इलेक्ट्रिक चार्ज. त्याची विवेकबुद्धी

इलेक्ट्रिक चार्ज. त्याची विवेकबुद्धी. इलेक्ट्रिक चार्जच्या संरक्षणाचा कायदा. वेक्टर आणि स्केलर स्वरूपात कुलॉम्बचा नियम.

इलेक्ट्रिक चार्जइलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शक्तीच्या परस्परसंवादामध्ये प्रवेश करण्यासाठी कण किंवा शरीराच्या गुणधर्माचे वैशिष्ट्य दर्शवणारे भौतिक प्रमाण आहे. इलेक्ट्रिक चार्ज सामान्यतः q किंवा Q या अक्षरांनी दर्शविला जातो. दोन प्रकारचे इलेक्ट्रिक चार्ज असतात, ज्यांना पारंपारिकपणे सकारात्मक आणि ऋण म्हणतात. शुल्क एका शरीरातून दुसऱ्या शरीरात हस्तांतरित केले जाऊ शकते (उदाहरणार्थ, थेट संपर्काद्वारे). शरीराच्या वस्तुमानाच्या विपरीत, इलेक्ट्रिक चार्ज हे दिलेल्या शरीराचे अविभाज्य वैशिष्ट्य नाही. वेगवेगळ्या परिस्थितीत समान शरीरावर भिन्न चार्ज असू शकतो. जसे शुल्क दूर करतात, तसे शुल्क आकर्षित करतात. इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन हे अनुक्रमे प्राथमिक ऋण आणि सकारात्मक शुल्काचे वाहक आहेत. इलेक्ट्रिक चार्जचे एकक कूलॉम्ब (C) आहे - 1 s मध्ये 1 A च्या प्रवाहाने कंडक्टरच्या क्रॉस सेक्शनमधून जाणारे इलेक्ट्रिक चार्ज.

इलेक्ट्रिक चार्ज स्वतंत्र आहे, म्हणजे कोणत्याही शरीराचा चार्ज हा प्राथमिक विद्युत शुल्क e () चा पूर्णांक गुणक असतो.

शुल्काच्या संरक्षणाचा कायदा: कोणत्याही बंद प्रणालीच्या विद्युत शुल्काची बीजगणितीय बेरीज (बाह्य संस्थांसह शुल्काची देवाणघेवाण न करणारी प्रणाली) अपरिवर्तित राहते: q1 + q2 + q3 + ... +qn = const.

कुलॉम्बचा कायदा: दोन पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जेसमधील परस्परसंवादाचे बल या शुल्कांच्या परिमाणाच्या प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

(स्केलर स्वरूपात)

जेथे F - कूलॉम्ब बल, q1 आणि q2 - शरीराचा विद्युत चार्ज, r - शुल्कांमधील अंतर, e0 = 8.85*10^(-12) - विद्युत स्थिरांक, e - माध्यमाचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक, k = 9*10^ 9 - आनुपातिकता घटक.

कुलॉम्बच्या कायद्याचे समाधान होण्यासाठी, 3 अटी आवश्यक आहेत:

अट 1: चार्जेसची पॉइंटेडनेस - म्हणजेच चार्ज केलेल्या बॉडींमधील अंतर त्यांच्या आकारापेक्षा खूप जास्त आहे

अट 2: शुल्काची स्थिरता. अन्यथा, अतिरिक्त प्रभाव लागू होतात: फिरत्या चार्जचे चुंबकीय क्षेत्र आणि संबंधित अतिरिक्त लॉरेन्ट्झ बल दुसऱ्या फिरत्या चार्जवर कार्य करते

अट 3: व्हॅक्यूममधील शुल्काचा परस्परसंवाद

वेक्टर स्वरूपातकायदा खालीलप्रमाणे लिहिलेला आहे:

चार्ज 1 चार्ज 2 वर कार्य करते ते बल कोठे आहे; q1, q2 - शुल्काची परिमाण; - त्रिज्या वेक्टर (चार्ज 1 पासून चार्ज 2 पर्यंत निर्देशित केलेला सदिश, आणि समान, निरपेक्ष मूल्यामध्ये, शुल्कांमधील अंतरापर्यंत - ); k - आनुपातिकता गुणांक.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड ताकद. वेक्टर आणि स्केलर स्वरूपात पॉइंट चार्जच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड मजबुतीसाठी अभिव्यक्ती. व्हॅक्यूम आणि पदार्थातील विद्युत क्षेत्र. डायलेक्ट्रिक स्थिरांक.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड स्ट्रेंथ हे फील्डचे वैशिष्ट्य असलेले वेक्टर फोर्स आहे आणि फील्डमध्ये दिलेल्या बिंदूवर सादर केलेल्या युनिट टेस्ट चार्जवर फील्ड ज्या बलाने कार्य करते त्याच्या संख्यात्मकदृष्ट्या समान आहे:

तणावाचे एकक 1 N/C आहे - ही इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डची तीव्रता आहे जी 1 N च्या शक्तीसह 1 C च्या चार्जवर कार्य करते. तणाव V/m मध्ये देखील व्यक्त केला जातो.

सूत्र आणि कुलॉम्बच्या नियमानुसार, व्हॅक्यूममधील पॉइंट चार्जची फील्ड ताकद

किंवा

सदिश E ची दिशा सकारात्मक चार्जवर कार्य करणाऱ्या बलाच्या दिशेशी जुळते. जर फील्ड पॉझिटिव्ह चार्जद्वारे तयार केले गेले असेल, तर व्हेक्टर ई हे त्रिज्या वेक्टरच्या बाजूने चार्जपासून बाह्य जागेत निर्देशित केले जाते (चाचणी सकारात्मक चार्जचे प्रतिकर्षण); जर फील्ड ऋण शुल्काने तयार केले असेल, तर सदिश E चार्जकडे निर्देशित केले जाईल.

ते. ताण हे इलेक्ट्रोस्टॅटिक क्षेत्राचे वैशिष्ट्य आहे.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचे ग्राफिकली प्रतिनिधित्व करण्यासाठी, वेक्टर तीव्रता रेषा वापरा ( वीज ओळी). फील्ड लाइन्सची घनता तणावाच्या विशालतेचा न्याय करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.

फील्ड चार्जेसच्या प्रणालीद्वारे तयार केले असल्यास, फील्डमध्ये दिलेल्या बिंदूवर सादर केलेल्या चाचणी शुल्कावर कार्य करणारी परिणामी शक्ती प्रत्येक पॉइंट चार्जमधून स्वतंत्रपणे चाचणी शुल्कावर कार्य करणार्या बलांच्या भौमितिक बेरीजच्या समान असते. म्हणून, फील्डच्या दिलेल्या बिंदूवर तीव्रता समान आहे:

हे गुणोत्तर व्यक्त करते फील्ड सुपरपोझिशनचे सिद्धांत: शुल्क प्रणालीद्वारे तयार केलेल्या परिणामी फील्डची ताकद प्रत्येक चार्जद्वारे स्वतंत्रपणे दिलेल्या बिंदूवर तयार केलेल्या फील्ड सामर्थ्याच्या भौमितिक बेरीजच्या समान असते.

व्हॅक्यूममधील विद्युत प्रवाह कोणत्याही चार्ज केलेल्या कणांच्या (इलेक्ट्रॉन, आयन) क्रमबद्ध हालचालीद्वारे तयार केला जाऊ शकतो.

डायलेक्ट्रिक स्थिरांक- माध्यमाचे डायलेक्ट्रिक गुणधर्म दर्शविणारे प्रमाण - त्याचा विद्युत क्षेत्राला प्रतिसाद.

फार मजबूत नसलेल्या क्षेत्रांतील बहुतेक डायलेक्ट्रिकमध्ये, डायलेक्ट्रिक स्थिरांक E फील्डवर अवलंबून नसतो. मजबूत इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये (इंट्रा-अणु फील्डशी तुलना करता येते), आणि सामान्य फील्डमधील काही डायलेक्ट्रिक्समध्ये, E वर D चे अवलंबित्व नॉनलाइनर असते. तसेच, डायलेक्ट्रिक स्थिरांक दर्शवितो की दिलेल्या माध्यमातील विद्युत शुल्कांमधील परस्पर क्रिया बल F हे व्हॅक्यूममधील त्यांच्या परस्पर क्रिया बल Fo पेक्षा किती वेळा कमी आहे.

एखाद्या पदार्थाचा सापेक्ष डायलेक्ट्रिक स्थिरांक चाचणी कॅपेसिटरच्या कॅपेसिटन्सची दिलेल्या डायलेक्ट्रिक (Cx) आणि व्हॅक्यूम (Co) मधील समान कॅपेसिटरच्या कॅपॅसिटन्सची तुलना करून निर्धारित केला जाऊ शकतो:

फील्डची मूलभूत मालमत्ता म्हणून सुपरपोझिशनचे तत्त्व. त्रिज्या वेक्टरसह बिंदूवर समन्वय असलेल्या बिंदूंवर स्थित बिंदू शुल्काच्या प्रणालीद्वारे तयार केलेल्या फील्डच्या सामर्थ्य आणि संभाव्यतेसाठी सामान्य अभिव्यक्ती (परिच्छेद 4 पहा)

जर आपण सर्वात सामान्य अर्थाने सुपरपोझिशनच्या तत्त्वाचा विचार केला तर त्यानुसार, कणांवर कार्य करणार्या बाह्य शक्तींच्या प्रभावाची बेरीज त्या प्रत्येकाच्या वैयक्तिक मूल्यांची बेरीज असेल. हे तत्त्व विविध रेखीय प्रणालींवर लागू होते, म्हणजे. प्रणाली ज्यांचे वर्तन रेखीय संबंधांद्वारे वर्णन केले जाऊ शकते. एक उदाहरण म्हणजे एक साधी परिस्थिती जिथे एक रेखीय लहर एका विशिष्ट माध्यमात प्रसारित होते, अशा परिस्थितीत त्याचे गुणधर्म लहरीतून उद्भवणाऱ्या त्रासाच्या प्रभावाखाली देखील संरक्षित केले जातील. हे गुणधर्म प्रत्येक कर्णमधुर घटकांच्या प्रभावांची विशिष्ट बेरीज म्हणून परिभाषित केले आहेत.

