ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર અને તેની ગ્રાફિક રજૂઆત. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર અને તેની લાક્ષણિકતાઓ

1. વેક્ટર રેખાઓ. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોને ગ્રાફિકલી રીતે દર્શાવવા માટે, વેક્ટર રેખાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - તે દોરવામાં આવે છે જેથી રેખાના દરેક બિંદુએ વેક્ટર તેના તરફ સ્પર્શક રીતે નિર્દેશિત થાય (ફિગ. 3.6). રેખાઓ ક્યાંય પણ છેદતી નથી, તે હકારાત્મક શુલ્કથી શરૂ થાય છે, નકારાત્મક શુલ્ક પર સમાપ્ત થાય છે અથવા અનંત સુધી જાય છે. બિંદુ શુલ્કના ક્ષેત્રોની ગ્રાફિકલ રજૂઆતના ઉદાહરણો ફિગ 3.6, b, c, d માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. તે સ્પષ્ટ છે કે

સિંગલ પોઈન્ટ ચાર્જ માટે, લીટીઓ ચાર્જ છોડીને અથવા દાખલ થતી સીધી રેખાઓ છે. એકસમાન વિદ્યુત ક્ષેત્ર (ફિગ. 3.6, e) ના કિસ્સામાં, જેના પ્રત્યેક બિંદુ પર વેક્ટર તીવ્રતા અને દિશા બંનેમાં સમાન હોય છે, રેખાઓ સીધી રેખાઓ હોય છે, એકબીજાને સમાંતર હોય છે અને દરેકથી સમાન અંતરે અંતરે હોય છે. અન્ય

ગ્રાફિક છબીરેખાઓનો ઉપયોગ કરીને ક્ષેત્રો તમને દિશા સ્પષ્ટપણે જોવાની મંજૂરી આપે છે કુલોમ્બ બળ, પર અભિનય બિંદુ ચાર્જ, માં મૂકવામાં આવે છે આ બિંદુક્ષેત્રો, જે માટે અનુકૂળ છે ગુણાત્મક વિશ્લેષણચાર્જ વર્તન.

સામાન્ય રીતે રેખાઓ દોરવામાં આવે છે જેથી તેમની ઘનતા (તેને કાટખૂણે વીંધતી રેખાઓની સંખ્યા) સમતલ સપાટીનિશ્ચિત ક્ષેત્ર) નક્કી કરેલ ક્ષેત્રના દરેક બિંદુ પર સંખ્યાત્મક મૂલ્યવેક્ટર તેથી, એકબીજા સાથે રેખાઓની નિકટતાની ડિગ્રી દ્વારા, કોઈ પણ મોડ્યુલસમાં ફેરફારનો નિર્ણય કરી શકે છે અને તે મુજબ, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ચાર્જ કરેલા કણ પર કામ કરતા કુલોમ્બ બળના મોડ્યુલસમાં ફેરફાર.

2. ઇક્વિપોટેન્શિયલ સપાટીઓ. ઇક્વિપોટેન્શિયલ સપાટી એ સમાન સંભવિત સપાટી છે; તેથી, ચાર્જ ખસેડવાનું પ્રાથમિક કાર્ય qઆવી સપાટી પર શૂન્ય સમાન હશે: . તે આનાથી અનુસરે છે કે સપાટીના દરેક બિંદુ પર વેક્ટર તેની પર લંબરૂપ હશે, એટલે કે. સામાન્ય વેક્ટર સાથે નિર્દેશિત કરવામાં આવશે (ફિગ. 3.6, ડી). ખરેખર, જો આવું ન હોત, તો વેક્ટર () નો એક ઘટક સપાટી પર સ્પર્શક રીતે નિર્દેશિત હોત, અને તેથી, સપાટીના વિવિધ બિંદુઓ પર સંભવિતતા અલગ હશે ( ¹const), જે સમકક્ષ સપાટીની વ્યાખ્યાનો વિરોધાભાસ કરે છે.

આકૃતિ 3.6 એ પોઈન્ટ ચાર્જ (આકૃતિ 3.6, b, c, આ એવા ગોળા છે જેની મધ્યમાં પોઈન્ટ ચાર્જ હોય ​​છે) માટે ઈક્વિપોટેન્શિયલ સપાટીઓ (ડેશ્ડ લાઈનો) નો ઉપયોગ કરીને ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ગ્રાફિકલ રજૂઆત દર્શાવે છે, જે એક સાથે નકારાત્મક દ્વારા બનાવેલ ક્ષેત્ર માટે છે. અને સકારાત્મક ચાર્જ ( ફિગ. 3.6, d), એક સમાન વિદ્યુત ક્ષેત્ર માટે (ફિગ. 3.6, d, આ રેખાઓને લંબરૂપ વિમાનો છે).

અમે હાથ ધરવા સંમત થયા સમકક્ષ સપાટીઓજેથી નજીકની સપાટીઓ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત સમાન હોય. આ તમને ફેરફારને સ્પષ્ટપણે જોવાની મંજૂરી આપે છે સંભવિત ઊર્જાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ફરે ત્યારે ચાર્જ કરો.

હકીકત એ છે કે વેક્ટર દરેક બિંદુ પર સમકક્ષ સપાટી પર લંબરૂપ છે તે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ગ્રાફિકલ રજૂઆતમાંથી રેખાઓનો ઉપયોગ કરીને સમકક્ષ સપાટી પર અને તેનાથી વિપરીત ખસેડવાનું એકદમ સરળ બનાવે છે. આમ, ફિગ. 3.6, b, c, d, e, લીટીઓ પર લંબરૂપ ડોટેડ રેખાઓ દોરવાથી, તમે ડ્રોઇંગના પ્લેનમાં સમકક્ષ સપાટીઓનો ઉપયોગ કરીને ક્ષેત્રની ગ્રાફિકલ રજૂઆત મેળવી શકો છો.

ક્ષેત્રમાં વિવિધ બિંદુઓ પર ટેન્શન વેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને ક્ષેત્રની ગ્રાફિકલ રજૂઆત ખૂબ જ અસુવિધાજનક છે. ટેન્શન વેક્ટર એકબીજાને ઓવરલેપ કરે છે, અને પરિણામ ખૂબ જ ગૂંચવણભર્યું ચિત્ર છે. ફેરાડે દ્વારા પ્રસ્તાવિત બળની રેખાઓનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોને દર્શાવવાની પદ્ધતિ વધુ દ્રશ્ય છે.

તાણની રેખાઓ (ક્ષેત્રની રેખાઓ) એ ક્ષેત્રમાં દોરવામાં આવેલી રેખાઓ છે જેથી દરેક બિંદુએ તેમને સ્પર્શે છે તે આપેલ બિંદુ (ફિગ. 8) પર ક્ષેત્રની શક્તિ વેક્ટર સાથે દિશામાં એકરૂપ થાય છે.

