालकों की चालकता को अशुद्धियाँ डालकर बदला जा सकता है (डोपिंग)।
कूलम्ब का नियम
विवरण: दो बिंदु आवेशों के बीच बल आवेशों के गुणनफल के सीधे अनुपाती और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्यस्त अनुपाती होता है।
सूत्र:F = k. ∣q1q2∣ / r₂
जहां F बल है, q1 और q2 आवेशों के परिमाण हैं, r दूरी है, और k कूलम्ब का स्थिरांक (8.99 × 10⁹ N m²/C²) है।
वेक्टर रूप: बल एक वेक्टर मात्रक है और यह उन दो आवेशों के बीच की रेखा के अनुसार दिशा अपनाता है।
विद्युत क्षेत्र
परिभाषा: किसी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र वह बल है जो एक एकक सकारात्मक आवेश को उस बिंदु पर रखे जाने पर अनुभव होता है।
सूत्र:E = F / q
जहां E विद्युत क्षेत्र है, F बल है और q आवेश है।
बिंदु आवेश के कारण विद्युत क्षेत्र:
सूत्र:E = k q/r²
दिशा: सकारात्मक आवेश से रेडियल बाहरी दिशा में और नकारात्मक आवेश की ओर रेडियल आंतरिक दिशा में।
आवेशों के सिस्टम के कारण विद्युत क्षेत्र:
सुपरपोजिशन का सिद्धांत: कुल विद्युत क्षेत्र एक बिंदु पर प्रत्येक आवेश द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्रों का वेक्टर योग होता है।
विद्युत क्षेत्र रेखाएँ
संकल्पना: विद्युत क्षेत्र रेखाएँ विद्युत क्षेत्र का दृश्य प्रतिनिधित्व हैं। ये क्षेत्र की दिशा और शक्ति को दर्शाती हैं।
गुणधर्म:
रेखाएँ सकारात्मक आवेशों से निकलती हैं और नकारात्मक आवेशों पर समाप्त होती हैं।
रेखाओं की घनत्व क्षेत्र की शक्ति को दर्शाती है।
दो क्षेत्र रेखाएँ कभी भी एक दूसरे को नहीं काटतीं।
विद्युत द्विध्रुव
परिभाषा: एक विद्युत द्विध्रुव दो समान और विपरीत आवेशों से मिलकर बनता है जो एक दूरी पर स्थित होते हैं।
द्विध्रुव क्षण:
सूत्र:p = q ⋅ d
जहां p द्विध्रुव क्षण है, q प्रत्येक आवेश का परिमाण है और d दूरी वेक्टर है।
दिशा: नकारात्मक आवेश से सकारात्मक आवेश की ओर।
द्विध्रुप के कारण विद्युत क्षेत्र:
विद्युत प्रवाह
परिभाषा: विद्युत प्रवाह उस सतह के माध्यम से विद्युत क्षेत्र की मात्रा है जो सतह की दिशा में प्रक्षिप्त होती है।
सूत्र:ΦE = E ⋅ A cosθ
जहां ΦE विद्युत प्रवाह है, E विद्युत क्षेत्र है, A क्षेत्रफल है और θ विद्युत क्षेत्र और सतह के सामान्य के बीच का कोण है।
गॉस का नियम:
विवरण: एक बंद सतह के माध्यम से कुल विद्युत प्रवाह उस सतह के भीतर समाहित कुल आवेश के 1ϵ0\frac{1}{\epsilon_0}ϵ01 गुणांक के बराबर होता है।
सूत्र:ΦE = Qenc / ϵ0
जहां Qenc समाहित कुल आवेश है और ϵ0 मुक्त स्थान की परमिटिविटी है (8.85×10⁻¹² C²/N m²)।
विद्युत संभावनाएँ
परिभाषा: किसी बिंदु पर विद्युत संभावनाएँ वह कार्य है जो एक एकक सकारात्मक आवेश को अनंत से उस बिंदु पर लाने के लिए किया जाता है।
सूत्र:V = W / q
जहां V विद्युत संभावनाएँ हैं, W किया गया कार्य है और q आवेश है।
बिंदु आवेश के कारण विद्युत संभावनाएँ:
सूत्र:V = 1 / 4πϵ0 q / r
जहां V विद्युत संभावनाएँ हैं, q आवेश है और r आवेश से दूरी है।
संभावनाओं का अंतर और विद्युत क्षेत्र
संबंध: विद्युत क्षेत्र E विद्युत संभावनाओं V के अंतर के साथ संबंधित है द्वारा सूत्र E = − dV / dr
जहां dV/dr संभावनाओं के अंतर की दर है।
समान संभावनाओं की सतह:
परिभाषा: एक सतह जिस पर विद्युत संभावनाएँ स्थिर होती हैं।
गुणधर्म: समान संभावनाओं की सतह पर आवेश को स्थानांतरित करने के लिए कोई कार्य नहीं करना पड़ता। विद्युत क्षेत्र समान संभावनाओं की सतह के प्रति लंबवत होता है।
क्षमता (Capacitance)
परिभाषा: क्षमता उस प्रणाली की विशेषता है जो प्रति यूनिट संभावनाएँ चार्ज संग्रहित करने की क्षमता रखती है।