सुपरपोझिशनचे तत्त्व इतर फॉर्म्युलेशन घेऊ शकतात जे वरील प्रमाणे पूर्णपणे समतुल्य आहेत:

· जेव्हा तिसरा कण येतो तेव्हा दोन कणांमधील परस्परसंवाद बदलत नाही, जो पहिल्या दोनशी देखील संवाद साधतो.

· अनेक-कण प्रणालीतील सर्व कणांची परस्परसंवाद ऊर्जा ही फक्त कणांच्या सर्व संभाव्य जोड्यांमधील जोडी परस्परसंवादाच्या उर्जेची बेरीज असते. प्रणालीमध्ये कोणतेही अनेक-कण परस्परसंवाद नाहीत.

· अनेक-कण प्रणालीच्या वर्तनाचे वर्णन करणारी समीकरणे कणांच्या संख्येत रेखीय असतात.

6 व्होल्टेज व्हेक्टरचे अभिसरण म्हणजे विद्युत शक्तींद्वारे एकच सकारात्मक चार्ज बंद मार्गावर हलवताना एल.

बंद लूपच्या बाजूने इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड फोर्सचे कार्य शून्य (संभाव्य फील्ड फोर्सचे कार्य) असल्याने, बंद लूपसह इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड शक्तीचे अभिसरण शून्य आहे.

फील्ड क्षमता. कोणत्याही इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचे कार्य एका बिंदूपासून दुसऱ्या बिंदूवर चार्ज केलेले शरीर हलवताना प्रक्षेपणाच्या आकारावर अवलंबून नसते, जसे की एकसमान फील्डच्या कामाप्रमाणे. बंद मार्गावर, इलेक्ट्रोस्टॅटिक क्षेत्राचे कार्य नेहमी शून्य असते. या गुणधर्मासह फील्ड संभाव्य म्हणतात. विशेषतः, पॉइंट चार्जच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डमध्ये संभाव्य वर्ण असतो.
संभाव्य क्षेत्राचे कार्य संभाव्य उर्जेतील बदलाच्या संदर्भात व्यक्त केले जाऊ शकते. सूत्र कोणत्याही इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डसाठी वैध आहे.

7-11 तीव्रतेसह एकसमान विद्युत क्षेत्राच्या फील्ड रेषा एका विशिष्ट क्षेत्रामध्ये S मध्ये गेल्यास, तीव्रतेच्या वेक्टरचा प्रवाह (पूर्वी आम्ही क्षेत्राद्वारे फील्ड लाइनची संख्या म्हणतो) सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाईल:

जेथे En हे वेक्टरचे गुणाकार आहे आणि दिलेल्या क्षेत्रासाठी सामान्य आहे (चित्र 2.5).

तांदूळ. २.५

S पृष्ठभागावरून जाणाऱ्या बलाच्या एकूण रेषांना या पृष्ठभागावरून FU तीव्रता वेक्टरचा प्रवाह म्हणतात.

सदिश स्वरूपात, आपण दोन सदिशांचे स्केलर गुणाकार लिहू शकतो, जेथे वेक्टर.

अशा प्रकारे, वेक्टर फ्लक्स एक स्केलर आहे, जो कोन α च्या मूल्यावर अवलंबून, एकतर सकारात्मक किंवा नकारात्मक असू शकतो.

आकृती २.६ आणि २.७ मध्ये दाखवलेली उदाहरणे पाहू.

	तांदूळ. २.६	तांदूळ. २.७

आकृती 2.6 साठी, पृष्ठभाग A1 सकारात्मक चार्जने वेढलेले आहे आणि येथील प्रवाह बाहेरच्या दिशेने निर्देशित केला आहे, म्हणजे. पृष्ठभाग A2– नकारात्मक चार्जने वेढलेले आहे, येथे ते आतील दिशेने निर्देशित केले आहे. पृष्ठभाग A मधून एकूण प्रवाह शून्य आहे.

आकृती 2.7 साठी, जर पृष्ठभागाच्या आत एकूण चार्ज शून्य नसेल तर प्रवाह शून्य होणार नाही. या कॉन्फिगरेशनसाठी, पृष्ठभाग A मधून प्रवाह ऋण आहे (फील्ड लाइनची संख्या मोजा).

अशा प्रकारे, व्होल्टेज वेक्टरचा प्रवाह चार्जवर अवलंबून असतो. हा ऑस्ट्रोग्राडस्की-गॉस प्रमेयचा अर्थ आहे.

गॉसचे प्रमेय

प्रायोगिकरित्या स्थापित कौलॉम्ब कायदा आणि सुपरपोझिशन तत्त्वामुळे व्हॅक्यूममध्ये दिलेल्या चार्जेस सिस्टमच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचे पूर्णपणे वर्णन करणे शक्य होते. तथापि, पॉइंट चार्जच्या कुलॉम्ब फील्डची कल्पना न करता, इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचे गुणधर्म दुसर्या, अधिक सामान्य स्वरूपात व्यक्त केले जाऊ शकतात.

इलेक्ट्रिक फील्ड - इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ वेक्टरचा प्रवाह Φ दर्शविणारी एक नवीन भौतिक मात्रा सादर करूया. ज्या जागेत विद्युत क्षेत्र तयार केले आहे त्या जागेत काही बऱ्यापैकी लहान क्षेत्र ΔS असू द्या. क्षेत्रफळ ΔS आणि वेक्टर आणि सामान्य ते साइट दरम्यानच्या कोनाच्या कोसाइन α द्वारे वेक्टर मॉड्यूलसच्या उत्पादनास साइट ΔS (चित्र 1.3.1) द्वारे तीव्रता वेक्टरचा प्राथमिक प्रवाह म्हणतात:

आता आपण काही अनियंत्रित बंद पृष्ठभाग S विचारात घेऊ या. जर आपण या पृष्ठभागाचे लहान भाग ΔSi मध्ये विभागले, तर या लहान क्षेत्रांमधून फील्डचा प्राथमिक प्रवाह ΔΦi निर्धारित करा आणि नंतर त्यांची बेरीज करा, परिणामी आपल्याला प्रवाह Φ प्राप्त होईल. बंद पृष्ठभाग S द्वारे वेक्टर (चित्र 1.3.2):

गॉसचे प्रमेय असे सांगते:

एका अनियंत्रित बंद पृष्ठभागाद्वारे इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड स्ट्रेंथ वेक्टरचा प्रवाह हा या पृष्ठभागाच्या आत असलेल्या शुल्काच्या बीजगणितीय बेरीजच्या समान असतो, ज्याला विद्युत स्थिरांक ε0 ने भागले जाते.

जेथे R ही गोलाची त्रिज्या आहे. गोलाकार पृष्ठभागाद्वारे प्रवाह Φ हे E च्या गुणाकार आणि गोलाच्या क्षेत्रफळ 4πR2 च्या समान असेल. त्यामुळे,

आता आपण बिंदू चार्जला एका अनियंत्रित बंद पृष्ठभाग S ने घेरू या आणि R0 त्रिज्या (Fig. 1.3.3) च्या सहायक गोलाचा विचार करूया.

शिखरावर ΔΩ लहान घन कोन असलेल्या शंकूचा विचार करा. हा शंकू गोलावर एक लहान क्षेत्र ΔS0 आणि पृष्ठभाग S वर एक क्षेत्र ΔS हायलाइट करेल. या क्षेत्रांमधून येणारे प्राथमिक प्रवाह ΔΦ0 आणि ΔΦ समान आहेत. खरंच,

अशाच प्रकारे, हे दाखवले जाऊ शकते की जर बंद पृष्ठभाग S बिंदू चार्ज q कव्हर करत नसेल, तर प्रवाह Φ = 0. अशी केस अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. १.३.२. पॉइंट चार्जच्या विद्युत क्षेत्राच्या बलाच्या सर्व रेषा बंद पृष्ठभाग S मधून आणि त्यामधून आत प्रवेश करतात. S पृष्ठभागाच्या आत कोणतेही शुल्क नसतात, त्यामुळे या प्रदेशात क्षेत्र रेषा तुटत नाहीत किंवा उद्भवत नाहीत.