તાણની રેખાઓ છેદતી નથી, કારણ કે ક્ષેત્રમાં દરેક બિંદુએ તીવ્રતા વેક્ટરની માત્ર એક જ દિશા હોય છે. આકૃતિ 9 પોઈન્ટ ચાર્જના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રો અને દ્વિધ્રુવ અને અનંત વિશાળ પ્લેન બતાવે છે.

ચાર્જ q ને એકસરખા ચાર્જ સાથે આગળ વધવા દો અનંત વિમાનબિંદુ 1 થી બિંદુ 2 સુધી. વિજળીના તાર ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રઅને આ ક્ષેત્રના તીવ્રતા વેક્ટરને પ્લેન (ફિગ. 9) પર કાટખૂણે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે. ચાલો કામની ગણતરી કરીએ વિદ્યુત દળોચાર્જ ખસેડતી વખતે.

, કારણ કે

પરંતુ સમાન કાર્ય સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરી શકાય છે. અને તે શૂન્યની બરાબર હોવાથી, પોઈન્ટ 1 અને 2 પર ફિલ્ડ પોટેન્શિયલ સમાન છે. પરિણામે, સમાન સંભવિત સપાટીઓ, એટલે કે. સમકક્ષ અને સપાટીઓ પ્લેન સાથે સ્થિત છે અને તણાવની રેખાઓ માટે સામાન્ય છે. આ બિંદુ ચાર્જના ક્ષેત્ર માટે પણ સાચું છે, સપાટી પર અથવા વોલ્યુમથી વધુ ચાર્જ થયેલ બોલનું ક્ષેત્ર અને અન્ય ક્ષેત્રો.

આમ, સમકક્ષ સપાટીઓ માટે તણાવ રેખાઓ હંમેશા સામાન્ય હોય છે, એટલે કે. સમાન સંભવિત સપાટીઓ.

આકૃતિ 9 દર્શાવે છે કે પોઈન્ટ ચાર્જીસના ક્ષેત્રો છે કેન્દ્રીય સમપ્રમાણતા. તણાવ રેખાઓ સીધી રેખાઓ છે, જો તે હકારાત્મક હોય તો તે ચાર્જ છોડી દે છે અને જો તે નકારાત્મક હોય તો ચાર્જ દાખલ કરે છે. તેથી, સકારાત્મક ચાર્જને તાણ રેખાઓની શરૂઆત ગણી શકાય, અને નકારાત્મક ચાર્જને તે સ્થાન ગણી શકાય જ્યાં તેઓ સમાપ્ત થાય છે. બળની રેખાઓની સ્પર્શક રેખાઓ સાથે મેળ ખાય છે અને ક્ષેત્રના દરેક બિંદુ પર તે જ દિશામાં નિર્દેશિત થાય છે જેમ કે તણાવ.

દ્વિધ્રુવના કિસ્સામાં, આ રેખાઓ વક્ર હોય છે. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે આ બધા કિસ્સાઓમાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રો બિન-સમાન છે - ક્ષેત્રના દરેક બિંદુએ તીવ્રતા તીવ્રતા અને દિશામાં બંનેમાં અલગ પડે છે. તે સ્પષ્ટ છે કે લીટીઓ સમાન ક્ષેત્રટેન્શન વેક્ટરની સમાંતર સીધી રેખાઓ છે.

અવકાશમાં સંચાલિત પાવર લાઇનની સંખ્યા કોઈપણ રીતે મર્યાદિત નથી. તાણની રેખાઓ, તાણની દિશા દર્શાવતી વખતે, તાણની તીવ્રતા દર્શાવતી નથી. જો કે, તમે એવી સ્થિતિ રજૂ કરી શકો છો જે તાણની તીવ્રતાને બળની સંચાલિત રેખાઓની સંખ્યા સાથે જોડે છે. જ્યાં વધુ તાણ હોય ત્યાં રેખાઓ વધુ જાડી દોરવામાં આવે છે અને જ્યાં ઓછી તાણ હોય ત્યાં રેખાઓ ઓછી ગીચ દોરવામાં આવે છે. તે સ્વીકારવામાં આવે છે કે એકમ સપાટી પરથી પસાર થતી રેખાઓની સંખ્યા, જે બળની રેખાઓ પર કાટખૂણે સ્થિત છે, તે બરાબર છે સંખ્યાત્મક મૂલ્યતણાવ

કુલ સંખ્યાચોક્કસ સપાટીમાં પ્રવેશતી તાણની રેખાઓને આ સપાટી દ્વારા તાણનો પ્રવાહ કહેવામાં આવશે.

અમે તણાવ પ્રવાહની ગણતરી માટે એક સમીકરણ મેળવીએ છીએ - N E. પ્રથમ, અમે તણાવ વેક્ટર (ફિગ. 10) ના ચોક્કસ ખૂણા પર સ્થિત પ્રાથમિક વિસ્તાર દ્વારા તણાવ પ્રવાહ નક્કી કરીએ છીએ.

ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક કાગળનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરવો

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર અને તેની લાક્ષણિકતાઓ. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ગ્રાફિક રજૂઆત. ક્ષેત્ર રેખાઓ અને સમકક્ષ સપાટીઓ.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર – ખાસ પ્રકારદ્રવ્ય કે જે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથે શરીર અથવા કણોની આસપાસ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, તેમજ જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, માં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો). વિદ્યુત ક્ષેત્ર સીધું દેખાતું નથી, પરંતુ ચાર્જ થયેલા શરીર પર તેની બળવાન અસરને કારણે શોધી શકાય છે.

ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રની મુખ્ય મિલકત સ્થિર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પર તેની અસર છે.

માટે પ્રમાણીકરણઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, એક બળ લાક્ષણિકતા રજૂ કરવામાં આવે છે - ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિ.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત- વેક્ટર ભૌતિક જથ્થો, આંકડાકીય રીતે તાકાત સમાન, ક્ષેત્રમાં આપેલ બિંદુ પર મૂકવામાં આવેલા એકમ હકારાત્મક બિંદુ ચાર્જ પર કાર્ય કરવું:

વેક્ટર E ની દિશા અવકાશના દરેક બિંદુએ એકમ ધન ચાર્જ પર કાર્ય કરતા બળની દિશા સાથે એકરુપ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત - આ ઊર્જા લાક્ષણિકતાઓઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, જે તેની તીવ્રતા દર્શાવે છે. તે "સંભવિત", ઊર્જાનો પુરવઠો, જે કાર્ય કરી શકાય છે તે નક્કી કરે છે.

