વાયર દ્વારા વીજળી કેટલી ઝડપે જાય છે? ઈલેક્ટ્રોન કઈ ઝડપે ગતિ કરે છે?

એક તુચ્છ, જો રેટરિકલ ન હોય તો, પ્રશ્ન, તે નથી? આપણે બધાએ શાળામાં ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કર્યો છે અને સારી રીતે યાદ રાખીએ છીએ કે વાહકમાં વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના આગળના પ્રસારની ઝડપ જેટલી હોય છે, એટલે કે પ્રકાશની ઝડપ જેટલી હોય છે. પરંતુ તે જ ભૌતિકશાસ્ત્રના પાઠોમાં, અમને રસપ્રદ પ્રયોગોનો સમૂહ બતાવવામાં આવ્યો હતો જ્યાં અમે જાતે જોઈ શકીએ છીએ. ચાલો આપણે ઇલેક્ટ્રોફોર મશીન, ઇબોનાઇટ, કાયમી ચુંબક વગેરે સાથે ઓછામાં ઓછા નોંધપાત્ર પ્રયોગો યાદ કરીએ. પરંતુ યુનિવર્સિટીમાં જરૂરી સાધનોના અભાવ અને આ પ્રયોગોની જટિલતાને ટાંકીને વિદ્યુત પ્રવાહની ઝડપ માપવાના પ્રયોગો પણ બતાવવામાં આવ્યા ન હતા. છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, પ્રયોજિત વિજ્ઞાને એક મોટી છલાંગ લગાવી છે, અને હવે ઘણા એમેચ્યોર પાસે ઘરે એવા સાધનો છે જે વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગશાળાઓએ પણ થોડા દાયકાઓ પહેલા સપનામાં નહોતા વિચાર્યા. તેથી, સમય આવી ગયો છે કે વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિને માપવાનો અનુભવ બતાવવાનું શરૂ કરો, જેથી ભૌતિકશાસ્ત્રની શ્રેષ્ઠ પરંપરાઓમાં પ્રશ્ન એકવાર અને બધા માટે બંધ થઈ જાય. એટલે કે, પૂર્વધારણાઓ અને ધારણાઓના ગણિતના સ્તરે નહીં, પરંતુ દરેકને સમજી શકાય તેવા સરળ પ્રયોગો અને પ્રયોગોના સ્તરે.
વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિને માપવા માટેના પ્રયોગનો સાર શરમજનક બિંદુ સુધી સરળ છે. ચાલો ચોક્કસ લંબાઈનો વાયર લઈએ, અમારા કિસ્સામાં 40 મીટર, તેની સાથે ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલ જનરેટર અને બે-બીમ ઓસિલોસ્કોપ, એક બીમ, અનુક્રમે, વાયરની શરૂઆતમાં, અને બીજો તેના અંત સુધી કનેક્ટ કરો. બસ. 40 મીટર લાંબા વાયરમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થવામાં જે સમય લાગે છે તે લગભગ 160 નેનોસેકન્ડ છે. તે આ સમયે છે કે આપણે બે બીમ વચ્ચે ઓસિલોસ્કોપ પર પાળી જોવી જોઈએ. ચાલો હવે જોઈએ કે આપણે વ્યવહારમાં શું જોઈએ છીએ

એટલે કે, આપણે જોયું તેમ, અમારા કેસમાં 160 નેનોસેકન્ડનો કોઈ વિલંબ થતો નથી. અને તે અમારા કિસ્સામાં હતું કે અમે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની ગતિને માપવામાં અસમર્થ હતા, કારણ કે તે મેગ્નિટ્યુડના ઘણા ઓર્ડર મોટા હોવાનું બહાર આવ્યું છે અને તેને આવા સાધનો વડે માપી શકાતું નથી. કદાચ અમારા વાયર અદ્યતન નેનો ટેક્નોલોજી હતા, અથવા અમારા વિદ્યુત પ્રવાહને ખબર ન હતી કે તેને વાયરમાં 160 નેનોસેકન્ડ રહેવાની જરૂર છે? પરંતુ તે જે છે તે છે ...
મોટાભાગના લોકો નાનપણથી જ વીજળી સાથે વીજળીને સાંકળે છે, જેના કારણે ઈલેક્ટ્રોન અને વીજળી પ્રકાશની ઝડપે મુસાફરી કરે છે તેવી ગેરસમજ તરફ દોરી જાય છે. અથવા લગભગ. જ્યારે તે સાચું છે કે ઊર્જાના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ વાહક દ્વારા પ્રકાશની ગતિના 50 થી 99 ટકા પર પ્રવાસ કરે છે, તે સમજવું અગત્યનું છે કે ઇલેક્ટ્રોન પોતે ખૂબ જ ધીમેથી આગળ વધે છે, પ્રતિ સેકન્ડમાં બે સેન્ટિમીટર કરતાં વધુ ઝડપથી નહીં.
તેવી જ રીતે, જ્યારે તમે 300 મીટર દૂરથી અવાજ સાંભળો છો, ત્યારે તમારા કાનમાં હવાનું દબાણ સ્ત્રોતથી દૂર જતા પરમાણુઓને કારણે થતું નથી, પરંતુ સંકોચન તરંગને કારણે થાય છે જે તમારી વચ્ચેના તમામ હવાના અણુઓને અસર કરે છે.
વીજળીમાં શૂન્ય દળ અથવા વજન હોય છે
વીજળીને નરી આંખે જોઈ શકાતી ન હોવાથી, એવું માની લેવું સરળ છે કે વીજળી એ માત્ર ઊર્જા છે જે બિંદુ A થી બિંદુ B તરફ વહે છે અને તેનું કોઈ દળ કે વજન નથી. એક અર્થમાં આ સાચું છે: વિદ્યુત પ્રવાહ - નદીની જેમ - કોઈ દળ કે વજન નથી. જો કે, વીજળી એ માત્ર અદ્રશ્ય ઉર્જાનું સ્વરૂપ નથી, તે ચાર્જ થયેલા કણો - ઇલેક્ટ્રોન - જેનું દળ અને વજન છે તેનો પ્રવાહ છે.
કમનસીબે, આ વજન સંપૂર્ણપણે નગણ્ય છે, અને સર્કિટ ગોળાકાર છે, તેથી તમે ક્યારેય એક જગ્યાએ ઘણા ઇલેક્ટ્રોન એકત્રિત કરશો નહીં. છેવટે, ચાર્જ થયેલા કણોનો પ્રવાહ સેકન્ડ દીઠ કેટલાક સેન્ટિમીટરની ઝડપે આગળ વધે છે, પરંતુ તે પછીથી વધુ.

વિદ્યુત પ્રવાહના સ્ત્રોતો બેટરી, એક્યુમ્યુલેટર, ડાયનેમો, વિવિધ પ્રકારના જનરેટર, વગેરે છે. તેઓ અન્ય પ્રકારની ઉર્જા, ઉદાહરણ તરીકે, રાસાયણિક, યાંત્રિક, થર્મલ, વગેરેને કારણે વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. પરિણામે, વિદ્યુત પ્રવાહના સ્ત્રોતો સાથેના કિસ્સામાં, સંરક્ષણ ઊર્જાનો કાયદો અમલમાં રહે છે.

દરેક વર્તમાન સ્ત્રોત પાસે સર્કિટ બંધ કરતી વખતે, કંડક્ટરમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવવાની મિલકત હોય છે,જે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન પર ચોક્કસ બળ સાથે કાર્ય કરે છે. તેથી, તેઓ કહે છે કે દરેક વર્તમાન સ્ત્રોતમાં ચોક્કસ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (EMF) હોય છે.

વિદ્યુત પ્રવાહના સ્ત્રોતો ઈલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન કરતા નથી, પરંતુ તેઓ જે વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવે છે તે ગતિમુક્ત ઈલેક્ટ્રોન વાહકોમાં જ સ્થિત હોય છે. આ સંદર્ભે, કોઈપણ વર્તમાન સ્ત્રોતની તુલના પંપ સાથે કરી શકાય છે જે બંધ પાઇપ સિસ્ટમમાં પાણી ખસેડે છે (ફિગ. 3.3b). પંપ એ જ રીતે ટર્બાઇનમાં ઊર્જાનું ટ્રાન્સફર કરે છે જે રીતે બેટરી લાઇટ બલ્બમાં ઊર્જા ટ્રાન્સફર કરે છે. દેખીતી રીતે, કોઈપણ શાખા વિનાની સિસ્ટમમાં, એકમ સમય દીઠ જાડા અને પાતળા પાઈપોમાં વહેતા પાણીનું પ્રમાણ સમાન હોય છે, માત્ર પાતળા પાઈપો દ્વારા જ પાણીના કણો વધુ ઝડપે આગળ વધે છે.

ઝડપ સાદ્રશ્ય દ્વારા, આપણે કહી શકીએ કે શાખા વિનાના વિદ્યુત સર્કિટમાં વર્તમાનની તીવ્રતા દરેક જગ્યાએ સમાન હોય છે, માત્ર મોટા વ્યાસના વાહકમાં ઈલેક્ટ્રોન પાતળા વાહક કરતાં વધુ ધીમેથી આગળ વધે છે.

ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન ઝડપ

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ 300,000 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે વાયરમાંથી પસાર થાય છે. આ સ્પીડ એટલી વધારે છે કે એક સેકન્ડમાં ફિલ્ડ લગભગ આઠ વખત ગ્લોબનું ચક્કર લગાવી શકે છે!

વાહકમાં ઇલેક્ટ્રોનની દિશાત્મક હિલચાલની ઝડપ ઘણી ઓછી છે અને વર્તમાન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.

લાઇટ બલ્બના ગરમ ફિલામેન્ટની સાથે, ઇલેક્ટ્રોન 1-2 સેન્ટિમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે આગળ વધે છે, જ્યારે કોર્ડ અને કેબલમાં આ ઝડપ 2-3 મિલીમીટર પ્રતિ સેકન્ડથી વધુ હોતી નથી. અહીં પ્રશ્ન ઊભો થઈ શકે છે: તેઓ શા માટે કહે છે કે વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિ પ્રચંડ છે?

આને સમજવા માટે, સરળ સપાટી પર સીધી રેખામાં ચુસ્તપણે સ્ટેક કરેલા કેટલાક ડઝન ક્યુબ્સની કલ્પના કરો. જો આપણે પ્રથમ ક્યુબને દબાણ કરીએ, તો પુશ લગભગ તરત જ છેલ્લા ક્યુબ સુધી પહોંચી જશે, જો કે, દરેક ક્યુબની ગતિ વ્યક્તિગત રીતે ઘણી વધારે નહીં હોય. એ જ રીતે, જ્યારે વિદ્યુત સર્કિટ બંધ હોય, ત્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર પ્રચંડ ઝડપે વાહકની સાથે પ્રચાર કરે છે અને લગભગ એકસાથે નજીકના અને દૂરના ઇલેક્ટ્રોન બંને ગતિમાં સેટ કરે છે.તેથી જ તે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ લગભગ 300,000 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે કંડક્ટર દ્વારા પ્રવાસ કરે છે.

વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા

અમે પહેલેથી જ શોધી કાઢ્યું છે કે ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ફક્ત એક પ્રકારના ચાર્જ કેરિયર્સ - ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા થાય છે. જો કે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં, વિદ્યુત પ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોન અને હકારાત્મક આયન બંનેને કારણે થાય છે. આપણે એક સમાન ચિત્ર જોઈએ છીએ

અને સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, જ્યાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બે પ્રકારના ચાર્જ થયેલા કણોને કારણે થાય છે: ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો(છિદ્રોમાં સકારાત્મક ચાર્જ થયેલા કણોના ગુણધર્મો હોય છે, કારણ કે તે એવા સ્થાનોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન નથી). ફિગ માં. આકૃતિ 3.4a પરંપરાગત રીતે સેમિકન્ડક્ટર બતાવે છે જેના દ્વારા કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી. તે જોઈ શકાય છે કે થર્મલ વાઇબ્રેશનને કારણે ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો જુદી જુદી દિશામાં અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે છે. જો સેમિકન્ડક્ટર વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ હોય, તો પછી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉદભવે છે, અને છિદ્રો ક્ષેત્ર અને ઇલેક્ટ્રોનની દિશામાં આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે – ક્ષેત્ર તરફ(ફિગ. 3.4 b).

છેલ્લી સદીમાં પણ તે સ્વીકારવામાં આવ્યું હતું વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા દ્વારા અમારો અર્થ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ચાર્જની ગતિની દિશા છે(તે સમયે તેઓ હજુ સુધી જાણતા ન હતા કે ધાતુઓમાં પ્રવાહ ફક્ત ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા થાય છે). પરંપરા મુજબ, આ નિયમ આજ સુધી સાચવવામાં આવ્યો છે. તેથી, આ નિયમ અનુસાર, ધાતુઓમાં વર્તમાનની દિશા ઇલેક્ટ્રોન ગતિની દિશાની વિરુદ્ધ.તેથી, બાહ્ય સર્કિટમાં વર્તમાન હકારાત્મક ધ્રુવથી નકારાત્મક તરફ દિશામાં વહે છે.

લેક્ચર 4. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ

વ્યક્તિ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેને તે, સૈદ્ધાંતિક રીતે, દૂર કરી શકતો નથી. સરળ પ્રયોગોમાં ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ બનાવી અને નાશ કરી શકાય છે. તેથી, ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર કરતાં વધુ ઊંડા સ્તરે પ્રાયોગિક ધોરણે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરવો શક્ય છે. વાસ્તવમાં, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનો અભ્યાસ કરતી વખતે વિદ્યાર્થીઓના મગજમાં ભૌતિક ક્ષેત્રનો સામાન્ય ખ્યાલ ચોક્કસ રીતે રચાય છે.

ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ સ્થિર ચાર્જ દ્વારા બનાવેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો સાથે વ્યવહાર કરે છે. આવા ક્ષેત્રો કે જે સમય સાથે બદલાતા નથી તે કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિકપરંતુ, ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડની વિભાવનામાં નિપુણતા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, વિદ્યાર્થીઓએ ટૂંક સમયમાં જ સ્થિર ઇલેક્ટ્રિક, વોર્ટેક્સ ઇલેક્ટ્રિક અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડની વિભાવનાઓમાં નિપુણતા મેળવવી જોઈએ. તેથી, પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સમાં વિદ્યાર્થીઓને એવા ક્ષેત્રોથી પરિચિત કરવું જરૂરી છે જે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક નથી.

આ જરૂરી પણ છે કારણ કે વાસ્તવિક ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સમાં વ્યક્તિ ક્યારેય એવા ચાર્જીસ સાથે વ્યવહાર કરતી નથી જે સમય સાથે બદલાતા નથી. ખરેખર, ઇલેક્ટ્રિફિકેશન દરમિયાન, ચાર્જ અલગ અને વધે છે, ચાર્જ કરેલ ઇલેક્ટ્રોમીટર ધીમે ધીમે છૂટા થાય છે, ચાર્જ કંડક્ટરમાંથી પસાર થાય છે અને ચાર્જ કરેલા શરીર સાથે આગળ વધે છે. તેથી, વિદ્યુતપ્રવાહનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વિદ્યુત પ્રવાહ અને વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્રો બંનેની પ્રારંભિક સમજ જરૂરી છે.

પરંતુ મુખ્ય વસ્તુ જેની વિદ્યાર્થીઓએ ખાતરી કરવી જોઈએ તે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના અસ્તિત્વની વાસ્તવિકતા છે, જે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે અને તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને પ્રસારિત કરે છે, અને જે આપણે વીજળીનો ઉપયોગ કરીએ છીએ ત્યાં સુધી આપણને બધાને ઘેરી લે છે. આ પ્રતીતિ પ્રાયોગિક પુરાવાઓની સિસ્ટમ પર આધારિત હોવી જોઈએ, અને પાઠ્યપુસ્તક અથવા શિક્ષકની સત્તા પર નહીં.

4.1. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો ખ્યાલ.અનુભવ દર્શાવે છે કે ચાર્જ થયેલ શરીર અંતરે બીજા ચાર્જ થયેલ શરીરનું આકર્ષણ અથવા ભગાડવાનું કારણ બને છે. આ અને અન્ય પ્રયોગોનું નિષ્પક્ષપણે પૃથ્થકરણ કરતાં, કોઈ પણ વિચિત્ર વિધાન સાથે ભાગ્યે જ સહમત થઈ શકે કે એક ચાર્જ બીજા પર સીધો ખાલી જગ્યા દ્વારા કાર્ય કરે છે. મહાન પ્રયોગકર્તા એમ. ફેરાડે આ સાથે સહમત ન હતા, જોકે તેમના સમયના ઘણા સિદ્ધાંતવાદીઓ, આઇ. ન્યૂટનને અનુસરતા, કહેવાતા લાંબા અંતરની ક્રિયાના સિદ્ધાંતો.ફેરાડે માનતા હતા કે ચાર્જ પોતાની આસપાસ એક ખાસ પ્રકારનો પદાર્થ પેદા કરે છે - ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, - જે અનંત સુધી વિસ્તરે છે અને અન્ય પ્રકારના દ્રવ્યથી અલગ છે કે તે અન્ય ચાર્જ પર કાર્ય કરવા સક્ષમ છે.

વિદ્યુત ક્ષેત્રની વિભાવના, ચાર્જની વિભાવનાની જેમ, મૂળભૂત, અથવા મૂળભૂત, ભૌતિક ખ્યાલોનો સંદર્ભ આપે છે અને તેને ઔપચારિક રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાતી નથી. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ પ્રયોગોના સમગ્ર સમૂહ દ્વારા કરવામાં આવે છે - ત્યાં એક પણ પ્રયોગ નથી જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની વિભાવનાનો વિરોધાભાસ કરે.

એવા પ્રયોગો હાથ ધરવા શક્ય છે જે સ્પષ્ટપણે ચાર્જ દ્વારા બનાવેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દર્શાવે છે.

જાડા તેલથી ભરેલા સપાટ વાસણમાં, બે વાહક બોલ દાખલ કરો અને હળવા, મુક્ત વહેતા બિન-વાહક પાવડર, જેમ કે સોજી અથવા બારીક કાપેલા વાળ રેડો. ચાલો દડાઓ પર વિપરીત શુલ્ક લાગુ કરીએ.

આ કિસ્સામાં, અમે અવલોકન કરીશું કે કેવી રીતે શરૂઆતમાં અસ્તવ્યસ્ત રીતે લક્ષી કણો એક ચાર્જ પર શરૂ થતી અને બીજા પર સમાપ્ત થતી રેખાઓમાં લાઇન કરે છે. આમ, બે ચાર્જ વચ્ચે અવકાશમાં દરેક બિંદુએ એક પદાર્થ છે જે ચાર્જની ગેરહાજરીમાં અસ્તિત્વમાં નથી. આ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર છે. કણો લાઇન અપ કરે છે કારણ કે દળો તેમના પર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડથી કાર્ય કરે છે. તેથી, કણોનું પ્રતિનિધિત્વ કરતી ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેની રેખાઓ કહેવામાં આવે છે પાવર લાઈનઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર.

4.2. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઊર્જા.જ્યારે ઘર્ષણ, દબાણ અથવા ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન દ્વારા ઇલેક્ટ્રિફાઇડ થાય છે, યાંત્રિક કાર્યને કારણે ચાર્જીસથી વિપરીત. આનો અર્થ એ છે કે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવવા માટે, કાર્ય કરવું આવશ્યક છે. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં, ચાર્જ્ડ બોડીઝ ખસેડવા અને ફેરવવાનું શરૂ કરે છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર કામ કરવા સક્ષમ છે. આમ, વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઊર્જા ધરાવે છે.

જ્યારે ચાર્જ્ડ બોડી ડિસ્ચાર્જ થાય છે, ત્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર અદૃશ્ય થઈ જાય છે, અને તેની ઊર્જા મૂવિંગ ચાર્જની ગતિ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. ધાતુઓમાં આ ઇલેક્ટ્રોન છે, પ્રવાહી અને વાયુઓમાં આ ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો છે. ચાર્જની ગતિ ઊર્જા અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો વિસર્જન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક થાય છે, તો ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ઊર્જા આખરે યાંત્રિક (ધ્વનિ), થર્મલ (હીટિંગ), પ્રકાશ (ફ્લેશ) માં ફેરવાય છે.

4.3. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રસારની ગતિ.વિદ્યુત ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ માત્ર પ્રાયોગિક ધોરણે જ સાબિત થઈ શકે છે. બે ચાર્જ્ડ બોડી એકબીજાથી અમુક અંતરે સ્થિત રહેવા દો. ચાલો તેમાંથી એકને થોડા અંતરે ખસેડીએ. પછી બીજા શરીર પર કાર્ય કરતું બળ બદલાશે, અને તે અનુરૂપ અંતરને પણ ખસેડશે. જો વિદ્યુત ક્ષેત્ર ખરેખર અસ્તિત્વમાં છે, તો પછી બીજા શરીરની હિલચાલ થોડા સમય પછી થવી જોઈએ, જે દરમિયાન પ્રથમ શરીરની નજીકના ક્ષેત્રમાં ફેરફાર બીજા સુધી પહોંચશે.