एका अनियंत्रित शुल्क वितरणाच्या बाबतीत गॉसच्या प्रमेयाचे सामान्यीकरण सुपरपोझिशन तत्त्वानुसार होते. कोणत्याही चार्ज वितरणाचे फील्ड पॉइंट चार्जेसच्या इलेक्ट्रिक फील्डच्या वेक्टर बेरीज म्हणून दर्शविले जाऊ शकते. अनियंत्रित बंद पृष्ठभाग S द्वारे शुल्क प्रणालीचा प्रवाह Φ ही वैयक्तिक शुल्काच्या विद्युत क्षेत्राच्या प्रवाह Φi ची बेरीज असेल. जर चार्ज क्यूई पृष्ठभाग S च्या आत असेल, तर ते प्रवाहात समान योगदान देते जर हे शुल्क पृष्ठभागाच्या बाहेर असेल, तर प्रवाहात त्याच्या विद्युत क्षेत्राचे योगदान शून्य असेल.

अशा प्रकारे, गॉसचे प्रमेय सिद्ध झाले आहे.

गॉसचे प्रमेय हे कुलॉम्बच्या नियमाचे आणि सुपरपोझिशनच्या तत्त्वाचे परिणाम आहे. परंतु जर आपण या प्रमेयात असलेले विधान प्रारंभिक स्वयंसिद्ध म्हणून घेतले तर त्याचा परिणाम कूलॉम्बचा नियम होईल. म्हणून, गॉसच्या प्रमेयाला कधीकधी कौलॉम्बच्या कायद्याचे पर्यायी सूत्र म्हटले जाते.

गॉसच्या प्रमेयाचा वापर करून, काही प्रकरणांमध्ये चार्ज केलेल्या शरीराभोवती विद्युत क्षेत्राची ताकद सहजपणे मोजणे शक्य आहे जर दिलेल्या चार्ज वितरणामध्ये काही सममिती असेल आणि फील्डच्या सामान्य संरचनेचा आधीच अंदाज लावला जाऊ शकतो.

एक उदाहरण म्हणजे पातळ-भिंतीच्या, पोकळ, एकसमान चार्ज केलेल्या लांब सिलिंडर त्रिज्या R च्या फील्डची गणना करण्याची समस्या. या समस्येमध्ये अक्षीय सममिती आहे. सममितीच्या कारणास्तव, विद्युत क्षेत्र त्रिज्या बाजूने निर्देशित केले जाणे आवश्यक आहे. म्हणून, गॉसचे प्रमेय लागू करण्यासाठी, काही त्रिज्या r आणि लांबी l च्या कोएक्सियल सिलेंडरच्या स्वरूपात बंद पृष्ठभाग S निवडणे उचित आहे, दोन्ही टोकांना बंद केलेले (चित्र 1.3.4).

r ≥ R साठी, तीव्रतेच्या वेक्टरचा संपूर्ण प्रवाह सिलिंडरच्या बाजूच्या पृष्ठभागावरून जाईल, ज्याचे क्षेत्रफळ 2πrl इतके आहे, कारण दोन्ही तळांमधून प्रवाह शून्य आहे. गॉसच्या प्रमेयाचा उपयोग देते:

हा परिणाम चार्ज केलेल्या सिलेंडरच्या त्रिज्या R वर अवलंबून नाही, म्हणून तो लांब एकसमान चार्ज केलेल्या फिलामेंटच्या फील्डवर देखील लागू होतो.

चार्ज केलेल्या सिलेंडरच्या आत फील्ड ताकद निश्चित करण्यासाठी, केस r साठी बंद पृष्ठभाग तयार करणे आवश्यक आहे< R. В силу симметрии задачи поток вектора напряженности через боковую поверхность гауссова цилиндра должен быть и в этом случае равен Φ = E 2πrl. Согласно теореме Гаусса, этот поток пропорционален заряду, оказавшемуся внутри замкнутой поверхности. Этот заряд равен нулю. Отсюда следует, что электрическое поле внутри однородно заряженного длинного полого цилиндра равно нулю.

अशाच प्रकारे, जेव्हा चार्जेसच्या वितरणामध्ये काही प्रकारची सममिती असते, उदाहरणार्थ, केंद्र, समतल किंवा अक्षाबद्दल सममिती असते तेव्हा इतर अनेक प्रकरणांमध्ये विद्युत क्षेत्र निश्चित करण्यासाठी गॉसचे प्रमेय लागू करू शकते. यापैकी प्रत्येक बाबतीत, योग्य आकाराची बंद गॉसियन पृष्ठभाग निवडणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, मध्यवर्ती सममितीच्या बाबतीत, सममिती बिंदूवर केंद्र असलेल्या गोलाच्या स्वरूपात गॉसियन पृष्ठभाग निवडणे सोयीचे आहे. अक्षीय सममितीसह, बंद पृष्ठभाग कोएक्सियल सिलेंडरच्या रूपात निवडणे आवश्यक आहे, दोन्ही टोकांना बंद केलेले (वर चर्चा केलेल्या उदाहरणाप्रमाणे). जर शुल्काच्या वितरणामध्ये कोणतीही सममिती नसेल आणि विद्युत क्षेत्राच्या सामान्य संरचनेचा अंदाज लावला जाऊ शकत नाही, तर गॉसच्या प्रमेयाचा वापर फील्ड स्ट्रेंथ निश्चित करण्याच्या समस्येस सुलभ करू शकत नाही.

सममितीय चार्ज वितरणाचे दुसरे उदाहरण पाहू - एकसमान चार्ज केलेल्या विमानाचे क्षेत्र निश्चित करणे (चित्र 1.3.5).

या प्रकरणात, दोन्ही टोकांना बंद असलेल्या काही लांबीच्या सिलेंडरच्या स्वरूपात गॉसियन पृष्ठभाग एस निवडणे उचित आहे. सिलेंडरचा अक्ष चार्ज केलेल्या विमानाला लंब दिशेने निर्देशित केला जातो आणि त्याचे टोक त्याच्यापासून समान अंतरावर असतात. सममितीमुळे, एकसमान चार्ज केलेल्या विमानाचे क्षेत्र सर्वत्र सामान्य बाजूने निर्देशित केले जाणे आवश्यक आहे. गॉसच्या प्रमेयाचा उपयोग देते:

जेथे σ ही पृष्ठभागावरील चार्ज घनता आहे, म्हणजे प्रति युनिट क्षेत्र शुल्क.

एकसमान चार्ज केलेल्या विमानाच्या विद्युत क्षेत्रासाठी परिणामी अभिव्यक्ती मर्यादित आकाराच्या फ्लॅट चार्ज केलेल्या क्षेत्राच्या बाबतीत देखील लागू होते. या प्रकरणात, फील्डची ताकद ज्या बिंदूवर निर्धारित केली जाते ते चार्ज केलेल्या क्षेत्रापर्यंतचे अंतर क्षेत्राच्या आकारापेक्षा लक्षणीय कमी असावे.

आणि 7 - 11 चे वेळापत्रक

1. एकसमान चार्ज केलेल्या गोलाकार पृष्ठभागाद्वारे तयार केलेल्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डची तीव्रता.

त्रिज्या R (Fig. 13.7) च्या गोलाकार पृष्ठभागावर एकसमान वितरित शुल्क q असू द्या, म्हणजे. गोलावरील कोणत्याही बिंदूवर पृष्ठभाग चार्ज घनता समान असेल.

a आपण आपल्या गोलाकार पृष्ठभागाला r>R त्रिज्येसह सममितीय पृष्ठभाग S मध्ये बंद करू. पृष्ठभाग S द्वारे तणाव वेक्टरचा प्रवाह समान असेल

गॉसच्या प्रमेयाने

त्यामुळे

c चार्ज केलेल्या गोलाकार पृष्ठभागाच्या आत स्थित असलेल्या बिंदू B मधून, r त्रिज्या S गोल करू.

2. बॉलचे इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड.

आपल्याकडे त्रिज्या R चा एक बॉल आहे, जो घनतेच्या घनतेने एकसमान चार्ज केला जातो.

कोणत्याही बिंदूवर A बॉलच्या बाहेर त्याच्या केंद्रापासून r अंतरावर (r>R), त्याचे फील्ड चेंडूच्या मध्यभागी असलेल्या पॉइंट चार्जच्या क्षेत्रासारखे असते. नंतर चेंडू बाहेर

(13.10)

आणि त्याच्या पृष्ठभागावर (r=R)

B बिंदूवर, चेंडूच्या मध्यभागी r अंतरावर (r>R), फील्ड फक्त r त्रिज्या असलेल्या गोलाच्या आत बंद केलेल्या चार्जद्वारे निर्धारित केले जाते. या गोलाकारातून टेंशन वेक्टरचा प्रवाह समान आहे

दुसरीकडे, गॉसच्या प्रमेयानुसार

शेवटच्या अभिव्यक्तींच्या तुलनेत ते खालीलप्रमाणे आहे

बॉलच्या आत डायलेक्ट्रिक स्थिरांक कोठे आहे. चेंडूच्या मध्यभागी असलेल्या अंतरावर चार्ज केलेल्या गोलाकाराने निर्माण केलेल्या क्षेत्रीय शक्तीचे अवलंबित्व (चित्र 13.10) मध्ये दर्शविले आहे.

आपण असे गृहीत धरू की त्रिज्या R च्या पोकळ दंडगोलाकार पृष्ठभागावर स्थिर रेषीय घनतेने शुल्क आकारले जाते.