સંભવિત સંખ્યાત્મક રીતે એક બિંદુની સંભવિત ઊર્જા જેટલી છે હકારાત્મક ચાર્જ, ક્ષેત્રમાં આપેલ બિંદુ પર મૂકવામાં આવે છે:

વિદ્યુત ક્ષેત્રના દરેક બિંદુમાં સંભવિત અને બે વચ્ચે હોય છે વિવિધ બિંદુઓસંભવિત તફાવત રચાય છે અને વિદ્યુત્સ્થીતિમાન. તે ઊર્જાના પુરવઠાની લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે જે વિચારણા હેઠળના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની અંદર આ બે બિંદુઓ વચ્ચે જ્યારે ચાર્જ ખસે ત્યારે મુક્ત થઈ શકે છે.

વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા કરવામાં આવેલા કામના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે એચાર્જની રકમ સુધી q, જે તેમાં ફરે છે:

દ્રશ્ય હેતુઓ માટે ગ્રાફિકલ રજૂઆતફીલ્ડ, ફોર્સ લાઇન્સનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે - નિર્દેશિત રેખાઓ, સ્પર્શક જેના પ્રત્યેક બિંદુએ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ વેક્ટર (ફિગ. 153) ની દિશા સાથે મેળ ખાય છે.

બિંદુ ચાર્જ દ્વારા બનાવેલ બળની ક્ષેત્ર રેખાઓ એ સીધી રેખાઓનો સમૂહ છે જે ચાર્જ સ્થિત છે (ફિગ. 154).

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇનના ગુણધર્મો:

1. બળની રેખાઓ છેદતી નથી.

2. પાવર લાઇનમાં કોઈ કંક નથી.

3.ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ફીલ્ડ લાઈન્સ ચાર્જ પર શરૂ થાય છે અને સમાપ્ત થાય છે અથવા અનંત સુધી જાય છે.

સમકક્ષ સપાટી- તમામ બિંદુઓ પરની સપાટી કે જેના પર વિદ્યુત ક્ષેત્ર સંભવિત છે સમાન મૂલ્ય:

φ ( એક્સ; y; z) = const.

ઇક્વિપોટેન્શિયલ સપાટીઓ બંધ છે અને છેદતી નથી. સમકક્ષ સપાટી પરના કોઈપણ બે બિંદુઓ વચ્ચે, સંભવિત તફાવત શૂન્ય છે. આનો અર્થ એ છે કે સમકક્ષ સપાટી સાથેના ચાર્જના માર્ગમાં કોઈપણ બિંદુએ બળ વેક્ટર વેગ વેક્ટરને લંબરૂપ છે. પરિણામે, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ રેખાઓ સમકક્ષ સપાટી પર લંબરૂપ છે.

ઇક્વિપોટેન્શિયલ સપાટી સાથે ચાર્જની કોઈપણ હિલચાલ માટે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દળો દ્વારા કરવામાં આવેલું કાર્ય dA = 0 છે, કારણ કે dφ = 0 છે.

બિંદુ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના ક્ષેત્રની સમકક્ષ સપાટીઓ એ ગોળા છે જેની મધ્યમાં ચાર્જ સ્થિત છે (ફિગ. 136).

સમાન વિદ્યુત ક્ષેત્રની ઇક્વિપોટેન્શિયલ સપાટીઓ તાણની રેખાઓ (ફિગ. 137) માટે લંબરૂપ વિમાનો છે.

બળની રેખાઓ અને ઇક્વિપોટેન્શિયલ સપાટીઓનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રને ગ્રાફિકલી રીતે રજૂ કરવું અનુકૂળ છે.

પાવર લાઇન- આ એક રેખા છે, જેના દરેક બિંદુએ સ્પર્શક તાણ વેક્ટરની દિશા સાથે એકરુપ થાય છે (આકૃતિ જુઓ). બળની રેખાઓને તીર દ્વારા દિશા આપવામાં આવે છે. પાવર લાઇનના ગુણધર્મો:

1 ) બળની રેખાઓ સતત છે. તેમની શરૂઆત અને અંત છે - તેઓ હકારાત્મક શુલ્કથી શરૂ થાય છે અને નકારાત્મક શુલ્ક પર સમાપ્ત થાય છે.

2 ) ક્ષેત્ર રેખાઓ એકબીજાને છેદતી નથી, કારણ કે તણાવ એ બળ છે, અને એક ચાર્જમાંથી આપેલ બિંદુ પર બે બળ હોઈ શકતા નથી.

3 ) બળની રેખાઓ દોરવામાં આવે છે જેથી એકમ લંબ વિસ્તાર દ્વારા તેમની સંખ્યા તણાવની તીવ્રતાના પ્રમાણસર હોય.

4 ) બળની રેખાઓ "બહાર નીકળો" અને "દાખલ કરો" હંમેશા શરીરની સપાટી પર લંબરૂપ હોય છે.

5 ) બળની રેખાને મૂવિંગ ચાર્જના માર્ગ સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ. પ્રક્ષેપણની સ્પર્શક વેગની દિશા સાથે મેળ ખાય છે, અને બળની રેખાની સ્પર્શક બળ અને તેથી, પ્રવેગ સાથે એકરુપ થાય છે.

સમકક્ષ સપાટીદરેક બિંદુ પરની સપાટી કહેવાય છે જેનું સંભવિત મૂલ્ય સમાન હોય છે j = const.

ક્ષેત્ર રેખાઓ હંમેશા સમકક્ષ સપાટીઓ માટે લંબરૂપ હોય છે. ચાલો તે સાબિત કરીએ. બિંદુ ચાર્જને સમકક્ષ સપાટી સાથે આગળ વધવા દો q. પ્રાથમિક કામ, આ કિસ્સામાં કરવામાં સમાન છે dA=qE×cosa×dl = q×dj = 0,કારણ કે ડીજે = 0.કારણ કે q, Eઅને × ડીએલ¹ 0, તેથી

cosa = 0અને a= 90 ઓ.

	આકૃતિ બે સરખા પોઈન્ટ ચાર્જનું ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર દર્શાવે છે. તીર સાથેની રેખાઓ બળની રેખાઓ છે, બંધ વણાંકો સમકક્ષ સપાટી છે. ચાર્જને જોડતી અક્ષીય રેખાના કેન્દ્રમાં, વોલ્ટેજ 0. ખૂબ જ છેલાંબા અંતર
	ચાર્જથી, સમકક્ષ સપાટીઓ ગોળાકાર બને છે.

.