ચાર્જ થયેલ શરીર સાથેના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે એક ચાર્જ થયેલ શરીરની વિદ્યુત અસર બીજા પર તરત જ થાય છે. ચાલો આ નિવેદન વિશે વિચારીએ. ઝટપટનો અર્થ થાય છે તત્કાળ, સમયની એક જ ક્ષણે. તેથી, પ્રથમ ચાર્જની હિલચાલ અને બીજા ચાર્જની આ હિલચાલની પ્રતિક્રિયા વચ્ચેનો સમય અંતરાલ શૂન્ય હોવો જોઈએ. પરંતુ એક પણ પ્રયોગ તમને કોઈપણ મનસ્વી રીતે ટૂંકા ગાળાને માપવાની મંજૂરી આપતો નથી. આનો અર્થ એ છે કે ચાર્જની હિલચાલ પરના પ્રયોગો કે જેનો અમે ઉલ્લેખ કર્યો છે તે માત્ર સાબિત કરે છે કે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઘડિયાળની સંવેદનશીલતા અથવા અન્ય સમય મીટર કરતાં ઓછા સમયમાં થાય છે.

જો તમે ચાર્જને ખૂબ જ ઝડપથી ખસેડો છો અને તેને એવા ચાર્જ પર પ્રભાવિત કરો છો જે ઉચ્ચ ઝડપે પણ આગળ વધી શકે છે, તો કદાચ ચાર્જ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પ્રસારના સમયને માપવાનું શક્ય બનશે? પરંતુ તમે ચાર્જને ઝડપથી કેવી રીતે ખસેડી શકો છો? તે સ્પષ્ટ છે કે યાંત્રિક ચળવળનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ નકામું છે. ચાલો યાદ રાખીએ કે જ્યારે વિરોધી ચાર્જવાળા દડાઓ એકસાથે આવે છે, ત્યારે તેમની વચ્ચે એક સ્પાર્ક કૂદકે છે અને દડાઓ છૂટા પડે છે. આનો અર્થ એ છે કે તેમાંથી એકમાંથી ચાર્જ બીજામાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. ચાર્જની હિલચાલ ખૂબ જ ઝડપથી થાય છે.

આ અવલોકનનો ઉપયોગ કરીને, અમે એક પ્રાયોગિક સેટઅપ એસેમ્બલ કરીશું જેમાં બે સરખા વાહક સળિયાની જોડીનો સમાવેશ થાય છે જેમાં તેમની વચ્ચે ડિસ્ચાર્જ ગેપ હશે. ચાલો સળિયાની એક જોડીના ધાતુના દડાને ચાર્જીસ + સાથે ચાર્જ કરીએ qઅને - qઅને ચાલો તેમને એકબીજાની નજીક લાવવાનું શરૂ કરીએ. જલદી એક સ્પાર્ક બોલની વચ્ચે કૂદકે છે, એક નાની સ્પાર્ક બોલની વચ્ચે અને બીજા દ્વિધ્રુવમાં દેખાય છે! તે અનુસરે છે કે અવકાશમાં એક બિંદુ પર ચાર્જની ઝડપી હિલચાલ બીજા બિંદુ પર ચાર્જની અનુરૂપ હિલચાલનું કારણ બને છે.

એવું લાગે છે કે આપણે કંઈ નવું શીખ્યા નથી. પરંતુ આ એવું નથી: ચર્ચા હેઠળના પ્રયોગમાંના શુલ્ક એટલા ઝડપથી આગળ વધે છે કે વિદ્યુત સ્થિતિમાં ફેરફાર માટે ચોક્કસ અંતર પર પ્રચાર કરવા માટે જરૂરી સમયને માપવાનું શક્ય છે. ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના અભ્યાસના અંતે, આવા માપન પછીથી કરવામાં આવશે. હવે, આગળ જોઈને, તમે વિદ્યાર્થીઓને ખાલી કહી શકો છો કે તેઓ વિદ્યુત સ્થિતિના ટ્રાન્સમિશન રેટનું મૂલ્ય આપશે. સાથે= 3 10 8 m/s.

આમ, વિદ્યુત ક્ષેત્ર ખરેખર અસ્તિત્વમાં છે કારણ કે, પ્રયોગ બતાવે છે તેમ, તેમાં ઉર્જા છે અને તેના ફેરફારો શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ જેટલી મર્યાદિત ગતિ સાથે અવકાશમાં ફેલાય છે.

તે વિચિત્ર છે કે વર્ણવેલ પ્રયોગ સૌપ્રથમ ઇટાલિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી એલ. ગાલ્વાની દ્વારા ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સની ઘટનાના વ્યવસ્થિત અભ્યાસના પ્રારંભમાં કરવામાં આવ્યો હતો. સાચું, બીજા ડિસ્ચાર્જ ગેપને બદલે, તેણે તૈયાર દેડકાના પગનો ઉપયોગ કર્યો, જે દર વખતે જ્યારે પ્રથમ ડિસ્ચાર્જ ગેપના બોલની વચ્ચે સ્પાર્ક કૂદી જાય ત્યારે સંકોચાઈ જાય છે. લગભગ 100 વર્ષ પછી, જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી જી. હર્ટ્ઝ દ્વારા વર્ચ્યુઅલ રીતે સમાન પ્રયોગોનું પુનરાવર્તન કરવામાં આવ્યું. પરંતુ તેમની પાસે પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક પ્રક્રિયાઓના વિકસિત સિદ્ધાંતની માલિકી હતી, જે કે. મેક્સવેલ દ્વારા બનાવવામાં આવી હતી, જેઓ એમ. ફેરાડે દ્વારા "વીજળી પર પ્રાયોગિક સંશોધન" પર આધાર રાખતા હતા. તે હર્ટ્ઝ હતો જેણે પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કર્યું કે વિદ્યુત ક્ષેત્રની વિક્ષેપ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના રૂપમાં અવકાશમાં ફેલાય છે, અને આ પ્રસારની ગતિને માપી હતી, જે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ સાથે સુસંગત છે.

4.4. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોની સુપરપોઝિશનનો સિદ્ધાંત.ફિલ્ડ કન્સેપ્ટ અનુસાર, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બીજા ચાર્જ પર ચોક્કસ રીતે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા કાર્ય કરે છે. એક ચાર્જનું ક્ષેત્ર બીજા પર કાર્ય કરે છે, અને બીજા ચાર્જનું ક્ષેત્ર પ્રથમ પર કાર્ય કરે છે. આ રીતે બે ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે. આ કિસ્સામાં, ક્ષેત્રો પોતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી: પ્રથમ ચાર્જનું ક્ષેત્ર એ જ રહે છે જેમ કે કોઈ બીજો ચાર્જ ન હોય. ચાર્જિસના ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ્સ એકબીજા પર સરળ રીતે સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે જેથી પરિણામી ક્ષેત્ર એ ઘટક ક્ષેત્રોનો સરવાળો હોય. આ સાર છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોની સુપરપોઝિશનનો સિદ્ધાંત(lat માંથી. સુપરપોઝિશન- ઓવરલે).

સુપરપોઝિશનના સિદ્ધાંતને નીચે પ્રમાણે સમજવું જોઈએ: એક ચાર્જના વિદ્યુત ક્ષેત્રની અન્ય ચાર્જના ક્ષેત્રો પર કોઈ અસર થતી નથી, અને અન્ય ચાર્જના ક્ષેત્રો આપેલ ચાર્જના ક્ષેત્ર પર કોઈ અસર કરતા નથી, તેથી પરિણામી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર એ એક સરળ સુપરપોઝિશન છે, અથવા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોનો સરવાળો છે. તમામ શુલ્ક દ્વારા ઉત્પાદિત.

અભ્યાસ 4.1. ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રનું ડોટ સૂચક

માહિતી.સૂચકાંકોનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોનો અભ્યાસ કરવો અનુકૂળ છે જે કોઈને ક્ષેત્રના દરેક બિંદુ પર કુલોમ્બ બળની દિશા અને તીવ્રતાનો અંદાજ કાઢવા માટે પરવાનગી આપે છે. સૌથી સરળ બિંદુ સૂચક એ થ્રેડ પર લટકાવેલું પ્રકાશ વાહક શરીર છે. અગાઉ, પ્રકાશ બોલ બનાવવા માટે વડીલબેરી શાખાના કોરનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવી હતી. હાલમાં, પોલિસ્ટરીન ફીણ સાથે વડીલબેરીને બદલવાની સલાહ આપવામાં આવે છે. સમસ્યાના અન્ય ઉકેલો પણ શક્ય છે.

વ્યાયામ.ડિઝાઇન વિકસાવો અને એક સરળ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર સૂચક બનાવો. તેની સંવેદનશીલતા પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરો.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.બાળકોના બલૂનમાંથી રબરના ટુકડામાંથી રબરનો બોલ ઉડાવો 1 1-2 સેમી વ્યાસવાળા બોલને સફેદ રેશમ અથવા નાયલોનની દોરીથી બાંધો 2 , જે પોલિઇથિલિન ટ્યુબ દ્વારા થ્રેડેડ છે 3 અને લાકડાના ખીંટી સાથે ક્લેમ્બ કરો 4 . સોફ્ટ પેન્સિલના લીડમાંથી ગ્રેફાઇટ પાવડર વડે દડાની સપાટીને લાક્ષણિક મેટાલિક ચમકે ઘસો.

ફર, પીઝોઇલેક્ટ્રિક સ્ત્રોત અથવા ઇલેક્ટ્રોફોર મશીનથી ઘસવામાં આવેલી ઇબોનાઇટ સ્ટીકમાંથી બોલને ચાર્જ કરો. ગોળાકાર ચાર્જના ક્ષેત્રમાં સૂચક દાખલ કરો અને અભિનય બળની તીવ્રતાના આધારે સૂચકની સંવેદનશીલતાનું મૂલ્યાંકન કરો (અભ્યાસ 3.5 જુઓ).

અભ્યાસ 4.2. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોનો અભ્યાસ

વ્યાયામ.ડોટ ઈન્ડીકેટરનો ઉપયોગ કરીને, વિવિધ ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોનું પરીક્ષણ કરો.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.આકૃતિમાંથી તે સ્પષ્ટ છે કે કેવી રીતે, બિંદુ સૂચકનો ઉપયોગ કરીને, તમે ઘર્ષણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિફાઇડ પ્લેક્સિગ્લાસ અથવા ફોમ પ્લાસ્ટિકની શીટના ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરી શકો છો.