त्रिज्याचा समाक्षीय दंडगोलाकार पृष्ठभाग काढू या. या पृष्ठभागावरून ताण वेक्टरचा प्रवाह

गॉसच्या प्रमेयाने

शेवटच्या दोन अभिव्यक्तींमधून आम्ही एकसमान चार्ज केलेल्या थ्रेडद्वारे तयार केलेली फील्ड ताकद निर्धारित करतो:

विमानाची अमर्याद मर्यादा असू द्या आणि प्रति युनिट क्षेत्रफळ σ च्या बरोबरीने असू द्या. सममितीच्या नियमांवरून असे दिसून येते की फील्ड सर्वत्र विमानाला लंब दिशेने निर्देशित केले जाते आणि जर इतर कोणतेही बाह्य शुल्क नसतील तर विमानाच्या दोन्ही बाजूंचे फील्ड समान असले पाहिजेत. चार्ज केलेल्या विमानाचा काही भाग काल्पनिक दंडगोलाकार बॉक्सपर्यंत मर्यादित करू या, जेणेकरून बॉक्स अर्धा कापला जाईल आणि त्याचे घटक लंब असतील आणि दोन बेस, प्रत्येकाचे क्षेत्रफळ S असलेले, चार्ज केलेल्या विमानाला समांतर असतील (आकृती 1.10).

एकूण वेक्टर प्रवाह; ताण हा पहिल्या बेसच्या क्षेत्रफळाच्या S ने गुणाकार केलेल्या सदिशाच्या बरोबरीचा असतो, तसेच विरुद्ध बेसमधून वेक्टरचा प्रवाह असतो. सिलेंडरच्या बाजूच्या पृष्ठभागाद्वारे तणाव प्रवाह शून्य आहे, कारण तणावाच्या रेषा त्यांना छेदत नाहीत. अशा प्रकारे, दुसरीकडे, गॉसच्या प्रमेयानुसार

त्यामुळे

पण नंतर असीम एकसमान चार्ज केलेल्या विमानाची फील्ड स्ट्रेंथ बरोबरीची असेल

या अभिव्यक्तीमध्ये निर्देशांक समाविष्ट नाहीत, म्हणून इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड एकसमान असेल आणि फील्डच्या कोणत्याही टप्प्यावर तिची तीव्रता समान असेल.

5. समान घनतेसह विरुद्ध चार्ज केलेल्या दोन अनंत समांतर विमानांनी तयार केलेली फील्ड ताकद.

आकृती 13.13 मधून पाहिल्याप्रमाणे, पृष्ठभाग चार्ज घनता असलेल्या दोन अनंत समांतर विमानांमधील फील्ड सामर्थ्य प्लेट्सद्वारे तयार केलेल्या फील्ड सामर्थ्याच्या बेरजेइतके आहे, उदा.

अशा प्रकारे,

प्लेटच्या बाहेर, त्या प्रत्येकातील वेक्टर विरुद्ध दिशेने निर्देशित केले जातात आणि एकमेकांना रद्द करतात. त्यामुळे, प्लेट्सच्या सभोवतालच्या जागेत फील्ड स्ट्रेंथ शून्य E=0 असेल.

12. एकसमान चार्ज केलेल्या गोलाचे क्षेत्र.

चार्जद्वारे विद्युत क्षेत्र तयार होऊ द्या प्र, त्रिज्येच्या गोलाच्या पृष्ठभागावर समान रीतीने वितरीत केले जाते आर(चित्र 190). अंतरावर असलेल्या अनियंत्रित बिंदूवर फील्ड संभाव्यतेची गणना करण्यासाठी आरगोलाच्या मध्यभागी, एकक पॉझिटिव्ह चार्ज दिलेल्या बिंदूपासून अनंतापर्यंत हलवताना फील्डद्वारे केलेल्या कामाची गणना करणे आवश्यक आहे. पूर्वी, आम्ही हे सिद्ध केले की त्याच्या बाहेर एकसमान चार्ज केलेल्या गोलाची फील्ड ताकद गोलाच्या मध्यभागी असलेल्या पॉइंट चार्जच्या फील्डच्या समतुल्य आहे. परिणामी, गोलाच्या बाहेर, गोलाची फील्ड क्षमता पॉइंट चार्जच्या फील्ड संभाव्यतेशी एकरूप होईल

φ (आर)=प्र 4πε 0आर . (1)

विशेषतः, गोलाच्या पृष्ठभागावर क्षमता समान आहे φ 0=प्र 4πε 0आर. गोलाच्या आत कोणतेही इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड नाही, म्हणून गोलाच्या आत असलेल्या अनियंत्रित बिंदूपासून त्याच्या पृष्ठभागावर चार्ज हलवण्याचे काम शून्य आहे. ए= 0, म्हणून या बिंदूंमधील संभाव्य फरक देखील शून्य Δ आहे φ = -ए= 0. परिणामी, गोलाच्या आतील सर्व बिंदूंमध्ये समान क्षमता आहे, त्याच्या पृष्ठभागाच्या संभाव्यतेशी एकरूप φ 0=प्र 4πε 0आर .

तर, एकसमान चार्ज केलेल्या गोलाच्या क्षेत्र संभाव्यतेचे वितरण असे स्वरूप आहे (चित्र 191)

φ (आर)=⎧⎩⎨प्र 4πε 0आर, npu आर<RQ 4πε 0आर, npu आर>आर . (2)

कृपया लक्षात घ्या की गोलाच्या आत कोणतेही फील्ड नाही आणि संभाव्यता शून्य नाही! हे उदाहरण दिलेल्या बिंदूपासून अनंतापर्यंतच्या फील्डच्या मूल्याद्वारे संभाव्यता निश्चित केली जाते या वस्तुस्थितीचे स्पष्ट उदाहरण आहे.

द्विध्रुव.

डायलेक्ट्रिक (कोणत्याही पदार्थाप्रमाणे) अणू आणि रेणू असतात. रेणूच्या सर्व केंद्रकांचे धनभार इलेक्ट्रॉनच्या एकूण शुल्काइतके असल्याने, संपूर्ण रेणू विद्युतदृष्ट्या तटस्थ असतो.

डायलेक्ट्रिक्सचा पहिला गट(N 2, H 2, O 2, CO 2, CH 4, ...) हे पदार्थ आहेत ज्यांच्या रेणूंची रचना सममितीय असते, म्हणजे, बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत सकारात्मक आणि ऋण शुल्काच्या "गुरुत्वाकर्षणाची" केंद्रे एकरूप होतात आणि म्हणूनच, रेणूचा द्विध्रुवीय क्षण आरशून्याच्या बरोबरीचे.रेणूअशा dielectrics म्हणतात नॉन-ध्रुवीयबाह्य विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, नॉन-ध्रुवीय रेणूंचे शुल्क विरुद्ध दिशेने (क्षेत्राच्या बाजूने सकारात्मक, क्षेत्राविरूद्ध नकारात्मक) हलविले जाते आणि रेणू द्विध्रुवीय क्षण प्राप्त करतो.

उदाहरणार्थ, हायड्रोजन अणू. फील्डच्या अनुपस्थितीत, ऋण शुल्क वितरणाचे केंद्र सकारात्मक शुल्काच्या स्थितीशी एकरूप होते. फील्ड चालू केल्यावर, पॉझिटिव्ह चार्ज फील्डच्या दिशेने सरकतो, नकारात्मक चार्ज फील्डच्या विरुद्ध सरकतो (चित्र 6):

आकृती 6

नॉन-पोलर डायलेक्ट्रिकचे मॉडेल - लवचिक द्विध्रुव (चित्र 7):

आकृती 7

या द्विध्रुवाचा द्विध्रुवीय क्षण विद्युत क्षेत्राच्या प्रमाणात आहे

डायलेक्ट्रिक्सचा दुसरा गट(H 2 O, NH 3, SO 2, CO,...) असे पदार्थ आहेत ज्यांचे रेणू असतात असममित रचना, म्हणजे सकारात्मक आणि नकारात्मक शुल्कांचे "गुरुत्वाकर्षण" केंद्रे जुळत नाहीत. अशा प्रकारे, बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत या रेणूंमध्ये द्विध्रुवीय क्षण असतो. रेणूअशा dielectrics म्हणतात ध्रुवीयबाह्य क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत, तथापि, थर्मल मोशनमुळे ध्रुवीय रेणूंचे द्विध्रुवीय क्षण यादृच्छिकपणे अवकाशात केंद्रित असतात आणि त्यांचा परिणामी क्षण शून्य असतो. जर असा डायलेक्ट्रिक बाह्य क्षेत्रात ठेवला असेल, तर या क्षेत्राची शक्ती क्षेत्राच्या बाजूने द्विध्रुव फिरवण्यास प्रवृत्त होईल आणि शून्य नसलेल्या टॉर्क निर्माण होईल.

ध्रुवीय - “+” चार्जची केंद्रे आणि “-” चार्जची केंद्रे विस्थापित आहेत, उदाहरणार्थ, पाण्याच्या रेणू H 2 O मध्ये.

ध्रुवीय डायलेक्ट्रिक कठोर द्विध्रुवाचे मॉडेल:

आकृती 8

रेणूचा द्विध्रुवीय क्षण:

डायलेक्ट्रिक्सचा तिसरा गट(NaCl, KCl, KBr, ...) असे पदार्थ आहेत ज्यांच्या रेणूंची आयनिक रचना असते. आयनिक क्रिस्टल्स हे वेगवेगळ्या चिन्हांच्या आयनांच्या नियमित बदलासह अवकाशीय जाळी आहेत. या क्रिस्टल्समध्ये वैयक्तिक रेणू वेगळे करणे अशक्य आहे, परंतु ते एकमेकांमध्ये ढकललेल्या दोन आयनिक सबलॅटिसची एक प्रणाली मानली जाऊ शकतात. जेव्हा आयनिक क्रिस्टलवर इलेक्ट्रिक फील्ड लागू केले जाते, तेव्हा क्रिस्टल जाळीचे काही विकृत रूप किंवा उपलॅटिसेसचे सापेक्ष विस्थापन होते, ज्यामुळे द्विध्रुवीय क्षण दिसतात.