આ આંકડો એક સમાન ક્ષેત્ર બતાવે છે - આ એક ક્ષેત્ર છે જેમાં તીવ્રતા વેક્ટર તીવ્રતા અને દિશામાં સ્થિર રહે છે. ટેન્શન વેક્ટર હંમેશા ઘટતી સંભવિતતા તરફ નિર્દેશિત થાય છે.

વિષય 1. પ્રશ્ન 6. સુપરપોઝિશન સિદ્ધાંત.પ્રાયોગિક ડેટાના આધારે, તે મેળવવામાં આવ્યું હતું ) સુપરપોઝિશન સિદ્ધાંત ( ઓવરલેચાર્જ, પરિણામી ક્ષેત્રની તાકાત વેક્ટર સરવાળા જેટલી હોય છે, અને સંભવિત એ બીજગણિત (ચિહ્નને ધ્યાનમાં લેતા) દરેક ચાર્જ દ્વારા અલગથી બનાવેલ ક્ષેત્રોનો સરવાળો છે. મુ સતત વિતરણશરીરમાં ચાર્જ, વેક્ટર રકમો ઇન્ટિગ્રલ્સ દ્વારા બદલવામાં આવે છે, જ્યાં dEઅને ડીજે- શરીરમાં ફાળવેલ પ્રાથમિક (બિંદુ) ચાર્જના ક્ષેત્રની તીવ્રતા અને સંભવિતતા. ગાણિતિક રીતે, સુપરપોઝિશનનો સિદ્ધાંત નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે.

વિષય 2. પ્રશ્ન 1.

ગૌસનું પ્રમેય.

પ્રથમ આપણે ખ્યાલ રજૂ કરીએ છીએ " વેક્ટર પ્રવાહ"- આ સ્કેલર જથ્થો

(N×m 2 /Cl = V×m)	તાણ વેક્ટરનો પ્રાથમિક પ્રવાહ ઇ, n - સાઇટ માટે સામાન્ય, ડીએસ- પ્રાથમિક સાઇટ એ એક નાની સાઇટ છે જેની અંદર ઇ= const; ઇ એન- વેક્ટર પ્રક્ષેપણ ઇસામાન્ય દિશામાં n
	ટર્મિનલ સાઇટ દ્વારા તણાવ વેક્ટર પ્રવાહ એસ
	-²- -²- -²-બંધ સપાટી દ્વારા એસ

1) ગોળાકાર,આરોપસર સપાટીની ઘનતાચાર્જ s(C/m 2)

ચાલો વિસ્તારોને ધ્યાનમાં લઈએ: 1) ગોળાની બહાર () અને તેની અંદર (). ચાલો સપાટીઓ પસંદ કરીએ: 1) એસ 1અને 2) એસ 2- બંને સપાટીઓ ગોળા છે, ચાર્જ કરેલા ગોળા સાથે કેન્દ્રિત છે. પ્રથમ, ચાલો વેક્ટર પ્રવાહો શોધીએ ઇપસંદ કરેલી સપાટીઓ દ્વારા, અને પછી પ્રમેયનો ઉપયોગ કરો.

(¨)	વેક્ટર થ્રેડો ઇદ્વારા એસ 1() અને એસ 2. () ઇ^n, a = 0, કોસા = 1.
(¨¨)	ગૌસના પ્રમેય દ્વારા; F 2= 0, કારણ કે એસ 2કોઈપણ શુલ્ક આવરી લેતું નથી. (¨) અને (¨¨) ના પ્રવાહની સમાનતા કરતા, આપણે શોધીએ છીએ E(r).
q = s×2pR 2- ગોળાનો સંપૂર્ણ ચાર્જ	ગોળાની બહાર ક્ષેત્ર એ બિંદુ ચાર્જના ક્ષેત્ર જેવું જ છે. ગોળાની સીમા પર તણાવમાં કૂદકો છે.

વિષય 2. પ્રશ્ન 2.

ગૌસનું પ્રમેય.

2) પાતળો લાંબો દોરો,રેખીય ચાર્જ ઘનતા સાથે ચાર્જ t(C/m)

આ કિસ્સામાં, "ગૌસીયન" સપાટી એ થ્રેડ સાથે લંબાઈના કોક્સિયલ સિલિન્ડર છે l.

પ્રથમ, ચાલો પ્રવાહ શોધીએ, પછી ગૌસના પ્રમેયનો ઉપયોગ કરીએ.

વિષય 2. પ્રશ્ન 3.

ગૌસનું પ્રમેય.

3) પાતળા-દિવાલોવાળા લાંબા સિલિન્ડર, ચાર્જ:

1) રેખીય ચાર્જ ઘનતા સાથે tઅથવા

2) સપાટી ચાર્જ ઘનતા સાથે s

આ ઉદાહરણ અગાઉના એક જેવું જ છે. અમે કોક્સિયલ સિલિન્ડરના રૂપમાં ગૌસિયન સપાટી પસંદ કરીએ છીએ, અને સપાટીને બાજુની એક અને બે ટોર્સનલ રાશિઓમાં વિભાજીત કરીએ છીએ. પ્રથમ કિસ્સામાં, આપેલ રેખીય ઘનતા માટે t આપણને લાંબા થ્રેડ જેવું જ સૂત્ર મળે છે. બીજા કિસ્સામાં, આવરી લેવામાં આવેલ ચાર્જ બરાબર છે ( s×2p×R×l)અને માટે સૂત્ર ઇકંઈક અંશે અલગ, જો કે તેના પર આધાર રાખે છે આર- સમાન છે.

વિષય 2. પ્રશ્ન 4.

1. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ. કુલોમ્બનો કાયદો.

2. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર. તણાવ, સંભવિત, સંભવિત તફાવત. વિદ્યુત ક્ષેત્રોની ગ્રાફિક રજૂઆત.

3. વાહક અને ડાઇલેક્ટ્રિક્સ, સંબંધિત ડાઇલેક્ટ્રિક સતત.

4. વર્તમાન, વર્તમાન તાકાત, વર્તમાન ઘનતા. થર્મલ અસરવર્તમાન

5. ચુંબકીય ક્ષેત્ર, ચુંબકીય ઇન્ડક્શન. વિજળીના તાર. વાહક અને ચાર્જ પર ચુંબકીય ક્ષેત્રની અસર. વર્તમાન-વહન સર્કિટ પર ચુંબકીય ક્ષેત્રની અસર. ચુંબકીય અભેદ્યતા.

6. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન. ટોકી ફુકો. સ્વ-ઇન્ડક્શન.

7. કેપેસિટર અને ઇન્ડક્ટર. ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની ઊર્જા.

8. મૂળભૂત ખ્યાલો અને સૂત્રો.

9. કાર્યો.

ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની લાક્ષણિકતાઓ કે જે જૈવિક પ્રણાલીઓ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે અથવા તેના પર કાર્ય કરે છે તે જીવતંત્રની સ્થિતિ વિશેની માહિતીનો સ્ત્રોત છે.

10.1. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ. કુલોમ્બનો કાયદો

શરીરના ચાર્જમાં તેના ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનના ચાર્જનો સમાવેશ થાય છે, જેમના પોતાના ચાર્જ તીવ્રતામાં સમાન હોય છે અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ હોય છે (e = 1.67x10 -19 C).

શરીર કે જેમાં ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનની સંખ્યા સમાન હોય છે તેને કહેવામાં આવે છે અનચાર્જ

જો કોઈ કારણોસર ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનની સંખ્યા વચ્ચેની સમાનતાનું ઉલ્લંઘન થાય છે, તો શરીર કહેવામાં આવે છે ચાર્જઅને તેને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જસૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

કુલોમ્બનો કાયદો

ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સ્થિરબિંદુ શુલ્ક પાળે છે કુલોમ્બનો કાયદો અને કહેવાય છે કુલોમ્બઅથવા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક

ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની શક્તિબે બિંદુ સ્થિર શુલ્કતેમના મૂલ્યોના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણસર છે અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરીત પ્રમાણસર છે:

10.2. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર. તણાવ, સંભવિત, સંભવિત તફાવત. વિદ્યુત ક્ષેત્રોની ગ્રાફિક રજૂઆત

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રદ્રવ્યનું એક સ્વરૂપ છે જેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે.

ચાર્જ્ડ બોડી દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ બનાવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત લાક્ષણિકતા છે વેક્ટર જથ્થો, ક્ષેત્ર શક્તિ કહેવાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત(ઇ) અવકાશમાં ચોક્કસ બિંદુએ આ બિંદુએ મૂકવામાં આવેલા એકમ બિંદુ ચાર્જ પર કાર્ય કરતા બળની બરાબર છે:

સંભવિત, સંભવિત તફાવત

જ્યારે ચાર્જ ક્ષેત્રમાં એક બિંદુથી બીજા સ્થાને જાય છે, ત્યારે ક્ષેત્ર દળો કાર્ય કરે છે જે પાથના આકાર પર આધારિત નથી. આ કાર્યની ગણતરી કરવા માટે, વિશિષ્ટ ઉપયોગ કરો ભૌતિક જથ્થો, કહેવાય છે સંભવિત

વિદ્યુત ક્ષેત્રોની ગ્રાફિક રજૂઆત

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને ગ્રાફિકલી રજૂ કરવા માટે, ઉપયોગ કરો વિજળીના તારઅથવા સમકક્ષ સપાટીઓ(સામાન્ય રીતે એક વસ્તુ). પાવર લાઇન- એક રેખા જેની સ્પર્શક અનુરૂપ બિંદુઓ પર ટેન્શન વેક્ટરની દિશા સાથે મેળ ખાય છે.

ક્ષેત્ર રેખાઓની ઘનતા ક્ષેત્રની શક્તિના પ્રમાણસર છે. સમકક્ષ સપાટી- એવી સપાટી કે જેમાં તમામ બિંદુઓની સમાન સંભાવના હોય છે.

આ સપાટીઓ હાથ ધરવામાં આવે છે જેથી અડીને સપાટીઓ વચ્ચે સંભવિત તફાવત સતત રહે.

ચોખા. 10.1.ફીલ્ડ રેખાઓ અને ચાર્જ કરેલ ગોળાઓની સમકક્ષ સપાટીઓ

ક્ષેત્ર રેખાઓ સમકક્ષ સપાટીઓ માટે લંબરૂપ છે.

આકૃતિ 10.1 ચાર્જ કરેલ ગોળાના ક્ષેત્રો માટે ક્ષેત્ર રેખાઓ અને સમકક્ષ સપાટીઓ દર્શાવે છે.

આકૃતિ 10.2, a બે પ્લેટો દ્વારા બનાવેલ ક્ષેત્ર માટે ક્ષેત્ર રેખાઓ અને સમકક્ષ સપાટીઓ દર્શાવે છે, જેનો ચાર્જ તીવ્રતામાં સમાન છે અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ છે. આકૃતિ 10.2, b પૃથ્વીની નજીકના વિદ્યુત ક્ષેત્ર માટે ક્ષેત્ર રેખાઓ અને સમકક્ષ સપાટીઓ દર્શાવે છે ઊભો માણસ.

ચોખા. 10.2.બે પ્લેટનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર (એ); સ્થાયી વ્યક્તિની નજીક પૃથ્વીનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર (b).

10.3. વાહક અને ડાઇલેક્ટ્રિક્સ, સંબંધિત ડાઇલેક્ટ્રિક સતત

જે પદાર્થો મફત ચાર્જ ધરાવે છે તેને કહેવામાં આવે છે વાહક

મુખ્ય પ્રકારનાં વાહક ધાતુઓ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સ અને પ્લાઝ્મા છે. ધાતુઓમાં, મુક્ત ચાર્જ એ અણુથી અલગ થયેલ બાહ્ય શેલના ઇલેક્ટ્રોન છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં, મુક્ત ચાર્જ ઓગળેલા પદાર્થના આયનો છે. પ્લાઝ્મામાં, મફત શુલ્ક ઇલેક્ટ્રોન છે, જે જ્યારે અણુઓથી અલગ પડે છે ઉચ્ચ તાપમાન, અને હકારાત્મક આયનો.

પદાર્થો જેમાં સમાવતું નથી મફત શુલ્ક, ને બોલાવ્યા હતા ડાઇલેક્ટ્રિક્સ

બધા વાયુઓ ડાઇલેક્ટ્રિક છે નીચા તાપમાન, રેઝિન, રબર, પ્લાસ્ટિક અને અન્ય ઘણી બિન-ધાતુઓ. ડાઇલેક્ટ્રિક અણુઓ તટસ્થ છે, પરંતુ હકારાત્મક અને કેન્દ્રો નકારાત્મક શુલ્કમેળ ખાતા નથી. આવા અણુઓને ધ્રુવીય કહેવામાં આવે છે અને તે તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે દ્વિધ્રુવોઆકૃતિ 10.3 પાણીના પરમાણુ (H 2 O) અને તેના અનુરૂપ દ્વિધ્રુવનું બંધારણ દર્શાવે છે.

ચોખા. 10.3.દ્વિધ્રુવના સ્વરૂપમાં પાણીના અણુ અને તેની છબી

જો ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડમાં કંડક્ટર હોય (ચાર્જ્ડ કે અનચાર્જ્ડ - તેનાથી કોઈ ફરક પડતો નથી), તો ફ્રી ચાર્જિસને એવી રીતે ફરીથી વિતરિત કરવામાં આવે છે કે તેમના દ્વારા બનાવેલ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વળતર આપે છેબાહ્ય ક્ષેત્ર. તેથી, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત કંડક્ટરની અંદરશૂન્ય બરાબર.

