विद्युत चुम्बकीय बल इस तथ्य के कारण प्रकृति में एक बड़ी भूमिका निभाते हैं कि सभी निकायों की संरचना में विद्युत आवेशित कण शामिल हैं। नाभिक और इलेक्ट्रॉनों के परमाणुओं के घटक भागों में विद्युत आवेश होता है

आवेशित कणों के बीच मौजूद विद्युत चुम्बकीय बल बहुत अधिक होते हैं। हालांकि, निकायों के बीच विद्युत चुम्बकीय बलों की कार्रवाई का प्रत्यक्ष रूप से पता नहीं चलता है, क्योंकि सामान्य अवस्था में निकाय विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं। किसी भी पदार्थ का परमाणु उदासीन होता है, क्योंकि उसमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या उसके नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या के बराबर होती है। धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित कण विद्युत बलों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं और उदासीन तंत्र बनाते हैं।

एक स्थूल पिंड विद्युत आवेशित होता है यदि इसमें समान आवेश चिह्न वाले प्राथमिक कणों की अधिकता होती है। शरीर का ऋणात्मक आवेश प्रोटॉन की तुलना में इलेक्ट्रॉनों की अधिकता के कारण होता है, और धनात्मक आवेश इलेक्ट्रॉनों की कमी के कारण होता है।

विद्युत आवेशित स्थूल निकाय प्राप्त करने के लिए, अर्थात इसे विद्युतीकृत करने के लिए, ऋणात्मक आवेश के भाग को इससे जुड़े धनात्मक आवेश से अलग करना आवश्यक है। यह घर्षण के साथ किया जा सकता है। यदि आप सूखे बालों पर कंघी चलाते हैं, तो सबसे अधिक मोबाइल आवेशित कणों का एक छोटा सा हिस्सा - इलेक्ट्रॉन - बालों से कंघी तक जाएगा और इसे नकारात्मक रूप से चार्ज करेगा, और बालों को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाएगा।

विद्युतीकरण के दौरान शुल्क की समानता।अनुभव की सहायता से, यह सिद्ध किया जा सकता है कि जब घर्षण द्वारा विद्युतीकृत किया जाता है, तो दोनों निकाय संकेत में विपरीत आवेश प्राप्त करते हैं, लेकिन निरपेक्ष मान में समान होते हैं। आइए हम a . के साथ एक इलेक्ट्रोमीटर लेते हैं

एक छेद के साथ एक धातु का गोला और लंबे हैंडल पर दो प्लेट: एक एबोनाइट का और दूसरा प्लेक्सीग्लस का। जब आपस में रगड़ते हैं तो प्लेटें विद्युतीकृत हो जाती हैं। आइए हम एक प्लेट को गोले की दीवारों को छुए बिना अंदर लाएं। यदि प्लेट धनात्मक रूप से आवेशित है, तो सुई और विद्युतमापी छड़ से कुछ इलेक्ट्रॉन प्लेट की ओर आकर्षित होंगे और गोले की आंतरिक सतह पर एकत्रित होंगे। इस मामले में, तीर को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाएगा और रॉड से खदेड़ दिया जाएगा (चित्र। 92, ए)। यदि पहले एक को हटाकर, गोले के अंदर एक और प्लेट पेश की जाती है, तो गोले और रॉड के इलेक्ट्रॉनों को प्लेट से खदेड़ दिया जाएगा और तीर पर अधिक मात्रा में जमा हो जाएगा। यह तीर को विचलित कर देगा, और उसी कोण पर जैसा कि पहले प्रयोग में था। दोनों प्लेटों को गोले के अंदर नीचे करने पर, हमें तीर का विचलन नहीं मिलेगा (चित्र 92, बी)। इससे यह सिद्ध होता है कि प्लेटों के आवेश परिमाण में बराबर और चिन्ह में विपरीत होते हैं।

निकायों का विद्युतीकरण कैसे होता है?निकायों का विद्युतीकरण करते समय, उनके बीच निकट संपर्क महत्वपूर्ण है। विद्युत बल शरीर के अंदर इलेक्ट्रॉनों को धारण करते हैं। लेकिन विभिन्न पदार्थों के लिए ये बल भिन्न होते हैं। निकट संपर्क में, उस पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा सा हिस्सा, जिसमें शरीर के साथ इलेक्ट्रॉनों का संबंध अपेक्षाकृत कमजोर होता है, दूसरे पदार्थ में चला जाता है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉनों का विस्थापन अंतर-परमाणु दूरी (सेमी) के आकार से अधिक नहीं होता है। लेकिन अगर शवों को अलग कर दिया जाता है, तो दोनों को चार्ज किया जाएगा।

