If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

જો તમે વેબ ફિલ્ટરની પાછળ હોવ, તો કૃપા કરીને ખાતરી કરો કે ડોમેન્સ *.kastatic.org અને *.kasandbox.org અનબ્લોક થયા છે.

મુખ્ય વિષયવસ્તુ

વિદ્યુત ક્ષેત્ર

વિદ્યુત ક્ષેત્રની વ્યાખ્યા. બિંદુવત વિદ્યુતભાર નજીક વિદ્યુત ક્ષેત્ર. Written by Willy McAllister.
કુલંબનો નિયમ બે વીજભારોની વચ્ચે અંતર આગળ કામ કરતુ બળ દર્શાવે છે. આપણે વિદ્યુત ક્ષેત્રની સંકલ્પનાનો ઉપયોગ કરીને, આ પ્રશ્ને બે ભિન્ન ભાગમાં વિભાજીત કરીને ફરીથી ગણી શકીએ.
  • એક વીજભારને અવકાશમાં બધી જ જગ્યાએ વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરતુ વિચારો.
  • પ્રથમના વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં બીજા વીજભાર પર બળ લાગે છે, જે વીજભારના સ્થાન આગળ વિદ્યુત ક્ષેત્રને કારણે થાય છે.
જો બધા જ વીજભારો સ્થિર હોય, તો કુલંબના નિયમના ઉપયોગની જેમ જ વિદ્યુત ક્ષેત્ર સાથે તમને સમાન જવાબ જ મળે. તો શું આ ફક્ત વધારાની કસરત છે? ના. જ્યારે વીજભારો એકબીજાની સાપેક્ષમાં ગતિ કરતા હોય ત્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્રની સંકલ્પના આવે છે. પ્રયોગો બતાવે છે કે અવકાશના ગુણધર્મ તરીકે વિદ્યુત ક્ષેત્રને ધ્યાનમાં લઈને જે ચોક્કસ ઝડપે (પ્રકાશની ઝડપ) ફેલાય છે, આપણે સાપેક્ષ ગતિમાં વીજભાર પર બળની ગણતરી કરી શકીએ. વિદ્યુત ક્ષેત્ર સંકલ્પના પ્રકાશ જેવા વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોની સ્વ-ગતિને સમજવા માટે પણ ઉપયોગી છે. તારાનો પ્રકાશ કઈરીતે ખાલી અવકાશમાં મોટું અંતર કાપીને તમારી આંખ સુધી પહોંચે છે એ દર્શાવવાની રીત પણ વિદ્યુત ક્ષેત્ર આપે છે.
કુલંબના નિયમમાં "અંતરે કામ કરતા" બળનો ખ્યાલ મુશ્કેલ લાગે છે, વિદ્યુત ક્ષેત્રને કારણે બળનો ખ્યાલ તમારી મુશ્કેલીને થોડી સરળ બનાવે છે. બીજી બાજુ, તમને કદાચ પ્રશ્ન થઈ શકે કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર હજુ વધારે "વાસ્તવિક" છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની વાસ્તવિકતા ફિલસુફીનો વિષય છે. કોઈ પણ પરિસ્થિતિમાં, વાસ્તવિક હોય કે નહિ, વીજભાર સાથે શું થાય છે એનું અનુમાન લગાવવામાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉપયોગી છે.
અમે સૌપ્રથમ ખ્યાલને સરળ બનાવવા સ્થિત વીજભાર સાથે વિદ્યુત ક્ષેત્રનો પરિચય આપીએ અને પછી અવલોકનની પદ્ધતિ સાથે મહાવરો કરીએ.

વિદ્યુત ક્ષેત્રની વ્યાખ્યા

વિદ્યુત ક્ષેત્ર E સદિશ રાશિ છે જે અવકાશમાં દરેક બિંદુ આગળ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સ્થાન આગળ વિદ્યુત ક્ષેત્ર જો તે સ્થાને પરીક્ષણ ધન વીજભાર મુક્યો હોય તો તે સ્થાને લાગતું બળ દર્શાવે.
વિદ્યુત ક્ષેત્ર વિદ્યુત બળ સાથે સંબંધિત છે જે યાદ્દચ્છિક વીજભાર q પર કામ કરે છે,
E=Fq
વિદ્યુત ક્ષેત્રના પરિમાણ ન્યૂટન/કુલંબ, N/C છે.
આપણે વિદ્યુત બળને વિદ્યુત ક્ષેત્રના સંદર્ભમાં દર્શાવી શકીએ,
F=qE
ધન q માટે, વિદ્યુત ક્ષેત્ર સદિશ બળ સદિશની જેમ જ સમાન દિશા બતાવે છે.
વિદ્યુત ક્ષેત્ર માટેનું સમીકરણ કુલંબના નિયમને સમાન જ છે. આપણે કુલંબના નિયમના અંશમાં કોઈ પણ એક q ને પરીક્ષણ વીજભાર તરીકે લઈએ છીએ. અંશમાં બીજા વીજભાર, qi, છે, વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવે છે જેનો અભ્યાસ આપણે કરવા માંગીએ છીએ.
કુલંબનો નિયમ: F=14πϵ0qqir2r^iન્યૂટન
વિદ્યુત ક્ષેત્ર: E=Fq=14πϵ0qir2r^iન્યૂટન/કુલંબ
જ્યાં ri^ દરેક qi અને q વચ્ચેની રેખા બતાવતો એકમ સદિશ છે.