જો ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડમાં ડાઇલેક્ટ્રિક હોય, તો તેના ધ્રુવીય પરમાણુઓ પોતાની જાતને ફિલ્ડની સાથે સ્થિત કરવાનું "વૃત્તિ" ધરાવે છે. આ ડાઇલેક્ટ્રિકની અંદરના ક્ષેત્રમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક (ε) - ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિ શૂન્યાવકાશમાંના ક્ષેત્રની તુલનામાં કેટલી વખત ઘટે છે તે દર્શાવે છે તે પરિમાણહીન સ્કેલર જથ્થો:

10.4. વર્તમાન, વર્તમાન તાકાત, વર્તમાન ઘનતા. વર્તમાનની થર્મલ અસર

ઇલેક્ટ્રિક આંચકોપદાર્થમાં ફ્રી શુલ્કની ઓર્ડર કરેલ હિલચાલ કહેવાય છે. પ્રવાહની દિશાને ચળવળની દિશા તરીકે લેવામાં આવે છે હકારાત્મકશુલ્ક

ઈલેક્ટ્રિક કરંટ એક વાહકમાં ઉદ્ભવે છે જેનાં છેડાઓ વચ્ચે સપોર્ટેડ છે વિદ્યુત વોલ્ટેજ(યુ).

જથ્થાત્મક રીતે વીજળીવિશિષ્ટ જથ્થાનો ઉપયોગ કરીને લાક્ષણિકતા - વર્તમાન તાકાત.

વર્તમાન તાકાતકંડક્ટરમાં એક સ્કેલર જથ્થો છે જે દર્શાવે છે કે 1 સેકન્ડમાં કંડક્ટરના ક્રોસ સેક્શનમાંથી કેટલો ચાર્જ પસાર થાય છે.

કંડક્ટરમાં વર્તમાનનું વિતરણ બતાવવા માટે જટિલ આકાર, વર્તમાન ઘનતા (j) નો ઉપયોગ કરો.

વર્તમાન ઘનતાકંડક્ટરમાં કંડક્ટરના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારના વર્તમાનના ગુણોત્તર સમાન છે:

અહીં R એ પ્રતિકારક તરીકે ઓળખાતી વાહક લાક્ષણિકતા છે. માપનનું એકમ - ઓહ્મ.

વાહકનું પ્રતિકાર મૂલ્ય તેની સામગ્રી, આકાર અને કદ પર આધારિત છે. નળાકાર વાહક માટે, પ્રતિકાર તેની લંબાઈના સીધા પ્રમાણસર છે (l) અને વિસ્તારના વિપરીત પ્રમાણમાં ક્રોસ વિભાગ(S):

પ્રમાણસરતા ગુણાંક ρ ને વિશિષ્ટ કહેવામાં આવે છે વિદ્યુત પ્રતિકારવાહક સામગ્રી; તેનું પરિમાણ ઓમ્મ છે.

વાહક દ્વારા વિદ્યુતપ્રવાહનો પ્રવાહ ગરમીના પ્રકાશન સાથે હોય છે. ટી સમય દરમિયાન વાહકમાં છોડવામાં આવતી ગરમીની માત્રા સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે

વાહક પર ચોક્કસ બિંદુએ વર્તમાનની થર્મલ અસર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે ચોક્કસ થર્મલ પાવર q

વિશિષ્ટ થર્મલ પાવર -એકમ સમય દીઠ વાહકના એકમ જથ્થા દીઠ પ્રકાશિત ગરમીનો જથ્થો.

આ મૂલ્ય શોધવા માટે, તમારે બિંદુની નાની નજીકમાં પ્રકાશિત ગરમી dQ ની માત્રાની ગણતરી કરવાની અથવા માપવાની જરૂર છે, અને પછી તેને આસપાસના સમય અને વોલ્યુમ દ્વારા વિભાજિત કરવાની જરૂર છે:

જ્યાં ρ - પ્રતિકારકતાવાહક

10.5. ચુંબકીય ક્ષેત્ર, ચુંબકીય ઇન્ડક્શન. વિજળીના તાર. ચુંબકીય અભેદ્યતા

ચુંબકીય ક્ષેત્રએ પદાર્થનું એક સ્વરૂપ છે જેના દ્વારા ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે.

માઇક્રોકોઝમમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્રો બનાવવામાં આવે છે અલગફરતા ચાર્જ કણો. મુ અસ્તવ્યસ્તપદાર્થમાં ચાર્જ થયેલા કણોની હિલચાલ, તેમના ચુંબકીય ક્ષેત્રો એકબીજાને વળતર આપે છે અને મેક્રોકોઝમમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઊભી થતી નથી.જો કોઈ પદાર્થમાં કણોની હિલચાલ કોઈપણ રીતે હોય ગોઠવોપછી મેક્રોકોઝમમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ દેખાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોઈપણ વર્તમાન-વહન વાહકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉદભવે છે. કેટલાક પદાર્થોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું વિશિષ્ટ ક્રમાંકિત પરિભ્રમણ પણ કાયમી ચુંબકના ગુણધર્મોને સમજાવે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત લાક્ષણિકતા વેક્ટર છે ચુંબકીય ઇન્ડક્શનબી.ચુંબકીય ઇન્ડક્શનનું એકમ - ટેસ્લા(Tl).

વિજળીના તાર

ચુંબકીય ક્ષેત્ર ગ્રાફિકલી ઉપયોગ કરીને રજૂ થાય છે ચુંબકીય ઇન્ડક્શન રેખાઓ(બળની ચુંબકીય રેખાઓ). ક્ષેત્ર રેખાઓ માટે સ્પર્શક વેક્ટરની દિશા દર્શાવે છે INયોગ્ય બિંદુઓ પર. રેખાઓની ઘનતા વેક્ટર મોડ્યુલના પ્રમાણસર છે INઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર રેખાઓથી વિપરીત, ચુંબકીય ઇન્ડક્શન રેખાઓ બંધ છે (ફિગ. 10.4).

ચોખા. 10.4.બળની ચુંબકીય રેખાઓ

વાહક અને ચાર્જ પર ચુંબકીય ક્ષેત્રની અસર

માં ચુંબકીય ઇન્ડક્શન (V) ની તીવ્રતા જાણવી આ સ્થળ, તમે વર્તમાન-વહન વાહક અથવા મૂવિંગ ચાર્જ પર ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા લગાવવામાં આવેલા બળની ગણતરી કરી શકો છો.