शुल्काचे उत्पादन | प्र| त्याच्या खांद्यावर द्विध्रुव lइलेक्ट्रिक म्हणतात द्विध्रुवीय क्षण:

p=|प्र|l.

द्विध्रुवीय क्षेत्र शक्ती

कुठे आर- विद्युत द्विध्रुव क्षण; आर- त्रिज्या वेक्टरचे मॉड्यूल द्विध्रुवाच्या मध्यभागी ते बिंदूपर्यंत काढले जाते ज्यावर फील्ड सामर्थ्य आपल्याला स्वारस्य आहे; α- त्रिज्या वेक्टरमधील कोन आरआणि खांदा lद्विध्रुव (चित्र 16.1).

द्विध्रुवीय अक्षावर असलेल्या एका बिंदूवर द्विध्रुवीय क्षेत्राची ताकद (α=0),

आणि द्विध्रुवीय हाताला लंब असलेल्या एका बिंदूवर, त्याच्या मध्यभागी () .

द्विध्रुवीय क्षेत्र क्षमता

द्विध्रुवीय अक्षावर असलेल्या एका बिंदूवर द्विध्रुवीय क्षेत्र संभाव्यता (α = 0),

आणि द्विध्रुवीय हाताला लंब असलेल्या एका बिंदूवर, त्याच्या मध्यभागी () , φ = 0.

यांत्रिक टॉर्क, विद्युत क्षणासह द्विध्रुवावर कार्य करणे आर, तीव्रतेसह एकसमान विद्युत क्षेत्रामध्ये ठेवले इ,

एम=[p;E](वेक्टर गुणाकार), किंवा M=pEपाप α ,

जेथे α हा सदिशांच्या दिशांमधील कोन आहे आरआणि इ.

· वर्तमान शक्ती आय (विद्युत प्रवाहाचे परिमाणवाचक माप म्हणून काम करते) - प्रति युनिट वेळेत कंडक्टरच्या क्रॉस सेक्शनमधून जाणाऱ्या इलेक्ट्रिक चार्जद्वारे निर्धारित स्केलर भौतिक प्रमाण:

· वर्तमान घनता - शारीरिक प्रवाहाच्या दिशेला लंब असलेल्या कंडक्टरच्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रातून जाणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाच्या सामर्थ्याने निर्धारित केलेले प्रमाण

- वेक्टर, विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने (म्हणजे वेक्टरची दिशा jपॉझिटिव्ह चार्जेसच्या ऑर्डर केलेल्या हालचालीच्या दिशेशी जुळते.

वर्तमान घनतेचे एकक अँपिअर प्रति चौरस मीटर (A/m2) आहे.

अनियंत्रित पृष्ठभागाद्वारे वर्तमान ताकद एसवेक्टरचा प्रवाह म्हणून परिभाषित j, म्हणजे

· वर्तमान वाहकांच्या सरासरी गती आणि त्यांच्या एकाग्रतेच्या दृष्टीने वर्तमान घनतेसाठी अभिव्यक्ती

dt च्या वेळेत, चार्जेस प्लॅटफॉर्म dS मधून जातील, त्यातून vdt (वेगाच्या दृष्टीने शुल्क आणि प्लॅटफॉर्ममधील अंतराची अभिव्यक्ती) पेक्षा जास्त अंतर नाही.

शुल्क dq dS मधून दि

जेथे q 0 हे एका वाहकाचे शुल्क आहे; n ही प्रति युनिट व्हॉल्यूम शुल्कांची संख्या आहे (उदा.

एकाग्रता): dS·v·dt - खंड.

म्हणून, वर्तमान वाहकांच्या सरासरी वेगाच्या आणि त्यांच्या एकाग्रतेच्या दृष्टीने वर्तमान घनतेसाठी अभिव्यक्तीचे खालील स्वरूप आहे:

· डी.सी.- एक प्रवाह ज्याची शक्ती आणि दिशा कालांतराने बदलत नाही.

कुठे q-विद्युत चार्ज कालांतराने जातो टकंडक्टरच्या क्रॉस सेक्शनद्वारे. विद्युत् प्रवाहाचे एकक अँपिअर (A) आहे.

· बाह्य शक्ती आणि वर्तमान स्त्रोताचे EMF

बाह्य शक्ती -शक्ती नॉन-इलेक्ट्रोस्टॅटिक मूळ,वर्तमान स्त्रोतांकडून शुल्कावर कार्य करणे.

बाह्य शक्ती विद्युत शुल्क हलविण्यासाठी कार्य करतात.

या शक्ती निसर्गात इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आहेत:

आणि चाचणी शुल्क q हस्तांतरित करण्याचे त्यांचे कार्य q च्या प्रमाणात आहे:

· युनिट पॉझिटिव्ह चार्ज हलवताना बाह्य शक्तींनी केलेल्या कार्याद्वारे निर्धारित केलेल्या भौतिक प्रमाण म्हणतातइलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स (ईएमएफ),सर्किट मध्ये अभिनय:

जेथे e ला वर्तमान स्त्रोताचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह बल म्हणतात. "+" चिन्ह केसशी संबंधित आहे जेव्हा, हलताना, स्त्रोत बाह्य शक्तींच्या क्रियेच्या दिशेने जातो (नकारात्मक प्लेटपासून सकारात्मककडे), "-" - उलट केसकडे

· सर्किट विभागासाठी ओमचा नियम

1785 मध्ये चार्ल्स कुलॉम्ब यांनी प्रायोगिकपणे विद्युत शुल्काच्या परस्परसंवादाचा मूलभूत नियम शोधला. कुलॉम्बला ते सापडले दोन लहान चार्ज केलेल्या धातूच्या बॉलमधील परस्परसंवादाची शक्ती अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते त्यांच्या दरम्यान आणि शुल्काच्या विशालतेवर अवलंबून असते आणि :

,

कुठे -आनुपातिकता घटक
.

आरोपांवर कारवाई करणारी शक्ती, आहेत मध्यवर्ती , म्हणजे, ते शुल्क जोडणाऱ्या सरळ रेषेने निर्देशित केले जातात.

कुलॉम्बचा कायदालिहून ठेवता येईल वेक्टर स्वरूपात:
,

कुठे -चार्ज बाजू ,

- चार्ज जोडणारा त्रिज्या वेक्टर शुल्कासह ;

- त्रिज्या वेक्टरचे मॉड्यूल.

आरोपावर कारवाई करणे बाहेरून च्या समान
,
.

या फॉर्ममध्ये कुलॉम्बचा कायदा

योग्य केवळ पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जेसच्या परस्परसंवादासाठी, म्हणजे, अशा चार्ज केलेले शरीर ज्यांचे रेषीय परिमाण त्यांच्यामधील अंतराच्या तुलनेत दुर्लक्षित केले जाऊ शकतात.

परस्परसंवादाची ताकद व्यक्त करतेस्थिर विद्युत शुल्क दरम्यान, म्हणजेच हा इलेक्ट्रोस्टॅटिक कायदा आहे.

कुलॉम्बच्या कायद्याची निर्मिती:

दोन पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जेसमधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक परस्परसंवादाचे बल थेट शुल्काच्या परिमाणांच्या गुणानुपातिक आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते..

आनुपातिकता घटक कुलॉम्बच्या कायद्यात अवलंबून

पर्यावरणाच्या गुणधर्मांमधून

सूत्रामध्ये समाविष्ट केलेल्या परिमाणांच्या मोजमापाच्या एककांची निवड.

म्हणून नातेसंबंधाने दर्शविले जाऊ शकते
,

कुठे -केवळ मोजमापाच्या युनिट्सच्या प्रणालीच्या निवडीवर अवलंबून गुणांक;

- माध्यमाचे विद्युत गुणधर्म दर्शविणारी परिमाणविहीन परिमाण म्हणतात माध्यमाचा सापेक्ष डायलेक्ट्रिक स्थिरांक . हे मोजमाप युनिट्सच्या प्रणालीच्या निवडीवर अवलंबून नाही आणि व्हॅक्यूममधील एक समान आहे.

मग कुलॉम्बचा कायदा फॉर्म घेईल:
,

व्हॅक्यूम साठी
,

मग
-एका माध्यमाचा सापेक्ष डायलेक्ट्रिक स्थिरांक एका दिलेल्या माध्यमात दोन पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जेसमधील परस्परसंवादाचे बल किती वेळा दाखवतो आणि , एकमेकांपासून अंतरावर स्थित , व्हॅक्यूम पेक्षा कमी.

एसआय प्रणालीमध्येगुणांक
, आणि

कुलॉम्बच्या कायद्याचे स्वरूप आहे:
.

या कायद्याचे तर्कसंगत नोटेशन केझेल.

- विद्युत स्थिरांक,
.

SGSE प्रणाली मध्ये
,
.

वेक्टर स्वरूपात, कुलॉम्बचा नियमफॉर्म घेतो

कुठे -चार्जवर कार्य करणारे बल वेक्टर चार्ज बाजू ,

- चार्ज जोडणारा त्रिज्या वेक्टर शुल्कासह

आर- त्रिज्या वेक्टरचे मॉड्यूलस .