એવી જ રીતે, તમે ઈલેક્ટ્રોસ્કોપના ચાર્જ્ડ બોલના ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરી શકો છો, જ્યારે ઉપકરણનું શરીર ગ્રાઉન્ડ થાય છે ત્યારે આ ક્ષેત્રમાં ફેરફાર, બે અલગ-અલગ અને સમાન રીતે ચાર્જ થયેલા દડાઓનું ક્ષેત્ર, ચાર્જ કરેલી ધાતુની પ્લેટનું ક્ષેત્ર, વગેરે આવા અભ્યાસો વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોની દ્રશ્ય છબી પ્રદાન કરે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, આકૃતિ ગ્રાઉન્ડેડ કંડક્ટરની શિલ્ડિંગ અસર દર્શાવવાનો ક્રમ દર્શાવે છે.

પ્રથમ, તે બતાવવામાં આવ્યું છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રિફાઇડ ડાઇલેક્ટ્રિકની બંને બાજુઓ પર અસ્તિત્વમાં છે (ફિગ. એ). પછી ઇન્સ્યુલેટીંગ હેન્ડલનો ઉપયોગ કરીને ચાર્જ થયેલ બોડી અને એક સૂચક વચ્ચેના અંતરમાં એક મોટી ધાતુની શીટ દાખલ કરવામાં આવે છે; તે જ સમયે, સૂચક બતાવે છે કે શીટની પાછળનું ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર અદૃશ્ય થતું નથી (ફિગ. b). છેલ્લે મેટલ શીટ ગ્રાઉન્ડ થાય છે અને સૂચક બોલ તરત જ નીચે પડી જાય છે (ફિગ. વી). સ્ક્રીનના ગ્રાઉન્ડિંગને દૂર કરીને, તેઓ દર્શાવે છે કે તેની પાછળનું ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર પુનઃસ્થાપિત થયું છે.

અભ્યાસ 4.3. દ્વિધ્રુવ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર સૂચક

માહિતી.દ્વિધ્રુવ સૂચકની સંભવિત ડિઝાઇન નીચેના આંકડાઓ પરથી સ્પષ્ટ છે.

સૂચક હળવા વજનની પોલિઇથિલિન ટ્યુબ પર આધારિત છે 1 મધ્યમાં એક છિદ્ર સાથે (તમે સ્ટ્રો લઈ શકો છો). પરિભ્રમણની ધરી તરીકે સ્ટેશનરી પિનનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે 2 , જેના પર માળા મૂકવામાં આવે છે 3 બેરિંગ્સ અને ફોમ રીટેનર તરીકે કામ કરે છે 4 . પિન ક્યાં તો સ્ટેન્ડ સાથે જોડાયેલ છે 5 , અથવા ધારકના અંતે 6 . ફિગ માં. c વધુ સરળ ડિઝાઇન બતાવે છે. સૌથી સરળ કિસ્સામાં, સૂચક કાગળની પટ્ટી હોઈ શકે છે, એક ખૂણા પર લંબાઈની દિશામાં વળેલું અને ગુરુત્વાકર્ષણના કેન્દ્રમાં સોય પર માઉન્ટ થયેલ છે.

વ્યાયામ.સૌથી વધુ સસ્તું ડિઝાઇન પસંદ કરો, દ્વિધ્રુવ સૂચકાંકો બનાવો અને વિવિધ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોનો અભ્યાસ કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરો. ચાર્જ વગરની ટ્યુબ શા માટે વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં લક્ષી છે તે સમજાવો.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.એક જ પ્રકારના અનેક દ્વિધ્રુવ સૂચકાંકો બનાવ્યા પછી, તમે તેનો ઉપયોગ તમારા રસના ક્ષેત્રોની કલ્પના કરવા માટે કરી શકો છો.

વિદ્યાર્થીઓ આવા કાર્યમાં રસ લેશે, જો કે દ્વિધ્રુવો સાથેના પ્રયોગો ખૂબ તરંગી ન હોય. અને આ થઈ શકે છે જો દ્વિધ્રુવ ડિઝાઇન પર કામ કરવામાં આવ્યું ન હોય: પરિભ્રમણની અક્ષ પર ખૂબ ઘર્ષણ પ્રયોગોની અસરને અસ્પષ્ટ કરશે. તેથી, દ્વિધ્રુવ સૂચકોના ઉત્પાદનમાં, તેની સ્પષ્ટ સરળતા હોવા છતાં, પ્રયત્નો અને કાળજી બંનેની જરૂર છે.

કદાચ દ્વિધ્રુવ સૂચકનો શ્રેષ્ઠ ઉપયોગ એ છે કે તેનો ઉપયોગ ફાઇન ડાઇલેક્ટ્રિક પાવડર વડે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોને વિઝ્યુલાઇઝ કરવાના ભૌતિકશાસ્ત્રને સમજાવવા માટે છે.

અભ્યાસ 4.4. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્પેક્ટ્રા

માહિતી.વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં ડાઇલેક્ટ્રિક કણો બળની રેખાઓ સૂચવે છે અને તેથી ક્ષેત્રને દૃશ્યમાન બનાવે છે - કલ્પના કરવીતેના ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની પરિણામી પેટર્ન કહેવામાં આવે છે સ્પેક્ટ્રા

વ્યાયામ.ડાઇલેક્ટ્રિક પાવડર વડે ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડને વિઝ્યુઅલાઇઝ કરવાની પદ્ધતિ સમજાવો જેથી વિદ્યાર્થીઓને તેનો સાર સ્પષ્ટ થાય. વિવિધ વિદ્યુત ક્ષેત્રોના સ્પેક્ટ્રા મેળવો અને તેનો અભ્યાસ કરો.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.સમજાવવા માટે, વ્યક્તિગત પાવડર કણ અને દ્વિધ્રુવ સૂચક વચ્ચે સામ્યતાનો ઉપયોગ કરો (જુઓ અભ્યાસ 4.3). વિદ્યાર્થીઓને એ સમજવા માટે કહો કે શા માટે પાવડરના કણો એકબીજાથી અલગ ફીલ્ડ લાઇનમાં ઉભા છે. તમારા સમજૂતીને સમર્થન આપતા બે દ્વિધ્રુવ સૂચકાંકો સાથે મોડેલ પ્રયોગો કરો.

શાળાના ભૌતિકશાસ્ત્રના વર્ગખંડ માટે, ઉદ્યોગ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોના સ્પેક્ટ્રાને દર્શાવવા માટે વિશેષ ઉપકરણોનું ઉત્પાદન કરે છે. આ ઉપકરણો પ્લેક્સિગ્લાસ પ્લેટો પર ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક પેઇન્ટ સાથે કોટેડ ઇલેક્ટ્રોડ્સ છે, જેના પર સસ્પેન્ડેડ સોજીના કણો સાથે એરંડાનું તેલ ધરાવતું ફ્લેટ ક્યુવેટ સ્થાપિત થયેલ છે. સાધનો ઓવરહેડ પ્રોજેક્ટરના કન્ડેન્સર પર મૂકવામાં આવે છે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા હોય છે અને વિઝ્યુલાઇઝ્ડ ફીલ્ડને સ્ક્રીન પર પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવે છે. વિદ્યાર્થીઓને વિપરિત અને સંભવિત રીતે ચાર્જ થયેલ શરીર, એક ચાર્જ થયેલ પ્લેન અને બે વિપરીત ચાર્જ કરેલ વિમાનોના વિદ્યુત ક્ષેત્રોનું નિદર્શન કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે.

સ્ક્રીન પર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના વિઝ્યુઅલાઈઝ્ડ ચિત્રો ખૂબ જ સુંદર અને માહિતીપ્રદ છે, પરંતુ નિદર્શનનો અનુભવ ભાગ્યે જ દોષરહિત ગણી શકાય, કારણ કે તે એક સાથે એવા ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરે છે કે જેમાં 220 Vનો મુખ્ય વોલ્ટેજ અને 25 kV સુધીનો ઉચ્ચ વોલ્ટેજ વોલ્ટેજ હોય.

તેથી, જો શાળાના બાળકો સ્વતંત્ર રીતે ઘરે ક્ષેત્ર સંશોધન કરે તો તે અજોડ રીતે વધુ ઉપયોગી થશે. આ કરવા માટે, તમારે રકાબીમાં થોડું સૂર્યમુખી તેલ રેડવાની જરૂર છે અને તેને સોજી અથવા બારીક કાપેલા વાળ સાથે ટોચ પર છંટકાવ કરવાની જરૂર છે. પછી તેલમાં જરૂરી આકારના મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ મૂકો અને તેમને પીઝોઇલેક્ટ્રિક સ્ત્રોત સાથે જોડો. આ સ્ત્રોતના લીવરને દબાવીને, યુવા સંશોધકો જોશે કે તેલમાં સસ્પેન્ડ કરાયેલા કણો કેવી રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવી રહેલા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોની કલ્પના કરશે.

વ્યક્તિગત પ્રયોગોમાં, તમે ફિલ્ડ-વિઝ્યુલાઇઝિંગ કમ્પોઝિશન સાથે પારદર્શક પ્લાસ્ટિકના જારનો પણ ઉપયોગ કરી શકો છો, તેના સપાટ તળિયાને જાડા એલ્યુમિનિયમ ફોઇલમાંથી કાપેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર મૂકી શકો છો.

અભ્યાસ 4.5. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇનનું બાંધકામ

માહિતી.ડી. મેક્સવેલે જટિલ વિદ્યુત ક્ષેત્રોના બળની રેખાઓ બાંધવાની એક સરળ રીતનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. પ્રથમ, પહેલાથી જ જાણીતા બે ક્ષેત્રો માટે રેખાઓ દોરવામાં આવે છે. જ્યારે તેઓ એકબીજાને છેદે છે, ત્યારે ચતુષ્કોણીય કોષોની એક ગ્રીડ પ્રાપ્ત થાય છે, જેમાં એક કર્ણ ક્ષેત્રની શક્તિના ભૌમિતિક સરવાળાના પ્રમાણસર હોય છે, અને બીજો તેમના તફાવતના પ્રમાણસર હોય છે. કોષોના અનુરૂપ ખૂણાઓને જોડીને, કુલ ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ રેખાઓ તૂટેલી રેખાઓના સ્વરૂપમાં મેળવવામાં આવે છે. તમે તૂટેલી લીટીઓને લીસું કરીને અથવા કોષોનું કદ ઘટાડીને તેમને સરળ બનાવી શકો છો, જેના માટે તમે મૂળ રેખાઓની સંખ્યામાં વધારો કરો છો.