चूंकि निकायों की सतह कभी भी पूरी तरह से चिकनी नहीं होती है, इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के लिए आवश्यक निकायों के बीच निकट संपर्क केवल सतहों के छोटे क्षेत्रों में स्थापित होता है (चित्र। 93)। जब पिंड एक दूसरे के खिलाफ रगड़ते हैं, तो निकट संपर्क वाले क्षेत्रों की संख्या बढ़ जाती है और इस तरह एक शरीर से दूसरे शरीर में जाने वाले आवेशित कणों की कुल संख्या बढ़ जाती है।

निकायों का विद्युतीकरण और प्रौद्योगिकी में इसका अनुप्रयोग।सिंथेटिक कपड़ों के घर्षण के दौरान महत्वपूर्ण विद्युतीकरण होता है। जब एक नायलॉन शर्ट को शुष्क हवा में उतारते हैं, तो एक विशेषता दरार को सुना जा सकता है। रगड़ सतहों के आवेशित क्षेत्रों के बीच छोटी चिंगारी कूदती है। उत्पादन में ऐसी घटनाओं पर विचार किया जाना है। इस प्रकार, कपड़ा कारखानों में धागे के धागे घर्षण द्वारा विद्युतीकृत होते हैं, स्पिंडल और रोलर्स की ओर आकर्षित होते हैं और टूट जाते हैं। यार्न धूल को आकर्षित करता है और गंदा हो जाता है।

धागों के विद्युतीकरण के विरुद्ध विशेष उपाय करना आवश्यक है।

निकट संपर्क में निकायों के विद्युतीकरण का उपयोग इलेक्ट्रो-कॉपी मशीनों (जैसे "एरा", "जेरोक्स", आदि) में किया जाता है।

तो, इन प्रतिष्ठानों में से एक में, काले राल पाउडर को छोटे कांच के मोतियों के साथ मिलाया जाता है। इस मामले में, गेंदों को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और पाउडर के कणों को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। आकर्षण के कारण, वे गेंदों की सतह को एक पतली परत से ढक देते हैं।

कॉपी किए गए टेक्स्ट या ड्राइंग को एक पतली सेलेनियम प्लेट पर प्रक्षेपित किया जाता है, जिसकी सतह सकारात्मक रूप से चार्ज होती है। प्लेट एक नकारात्मक चार्ज धातु की सतह पर टिकी हुई है। प्रकाश की क्रिया के तहत, प्लेट को छुट्टी दे दी जाती है और एक सकारात्मक चार्ज केवल छवि के अंधेरे क्षेत्रों के अनुरूप क्षेत्रों में रहता है। उसके बाद, प्लेट को गेंदों की एक पतली परत से ढक दिया जाता है। विपरीत आवेशों के आकर्षण के कारण राल पाउडर प्लेट के धनावेशित क्षेत्रों की ओर आकर्षित होता है। फिर गेंदों को हिलाया जाता है और प्लेट के खिलाफ कागज की एक शीट को कसकर दबाकर उस पर एक छाप प्राप्त की जाती है। छाप को गर्म करके तय किया जाता है।

प्रकृति और हमारे आस-पास के जीवन में देखी गई कई भौतिक घटनाओं को केवल यांत्रिकी, आणविक-गतिज सिद्धांत और थर्मोडायनामिक्स के नियमों के आधार पर नहीं समझाया जा सकता है। ये घटनाएँ कुछ दूरी पर पिंडों के बीच कार्य करने वाली शक्तियों को प्रकट करती हैं, और ये बल परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के द्रव्यमान पर निर्भर नहीं होते हैं और इसलिए, गुरुत्वाकर्षण नहीं होते हैं। इन बलों को कहा जाता है विद्युत चुम्बकीय बल.

विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम

सामान्य परिस्थितियों में, सूक्ष्म शरीर विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं क्योंकि परमाणु बनाने वाले सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित कण विद्युत बलों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं और तटस्थ प्रणाली बनाते हैं। यदि शरीर की विद्युत तटस्थता का उल्लंघन होता है, तो ऐसे शरीर को कहा जाता है विद्युतीकृत शरीर. किसी पिंड को विद्युतीकृत करने के लिए, यह आवश्यक है कि उस पर एक ही चिन्ह के इलेक्ट्रॉनों या आयनों की अधिकता या कमी हो।

निकायों के विद्युतीकरण के तरीके, जो आवेशित पिंडों की परस्पर क्रिया का प्रतिनिधित्व करते हैं, निम्नानुसार हो सकते हैं:

1. संपर्क पर निकायों का विद्युतीकरण . इस मामले में, निकट संपर्क के साथ, इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा हिस्सा एक पदार्थ से गुजरता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन के साथ बंधन अपेक्षाकृत कमजोर होता है, दूसरे पदार्थ में।
2. घर्षण के दौरान निकायों का विद्युतीकरण . इससे निकायों के संपर्क क्षेत्र में वृद्धि होती है, जिससे विद्युतीकरण में वृद्धि होती है।
3. प्रभाव. प्रभाव आधारित है इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण की घटना, अर्थात्, एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में रखे किसी पदार्थ में विद्युत आवेश का प्रेरण।
4. प्रकाश की क्रिया के तहत निकायों का विद्युतीकरण . यह पर आधारित है प्रकाश विद्युत प्रभाव, या प्रकाश विद्युत प्रभावजब, प्रकाश की क्रिया के तहत, इलेक्ट्रॉन कंडक्टर से आसपास के अंतरिक्ष में उड़ सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कंडक्टर चार्ज होता है।

कई प्रयोग बताते हैं कि जब शरीर का विद्युतीकरण, तब विद्युत आवेश पिंडों पर दिखाई देते हैं, परिमाण में बराबर और चिन्ह में विपरीत।

ऋणात्मक आवेशशरीर प्रोटॉन की तुलना में शरीर पर इलेक्ट्रॉनों की अधिकता के कारण होता है, और सकारात्मक आरोपइलेक्ट्रॉनों की कमी के कारण।

जब शरीर का विद्युतीकरण होता है, अर्थात जब ऋणात्मक आवेश इससे जुड़े धनात्मक आवेश से आंशिक रूप से अलग हो जाता है, विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम. आवेश संरक्षण का नियम एक बंद प्रणाली के लिए मान्य है, जो बाहर से प्रवेश नहीं करता है और जिससे आवेशित कण बाहर नहीं जाते हैं।

विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम निम्नानुसार तैयार किया गया है:

एक बंद प्रणाली में, सभी कणों के आवेशों का बीजगणितीय योग अपरिवर्तित रहता है:

क्यू 1 + क्यू 2 + क्यू 3 + ... + क्यू एन = कॉन्स्ट

कहाँ पे
क्यू 1, क्यू 2 आदि। कण आवेश हैं।

परिभाषाएं

प्राथमिक कणईमेल हो सकता है चार्ज, फिर उन्हें चार्ज कहा जाता है;

प्राथमिक कण - एक दूसरे के साथ उन बलों के साथ बातचीत करते हैं जो कणों के बीच की दूरी पर निर्भर करते हैं, लेकिन कई बार पारस्परिक गुरुत्वाकर्षण की ताकतों से अधिक हो जाते हैं (इस बातचीत को विद्युत चुम्बकीय कहा जाता है)।

आवेश- भौतिक मात्रा, विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की तीव्रता को निर्धारित करती है।

विद्युत आवेश के 2 संकेत हैं:

• सकारात्मक
• नकारात्मक

समान आवेश वाले कण पीछे हटाना, विपरीत नामों से - आकर्षित हैं. प्रोटॉन है सकारात्मकचार्ज, इलेक्ट्रॉन नकारात्मकन्यूट्रॉन - विद्युत तटस्थ।

प्रारंभिक प्रभार- न्यूनतम शुल्क जिसे विभाजित नहीं किया जा सकता है।

प्रकृति में विद्युत चुम्बकीय बलों की उपस्थिति की व्याख्या कैसे करें? सभी निकायों में आवेशित कण होते हैं।

सामान्य अवस्था में, निकाय विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं (क्योंकि परमाणु तटस्थ होता है), और विद्युत चुम्बकीय बल प्रकट नहीं होते हैं।

बॉडी चार्ज, यदि इसमें किसी भी चिन्ह के शुल्कों की अधिकता है:

• ऋणात्मक रूप से आवेशित - यदि इलेक्ट्रॉनों की अधिकता है;
• सकारात्मक चार्ज - अगर इलेक्ट्रॉनों की कमी है।

निकायों का विद्युतीकरण- यह आवेशित निकायों को प्राप्त करने के तरीकों में से एक है, उदाहरण के लिए, संपर्क द्वारा)।

इस मामले में, दोनों निकायों को चार्ज किया जाता है, और चार्ज साइन में विपरीत होते हैं, लेकिन परिमाण में बराबर होते हैं।

निकायों की बातचीत, समान या भिन्न चिन्हों के आवेश वाले, निम्नलिखित प्रयोगों में प्रदर्शित किए जा सकते हैं। हम फर के खिलाफ रगड़ कर एबोनाइट स्टिक को विद्युतीकृत करते हैं और इसे रेशम के धागे पर लटकी हुई धातु की आस्तीन से छूते हैं।

आस्तीन और इबोनाइट स्टिक पर समान चिन्ह (ऋणात्मक आवेश) के आवेश वितरित किए जाते हैं। एक ऋणात्मक आवेशित इबोनाइट रॉड को आवेशित कार्ट्रिज केस के करीब लाने पर, कोई यह देख सकता है कि कार्ट्रिज केस स्टिक से हट जाएगा (चित्र 1.1)।