कोणत्याही चार्ज केलेल्या बॉडीमध्ये अनेक पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जेस असतात, म्हणून इलेक्ट्रोस्टॅटिक फोर्स ज्याद्वारे एक चार्ज केलेले शरीर दुसऱ्यावर कार्य करते ते पहिल्या बॉडीच्या प्रत्येक पॉइंट चार्जद्वारे दुसऱ्या बॉडीच्या सर्व पॉइंट चार्जेसवर लागू केलेल्या बलांच्या वेक्टर बेरीजच्या समान असते.

1.3. विद्युत क्षेत्र. टेन्शन.

जागा,ज्यामध्ये विद्युत चार्ज निश्चित आहे भौतिक गुणधर्म.

फक्त बाबतीतदुसरा या जागेत प्रक्षेपित केलेल्या चार्जवर इलेक्ट्रोस्टॅटिक कुलॉम्ब फोर्सद्वारे कार्य केले जाते.

जर अवकाशातील प्रत्येक बिंदूवर बल कार्य करत असेल, तर त्या जागेत एक बल क्षेत्र अस्तित्वात असल्याचे म्हटले जाते.

पदार्थासह क्षेत्र हे पदार्थाचे एक रूप आहे.

जर फील्ड स्थिर असेल, म्हणजे, कालांतराने बदलत नाही आणि स्थिर विद्युत शुल्काद्वारे तयार केले गेले असेल, तर अशा फील्डला इलेक्ट्रोस्टॅटिक म्हणतात.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक्स केवळ इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड आणि स्थिर शुल्काच्या परस्परसंवादाचा अभ्यास करते.

विद्युत क्षेत्राचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी, तीव्रतेची संकल्पना सादर केली जाते . टेन्शनविद्युत क्षेत्राच्या प्रत्येक बिंदूवर yu ला वेक्टर म्हणतात , संख्यात्मकदृष्ट्या हे फील्ड दिलेल्या बिंदूवर ठेवलेल्या चाचणी सकारात्मक चार्जवर आणि या चार्जच्या विशालतेवर कार्य करते आणि बलाच्या दिशेने निर्देशित केलेल्या बलाच्या गुणोत्तराच्या समान असते.

चाचणी शुल्क, जे फील्डमध्ये सादर केले जाते, ते पॉइंट चार्ज असल्याचे गृहित धरले जाते आणि त्याला अनेकदा चाचणी शुल्क म्हटले जाते.

- तो फील्डच्या निर्मितीमध्ये भाग घेत नाही, जे त्याच्या मदतीने मोजले जाते.

असे गृहीत धरले जात आहे अभ्यास करत असलेल्या क्षेत्राचा विपर्यास करत नाही, म्हणजेच, ते पुरेसे लहान आहे आणि फील्ड तयार करणाऱ्या शुल्कांचे पुनर्वितरण होत नाही.

चाचणी बिंदू शुल्क असल्यास क्षेत्र शक्तीने कार्य करते , नंतर तणाव
.

तणाव युनिट्स:

SI:

SSSE:

एसआय प्रणालीमध्ये अभिव्यक्ती च्या साठी पॉइंट चार्ज फील्ड:

.

वेक्टर स्वरूपात:

येथे - चार्जमधून काढलेला त्रिज्या वेक्टर qदिलेल्या बिंदूवर फील्ड तयार करणे.

ट
या प्रकारे पॉइंट चार्जचे इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ वेक्टरq फील्डच्या सर्व बिंदूंवर त्रिज्या निर्देशित केले जातात(चित्र 1.3)

- शुल्कातून, जर ते सकारात्मक असेल तर, "स्रोत"

- आणि शुल्क नकारात्मक असल्यास"निचरा"

ग्राफिकल अर्थ लावण्यासाठीविद्युत क्षेत्र सादर केले आहे शक्तीच्या रेषेची संकल्पना किंवातणावाच्या ओळी . या

वक्र , प्रत्येक बिंदूवरील स्पर्शिका ज्याच्या टेंशन वेक्टरशी जुळते.

व्होल्टेज लाइन सकारात्मक चार्जने सुरू होते आणि नकारात्मक चार्जवर संपते.

तणाव रेषा एकमेकांना छेदत नाहीत, कारण फील्डच्या प्रत्येक बिंदूवर टेंशन वेक्टरची फक्त एक दिशा असते.

शुल्काच्या संरक्षणाचा कायदा

इलेक्ट्रिक चार्ज गायब होऊ शकतात आणि पुन्हा दिसू शकतात. तथापि, विरुद्ध चिन्हांचे दोन प्राथमिक शुल्क नेहमी दिसतात किंवा अदृश्य होतात. उदाहरणार्थ, एक इलेक्ट्रॉन आणि पॉझिट्रॉन (सकारात्मक इलेक्ट्रॉन) जेव्हा ते एकत्र येतात तेव्हा त्यांचा नायनाट होतो, म्हणजे. तटस्थ गामा फोटॉनमध्ये बदला. या प्रकरणात, शुल्क -e आणि +e अदृश्य होतात. पेअर प्रोडक्शन नावाच्या प्रक्रियेदरम्यान, एक गामा फोटॉन, अणु केंद्रकाच्या क्षेत्रात प्रवेश करून, कणांच्या जोडीमध्ये बदलतो - एक इलेक्ट्रॉन आणि पॉझिट्रॉन, आणि शुल्क उद्भवते - eआणि + e.

अशा प्रकारे, इलेक्ट्रिकली आयसोलेटेड सिस्टमचा एकूण चार्ज बदलू शकत नाही.हे विधान म्हणतात इलेक्ट्रिक चार्जच्या संरक्षणाचा कायदा.

लक्षात घ्या की इलेक्ट्रिक चार्जच्या संरक्षणाचा नियम चार्जच्या सापेक्षतावादी बदलाशी जवळून संबंधित आहे. खरंच, जर चार्जचे परिमाण त्याच्या गतीवर अवलंबून असेल, तर एका साइन इन मोशनचे शुल्क सेट करून, आम्ही वेगळ्या प्रणालीचे एकूण चार्ज बदलू.

चार्ज केलेले बॉडी एकमेकांशी संवाद साधतात, जसे की चार्ज मागे टाकतात आणि चार्ज आकर्षित करतात.

या परस्परसंवादाच्या कायद्याची अचूक गणितीय अभिव्यक्ती फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ सी. कुलॉम्ब यांनी 1785 मध्ये स्थापित केली होती. तेव्हापासून, स्थिर विद्युत शुल्काच्या परस्परसंवादाचा नियम त्याचे नाव आहे.

चार्ज केलेले शरीर, ज्याचे परिमाण दुर्लक्षित केले जाऊ शकतात, परस्परसंवादी शरीरांमधील अंतराच्या तुलनेत, पॉइंट चार्ज म्हणून घेतले जाऊ शकतात. त्याच्या प्रयोगांच्या परिणामी, कुलॉम्बने स्थापित केले की:

दोन स्थिर बिंदू शुल्कांच्या व्हॅक्यूममधील परस्परसंवादाची शक्ती या शुल्कांच्या गुणानुपाताशी थेट प्रमाणात असते आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते. बलाचा निर्देशांक "" दर्शवितो की हे व्हॅक्यूममधील शुल्कांच्या परस्परसंवादाचे बल आहे.

हे स्थापित केले गेले आहे की कूलॉम्बचा कायदा अनेक किलोमीटरच्या अंतरावर वैध आहे.

समान चिन्ह ठेवण्यासाठी, विशिष्ट आनुपातिक गुणांक सादर करणे आवश्यक आहे, ज्याचे मूल्य युनिट्सच्या सिस्टमच्या निवडीवर अवलंबून असते:

हे आधीच लक्षात आले आहे की SI मध्ये शुल्क Cl मध्ये मोजले जाते. कुलॉम्बच्या नियमानुसार, डाव्या बाजूचे परिमाण ज्ञात आहे - बलाचे एकक, उजव्या बाजूचे परिमाण ज्ञात आहे - म्हणून गुणांक kमितीय आणि समान बाहेर वळते. तथापि, SI मध्ये हा आनुपातिकता गुणांक थोड्या वेगळ्या स्वरूपात लिहिण्याची प्रथा आहे:

म्हणून

फरद कुठे आहे ( एफ) - इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटन्सचे एकक (खंड 3.3 पहा).

प्रमाणाला विद्युत स्थिरांक म्हणतात. हे खरोखरच एक मूलभूत स्थिरांक आहे जे अनेक इलेक्ट्रोडायनामिक समीकरणांमध्ये दिसून येते.

अशा प्रकारे, स्केलर फॉर्ममध्ये कूलॉम्बच्या कायद्याचे स्वरूप आहे:

कुलॉम्बचा नियम वेक्टर स्वरूपात व्यक्त केला जाऊ शकतो:

चार्ज जोडणारा त्रिज्या वेक्टर कुठे आहे q 2शुल्कासह q 1,; - चार्जवर सक्ती करणे q १चार्ज बाजू q 2. प्रति शुल्क q 2चार्ज बाजू q १सक्तीची कृती (चित्र 1.1)

अनुभव दर्शवितो की दोन दिलेल्या शुल्कांमधील परस्परसंवादाची शक्ती त्यांच्या जवळ इतर कोणतेही शुल्क ठेवल्यास बदलत नाही.

