विद्युत आवेश

  • विद्युत आवेश की परिभाषा:
    • 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 cos⁡θ
    • 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} 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।
  • सूत्र: C = QV
    • जहां C क्षमता है, Q संग्रह

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