વ્યાયામ.બે પોઈન્ટ ચાર્જના ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ગ્રીડ બનાવો. આ ગ્રીડનો ઉપયોગ કરીને, સમાન વિરુદ્ધ અને સમાન ચાર્જના ક્ષેત્રોની ક્ષેત્ર રેખાઓ બનાવો.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.એક કોમ્પ્યુટર પ્રોગ્રામ બનાવો જે એકબીજાથી અલગ-અલગ અંતરે સ્થિત પોઈન્ટ ચાર્જની ફીલ્ડ લાઈનો દોરે અને પરિણામી ઈમેજો પ્રિન્ટર પર પ્રિન્ટ કરે. સુપરપોઝિશનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને, પરિણામી ક્ષેત્રોના બળની રેખાઓ નિયુક્ત કરવા માટે તૂટેલા વળાંકોનો ઉપયોગ કરો. બળની રેખાઓ બાંધવાની મેક્સવેલની પદ્ધતિ માટે સૈદ્ધાંતિક આધાર આપો.

અભ્યાસ 4.6. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઊર્જા

માહિતી.સામાન્ય રીતે, ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ પરના પ્રયોગોમાં, ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દર્શાવવા માટે પ્રકાશ સંસ્થાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પરિણામે, વિદ્યાર્થીઓને એવી અનુભૂતિ થાય છે કે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર એક નબળું ક્ષેત્ર છે જે કોઈ નોંધપાત્ર કાર્ય કરવા માટે સક્ષમ નથી.

સમસ્યા.શું આવા પ્રયોગનું પ્રદર્શન કરવું શક્ય છે જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની નબળાઇની ખોટી ધારણાને દૂર કરશે?

વ્યાયામ.એક સરળ નિદર્શન પ્રયોગ ડિઝાઇન કરો અને કરો જે ખાતરીપૂર્વક બતાવે છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઊર્જા ધરાવે છે અને સૈદ્ધાંતિક રીતે, નોંધપાત્ર કાર્ય કરી શકે છે.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના સ્ત્રોત તરીકે, વૂલન મિટન સાથે ઘર્ષણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિફાઇડ ફોમ પ્લાસ્ટિકની શીટનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે, ઉદાહરણ તરીકે, 4 20 40 સેમી કદ (અભ્યાસ 1.2 જુઓ). સરળતાથી ફરતા પ્લેટફોર્મ પર લાકડાના બોર્ડ અથવા બીમને 5 મીટર સુધી સંતુલિત કરો, જેના માટે તમે સ્કૂલ રોટેશન કીટમાંથી આડી ડિસ્કનો ઉપયોગ કરી શકો છો. તમે સરળ બહિર્મુખ આધાર લઈ શકો છો, ઉદાહરણ તરીકે, બેરિંગમાંથી મોટો સ્ટીલ બોલ, બિલિયર્ડ બોલ, વગેરે. બોર્ડના એક છેડે ફોમ પ્લાસ્ટિકની ઇલેક્ટ્રિફાઇડ શીટ લગાવો. તે જ સમયે, વિદ્યાર્થીઓ જોશે કે કેવી રીતે એક વિશાળ બોર્ડ શીટ તરફ આકર્ષિત થવાનું શરૂ કરે છે - ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર કાર્ય કરે છે!

જો લાકડાના બોર્ડને મોટા મેટલ પાઇપ અથવા પ્રભાવશાળી કદની પ્રોફાઇલ સાથે બદલવામાં આવે તો અનુભવ વધુ પ્રભાવશાળી હશે.

ઇલેક્ટ્રીક ફિલ્ડનો ઉપયોગ ફરતી આધાર પર પડેલી વસ્તુને સ્પિન કરવા અથવા તેને એક દિશામાં અથવા બીજી દિશામાં વિવિધ ખૂણા પર ફેરવવા માટે કરી શકાય છે. તે મહત્વનું છે કે વિદ્યાર્થીઓ એ સમજે કે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા કેટલું કામ થાય છે અને નિદર્શનકર્તા દ્વારા કેટલું.

અભ્યાસ 4.7. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત

માહિતી.વિદ્યાર્થીઓ હજુ સુધી સંભવિત અને સંભવિત તફાવતના ખ્યાલોથી પરિચિત નથી, પરંતુ પહેલાથી જ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ નેટવર્ક સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે. અગાઉ, ઉદ્યોગે શાળાઓ માટે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કન્વર્ટર "ડિસ્ચાર્જ-1" બનાવ્યું હતું. તે હવે કેટલાક નવા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સ્ત્રોતો દ્વારા બદલવામાં આવ્યું છે. તેઓ વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે જે 0 થી 30 kV સુધી સતત એડજસ્ટેબલ હોય છે, એનાલોગ અથવા ડિજિટલ વોલ્ટમીટર, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કેપેસિટર, સ્પાર્ક ગેપ, પ્લગ સાથે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઇન્સ્યુલેશનમાં કનેક્ટિંગ કંડક્ટર વગેરેથી સજ્જ છે. આ ઉપકરણોના આઉટપુટમાં ત્રણ ટર્મિનલ છે, જેમાંથી દરેકને ગ્રાઉન્ડ કરી શકાય છે. તેથી, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોતો પૃથ્વીની સાપેક્ષ વિપરિત ચિહ્નની સમાન સંભાવનાઓ પ્રદાન કરી શકે છે.

સમસ્યા.તમે વિદ્યાર્થીઓને ઝડપથી અને ખાતરીપૂર્વક કેવી રીતે બતાવી શકો છો કે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોત એ જ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રો બનાવે છે જે તેઓએ પહેલાથી જ જોયા છે?

વ્યાયામ.એક સરળ પ્રયોગ સૂચવો જે દર્શાવે છે કે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ મુખ્ય સ્ત્રોત વીજળીકરણની વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળવેલા શુલ્ક સમાન ચાર્જ ઉત્પન્ન કરે છે.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ. બે સરખા ધાતુના દડાઓ એકબીજાથી ચોક્કસ અંતરે મૂકો અને તેમને વિદ્યુતીકરણ કરો જેથી કરીને તેમની પાસે ચાર્જ સમાન હોય અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ હોય. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ડોટ ઇન્ડિકેટર દાખલ કરો (અભ્યાસ 4.1 જુઓ) અને તેની સ્થિતિને ચિહ્નિત કરો. બોલને કંડક્ટર વડે શોર્ટ કરીને ડિસ્ચાર્જ કરો. બે ઇન્સ્યુલેટેડ કંડક્ટરનો ઉપયોગ કરીને, બોલ્સને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોતના ટર્મિનલ્સ સાથે જોડો અને ધીમે ધીમે તેના આઉટપુટ પર વોલ્ટેજ વધારો. આ કિસ્સામાં, તમે જોશો કે ડોટ સૂચક પ્રયોગની શરૂઆતમાં જે સ્થાન ધરાવે છે તે જ સ્થાન ધરાવે છે. તે અનુસરે છે કે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોત એ ક્ષેત્ર જેવું જ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવવા માટે સક્ષમ છે જે વિદ્યુતીકરણ સંસ્થાઓની કોઈપણ પદ્ધતિઓ સાથે ઉદ્ભવે છે. અલબત્ત, અન્ય પ્રયોગો શક્ય છે જે આ હકીકતને સાબિત કરે છે.

અભ્યાસ 4.8. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો પ્રચાર

માહિતી.વિદ્યુત ક્ષેત્ર અવકાશમાં પ્રચાર કરી શકે છે તે હકીકતને પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવું મૂળભૂત રીતે મહત્વપૂર્ણ છે. વિભાગ 4.3 બતાવે છે કે આ માટે, વાહક બોલની જોડીથી સજ્જ બે દ્વિધ્રુવો, જેની વચ્ચે વિદ્યુત વિસર્જન થાય છે, તેનો ઉપયોગ વિદ્યુત ક્ષેત્રના સ્ત્રોત અને સૂચક તરીકે થઈ શકે છે. પ્રાપ્ત દ્વિધ્રુવમાં સ્રાવ ખૂબ જ નબળો છે અને તેથી તાલીમ પ્રયોગમાં ઉપયોગ માટે અયોગ્ય છે.

સમસ્યા.શું પ્રાપ્ત દ્વિધ્રુવમાં વિદ્યુત સ્રાવના સૂચક તરીકે નિયોન લેમ્પનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે (અભ્યાસ 1.4 જુઓ)?

વ્યાયામ.એક પ્રયોગ ડિઝાઇન કરો અને કરો જે ખાતરીપૂર્વક બતાવે છે કે બદલાતા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વાસ્તવમાં અવકાશમાં પ્રચાર કરે છે.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સનો અભ્યાસ કરતી વખતે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગનો ખ્યાલ રજૂ કરવાની અને કોઈપણ નોંધપાત્ર અંતર પર તેના પ્રસારને દર્શાવવાની જરૂર નથી. તે વિદ્યાર્થીઓને બતાવવા માટે પૂરતું છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્રના ફેરફારો કેટલાંક સેન્ટિમીટર સુધી વિસ્તરે છે.

હાઇ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોતના આઉટપુટ સાથે દ્વિધ્રુવને જોડો - ઇન્સ્યુલેટેડ એલ્યુમિનિયમ વાયરના બે સરખા ટુકડા, છેડા પર રિંગ્સ એકબીજાની સામે હોય છે. દ્વિધ્રુવની લંબાઈ મહત્વપૂર્ણ નથી (0.5 થી 1.0 મીટર સુધી). પ્લાસ્ટિકના શાસક પર બરાબર સમાન કદના દ્વિધ્રુવને માઉન્ટ કરો, તેની મધ્યમાં કોઈપણ નિયોન લેમ્પ મૂકો (ઉદાહરણ તરીકે, VMN02 લખો).

પ્રયોગ સેટ કરતી વખતે, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોત ચાલુ કરો અને જ્યાં સુધી સ્પાર્ક ઉત્સર્જિત દ્વિધ્રુવમાં કેટલાક મિલીમીટર લાંબા ડિસ્ચાર્જ ગેપમાંથી કૂદવાનું શરૂ ન કરે ત્યાં સુધી વોલ્ટેજ વધારો. 20-100 સે.મી.ના અંતરે ઉત્સર્જિત દ્વિધ્રુવને સમાંતર રાખો, તમે જોશો કે દરેક ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ સાથે નિયોન લેમ્પ ઝળકે છે.