અ) એમ્પીયર પાવર,વર્તમાન-વહન વાહકના સીધા વિભાગ પર કામ કરવું એ B અને વર્તમાન-વહન વાહક (ફિગ. 10.5, a): બંને દિશામાં લંબરૂપ છે:

જ્યાં હું વર્તમાન તાકાત છું; l- કંડક્ટરની લંબાઈ; α એ વર્તમાન અને વેક્ટર Bની દિશા વચ્ચેનો ખૂણો છે.

b) લોરેન્ટ્ઝ ફોર્સમૂવિંગ ચાર્જ પર કામ કરવું એ B દિશા અને ચાર્જ વેગની દિશા બંને માટે લંબરૂપ છે (ફિગ. 10.5, b):

જ્યાં q એ ચાર્જની રકમ છે; વિ- તેની ઝડપ; α - દિશા વચ્ચેનો ખૂણો વિઅને વી.

ચોખા. 10.5.એમ્પીયર (એ) અને લોરેન્ટ્ઝ દળો (b).

ચુંબકીય અભેદ્યતા

જેમ એક ડાઇલેક્ટ્રિક બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં મૂકવામાં આવે છે ધ્રુવીકરણ કરે છેઅને તેનું પોતાનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવે છે, બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલ કોઈપણ પદાર્થ, ચુંબકીયઅને પોતાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. તેથી, પદાર્થની અંદર ચુંબકીય ઇન્ડક્શનની તીવ્રતા (B) શૂન્યાવકાશ (B 0) માં ચુંબકીય ઇન્ડક્શનની તીવ્રતાથી અલગ છે. પદાર્થમાં ચુંબકીય ઇન્ડક્શન સૂત્ર અનુસાર શૂન્યાવકાશમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શન દ્વારા વ્યક્ત થાય છે

જ્યાં μ એ પદાર્થની ચુંબકીય અભેદ્યતા છે. શૂન્યાવકાશ માટે μ = 1

પદાર્થની ચુંબકીય અભેદ્યતા(μ) એક પરિમાણહીન જથ્થો છે જે દર્શાવે છે કે વેક્યૂમમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શનની સરખામણીમાં પદાર્થમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન કેટલી વખત બદલાય છે.

ચુંબકીય કરવાની તેમની ક્ષમતાના આધારે, પદાર્થોને ત્રણ જૂથોમાં વહેંચવામાં આવે છે:

1) ડાયમેગ્નેટિક સામગ્રી,જેના માટે μ< 1 (вода, стекло и др.);

2) પેરામેગ્નેટજેના માટે μ > 1 (હવા, સખત રબર, વગેરે);

3) ફેરોમેગ્નેટ,જેના માટે μ >>1 (નિકલ, આયર્ન, વગેરે).

ડાયા- અને પેરામેગ્નેટિક સામગ્રી માટે, એકતાથી ચુંબકીય અભેદ્યતામાં તફાવત ખૂબ જ નજીવો છે (~0.0001). જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાંથી દૂર કરવામાં આવે ત્યારે આ પદાર્થોનું ચુંબકીયકરણ અદૃશ્ય થઈ જાય છે.

ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રી માટે, ચુંબકીય અભેદ્યતા હજારો સુધી પહોંચી શકે છે (ઉદાહરણ તરીકે, આયર્ન μ = 5,000-10,000 માટે). જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રથી દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે ફેરોમેગ્નેટનું ચુંબકીયકરણ આંશિક રીતે થાય છે સાચવવામાં આવે છે.ફેરોમેગ્નેટનો ઉપયોગ કાયમી ચુંબક બનાવવા માટે થાય છે.

10.6. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન. ટોકી ફુકો. સ્વ-ઇન્ડક્શન

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા બંધ વાહક લૂપમાં, ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉદ્ભવે છે. આ ઘટનાનું વર્ણન કરવા માટે, વિશિષ્ટ ભૌતિક જથ્થાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - ચુંબકીય પ્રવાહ.વિસ્તાર S ના સમોચ્ચ દ્વારા ચુંબકીય પ્રવાહ, જેમાંથી સામાન્ય (n)સૂત્ર દ્વારા ગણતરી કરેલ ક્ષેત્રની દિશા (ફિગ. 10.6) સાથે α કોણ બનાવે છે

ચોખા. 10.6.લૂપ દ્વારા ચુંબકીય પ્રવાહ

ચુંબકીય પ્રવાહ એ સ્કેલર જથ્થો છે; એકમ વેબર[Wb].

ફેરાડેના કાયદા અનુસાર, કોઈપણ ફેરફાર સાથે ચુંબકીય પ્રવાહસર્કિટને વેધન કરવાથી, તેમાં ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ ઉદભવે છે ઇ(ઇન્ડક્શન ઇએમએફ), જે સર્કિટમાંથી પસાર થતા ચુંબકીય પ્રવાહના ફેરફારના દરની બરાબર છે:

ઇ.એમ.એફ. ઇન્ડક્શન સર્કિટમાં થાય છે જે અંદર છે ચલચુંબકીય ક્ષેત્ર અથવા ફરે છેસતત ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં. પ્રથમ કિસ્સામાં, પ્રવાહમાં ફેરફાર ચુંબકીય ઇન્ડક્શન (B) માં ફેરફારને કારણે થાય છે, અને બીજા કિસ્સામાં, કોણ α માં ફેરફાર થાય છે. ચુંબકના ધ્રુવો વચ્ચે વાયર ફ્રેમના પરિભ્રમણનો ઉપયોગ વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે.

ટોકી ફુકો

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ખાસ બનાવેલ સર્કિટની ગેરહાજરીમાં પણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન દેખાય છે. જો માં ચલજો ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહક શરીર હોય, તો તેના સમગ્ર જથ્થામાં એડી પ્રવાહો ઉદ્ભવે છે, જેનો પ્રવાહ ગરમીના પ્રકાશન સાથે છે. ચાલો બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સ્થિત વાહક ડિસ્કના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને તેમની ઘટનાની પદ્ધતિ સમજાવીએ. ડિસ્કને એકબીજાની અંદર નેસ્ટ કરેલા બંધ રૂપરેખાના "સેટ" તરીકે ગણી શકાય. ફિગ માં. 10.7 નેસ્ટેડ રૂપરેખા એ વચ્ચેના રિંગ સેગમેન્ટ્સ છે

ચોખા. 10.7.એક સમાન વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સ્થિત વાહક ડિસ્કમાં ફૌકોલ્ટ પ્રવાહો. પ્રવાહોની દિશા V માં વધારાને અનુરૂપ છે

વર્તુળો જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાય છે, ત્યારે ચુંબકીય પ્રવાહ પણ બદલાય છે. તેથી, દરેક સર્કિટમાં તીર દ્વારા દર્શાવવામાં આવેલ પ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે. આવા તમામ પ્રવાહોના સમૂહને કહેવામાં આવે છે

ફૌકોલ્ટના પ્રવાહો.

