परिचय: विद्युत क्षेत्र (Electric Field)
विद्युत क्षेत्र किसी भी आवेशित कण के चारों ओर का वह क्षेत्र है जिसमें कोई अन्य आवेशित कण एक बल का अनुभव करता है। यह एक सदिश राशि है, जिसका अर्थ है कि इसमें परिमाण और दिशा दोनों होते हैं।
विद्युत क्षेत्र की तीव्रता (Electric Field Intensity, E)
किसी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता उस बिंदु पर रखे एकांक धनात्मक परीक्षण आवेश (unit positive test charge) पर लगने वाले बल के बराबर होती है।
सूत्र
E = F / q₀
जहाँ F परीक्षण आवेश q₀ पर लगने वाला बल है। इसका SI मात्रक न्यूटन प्रति कूलॉम (N/C) है।
एक बिंदु आवेश के कारण विद्युत क्षेत्र
एक बिंदु आवेश Q से r दूरी पर स्थित किसी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता की गणना कूलॉम के नियम का उपयोग करके की जा सकती है।
सूत्र
E = kQ / r²
जहाँ k कूलॉम नियतांक (≈ 9 × 10⁹ N·m²/C²) है।
विद्युत क्षेत्र रेखाएं (Electric Field Lines)
विद्युत क्षेत्र रेखाएं विद्युत क्षेत्र को चित्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली काल्पनिक रेखाएं हैं।
- ये रेखाएं धनावेश से शुरू होती हैं और ऋणावेश पर समाप्त होती हैं।
- किसी भी बिंदु पर खींची गई स्पर्श रेखा उस बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की दिशा को दर्शाती है।
- दो क्षेत्र रेखाएं कभी भी एक-दूसरे को नहीं काटती हैं, क्योंकि एक ही बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की दो दिशाएं नहीं हो सकतीं।
- जहाँ क्षेत्र रेखाएं सघन होती हैं, वहाँ विद्युत क्षेत्र प्रबल होता है और जहाँ वे दूर-दूर होती हैं, वहाँ क्षेत्र दुर्बल होता है।
संख्यात्मक उदाहरण
उदाहरण
प्रश्न: एक बिंदु आवेश 5 μC से 15 cm की दूरी पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता ज्ञात कीजिए।
हल:
दिया है:
Q = 5 μC = 5 × 10⁻⁶ C
r = 15 cm = 0.15 m
k = 9 × 10⁹ N·m²/C²
सूत्र: E = kQ / r²
E = (9 × 10⁹ × 5 × 10⁻⁶) / (0.15)²
E = (45 × 10³) / 0.0225
E = (45 × 10³) / (225 × 10⁻⁴)
E = (45/225) × 10⁷ = 0.2 × 10⁷
E = 2 × 10⁶ N/C