અનુભવ દર્શાવે છે કે રેડિયેટિંગ દ્વિધ્રુવમાં ઝડપથી (વધુ ચોક્કસ રીતે, પ્રવેગક) ગતિશીલ ચાર્જ એ બદલાતા વિદ્યુત ક્ષેત્રનો સ્ત્રોત છે, જે પ્રાપ્ત કરનાર દ્વિધ્રુવમાં અવકાશમાં પ્રસારિત થાય છે અને તેમાં ચાર્જ ખસેડવાનું કારણ બને છે, જે નિયોન લેમ્પ દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવે છે.

પ્રાપ્ત કરનાર દ્વિધ્રુવને ઉત્સર્જિત કરતા કાટખૂણે ફેરવો. તે જ સમયે, નિયોન લેમ્પ ચમકતો અટકે છે. તે અનુસરે છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર અવકાશમાં એવી રીતે પ્રચાર કરે છે કે તે તેની દિશા બદલી શકતું નથી.

અભ્યાસ 4.9. વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક વચ્ચેનો તફાવત

માહિતી.આપણે જાણીએ છીએ કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્રના સ્ત્રોતમાંથી અવકાશમાં ફેલાય છે. જો કે, વિદ્યાર્થીઓએ લગભગ એક વર્ષમાં શોધવાનું રહેશે. તેમ છતાં, અત્યારે પણ, જ્યારે ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, ત્યારે એ સમજણ પ્રાપ્ત કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે કે વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક કરતા નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. આ કરવા માટે, આપણે જાણીતી હકીકતનો લાભ લઈ શકીએ છીએ: પાતળી વાહક શીટમાંથી પણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ લગભગ સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને આવી શીટની પાછળ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર હોઈ શકે છે.

સમસ્યા.તમે સાદા નિદર્શન પ્રયોગમાં ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક અને વૈકલ્પિક ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના ગુણધર્મોની તુલના કેવી રીતે કરી શકો?

વ્યાયામ.ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બોડી, ડ્યુરાલ્યુમિન શીટ, ઇલેક્ટ્રોમીટર, હાઇ-વોલ્ટેજ પાવર સ્ત્રોત, એક ઉત્સર્જિત દ્વિધ્રુવ અને નિયોન લેમ્પ સાથે પ્રાપ્ત કરનાર દ્વિધ્રુવનો ઉપયોગ કરીને, એક સરળ પ્રયોગ ડિઝાઇન કરો અને તે દર્શાવે છે કે વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વાહકમાંથી પસાર થતું નથી. શીટ, પરંતુ સતત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર કરે છે.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.ઇલેક્ટ્રોમીટર બોલ પર ચાર્જ થયેલ બોડી લાવો, અને તેની સોય વિચલિત થશે. ઇન્સ્યુલેટર હેન્ડલ દ્વારા તેને પકડીને ચાર્જ થયેલ બોડી અને ઇલેક્ટ્રોમીટર બોલની વચ્ચે ડ્યુર્યુમિન શીટ દાખલ કરો. આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોમીટર સોય સહેજ પડી જશે, પરંતુ હજુ પણ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રની હાજરી સૂચવશે. આ ઘટના સમજાવો.

હવે ડ્યુર્યુમિન શીટને ગ્રાઉન્ડ કરો, ભલે તમે તેને તમારા હાથથી ઉપાડો, અને ઇલેક્ટ્રોમીટરની સોય તરત જ પડી જશે. આ સૂચવે છે કે ગ્રાઉન્ડેડ ડ્યુરલ્યુમિન શીટ પાછળ કોઈ ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર નથી.

અનુભવ દર્શાવે છે કે બિનગ્રાઉન્ડ મેટલ શીટ તેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રના પ્રવેશને અટકાવતી નથી (અભ્યાસ 4.2 ના પરિણામ સાથે સરખામણી કરો).

રિસર્ચ સેટઅપ 4.8નું પુનઃઉત્પાદન કરો, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્ત્રોત ચાલુ કરો અને ઉત્સર્જિત દ્વિધ્રુવમાં વિદ્યુત વિસર્જન દરમિયાન પ્રાપ્ત દ્વિધ્રુવમાં નિયોન લેમ્પ ગ્લો કરો. ઉત્સર્જન અને પ્રાપ્ત થતા દ્વિધ્રુવો વચ્ચેના અંતરમાં એક અનગ્રાઉન્ડ ડ્યુર્યુમિન શીટ દાખલ કરો - દીવોની ચમક તરત જ અદૃશ્ય થઈ જાય છે. તે અનુસરે છે કે વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્ર મેટલ શીટને દૂર કરવામાં સક્ષમ નથી, ભલે તે ગ્રાઉન્ડ ન હોય.

અભ્યાસ 4.10. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રચારની ગતિ

માહિતી.જ્યારે ચાર્જ ખસેડે છે, ત્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર માત્ર ખાલી જગ્યામાં જ નહીં, પણ વાહકની સાથે પણ પ્રચાર કરે છે. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શનને કારણે કંડક્ટરમાં ચાર્જના વિભાજન પરના પ્રયોગો દ્વારા આ પુરાવા મળે છે.

સમસ્યા.એક શૈક્ષણિક પ્રયોગ કેવી રીતે સેટ કરવો કે જે સ્પષ્ટપણે કંડક્ટર સાથે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રસારની ઉચ્ચ ગતિ દર્શાવે છે?

વ્યાયામ.એક નિદર્શન સેટઅપ વિકસાવો જે દર્શાવે છે કે કંડક્ટર સાથે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રસારની ઝડપનો પ્રાયોગિક રીતે અંદાજ લગાવવો શક્ય છે.

એક્ઝેક્યુશન વિકલ્પ.

બે ઇલેક્ટ્રોમીટર 3 અને 4 તેની બાજુમાં મૂકો. વાયરને એક ઇલેક્ટ્રોમીટર સાથે જોડો 2 લગભગ એક મીટર લાંબી. બીજા ઇલેક્ટ્રોમીટર સાથે ઇન્સ્યુલેટેડ વાયરને જોડો 5 કેટલાક દસ મીટર લાંબા (આ વાયર સમગ્ર વર્ગખંડમાં અને તેની બહાર પણ મૂકી શકાય છે). ફીણ પ્લાસ્ટિકની શીટ, ઘર્ષણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિફાઇડ, વાયરના ખુલ્લા છેડા પર લગાવો. 1 . તમે જોશો કે આ કિસ્સામાં બંને ઇલેક્ટ્રોમીટરની સોય વારાફરતી વાયર દ્વારા ફોમ પ્લાસ્ટિકમાંથી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના આગમન પર પ્રતિક્રિયા આપે છે. 2 અને 5 નોંધપાત્ર રીતે અલગ લંબાઈ.

આ સૂચવે છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રસારની ઝડપ ખૂબ ઊંચી છે અને આદિમ પ્રયોગોમાં નક્કી કરી શકાતી નથી. પાછળથી લેવાયેલા માપ વિદ્યાર્થીઓને બતાવશે કે તે સેકન્ડ દીઠ સેંકડો હજારો કિલોમીટર છે.

સ્વ-નિયંત્રણ માટે પ્રશ્નો અને કાર્યો

1. વિદ્યુત ક્ષેત્રની વિભાવનાની રજૂઆત અને રચના માટે શ્રેષ્ઠ પદ્ધતિ શું છે?

2. કેવી રીતે સાબિત કરવું કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઊર્જા ધરાવે છે?

3. શું ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક્સમાં ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના પ્રચારની ઝડપને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે?

4. વિદ્યુત ક્ષેત્રોના સુપરપોઝિશનના સિદ્ધાંતની રચના કરો.

5. કયા ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર સૂચકો અસ્તિત્વમાં છે અને શૈક્ષણિક ક્ષેત્રના અભ્યાસમાં તેનો ઉપયોગ કેવી રીતે થઈ શકે?

6. ચીકણું તેલમાં સસ્પેન્ડ કરેલા ડાઇલેક્ટ્રિક પાવડર સાથે ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોને વિઝ્યુઅલાઇઝ કરવાની પદ્ધતિનો સાર શું છે?

7. શું પ્રાધાન્યક્ષમ છે: ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોના સ્પેક્ટ્રાનું નિદર્શન અથવા વિદ્યાર્થીઓ દ્વારા સ્વતંત્ર પ્રયોગમાં તેનું અવલોકન?

8. જટિલ વિદ્યુત ક્ષેત્રોના બળની રેખાઓ બાંધવા માટે મેક્સવેલની પદ્ધતિનો સાર શું છે?

9. કેવી રીતે બતાવવું કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર વાસ્તવમાં અવકાશમાં પ્રચાર કરે છે?

10. વાહકની સાથે વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રસારની અપવાદરૂપે ઊંચી ઝડપ દર્શાવતા પ્રયોગનો સાર શું છે?

સાહિત્ય

પેસિન A.I., રેશેટન્યાક વી.જી.વિદ્યુત ક્ષેત્ર દર્શાવવા માટે નવી તકનીકો. – શાળામાં ભૌતિકશાસ્ત્ર, 1986, નંબર 6, પૃષ્ઠ. 67-70.

પેસિન A.I., સ્વિસ્ટુનોવ એ.યુ., વાલીવ બી.એમ.શાળાના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરવા માટેનો નમૂના પ્રયોગ. – શૈક્ષણિક ભૌતિકશાસ્ત્ર, 1999, નંબર 2, પૃષ્ઠ. 19-28.

પ્રોકાઝોવ એ.વી.ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ પરના પ્રયોગોમાં ફોમ પ્લાસ્ટિક. – શૈક્ષણિક ભૌતિકશાસ્ત્ર, 2001, નંબર 3, પૃષ્ઠ. 4-10.

સાબિર્ઝ્યાનોવ એ.એ.ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇનનું બાંધકામ. – શૈક્ષણિક ભૌતિકશાસ્ત્ર, 2004, નંબર 5, પૃષ્ઠ. 27-28.

શિલોવ વી.એફ.બોલપોઇન્ટ પેનમાંથી બનાવેલ ભૌતિક ઉપકરણો. – શૈક્ષણિક ભૌતિકશાસ્ત્ર, 2000, નંબર 3, પૃષ્ઠ. 4-7.

કંડક્ટરમાં વર્તમાનની ઝડપ કેટલી છે? એક તુચ્છ, જો રેટરિકલ ન હોય તો, પ્રશ્ન, તે નથી? આપણે બધાએ શાળામાં ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કર્યો છે અને સારી રીતે યાદ રાખીએ છીએ કે વાહકમાં વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના આગળના પ્રસારની ઝડપ જેટલી હોય છે, એટલે કે પ્રકાશની ઝડપ જેટલી હોય છે. પરંતુ તે જ ભૌતિકશાસ્ત્રના પાઠોમાં, અમને રસપ્રદ પ્રયોગોનો સમૂહ બતાવવામાં આવ્યો હતો જ્યાં અમે જાતે જોઈ શકીએ છીએ. ચાલો આપણે ઇલેક્ટ્રોફોર મશીન, ઇબોનાઇટ, કાયમી ચુંબક વગેરે સાથે ઓછામાં ઓછા નોંધપાત્ર પ્રયોગો યાદ કરીએ.