D. Giancoli द्वारे साहित्यावर आधारित प्रकाशने. "दोन खंडांमध्ये भौतिकशास्त्र" 1984 खंड 2.

इलेक्ट्रिक चार्ज दरम्यान एक शक्ती आहे. हे शुल्क आणि इतर घटकांच्या विशालतेवर कसे अवलंबून असते?
हा प्रश्न 1780 च्या दशकात फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ चार्ल्स कुलॉम्ब (1736-1806) यांनी शोधला होता. त्याने गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक निश्चित करण्यासाठी कॅव्हेंडिशने वापरलेल्या टॉर्शन बॅलन्सचा वापर केला.
थ्रेडवर निलंबित केलेल्या रॉडच्या शेवटी बॉलवर चार्ज लावल्यास, रॉड किंचित विचलित होतो, धागा वळतो आणि धाग्याच्या फिरण्याचा कोन चार्ज दरम्यान कार्यरत असलेल्या शक्तीच्या प्रमाणात असेल (टॉर्शन बॅलन्स ). या उपकरणाचा वापर करून, कूलॉम्बने शुल्काच्या आकारावर आणि त्यांच्यातील अंतरावर शक्तीचे अवलंबित्व निश्चित केले.

त्या वेळी, चार्जचे प्रमाण अचूकपणे निर्धारित करण्यासाठी कोणतीही साधने नव्हती, परंतु कुलॉम्ब ज्ञात चार्ज गुणोत्तरासह लहान गोळे तयार करण्यास सक्षम होते. जर चार्ज्ड कंडक्टिंग बॉल, त्याने तर्क केला, जर तो चार्ज न केलेल्या बॉलच्या संपर्कात आला, तर पहिल्या चेंडूवर असलेला चार्ज, सममितीमुळे, दोन चेंडूंमध्ये समान प्रमाणात वितरीत केला जाईल.
यामुळे त्याला 1/2, 1/4, इत्यादी शुल्क प्राप्त करण्याची क्षमता मिळाली. मूळ पासून.
चार्जेसच्या इंडक्शनशी संबंधित काही अडचणी असूनही, कुलॉम्ब हे सिद्ध करू शकले की एक चार्ज केलेले शरीर दुसऱ्या लहान चार्ज केलेल्या शरीरावर ज्या बलाने कार्य करते ते त्या प्रत्येकाच्या विद्युत चार्जच्या थेट प्रमाणात असते.
दुसऱ्या शब्दांत, यापैकी कोणत्याही शरीराचा चार्ज दुप्पट केल्यास, बल देखील दुप्पट होईल; जर दोन्ही शरीरांचे शुल्क एकाच वेळी दुप्पट केले तर बल चारपट जास्त होईल. शरीरामधील अंतर स्थिर राहिल्यास हे खरे आहे.
शरीरांमधील अंतर बदलून, कुलॉम्बने शोधून काढले की त्यांच्या दरम्यान कार्य करणारे बल हे अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात आहे: जर अंतर, म्हणा, दुप्पट झाले, तर बल चार पट कमी होईल.

तर, कुलॉम्बने निष्कर्ष काढला की, एक लहान चार्ज केलेले शरीर (आदर्श बिंदू चार्ज, म्हणजे भौतिक बिंदूसारखे शरीर ज्यामध्ये कोणतेही अवकाशीय परिमाण नसतात) ज्या बलाने दुसर्या चार्ज केलेल्या शरीरावर कार्य करते ते त्यांच्या शुल्काच्या उत्पादनाच्या प्रमाणात असते. प्र 1 आणि प्र 2 आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात आहे:

येथे k- आनुपातिकता गुणांक.
हा संबंध कूलॉम्बचा नियम म्हणून ओळखला जातो; त्याची वैधता काळजीपूर्वक प्रयोगांद्वारे पुष्टी केली गेली आहे, कूलॉम्बच्या मूळपेक्षा अधिक अचूक, प्रयोग पुनरुत्पादित करणे कठीण आहे. घातांक 2 सध्या 10 -16 च्या अचूकतेसह स्थापित केला आहे, म्हणजे. ते 2 ± 2×10 -16 च्या बरोबरीचे आहे.

आपण आता नवीन परिमाण - इलेक्ट्रिक चार्ज हाताळत असल्याने, आपण मोजमापाचे एकक निवडू शकतो जेणेकरून सूत्रातील स्थिर k एक समान असेल. खरंच, युनिट्सची अशी प्रणाली अलीकडेपर्यंत भौतिकशास्त्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जात होती.

आम्ही CGS प्रणालीबद्दल बोलत आहोत (सेंटीमीटर-ग्राम-सेकंद), जी इलेक्ट्रोस्टॅटिक चार्ज युनिट SGSE वापरते. व्याख्येनुसार, एकमेकांपासून 1 सेमी अंतरावर स्थित 1 SGSE चा चार्ज असलेली दोन लहान शरीरे 1 डायनच्या शक्तीशी संवाद साधतात.

आता, तथापि, चार्ज बहुतेकदा SI प्रणालीमध्ये व्यक्त केला जातो, जेथे त्याचे एकक कुलॉम्ब (C) आहे.
विद्युत प्रवाह आणि चुंबकीय क्षेत्राच्या संदर्भात कूलॉम्बची अचूक व्याख्या आम्ही नंतर देऊ.
एसआय प्रणालीमध्ये स्थिर kमोठेपणा आहे k= 8.988×10 9 Nm 2 / Cl 2.

विद्युतीकरणादरम्यान सामान्य वस्तूंच्या घर्षणामुळे (कंघी, प्लॅस्टिक रूलर, इ.) उत्पन्न होणारे शुल्क मायक्रोकुलॉम्ब किंवा त्यापेक्षा कमी (1 µC = 10 -6 C) च्या परिमाणात असतात.
इलेक्ट्रॉन चार्ज (ऋण) अंदाजे 1.602×10 -19 C आहे. हे सर्वात लहान ज्ञात शुल्क आहे; त्याचा मूलभूत अर्थ आहे आणि तो चिन्हाद्वारे दर्शविला जातो e, याला अनेकदा प्राथमिक शुल्क असे म्हणतात.
e= (1.6021892 ± 0.0000046)×10 -19 C, किंवा e≈ 1.602×10 -19 क्ल.

शरीर इलेक्ट्रॉनचा काही अंश मिळवू किंवा गमावू शकत नसल्यामुळे, शरीराचा एकूण चार्ज हा प्राथमिक शुल्काचा पूर्णांक गुणाकार असणे आवश्यक आहे. ते म्हणतात की शुल्क परिमाणित आहे (म्हणजे, ते केवळ स्वतंत्र मूल्ये घेऊ शकतात). तथापि, इलेक्ट्रॉन चार्ज झाल्यापासून eखूप लहान आहे, आम्हाला सामान्यतः मॅक्रोस्कोपिक चार्जेसची सुस्पष्टता लक्षात येत नाही (1 µC चा चार्ज अंदाजे 10 13 इलेक्ट्रॉनशी संबंधित आहे) आणि चार्ज सतत आहे असे मानतो.

कूलॉम्ब फॉर्म्युला एक चार्ज दुसऱ्यावर कार्य करते त्या शक्तीचे वैशिष्ट्य दर्शवते. हे बल चार्जेस जोडणाऱ्या रेषेवर निर्देशित केले जाते. जर शुल्काची चिन्हे समान असतील तर, शुल्कांवर कार्य करणार्या शक्ती विरुद्ध दिशेने निर्देशित केल्या जातात. जर आरोपांची चिन्हे भिन्न असतील, तर शुल्कांवर कार्य करणार्या शक्ती एकमेकांच्या दिशेने निर्देशित केल्या जातात.
लक्षात घ्या की, न्यूटनच्या तिसऱ्या नियमानुसार, एक चार्ज दुसऱ्यावर ज्या बलाने कार्य करतो ते बल समान असते आणि दुसरा चार्ज पहिल्यावर ज्या बलाने कार्य करतो त्याच्या विरुद्ध दिशेने असतो.
न्यूटनच्या सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाप्रमाणेच कुलॉम्बचा नियम वेक्टर स्वरूपात लिहिला जाऊ शकतो:

कुठे एफ 12 - चार्जवर कार्य करणारे बल वेक्टर प्र 1 चार्ज साइड प्र 2,
- शुल्कांमधील अंतर,
- पासून निर्देशित युनिट वेक्टर प्र 2 के प्र 1.
हे लक्षात घेतले पाहिजे की हे सूत्र केवळ त्यांच्या स्वतःच्या परिमाणांपेक्षा लक्षणीय अंतर असलेल्या शरीरांना लागू आहे. तद्वतच, हे पॉइंट चार्जेस आहेत. मर्यादित आकाराच्या शरीरासाठी, अंतर कसे मोजायचे हे नेहमीच स्पष्ट नसते आरत्यांच्या दरम्यान, विशेषत: शुल्क वितरण एकसमान नसलेले असू शकते. जर दोन्ही बॉडी एकसमान चार्ज वितरणासह गोल असतील तर आरम्हणजे गोलांच्या केंद्रांमधील अंतर. हे समजून घेणे देखील महत्त्वाचे आहे की सूत्र एका चार्जमधून दिलेल्या चार्जवर कार्य करणारी शक्ती निर्धारित करते. जर सिस्टममध्ये अनेक (किंवा अनेक) चार्ज केलेल्या शरीरांचा समावेश असेल, तर दिलेल्या चार्जवर कार्य करणारी परिणामी शक्ती उर्वरित शुल्काच्या भागावर कार्य करणार्या शक्तींचे परिणाम (वेक्टर बेरीज) असेल. कूलॉम्ब लॉ सूत्रातील स्थिरांक सामान्यतः दुसऱ्या स्थिरांकाच्या संदर्भात व्यक्त केला जातो, ε 0 , तथाकथित विद्युत स्थिरांक, ज्याशी संबंधित आहे kप्रमाण k = 1/(4πε 0). हे लक्षात घेऊन, कुलॉम्बचा कायदा खालीलप्रमाणे पुन्हा लिहिला जाऊ शकतो:

जेथे आज सर्वोच्च अचूकतेसह

किंवा गोलाकार

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सिद्धांताची इतर समीकरणे लिहिणे वापरून सोपे केले जाते ε 0 , कारण द ४πअंतिम परिणाम अनेकदा लहान आहे. म्हणून, आम्ही साधारणपणे कुलॉम्बचा कायदा वापरतो, असे गृहीत धरून:

कूलॉम्बचा कायदा विश्रांतीच्या वेळी दोन शुल्कांमध्ये कार्यरत असलेल्या शक्तीचे वर्णन करतो. जेव्हा शुल्क हलते, तेव्हा त्यांच्यामध्ये अतिरिक्त शक्ती तयार केल्या जातात, ज्याची आपण पुढील अध्यायांमध्ये चर्चा करू. येथे फक्त उर्वरित शुल्कांचा विचार केला जातो; विजेच्या अभ्यासाच्या या विभागाला म्हणतात इलेक्ट्रोस्टॅटिक्स.

पुढे चालू. खालील प्रकाशनाबद्दल थोडक्यात:

इलेक्ट्रिक फील्ड हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या दोन घटकांपैकी एक आहे, जे एक वेक्टर फील्ड आहे जे विद्युत चार्ज असलेल्या शरीराच्या किंवा कणांभोवती अस्तित्वात असते किंवा जे चुंबकीय क्षेत्र बदलते तेव्हा उद्भवते.

टिप्पण्या आणि सूचना स्वीकारल्या जातात आणि स्वागत आहे!

व्हॅक्यूममधील दोन स्थिर बिंदू विद्युत शुल्कांमधील परस्परसंवादाचे बल त्यांच्या मोड्युलीच्या गुणाकाराच्या थेट प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

कूलॉम्बचा नियम चार्ज केलेल्या शरीरांच्या परस्परसंवादाचे परिमाणात्मक वर्णन करतो. हा एक मूलभूत नियम आहे, म्हणजेच तो प्रयोगाद्वारे स्थापित केला गेला आहे आणि निसर्गाच्या इतर कोणत्याही नियमांचे पालन करत नाही. हे व्हॅक्यूममध्ये स्थिर बिंदू शुल्कासाठी तयार केले जाते. प्रत्यक्षात, पॉइंट चार्जेस अस्तित्वात नाहीत, परंतु ज्यांचे आकार त्यांच्यामधील अंतरापेक्षा लक्षणीय लहान आहेत अशा शुल्कांचा विचार केला जाऊ शकतो. हवेतील परस्परसंवादाची शक्ती व्हॅक्यूममधील परस्परसंवादाच्या शक्तीपेक्षा जवळजवळ वेगळी नसते (ते एक हजारव्या भागापेक्षा कमी असते).

इलेक्ट्रिक चार्जइलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शक्तीच्या परस्परसंवादामध्ये प्रवेश करण्यासाठी कण किंवा शरीराच्या गुणधर्माचे वैशिष्ट्य दर्शवणारे भौतिक प्रमाण आहे.

स्थिर शुल्काच्या परस्परसंवादाचा नियम फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ सी. कुलॉम्ब यांनी 1785 मध्ये प्रथम शोधला. कुलॉम्बच्या प्रयोगांमध्ये, ज्यांचे परिमाण त्यांच्यामधील अंतरापेक्षा खूपच लहान होते त्यांच्यातील परस्परसंवाद मोजण्यात आला. अशा चार्ज केलेल्या शरीरांना सहसा म्हणतात बिंदू शुल्क.

असंख्य प्रयोगांच्या आधारे, कुलॉम्बने खालील कायदा स्थापित केला:

व्हॅक्यूममधील दोन स्थिर बिंदू विद्युत शुल्कांमधील परस्परसंवादाचे बल त्यांच्या मोड्युलीच्या गुणाकाराच्या थेट प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते. हे चार्जेस जोडणाऱ्या सरळ रेषेने निर्देशित केले जाते आणि जर चार्जेस विरुद्ध असतील तर ते एक आकर्षक बल असते आणि जर चार्जेस सारखे असतील तर ते एक तिरस्करणीय बल असते.

जर आपण चार्ज मॉड्यूल्स | द्वारे दर्शवितो q 1 | आणि | q 2 |, नंतर Coulomb चा नियम खालील फॉर्ममध्ये लिहिला जाऊ शकतो:

\[ F = k \cdot \dfrac(\left|q_1 \right| \cdot \left|q_2 \right|)(r^2) \]

कौलॉम्बच्या नियमातील आनुपातिकता गुणांक k हे युनिट्सच्या प्रणालीच्या निवडीवर अवलंबून असते.

\[ k=\frac(1)(4\pi \varepsilon _0) \]

कुलॉम्बच्या कायद्याचे संपूर्ण सूत्र:

\[ F = \dfrac(\left|q_1 \right|\left|q_2 \right|)(4 \pi \varepsilon_0 \varepsilon r^2) \]

\(F\) - कुलॉम्ब फोर्स

\(q_1 q_2 \) - शरीराचा विद्युत चार्ज

\(r\) - शुल्कांमधील अंतर

\(\varepsilon_0 = 8.85*10^(-12)\)- विद्युत स्थिरांक

\(\varepsilon \) - माध्यमाचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक

\(k = 9*10^9 \) - कूलॉम्बच्या कायद्यातील आनुपातिकता गुणांक

परस्पर क्रिया शक्ती न्यूटनच्या तिसऱ्या नियमाचे पालन करतात: \(\vec(F)_(12)=\vec(F)_(21) \). ते समान शुल्काची चिन्हे असलेली तिरस्करणीय शक्ती आणि भिन्न चिन्हे असलेली आकर्षक शक्ती आहेत.

इलेक्ट्रिक चार्ज सहसा q किंवा Q या अक्षरांनी दर्शविला जातो.

सर्व ज्ञात प्रायोगिक तथ्यांची संपूर्णता आम्हाला खालील निष्कर्ष काढण्याची परवानगी देते:

पारंपारिकपणे सकारात्मक आणि नकारात्मक असे दोन प्रकारचे विद्युत शुल्क आहेत.

शुल्क एका शरीरातून दुसऱ्या शरीरात हस्तांतरित केले जाऊ शकते (उदाहरणार्थ, थेट संपर्काद्वारे). शरीराच्या वस्तुमानाच्या विपरीत, इलेक्ट्रिक चार्ज हे दिलेल्या शरीराचे अविभाज्य वैशिष्ट्य नाही. वेगवेगळ्या परिस्थितीत समान शरीरावर भिन्न चार्ज असू शकतो.

जसे शुल्क दूर करतात, तसे शुल्क आकर्षित करतात. हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक बल आणि गुरुत्वाकर्षण यांच्यातील मूलभूत फरक देखील प्रकट करते. गुरुत्वाकर्षण शक्ती नेहमीच आकर्षक शक्ती असतात.

स्थिर विद्युत शुल्काच्या परस्परसंवादाला इलेक्ट्रोस्टॅटिक किंवा कुलॉम्ब परस्परसंवाद म्हणतात. इलेक्ट्रोडायनामिक्सची शाखा जी कुलॉम्ब परस्परसंवादाचा अभ्यास करते तिला इलेक्ट्रोस्टॅटिक्स म्हणतात.

पॉइंट चार्ज केलेल्या बॉडीसाठी कुलॉम्बचा कायदा वैध आहे. व्यवहारात, चार्ज केलेल्या बॉडीचे आकार त्यांच्यामधील अंतरापेक्षा खूपच लहान असल्यास कुलॉम्बचा नियम समाधानी आहे.

लक्षात घ्या की कुलॉम्बच्या कायद्याचे समाधान होण्यासाठी, 3 अटी आवश्यक आहेत:

• शुल्काची अचूकता- म्हणजे, चार्ज केलेल्या शरीरांमधील अंतर त्यांच्या आकारापेक्षा खूप जास्त आहे.
• शुल्काची स्थिरता. अन्यथा, अतिरिक्त प्रभाव लागू होतात: फिरत्या चार्जचे चुंबकीय क्षेत्र आणि संबंधित अतिरिक्त लॉरेन्ट्झ बल दुसऱ्या फिरत्या चार्जवर कार्य करते.
• व्हॅक्यूममधील शुल्काचा परस्परसंवाद.

इंटरनॅशनल SI सिस्टीममध्ये, चार्जचे एकक कूलॉम्ब (C) आहे.

कूलॉम्ब हे 1 A च्या विद्युत् प्रवाहात 1 s मध्ये कंडक्टरच्या क्रॉस सेक्शनमधून जाणारे शुल्क आहे. विद्युत प्रवाहाचे SI एकक (Ampere) हे, लांबी, वेळ आणि वस्तुमान यांच्या एककासह, मापनाचे मूलभूत एकक आहे.