यदि अब हम रेशम (धनात्मक रूप से आवेशित) पर रगड़ी गई कांच की छड़ को आवेशित आस्तीन में लाते हैं, तो आस्तीन उसकी ओर आकर्षित होगी (चित्र 1.2)।

आइए दो समान विद्युतमापी लें और उनमें से एक को आवेशित करें (चित्र 2.1)। इसका चार्ज पैमाने के 6 डिवीजनों से मेल खाता है।

यदि आप इन विद्युतमापी को कांच की छड़ से जोड़ते हैं, तो कोई परिवर्तन नहीं होगा। यह इस तथ्य की पुष्टि करता है कि कांच एक ढांकता हुआ है। यदि, हालांकि, इलेक्ट्रोमीटर को जोड़ने के लिए, धातु की छड़ A (चित्र। 2.2) का उपयोग करें, इसे एक गैर-प्रवाहकीय हैंडल B द्वारा पकड़े हुए, तो आप देख सकते हैं कि प्रारंभिक चार्ज दो बराबर भागों में विभाजित है: आधा चार्ज होगा पहली गेंद से दूसरी गेंद पर ट्रांसफर। अब प्रत्येक इलेक्ट्रोमीटर का चार्ज पैमाने के 3 डिवीजनों से मेल खाता है। इस प्रकार, मूल आवेश नहीं बदला है, यह केवल दो भागों में विभाजित हो गया है।

यदि आवेश को आवेशित वस्तु से समान आकार के अनावेशित पिंड में स्थानांतरित किया जाता है, तो इन दोनों पिंडों के बीच आवेश आधे में विभाजित हो जाता है। लेकिन यदि दूसरा, अनावेशित पिंड पहले से बड़ा है, तो आधे से अधिक चार्ज दूसरे में स्थानांतरित हो जाएगा। जितना बड़ा शरीर जिस पर चार्ज स्थानांतरित किया जाता है, चार्ज का बड़ा हिस्सा उसमें स्थानांतरित हो जाएगा।

लेकिन शुल्क की कुल राशि नहीं बदलेगी। इस प्रकार, यह तर्क दिया जा सकता है कि चार्ज संरक्षित है। वे। विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम संतुष्ट है।

विद्युत आवेश अपने आप मौजूद नहीं होते हैं, लेकिन प्राथमिक कणों के आंतरिक गुण होते हैं - इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, आदि।

आनुभविक रूप से 1914 में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी आर. मिलिकेन ने दिखाया वह विद्युत आवेश असतत है . किसी भी वस्तु का आवेश का पूर्णांक गुणज होता है प्राथमिक विद्युत आवेश ई = 1.6 × 10 -19 सी।

एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी के गठन की प्रतिक्रिया में, चार्ज के संरक्षण का कानून.

क्यू इलेक्ट्रॉन +क्यू पॉज़िट्रॉन = 0.

पोजीट्रान- एक प्राथमिक कण जिसका द्रव्यमान लगभग एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर होता है; पॉज़िट्रॉन का आवेश धनात्मक और इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर होता है।

आधारित विद्युत आवेश के संरक्षण का नियममैक्रोस्कोपिक निकायों के विद्युतीकरण की व्याख्या करता है।

जैसा कि आप जानते हैं, सभी पिंड परमाणुओं से बने होते हैं, जिनमें शामिल हैं इलेक्ट्रॉनोंऔर प्रोटान. एक अनावेशित पिंड में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन की संख्या समान होती है। इसलिए, ऐसा शरीर अन्य निकायों पर विद्युत क्रिया प्रदर्शित नहीं करता है। यदि दो पिंड निकट संपर्क में हैं (रगड़ने, संपीड़न, प्रभाव आदि के दौरान), तो परमाणुओं से जुड़े इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन की तुलना में बहुत कमजोर होते हैं, वे एक शरीर से दूसरे शरीर में जाते हैं।

जिस शरीर में इलेक्ट्रॉन गुजरे हैं, उनमें उनकी अधिकता होगी। संरक्षण नियम के अनुसार, इस पिंड का विद्युत आवेश सभी प्रोटॉनों के धनात्मक आवेशों और सभी इलेक्ट्रॉनों के आवेशों के बीजगणितीय योग के बराबर होगा। यह आवेश ऋणात्मक होगा और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों के आवेशों के योग के बराबर होगा।

इलेक्ट्रॉनों की अधिकता वाले शरीर पर ऋणात्मक आवेश होता है।

एक शरीर जिसने इलेक्ट्रॉनों को खो दिया है, उसके पास एक सकारात्मक चार्ज होगा, जिसका मापांक शरीर द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉन आवेशों के योग के बराबर होगा।

एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए शरीर में प्रोटॉन की तुलना में कम इलेक्ट्रॉन होते हैं।

जब शरीर संदर्भ के दूसरे फ्रेम में जाता है तो विद्युत आवेश नहीं बदलता है।

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इलेक्ट्रोस्टैटिक्स उन आवेशों के गुणों और अंतःक्रियाओं का अध्ययन करता है जो संदर्भ फ्रेम में स्थिर होते हैं जिसमें उन्हें माना जाता है।

प्रकृति में विद्युत आवेश केवल दो प्रकार के होते हैं - ऋणात्मक और धनात्मक। त्वचा से रगड़ी गई कांच की छड़ पर धनात्मक आवेश हो सकता है, और ऊनी कपड़े से रगड़ने पर ऋणात्मक आवेश उत्पन्न हो सकता है।

हम जानते हैं कि सभी पिंड परमाणुओं से बने हैं। बदले में, एक परमाणु में एक धनात्मक आवेशित नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। चूँकि इलेक्ट्रॉनों पर ऋणात्मक आवेश होता है और नाभिक धनात्मक होता है, इसलिए परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होता है। बाहर से इसके संपर्क में आने पर, यह एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों को खो सकता है और एक सकारात्मक चार्ज आयन में बदल सकता है। इस घटना में कि एक परमाणु (या अणु) एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन को अपने साथ जोड़ता है, यह एक नकारात्मक आयन में बदल जाएगा।

इस प्रकार, विद्युत आवेश ऋणात्मक या धनात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों के रूप में मौजूद हो सकता है। एक प्रकार की "मुक्त बिजली" है - नकारात्मक इलेक्ट्रॉन। इसलिए, यदि किसी पिंड का धनात्मक आवेश है, तो उसके पास पर्याप्त इलेक्ट्रॉन नहीं हैं, और यदि उसके पास ऋणात्मक आवेश है, तो उसके पास अतिरिक्त है।

किसी भी पदार्थ के विद्युत गुण उसकी परमाणु संरचना से निर्धारित होते हैं। परमाणु कुछ इलेक्ट्रॉनों को भी खो सकते हैं, इस स्थिति में उन्हें गुणा आयनित कहा जाता है। परमाणु का नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बना होता है। प्रत्येक प्रोटॉन में एक आवेश होता है जो इलेक्ट्रॉन के बराबर होता है, लेकिन संकेत में विपरीत होता है। न्यूट्रॉन विद्युत रूप से तटस्थ कण होते हैं (जिनमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है)।

प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के अलावा, अन्य प्राथमिक कणों में भी विद्युत आवेश होता है। विद्युत आवेश प्राथमिक कणों का एक अभिन्न अंग है।

सबसे छोटा आवेश इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर आवेश माना जाता है। इसे प्राथमिक आवेश भी कहते हैं, जो 1.6 10-19C के बराबर होता है। कोई भी आवेश इलेक्ट्रॉन आवेशों की पूर्णांक संख्या का गुणज होता है। इसलिए, शरीर का विद्युतीकरण लगातार नहीं हो सकता है, लेकिन केवल चरणों में (विवेक से), इलेक्ट्रॉन चार्ज के मूल्य से।

यदि एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया शरीर रिचार्ज होना शुरू हो जाता है (नकारात्मक बिजली से चार्ज किया जाता है), तो इसका चार्ज तुरंत नहीं बदलेगा, लेकिन पहले शून्य हो जाएगा, और उसके बाद ही एक नकारात्मक क्षमता प्राप्त करेगा। इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि वे एक दूसरे की क्षतिपूर्ति करते हैं। इस तथ्य ने वैज्ञानिकों को इस निष्कर्ष पर पहुँचाया कि "अनचार्ज" निकायों में हमेशा सकारात्मक और नकारात्मक संकेतों के आरोप होते हैं, जो इतनी मात्रा में निहित होते हैं कि उनकी कार्रवाई एक दूसरे के लिए पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करती है।

जब घर्षण द्वारा विद्युतीकृत किया जाता है, तो "अनचार्ज बॉडी" में निहित नकारात्मक और सकारात्मक "तत्व" अलग हो जाते हैं। शरीर के नकारात्मक तत्वों (इलेक्ट्रॉनों) की गति के परिणामस्वरूप, दोनों शरीर विद्युतीकृत होते हैं, और उनमें से एक नकारात्मक होता है, और दूसरा सकारात्मक होता है। एक तत्व से दूसरे आवेश में "प्रवाह" की मात्रा पूरी प्रक्रिया के दौरान स्थिर रहती है।

इससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि आरोप नहीं हैं निर्मित होते हैं और गायब नहीं होते हैं, लेकिन केवल एक शरीर से दूसरे शरीर में "प्रवाह" होते हैं या उसके अंदर चलते हैं।यह विद्युत आवेशों के संरक्षण के नियम का सार है। घर्षण के दौरान, कई सामग्री विद्युतीकरण के अधीन होती हैं - एबोनाइट, कांच और कई अन्य। कई उद्योगों (कपड़ा, कागज और अन्य) में, स्थैतिक बिजली की उपस्थिति एक गंभीर इंजीनियरिंग समस्या है, क्योंकि मशीन भागों पर कागज, कपड़े या अन्य उत्पादन उत्पादों के घर्षण के कारण तत्वों का विद्युतीकरण आग और विस्फोट का कारण बन सकता है।

यूएसई कोडिफायर के विषय: निकायों का विद्युतीकरण, आवेशों की परस्पर क्रिया, दो प्रकार के आवेश, विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शनप्रकृति में सबसे मौलिक अंतःक्रियाओं में से हैं। पदार्थ के कणों के बीच विद्युत चुम्बकीय बलों के लिए लोच और घर्षण, गैस के दबाव और बहुत कुछ को कम किया जा सकता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन स्वयं अब अन्य, गहरे प्रकार के इंटरैक्शन तक कम नहीं होते हैं।

एक समान रूप से मौलिक प्रकार की बातचीत गुरुत्वाकर्षण है - किन्हीं दो पिंडों का गुरुत्वाकर्षण आकर्षण। हालांकि, विद्युत चुम्बकीय और गुरुत्वाकर्षण बातचीत के बीच कई महत्वपूर्ण अंतर हैं।

1. हर कोई इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन में भाग नहीं ले सकता, लेकिन केवल आरोप लगायानिकायों (होने) आवेश).

2. गुरुत्वाकर्षण संपर्क हमेशा एक शरीर का दूसरे शरीर का आकर्षण होता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन आकर्षण और प्रतिकर्षण दोनों हो सकते हैं।

3. विद्युत चुम्बकीय संपर्क गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत अधिक तीव्र है। उदाहरण के लिए, दो इलेक्ट्रॉनों का विद्युत प्रतिकर्षण बल एक दूसरे के प्रति उनके गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना अधिक होता है।

प्रत्येक आवेशित वस्तु में कुछ मात्रा में विद्युत आवेश होता है। विद्युत आवेश एक भौतिक मात्रा है जो प्रकृति की वस्तुओं के बीच विद्युत चुम्बकीय संपर्क की ताकत को निर्धारित करती है. आवेश की इकाई है लटकन(सीएल)।

दो तरह के चार्ज

चूँकि गुरुत्वाकर्षण संपर्क हमेशा एक आकर्षण होता है, सभी पिंडों का द्रव्यमान गैर-ऋणात्मक होता है। लेकिन आरोपों के मामले में ऐसा नहीं है। दो प्रकार के विद्युत आवेशों को पेश करके दो प्रकार के विद्युत चुम्बकीय संपर्क - आकर्षण और प्रतिकर्षण - का आसानी से वर्णन किया जाता है: सकारात्मकऔर नकारात्मक.

विभिन्न चिन्हों के आवेश एक दूसरे को आकर्षित करते हैं और विभिन्न चिन्हों के आवेश एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। इसे चित्र में बताया गया है। एक ; धागों पर लटकी गेंदों को एक या दूसरे चिन्ह के आरोप दिए जाते हैं।

चावल। 1. दो प्रकार के आवेशों की परस्पर क्रिया

विद्युत चुम्बकीय बलों की सर्वव्यापी अभिव्यक्ति को इस तथ्य से समझाया गया है कि आवेशित कण किसी भी पदार्थ के परमाणुओं में मौजूद होते हैं: सकारात्मक रूप से आवेशित प्रोटॉन परमाणु नाभिक का हिस्सा होते हैं, और नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर कक्षाओं में घूमते हैं।

प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन के आवेश निरपेक्ष मान के बराबर होते हैं, और नाभिक में प्रोटॉन की संख्या कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है, और इसलिए यह पता चलता है कि परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ है। इसीलिए, सामान्य परिस्थितियों में, हम आसपास के पिंडों से विद्युत चुम्बकीय प्रभाव को नोटिस नहीं करते हैं: उनमें से प्रत्येक का कुल चार्ज शून्य है, और चार्ज किए गए कण समान रूप से पूरे शरीर के आयतन में वितरित होते हैं। लेकिन अगर विद्युत तटस्थता का उल्लंघन किया जाता है (उदाहरण के लिए, के परिणामस्वरूप विद्युतीकरण) शरीर तुरंत आसपास के आवेशित कणों पर कार्य करना शुरू कर देता है।