પરંતુ યુનિવર્સિટીમાં જરૂરી સાધનોના અભાવ અને આ પ્રયોગોની જટિલતાને ટાંકીને વિદ્યુત પ્રવાહની ઝડપ માપવાના પ્રયોગો પણ બતાવવામાં આવ્યા ન હતા. છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, પ્રયોજિત વિજ્ઞાને એક મોટી છલાંગ લગાવી છે, અને હવે ઘણા એમેચ્યોર પાસે ઘરે એવા સાધનો છે જે વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગશાળાઓએ પણ થોડા દાયકાઓ પહેલા સપનામાં નહોતા વિચાર્યા. તેથી, સમય આવી ગયો છે કે વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિને માપવાનો અનુભવ બતાવવાનું શરૂ કરો, જેથી ભૌતિકશાસ્ત્રની શ્રેષ્ઠ પરંપરાઓમાં પ્રશ્ન એકવાર અને બધા માટે બંધ થઈ જાય. એટલે કે, પૂર્વધારણાઓ અને ધારણાઓના ગણિતના સ્તરે નહીં, પરંતુ દરેકને સમજી શકાય તેવા સરળ પ્રયોગો અને પ્રયોગોના સ્તરે.

વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિને માપવા માટેના પ્રયોગનો સાર શરમજનક બિંદુ સુધી સરળ છે. ચાલો ચોક્કસ લંબાઈનો વાયર લઈએ, અમારા કિસ્સામાં 40 મીટર, તેની સાથે ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલ જનરેટર અને બે-બીમ ઓસિલોસ્કોપ, એક બીમ, અનુક્રમે, વાયરની શરૂઆતમાં, અને બીજો તેના અંત સુધી કનેક્ટ કરો. બસ. 40 મીટર લાંબા વાયરમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થવામાં જે સમય લાગે છે તે લગભગ 160 નેનોસેકન્ડ છે. તે આ સમયે છે કે આપણે બે બીમ વચ્ચે ઓસિલોસ્કોપ પર પાળી જોવી જોઈએ. ચાલો હવે જોઈએ કે આપણે વ્યવહારમાં શું જોઈએ છીએ

એટલે કે, આપણે જોયું તેમ, અમારા કેસમાં 160 નેનોસેકન્ડનો કોઈ વિલંબ થતો નથી. અને તે અમારા કિસ્સામાં હતું કે અમે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની ગતિને માપવામાં અસમર્થ હતા, કારણ કે તે મેગ્નિટ્યુડના ઘણા ઓર્ડર મોટા હોવાનું બહાર આવ્યું છે અને તેને આવા સાધનો વડે માપી શકાતું નથી. કદાચ અમારા વાયર અદ્યતન નેનો ટેક્નોલોજી હતા, અથવા અમારા વિદ્યુત પ્રવાહને ખબર ન હતી કે તેને વાયરમાં 160 નેનોસેકન્ડ રહેવાની જરૂર છે? પરંતુ તે જે છે તે છે ...

સોકેટ્સ અને વાયરોમાં પ્રકાશની ઝડપે કરંટ કેમ વહેતો નથી? અથવા હજુ પણ...

કોઈપણ વ્યક્તિ જે ભૌતિકશાસ્ત્રને સમજે છે તે કહેશે કે વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિ પ્રકાશની ઝડપ જેટલી છે અને તે 300 હજાર કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ છે. એક તરફ, તે 100% સાચો છે, પરંતુ તેમાં ઘોંઘાટ છે.

પ્રકાશ સાથે, બધું સરળ અને પારદર્શક છે: ફોટોનની ફ્લાઇટની ઝડપ પ્રકાશ બીમના પ્રસારની ઝડપ જેટલી છે. ઇલેક્ટ્રોન સાથે તે વધુ મુશ્કેલ છે. વિદ્યુત પ્રવાહ દૃશ્યમાન કિરણોત્સર્ગથી ખૂબ જ અલગ છે.

શા માટે એવું માનવામાં આવે છે કે શૂન્યાવકાશમાં ફોટોનની ગતિ અને વાહકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ સમાન છે? નિવેદન વાસ્તવિક પરિણામો પર આધારિત છે. 1888 માં, જર્મન વૈજ્ઞાનિક હેનરિચ હર્ટ્ઝે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કર્યું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશ જેટલી ઝડપથી મુસાફરી કરે છે. પરંતુ શું આપણે કહી શકીએ કે વાહકમાંના ઇલેક્ટ્રોન પ્રકાશની ઝડપે ઉડે છે? આપણે વીજળીની પ્રકૃતિને સમજવાની જરૂર છે.

વિદ્યુત પ્રવાહ શું છે?

શાળાના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી તે જાણીતું છે કે વીજળી એ કંડક્ટરમાં વ્યવસ્થિત રીતે ફરતા ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ છે. જ્યારે વીજળીનો કોઈ સ્ત્રોત નથી, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન વાહકમાં અસ્તવ્યસ્ત રીતે, જુદી જુદી દિશામાં આગળ વધે છે. જો તમે બધા ચાર્જ થયેલા કણોની ગતિનો સરવાળો કરો છો, તો તમને શૂન્ય મળશે. તેથી, ધાતુનો ટુકડો ઇલેક્ટ્રિક આંચકો આપતો નથી.

જો કોઈ ધાતુની વસ્તુ વિદ્યુત સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય, તો તેમાંના તમામ ઈલેક્ટ્રોન એક સાંકળમાં લાઈનમાં ઉભા થઈને એક ધ્રુવથી બીજા ધ્રુવ તરફ વહે છે. કેટલી ઝડપથી સુવ્યવસ્થિત થશે? શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપે. પરંતુ આનો અર્થ એ નથી કે ઇલેક્ટ્રોન એક ધ્રુવથી બીજા ધ્રુવ પર એટલી ઝડપથી ઉડી ગયા. આ એક ખોટી માન્યતા છે. તે માત્ર એટલું જ છે કે લોકો આ વિચારના એટલા ટેવાયેલા છે કે વીજળી પ્રકાશ જેટલી ઝડપથી મુસાફરી કરે છે કે તેઓ વિગતો વિશે વધુ વિચારતા નથી.

પ્રકાશની ગતિ વિશે લોકપ્રિય ગેરસમજો

આવા સુપરફિસિયલ ધારણાનું બીજું ઉદાહરણ વીજળીની પ્રકૃતિનો ખ્યાલ છે. વાવાઝોડા દરમિયાન કઈ શારીરિક પ્રક્રિયાઓ થાય છે તે વિશે કેટલા લોકો વિચારે છે? ઉદાહરણ તરીકે, વીજળીની ઝડપ કેટલી છે? શું વાદ્યો વિના વીજળી કેટલી ઊંચાઈએ ક્રોધાવેશ કરે છે તે શોધવું શક્ય છે? ચાલો આ બધા સાથે ક્રમમાં વ્યવહાર કરીએ.

કોઈ એમ કહી શકે કે વીજળી પ્રકાશની ઝડપે થાય છે, અને તે ખોટું હશે. વાતાવરણમાં એક વિશાળ વિદ્યુત સ્રાવને કારણે થતી ફ્લેશ એટલી ઝડપથી ફેલાય છે, પરંતુ વીજળી પોતે ઘણી ધીમી હોય છે. લાઈટનિંગ બોલ્ટ એ પ્રકાશનો લેસર જેવો બીમ નથી, જો કે તે દૃષ્ટિની સમાન છે. વીજળીથી સંતૃપ્ત વાતાવરણમાં આ એક જટિલ માળખું છે.

સ્ટેપ્ડ લીડર અથવા મુખ્ય લાઈટનિંગ ચેનલ ઘણા તબક્કામાં રચાય છે. દરેક પગલું, દસ મીટર લાંબુ, લગભગ 100 કિમી/સેકંડની ઝડપે આયનાઈઝ્ડ કણોના ડિસ્ચાર્જ થ્રેડો સાથે રચાય છે. દરેક તબક્કે દિશા બદલાય છે, તેથી વીજળી એક પાતળી રેખા જેવી દેખાય છે. 100 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ ઝડપી છે, પરંતુ તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની ગતિથી ખૂબ દૂર છે. ત્રણ હજાર વખત.

કયું ઝડપી છે: વીજળી કે ગર્જના?

આ બાળકોના પ્રશ્નનો એક સરળ જવાબ છે - વીજળી. તે જ શાળાના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી તે જાણીતું છે કે હવામાં અવાજની ઝડપ આશરે 331 m/sec છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ કરતાં લગભગ એક મિલિયન ગણી ધીમી. આ જાણીને, વીજળીના અંતરની ગણતરી કેવી રીતે કરવી તે સમજવું સરળ છે.

ફ્લેશ લાઇટ ડિસ્ચાર્જની ક્ષણે આપણા સુધી પહોંચે છે, પરંતુ અવાજ લાંબા સમય સુધી પ્રવાસ કરે છે. ફ્લેશ અને ગર્જના વચ્ચેનો સમય અંતરાલ શોધવા માટે તે પૂરતું છે. હવે આપણે સરળ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને, વીજળી આપણાથી કેટલી દૂર છે તેની ગણતરી કરીએ છીએ:

L =T × 331

જ્યાં T એ ફ્લેશથી ગર્જના સુધીનો સમય છે અને L એ આપણાથી વીજળી સુધીનું મીટરનું અંતર છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ફ્લેશના 7.2 સેકન્ડ પછી ગર્જના ત્રાટકી. 331 × 7.2 = 2383. તે તારણ આપે છે કે વીજળી 2 કિલોમીટર 383 મીટરની ઉંચાઈ પર ત્રાટકી હતી.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની ગતિ એ વર્તમાનની ગતિ નથી

હવે ચાલો સંખ્યાઓ અને શરતો પર વધુ ધ્યાન આપીએ. વીજળીના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને, અમને ખાતરી થઈ કે એક નાની ખોટી ધારણા મોટી ભૂલો તરફ દોરી શકે છે. તે ચોક્કસપણે જાણીતું છે કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના પ્રસારની ઝડપ 300,000 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ છે. જો કે, આનો અર્થ એ નથી કે વાહકમાંના ઇલેક્ટ્રોન સમાન ઝડપે આગળ વધે છે.