વિદ્યુત ક્ષેત્ર વિશે કઈ રીતે વિચારી શકાય

વિદ્યુત ક્ષેત્ર એ નોર્મલ બિદ્યુત બળ છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર એ પરીક્ષણ વીજભાર વડે અનુભવાતું બળ છે જેની પાસે કિંમત +1 છે.
વિદ્યુત ક્ષેત્રને સમજવાની એક રીત: કલ્પના કરો કે એક લાકડીના અંતે નાના ધન પરીક્ષણ વીજભારને ચોંટાડેલો છે, (ખાતરી કરો કે તમારી લાકડી સુવાહક નથી, લાકડું અથવા પ્લાસ્ટિકની જેમ). પરીક્ષણ વીજભારને જુદા જુદા સ્થાને રાખીને વિદ્યુત ક્ષેત્રને સમજો। પરીક્ષણ વીજભાર આસપાસના વીજભાર વડે ખેંચાશે અથવા ધક્કો મરાશે પરીક્ષણ વીજભાર વડે અનુભવાતું બળ (મૂલ્ય અને દિશા બંને), ભાગ્યા નાના પરીક્ષણ વીજભારની કિંમત, એ તે સ્થાન પર વિદ્યુત ક્ષેત્ર સદિશ છે. જો તમે પરીક્ષણ વીજભારને દૂર લઈ જાઓ, તો તે સ્થાન પર હજુ પણ વિદ્યુત ક્ષેત્ર હશે.

અલગ કરેલા બિંદુવત વીજભાર નજીક વિદ્યુત ક્ષેત્ર

અલગ કરેલા એક જ બિંદુવત વીજભાર, qi, નજીક વિદ્યુત ક્ષેત્ર નીચે વડે આપવામાં આવ છે,
E=14πϵ0qir2r^i
વિદ્યુત ક્ષેત્રની દિશા ધન બિંદુવત વીજભારથી દૂર તરફની છે, અને સીધી ઋણ બિંદુવત વીજભાર આગળ છે. બિંદુવત વીજભાર પરથી દૂર જતા વિદ્યુત ક્ષેત્રનું મૂલ્ય 1/r2 ઘટે છે.

ઘણા બધા બિંદુવત વીજભાર નજીક વિદ્યુત ક્ષેત્ર

જો આપણી પાસે ઘણા બધા બિંદુવત વીજભાર વિખરાયેલા હોય, તો આપણે દરેક સ્વતંત્ર qi પરથી ક્ષેત્રનો સરવાળો કરીને વિદ્યુત ક્ષેત્ર દર્શાવી શકીએ,
E=14πϵ0iqir2ri^
સરવાળાને સદિશ સરવાળા તરીકે કરવામાં આવ્યો છે.

વિતરિત વીજભારની નજીક વિદ્યુતક્ષેત્ર

જો વીજભારનું સતત વિતરણ કરવામાં આવ્યું હોય, તો સરવાળામાં સંકલિતનો સમાવેશ થાય છે.
E=14πϵ0dqr2r^
જ્યાં rdq અને રસપ્રદ સ્થાન વચ્ચેનું અંતર છે, જ્યારે r^ આપણને dq અને રસપ્રદ સ્થાન વચ્ચેની રેખામાં બળની દિશાની યાદ અપાવે છે. આપણે પછીના બે આર્ટીકલમાં સંકલિતનું ઉદાહરણ જોઈશું.
ઉપરની ચર્ચા વિદ્યુત ક્ષેત્રને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. ત્યાં કોઈ નવું ભૌતિકવિજ્ઞાન નથી, આપણે ફક્ત નવા પદોને વ્યાખ્યાયિત કર્યા. હવે આપણે આગળ જવા તૈયાર છીએ અને બે વાસ્તવિક ભૂમિતિઓનું નિરીક્ષણ કરવા વિદ્યુત ક્ષેત્રના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીશું: વીજભારની રેખા, અને વીજભારનું સમતલ.