विद्युत आवेश ठीक दो प्रकार के क्यों होते हैं, और उनमें से कुछ अन्य संख्या क्यों नहीं, वर्तमान में ज्ञात नहीं है। हम केवल इस बात पर जोर दे सकते हैं कि इस तथ्य को प्राथमिक के रूप में स्वीकार करने से विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं का पर्याप्त विवरण मिलता है।

एक प्रोटॉन का आवेश Cl है। एक इलेक्ट्रॉन का आवेश चिन्ह में इसके विपरीत होता है और C के बराबर होता है। मूल्य

बुलाया प्रारंभिक प्रभार. यह न्यूनतम संभव चार्ज है: प्रयोगों में छोटे चार्ज वाले मुक्त कण नहीं पाए गए। भौतिकी अभी तक यह नहीं बता सकती है कि प्रकृति का सबसे छोटा आवेश क्यों है और इसका परिमाण ठीक ऐसा क्यों है।

किसी भी पिंड का चार्ज हमेशा का योग होता है पूराप्रारंभिक शुल्क की संख्या:

यदि , तो शरीर में इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक होती है (प्रोटॉन की संख्या की तुलना में)। यदि, इसके विपरीत, शरीर में इलेक्ट्रॉनों की कमी है: अधिक प्रोटॉन हैं।

निकायों का विद्युतीकरण

मैक्रोस्कोपिक बॉडी के लिए अन्य निकायों पर विद्युत प्रभाव डालने के लिए, इसे विद्युतीकृत किया जाना चाहिए। विद्युतीकरण- यह शरीर या उसके अंगों की विद्युत तटस्थता का उल्लंघन है। विद्युतीकरण के परिणामस्वरूप, शरीर विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं के लिए सक्षम हो जाता है।

किसी पिंड को विद्युतीकृत करने का एक तरीका यह है कि इसे विद्युत आवेश प्रदान किया जाए, अर्थात किसी दिए गए निकाय में एक ही चिन्ह के अतिरिक्त आवेशों को प्राप्त किया जाए। यह घर्षण के साथ करना आसान है।

इसलिए, रेशम के साथ कांच की छड़ को रगड़ने पर, इसके ऋणात्मक आवेशों का कुछ भाग रेशम में चला जाता है। नतीजतन, छड़ी को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और रेशम को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। लेकिन जब एबोनाइट स्टिक को ऊन से रगड़ते हैं, तो नकारात्मक चार्ज का हिस्सा ऊन से स्टिक में चला जाता है: स्टिक को नेगेटिव चार्ज किया जाता है, और वूल को पॉजिटिव चार्ज किया जाता है।

निकायों के विद्युतीकरण की इस विधि को कहा जाता है घर्षण द्वारा विद्युतीकरण. हर बार जब आप अपने सिर पर स्वेटर उतारते हैं तो आप घर्षण से विद्युतीकरण का सामना करते हैं ;-)

एक अन्य प्रकार के विद्युतीकरण को कहा जाता है इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण, या प्रभाव से विद्युतीकरण. इस मामले में, शरीर का कुल चार्ज शून्य के बराबर रहता है, लेकिन इसे पुनर्वितरित किया जाता है ताकि शरीर के कुछ हिस्सों में सकारात्मक चार्ज जमा हो जाए, और अन्य में नकारात्मक चार्ज हो।

चावल। 2. इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण

आइए अंजीर को देखें। 2. धातु के शरीर से कुछ दूरी पर धनात्मक आवेश होता है। यह धातु (मुक्त इलेक्ट्रॉनों) के ऋणात्मक आवेशों को आकर्षित करता है, जो आवेश के निकटतम शरीर की सतह के क्षेत्रों पर जमा होते हैं। अप्रतिदेय धनात्मक आवेश सुदूर क्षेत्रों में रहते हैं।

इस तथ्य के बावजूद कि धात्विक निकाय का कुल आवेश शून्य के बराबर रहा, शरीर में आवेशों का स्थानिक पृथक्करण हुआ। यदि हम अब शरीर को बिंदीदार रेखा के साथ विभाजित करते हैं, तो दायां आधा ऋणात्मक रूप से और बायां आधा धनात्मक रूप से चार्ज होगा।

आप इलेक्ट्रोस्कोप का उपयोग करके शरीर के विद्युतीकरण का निरीक्षण कर सकते हैं। एक साधारण इलेक्ट्रोस्कोप चित्र में दिखाया गया है। 3 (en.wikipedia.org से छवि)।