ચાલો કલ્પના કરીએ કે બે ટીમો એ જોવા માટે સ્પર્ધા કરી રહી છે કે કોણ મેદાનના એક છેડાથી બીજા છેડા સુધી સૌથી ઝડપી બોલ લઈ શકે છે. પૂર્વશરત એ છે કે દરેક ટીમના સભ્ય તેમના હાથમાં બોલ સાથે ઘણા પગલાં લે છે. એક ટીમમાં પાંચ લોકો છે, અને બીજી ટીમમાં એક છે. તેમાંથી પાંચ, સાંકળમાં ગોઠવાયેલા, પાસ રમશે, દરેક શરૂઆતથી અંત સુધીની દિશામાં થોડા પગલાં લેશે. એક જ વ્યક્તિએ આખું અંતર ચલાવવું પડશે. દેખીતી રીતે, પાંચ લોકો જીતશે, કારણ કે બોલ વ્યક્તિ દોડી શકે તેના કરતા વધુ ઝડપથી ઉડે છે.

વીજળીનું પણ એવું જ છે. ઇલેક્ટ્રોન ધીમે ધીમે "દોડે છે" (નિર્દેશિત પ્રવાહમાં પ્રાથમિક કણોની તેમની પોતાની ઝડપ મિલીમીટર પ્રતિ સેકન્ડમાં ગણવામાં આવે છે), પરંતુ તેઓ ચાર્જના "બોલ" ને ખૂબ જ ઝડપથી એકબીજામાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. વાહકના વિરુદ્ધ છેડે સંભવિત તફાવતની ગેરહાજરીમાં, બધા ઇલેક્ટ્રોન અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે. આ દરેક પદાર્થમાં હાજર થર્મલ ચળવળ છે.

જો ઈલેક્ટ્રોન પ્રકાશની ઝડપે વાયરમાં ફરે છે

ચાલો કલ્પના કરીએ કે વાહકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઝડપ હજુ પણ પ્રકાશની ઝડપની નજીક છે. આ કિસ્સામાં, આધુનિક ઊર્જા આપણે જે સ્વરૂપમાં ટેવાયેલા છીએ તે અશક્ય હશે. જો ઈલેક્ટ્રોન વાયર સાથે 300,000 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે ઉડતા હોય, તો ખૂબ જ જટિલ તકનીકી સમસ્યાઓ હલ કરવી પડશે.

વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રસારની ગતિ.. વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં ચાર્જ કેરિયર્સની હિલચાલની ગતિ.. ચાર્જ કેરિયર્સના પ્રવાહની ગતિ શું નક્કી કરે છે?.. પ્રવાહની થર્મલ અસર..

વિદ્યુત પ્રવાહનો અભ્યાસ કરતી વખતે, અણુ સ્તરે થતી પ્રક્રિયાઓને સમજવામાં ઘણી વાર મુશ્કેલીઓ ઊભી થાય છે અને તે આપણી સંવેદનાઓ માટે અગમ્ય હોય છે - વિદ્યુત પ્રવાહ જોઈ, સાંભળી કે સ્પર્શી શકાતો નથી. આ સંખ્યાબંધ પ્રશ્નો ઉભા કરે છે, ખાસ કરીને: કંડક્ટર શા માટે ગરમ થાય છે? વાહકમાં ઈલેક્ટ્રોનની ઝડપ શું છે અને તે શેના પર નિર્ભર છે? જ્યારે આપણે સ્વીચ દબાવીએ છીએ ત્યારે લાઇટ બલ્બ લગભગ તરત જ કેમ પ્રગટે છે? ચાલો તેને એકસાથે શોધવાનો પ્રયાસ કરીએ અને તમને રુચિ ધરાવતા આ અને અન્ય પ્રશ્નોના જવાબ આપો.

શા માટે લાઇટ બલ્બ લગભગ તરત જ પ્રકાશિત થાય છે?

સૌ પ્રથમ, તમારે વિભાવનાઓને અલગ પાડવાની અને મૂંઝવણ કરવાની જરૂર નથી « વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રસારની ગતિ"અને" ચાર્જ કેરિયર્સની ઝડપ"- આ સમાન વસ્તુ નથી.

જ્યારે આપણે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રસારની ઝડપ વિશે વાત કરીએ છીએકંડક્ટરમાં, આનો અર્થ છે કંડક્ટરની સાથે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રસારની ગતિ, જે લગભગ સમાન છે પ્રકાશની ગતિ (≈ 300,000 કિમી/સેકંડ). જો કે, આનો અર્થ એ નથી કે કંડક્ટરમાં ચાર્જ કેરિયર્સની હિલચાલ આ પ્રચંડ ઝડપે થાય છે. બિલકુલ નહિ.

ચાર્જ કેરિયર્સની હિલચાલ (વાહકમાં આ મુક્ત ઈલેક્ટ્રોન હોય છે) હંમેશા એકદમ ધીમી ગતિએ થાય છે, થી નિર્દેશિત ડ્રિફ્ટની ઝડપ સાથે મિલીમીટરના અપૂર્ણાંક થી કેટલાક મિલીમીટર પ્રતિ સેકન્ડ, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, પદાર્થના અણુઓ સાથે અથડાઈને, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં તેમની હિલચાલના વધુ કે ઓછા પ્રતિકારને દૂર કરે છે.

પરંતુ મુદ્દો છેકે વાહકમાં ઘણા બધા મુક્ત ઈલેક્ટ્રોન છે (જો દરેક તાંબાના અણુમાં એક મુક્ત ઈલેક્ટ્રોન હોય, તો તાંબાના અણુ જેટલા મોબાઈલ ઈલેક્ટ્રોન હોય છે. મફત ઇલેક્ટ્રોન ઉપલબ્ધ છે દરેક જગ્યાએઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાં, લાઇટ બલ્બના ફિલામેન્ટ સહિત, પરંતુ તેના સુધી મર્યાદિત નથી, જે આ સર્કિટનો ભાગ છે.
જ્યારે વાહક વિદ્યુત ઊર્જાના સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ હોય છે, ત્યારે તેમાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર પ્રસરે છે (પ્રકાશની ઝડપની નજીકની ઝડપે), જે તમામ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન પર કાર્ય કરવાનું શરૂ કરે છે. લગભગ એક સાથે.

તેથી અમે કોઈ અંતર જોતા નથીપાવર પ્લાન્ટથી દસ અથવા સેંકડો કિલોમીટરના અંતરે સ્થિત સ્વીચના સંપર્કો અને લાઇટ બલ્બની શરૂઆતની વચ્ચે. તેઓએ વોલ્ટેજ ચાલુ કર્યું, મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ખસેડવા લાગ્યા (એક જ સમયે સમગ્ર સર્કિટમાં), ચાર્જ ટ્રાન્સફર કર્યો, ગતિ ઊર્જાને ટંગસ્ટન અણુઓ (અગ્નિથી પ્રકાશિત ફિલામેન્ટ) માં સ્થાનાંતરિત કરી, બાદમાં ગ્લો સુધી ગરમ થાય છે - અને તેથી લાઇટ બલ્બ ચમકે છે.

વૈકલ્પિક પ્રવાહના કિસ્સામાંજરૂરી ગરમી (ફિલામેન્ટની વિખરાયેલી શક્તિ) મેળવવા માટે, વર્તમાનની દિશામાં કોઈ ફરક પડતો નથી. મુક્ત ઈલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં થતા ફેરફારો અનુસાર ઓસીલેટ થાય છે અને ચાર્જને આગળ અને પાછળ ટ્રાન્સફર કરે છે. આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોન ટંગસ્ટન ક્રિસ્ટલ જાળીના અણુઓ સાથે અથડાય છે, તેમની ઊર્જા તેમને સ્થાનાંતરિત કરે છે. આનાથી લાઇટ બલ્બ ફિલામેન્ટ ગરમ થાય છે અને ચમકે છે.

ચાર્જ કેરિયર્સના ડ્રિફ્ટની ઝડપ શું નક્કી કરે છે?

ચાર્જ કેરિયર્સની ઝડપ પરપણ પ્રભાવિત કરે છે વાહક પ્રતિકાર . પાતળા વાહકમાં વધુ પ્રતિકાર હોય છે, મોટા વ્યાસના વાહકમાં ઓછો પ્રતિકાર હોય છે. તદનુસાર, પાતળા વાહકમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ દર જાડા વાહક (સમાન પ્રવાહ પર) કરતા વધારે હશે.

વાહક સામગ્રી પણ મહત્વપૂર્ણ છે:એલ્યુમિનિયમ કંડક્ટરમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ દર સમાન ક્રોસ-સેક્શનના કોપર કંડક્ટર કરતા વધારે હશે. આનો અર્થ એ છે કે, અન્ય વસ્તુઓની સાથે, એ જ પ્રવાહ તાંબા કરતા એલ્યુમિનિયમ વાહકને વધુ ગરમ કરશે.

વર્તમાનની થર્મલ અસર

મફત ઇલેક્ટ્રોનસ્ફટિક જાળીના આયનો સાથે અથડાવું, દરેક અથડામણમાં તેમને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ મુક્ત મુસાફરી દરમિયાન હસ્તગત ગતિ ઊર્જા આપે છે. પરિણામે, ધાતુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ક્રમબદ્ધ હિલચાલને ચોક્કસ સ્થિર ગતિ સાથે સમાન ગતિ તરીકે ગણી શકાય.
ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા પ્રાપ્ત થઈ હોવાથી સ્ફટિક જાળીના આયનોમાં સ્થાનાંતરિતઅથડામણની ઘટનામાં, જ્યારે સીધો પ્રવાહ પસાર થાય છે ત્યારે કંડક્ટર ગરમ થાય છે.

વૈકલ્પિક પ્રવાહના કિસ્સામાંસમાન અસર થાય છે. માત્ર એટલો જ તફાવત છે કે ઈલેક્ટ્રોન એક દિશામાં આગળ વધતા નથી, પરંતુ વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ તેઓ મુખ્ય આવર્તન (50/60 હર્ટ્ઝ) પર આગળ-પાછળ ફરે છે, જે વ્યવહારીક રીતે સ્થાને રહે છે.
આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોન પણ મેટલ ક્રિસ્ટલ જાળીના અણુઓ સાથે અથડાય છે, તેમની ગતિ ઊર્જાને સ્થાનાંતરિત કરે છે અને આ ક્રિસ્ટલ જાળીને ગરમ કરવા તરફ દોરી જાય છે. પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા વર્તમાન મૂલ્યો પર, મજબૂત રીતે ગરમ જાળી કાયમી જોડાણો પણ ગુમાવી શકે છે (ધાતુ ઓગળવાનું શરૂ થશે).