ટેક્નોલોજીમાં, વ્યક્તિએ ફોકોલ્ટ પ્રવાહો (ઊર્જાનું નુકસાન) સાથે લડવું પડે છે. જો કે, દવામાં આ પ્રવાહોનો ઉપયોગ પેશીઓને ગરમ કરવા માટે થાય છે.

સ્વ-ઇન્ડક્શન ઘટનાઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન જ્યારે પણ અવલોકન કરી શકાય છેબાહ્ય ત્યાં કોઈ ચુંબકીય ક્ષેત્ર નથી. ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે બંધ સમોચ્ચ સાથે અવગણો છોચલ

વર્તમાન, પછી તે વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવશે, જે બદલામાં, સર્કિટ દ્વારા વૈકલ્પિક ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવશે, અને તેમાં એક ઇએમએફ ઉદભવશે.સ્વ-ઇન્ડક્શન

સ્વ-ઇન્ડક્શનનું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ સર્કિટમાં વર્તમાનના ફેરફારના દરના સીધા પ્રમાણસર છે:

"-" ચિહ્નનો અર્થ એ છે કે સ્વ-ઇન્ડક્ટિવ ઇએમએફ સર્કિટમાં વર્તમાન તાકાતમાં ફેરફારને અટકાવે છે. પ્રમાણસરતા પરિબળ L એ સર્કિટ લાક્ષણિકતા કહેવાય છે ઇન્ડક્ટન્સઇન્ડક્ટન્સનું એકમ - હેનરી (Hn).

10.7. કેપેસિટર અને ઇન્ડક્ટર. ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની ઊર્જા

રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં કેન્દ્રિત ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો બનાવવા માટે નાનો વિસ્તારજગ્યાઓ, ખાસ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરો - કેપેસિટર્સઅને ઇન્ડક્ટર

કેપેસિટરએક ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તર દ્વારા અલગ કરાયેલા બે વાહકનો સમાવેશ થાય છે, જેના પર સમાન તીવ્રતા અને વિરોધી ચિહ્નનો ચાર્જ મૂકવામાં આવે છે. આ વાહક કહેવામાં આવે છે પ્લેટોકેપેસિટર

કેપેસિટર ચાર્જ કરોપોઝિટિવ પ્લેટ ચાર્જ કહેવાય છે.

પ્લેટો સમાન આકાર ધરાવે છે અને તેમના કદની તુલનામાં ખૂબ જ નાના અંતરે સ્થિત છે. આ કિસ્સામાં, કેપેસિટરનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર લગભગ સંપૂર્ણપણે પ્લેટો વચ્ચેની જગ્યામાં કેન્દ્રિત છે.

વિદ્યુત ક્ષમતાકેપેસિટરને પ્લેટો વચ્ચેના સંભવિત તફાવત સાથે તેના ચાર્જનો ગુણોત્તર કહેવામાં આવે છે:

ક્ષમતા એકમ - ફરાડ(F = Cl/V).

સપાટ કેપેસિટરમાં વિસ્તાર S ની બે સમાંતર પ્લેટો હોય છે, જે d સાથે જાડાઈના ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તર દ્વારા અલગ પડે છે. ડાઇલેક્ટ્રિક સતત ε. પ્લેટો વચ્ચેનું અંતર તેમની ત્રિજ્યા કરતા ઘણું ઓછું છે. આવા કેપેસિટરની ક્ષમતા સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે:

ઇન્ડક્ટરફેરોમેગ્નેટિક કોર (ચુંબકીય ક્ષેત્રને વધારવા માટે) સાથેનો વાયર કોઇલ છે. કોઇલનો વ્યાસ તેની લંબાઈ કરતા ઘણો ઓછો છે. આ કિસ્સામાં, વહેતા પ્રવાહ દ્વારા બનાવેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર લગભગ સંપૂર્ણપણે કોઇલની અંદર કેન્દ્રિત છે. ચુંબકીય પ્રવાહ (F) અને વર્તમાન (I) નો ગુણોત્તર કોઇલની લાક્ષણિકતા છે, જેને તેનું નામ ઇન્ડક્ટન્સ(એલ):

ઇન્ડક્ટન્સનું એકમ - હેન્રી(Gn = Wb/A).

ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની ઊર્જા

ઇલેક્ટ્રિકલ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રસામગ્રી છે અને પરિણામે, ઊર્જા છે.

ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ એનર્જી:

જ્યાં હું કોઇલમાં વર્તમાન તાકાત છું; એલ તેનું ઇન્ડક્ટન્સ છે.

10.8. મૂળભૂત ખ્યાલો અને સૂત્રો

કોષ્ટક ચાલુ

કોષ્ટક ચાલુ

કોષ્ટક ચાલુ

કોષ્ટકનો અંત

10.9. કાર્યો

1. એકબીજાથી 1 મીટરના અંતરે સ્થિત 1 C ના ચાર્જીસ કયા બળથી આકર્ષાય છે?

ઉકેલ

ફોર્મ્યુલા (10.1) નો ઉપયોગ કરીને આપણે શોધીએ છીએ: F = 9*10 9* 1*1/1 = 9x10 9 N. જવાબ: F = 9x10 9 N.

2. આયર્ન અણુનું ન્યુક્લિયસ કયા બળથી થાય છે ( અનુક્રમ નંબર 26) r = 1x10 -12 m ત્રિજ્યા સાથે આંતરિક શેલ પર ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષે છે?

ઉકેલ

ન્યુક્લિયર ચાર્જ q = +26е. અમે સૂત્ર (10.1) નો ઉપયોગ કરીને આકર્ષણનું બળ શોધીએ છીએ. જવાબ: F = 0.006 N.

3. જો પૃથ્વીની સપાટી પર વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત E = 130 V/m હોય તો પૃથ્વીના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો અંદાજ કાઢો (તે નકારાત્મક છે). પૃથ્વીની ત્રિજ્યા 6400 કિમી છે.

ઉકેલ

પૃથ્વીની નજીકની ક્ષેત્રની શક્તિ એ ચાર્જ કરેલા ગોળાની ક્ષેત્રની શક્તિ છે:

E = k*q|/R 2, જ્યાં k = 1/4πε 0 = 910 9 Nm 2 / Cl 2.

અહીંથી આપણે |q| શોધીએ છીએ = ER 2 /k = )