चावल। 3. इलेक्ट्रोस्कोप

इस मामले में क्या होता है? एक धनात्मक आवेशित छड़ (उदाहरण के लिए, पहले रगड़ी गई) को इलेक्ट्रोस्कोप डिस्क पर लाया जाता है और उस पर ऋणात्मक आवेश एकत्र करता है। नीचे, इलेक्ट्रोस्कोप की चलती पत्तियों पर, अप्रतिदेय धनात्मक आवेश रहते हैं; एक दूसरे से दूर धकेलने पर, पत्तियाँ अलग-अलग दिशाओं में विचरण करती हैं। यदि आप छड़ी को हटाते हैं, तो आवेश अपने स्थान पर वापस आ जाएंगे और पत्ते वापस गिर जाएंगे।

एक गरज के साथ एक भव्य पैमाने पर इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण की घटना देखी जाती है। अंजीर पर। 4 हम देखते हैं कि गरज के साथ बादल पृथ्वी पर चढ़ रहा है।

चावल। 4. गरज के साथ पृथ्वी का विद्युतीकरण

बादल के अंदर विभिन्न आकार के बर्फ के टुकड़े होते हैं, जो हवा की आरोही धाराओं द्वारा मिश्रित होते हैं, आपस में टकराते हैं और विद्युतीकृत हो जाते हैं। इस मामले में, यह पता चला है कि एक नकारात्मक चार्ज बादल के निचले हिस्से में जमा होता है, और एक सकारात्मक चार्ज ऊपरी हिस्से में जमा होता है।

बादल का ऋणावेशित निचला भाग पृथ्वी की सतह पर धनात्मक आवेश उत्पन्न करता है। एक विशाल संधारित्र बादल और जमीन के बीच एक विशाल वोल्टेज के साथ दिखाई देता है। यदि यह वोल्टेज हवा के अंतराल को तोड़ने के लिए पर्याप्त है, तो एक निर्वहन होगा - बिजली, जिसे आप अच्छी तरह से जानते हैं।

चार्ज के संरक्षण का कानून

आइए घर्षण द्वारा विद्युतीकरण के उदाहरण पर लौटते हैं - एक कपड़े से छड़ी को रगड़ना। इस मामले में, छड़ी और कपड़े का टुकड़ा परिमाण में बराबर और चिन्ह में विपरीत आवेश प्राप्त करता है। उनका कुल चार्ज, जैसा कि बातचीत से पहले शून्य के बराबर था, बातचीत के बाद शून्य के बराबर रहता है।

हम यहां देखते हैं चार्ज के संरक्षण का कानूनजो पढ़ता है: निकायों की एक बंद प्रणाली में, इन निकायों के साथ होने वाली किसी भी प्रक्रिया के लिए आरोपों का बीजगणितीय योग अपरिवर्तित रहता है:

निकायों की एक प्रणाली के बंद होने का मतलब है कि ये निकाय केवल आपस में ही आवेशों का आदान-प्रदान कर सकते हैं, लेकिन दी गई प्रणाली के बाहर किसी अन्य वस्तु के साथ नहीं।

जब छड़ी को विद्युतीकृत किया जाता है, तो आवेश के संरक्षण में कोई आश्चर्य की बात नहीं है: कितने आवेशित कण छड़ी से निकले - समान मात्रा कपड़े के एक टुकड़े (या इसके विपरीत) में आई। आश्चर्यजनक रूप से, अधिक जटिल प्रक्रियाओं में, साथ में आपसी परिवर्तनप्राथमिक कण और संख्या परिवर्तनसिस्टम में आवेशित कण, कुल आवेश अभी भी संरक्षित है!

उदाहरण के लिए, अंजीर में। 5 उस प्रक्रिया को दर्शाता है जिसमें विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक भाग (तथाकथित .) फोटोन) दो आवेशित कणों में बदल जाता है - एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन। कुछ शर्तों के तहत ऐसी प्रक्रिया संभव है - उदाहरण के लिए, परमाणु नाभिक के विद्युत क्षेत्र में।

चावल। 5. इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन युग्म का निर्माण

पॉज़िट्रॉन का आवेश इलेक्ट्रॉन के आवेश के निरपेक्ष मान के बराबर होता है और इसके विपरीत होता है। चार्ज के संरक्षण का कानून पूरा हो गया है! दरअसल, प्रक्रिया की शुरुआत में हमारे पास एक फोटॉन था जिसका चार्ज शून्य है, और अंत में हमें शून्य कुल चार्ज वाले दो कण मिले।

आवेश संरक्षण का नियम (सबसे छोटे प्राथमिक आवेश के अस्तित्व के साथ) आज प्राथमिक वैज्ञानिक तथ्य है। भौतिक विज्ञानी अभी तक यह समझाने में सफल नहीं हुए हैं कि प्रकृति इस तरह से व्यवहार क्यों करती है और अन्यथा नहीं। हम केवल यह कह सकते हैं कि इन तथ्यों की पुष्टि कई भौतिक प्रयोगों से होती है।