ચાર્જ થયેલ કણ ક્ષેત્રો, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રો અને તેમના ઘટકો
કણો અને ક્ષેત્રો બે પ્રકારના દ્રવ્ય છે. કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની લાક્ષણિકતા એ છે કે તે તેમના સીધા સંપર્કમાં નહીં, પરંતુ તેમની વચ્ચેના ચોક્કસ અંતરે થાય છે.
આ એ હકીકતને કારણે છે કે કણો તેમની આસપાસના ક્ષેત્ર સાથે સંબંધિત છે અને તેમની વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નક્કી કરે છે. આમ, કણો તેમના ક્ષેત્રો દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.
ક્ષેત્રો અવકાશમાં વિતરિત થાય છે, અલગ કણોથી વિપરીત, સતત. કેટલીક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વિ પ્રકૃતિની હોય છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, તરંગોના રૂપમાં અવકાશમાં પ્રસરણ કરતું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર એકસાથે અલગ કણો - ફોટોનના સ્વરૂપમાં શોધાય છે.
પ્રકૃતિમાં, વિવિધ પ્રકારના ક્ષેત્રો છે: ગુરુત્વાકર્ષણ (ગુરુત્વાકર્ષણ), મેગ્નેટોસ્ટેટિક, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક, પરમાણુ, વગેરે. દરેક ક્ષેત્ર વિશિષ્ટ, સહજ ગુણધર્મો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
બે પ્રકારના પદાર્થો વચ્ચે - કણો અને ક્ષેત્રો - એક આંતરિક જોડાણ છે, જે મુખ્યત્વે એ હકીકતમાં પ્રગટ થાય છે કે કણોની સ્થિતિમાં કોઈપણ ફેરફાર સીધા ક્ષેત્રમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે (અને તેનાથી વિપરીત, ક્ષેત્રમાં કોઈપણ ફેરફાર કણોને અસર કરે છે. ), તેમજ સામાન્ય ગુણધર્મોની હાજરીમાં: સમૂહ, ઊર્જા, વેગ અથવા વેગ, વગેરે.
ઉપરાંત, કણો ક્ષેત્રમાં અને ક્ષેત્ર સમાન કણોમાં ફેરવી શકે છે. આ બધું દર્શાવે છે કે દ્રવ્ય અને ક્ષેત્ર બે પ્રકારના દ્રવ્ય છે.
વધુમાં, ક્ષેત્રો અને કણો વચ્ચે તફાવત છે, જે અમને તેમને વિવિધ પ્રકારના પદાર્થો તરીકે ધ્યાનમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે.
આ તફાવત એ હકીકતમાં સમાવિષ્ટ છે કે પ્રાથમિક કણો અલગ છે અને ચોક્કસ વોલ્યુમ ધરાવે છે, તેઓ અન્ય કણો માટે અભેદ્ય છે: સમાન વોલ્યુમ વિવિધ સંસ્થાઓ અને કણો દ્વારા કબજે કરી શકાતું નથી. ક્ષેત્રો સતત છે અને ઉચ્ચ અભેદ્યતા ધરાવે છે: વિવિધ પ્રકારના ક્ષેત્રો એક જ સમયે જગ્યાના સમાન વોલ્યુમમાં સ્થિત થઈ શકે છે.
કણો અને શરીર બાહ્ય દળોના પ્રભાવ હેઠળ અવકાશમાં આગળ વધી શકે છે, ત્વરિત અથવા ધીમું થઈ શકે છે, એટલે કે, અવકાશમાં કણોની હિલચાલની ગતિ અલગ હોઈ શકે છે. ક્ષેત્રો અવકાશમાં સમાન ઝડપે પ્રચાર કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે વેક્યૂમમાં - પ્રકાશની ઝડપ જેટલી ઝડપે.
કણો અને ક્ષેત્રો એકબીજા સાથે ગાઢ રીતે સંકળાયેલા હોવાથી અને સંપૂર્ણ રચના કરે છે, તેથી અવકાશમાં કણ અને તેના ક્ષેત્ર વચ્ચે ચોક્કસ સીમા સ્થાપિત કરવી અશક્ય છે.
જો કે, અવકાશના એક ખૂબ જ નાના પ્રદેશને સ્પષ્ટ કરવું શક્ય છે જેમાં એક અલગ કણના ગુણધર્મો પ્રગટ થાય છે. આ અર્થમાં, પરિમાણો નક્કી કરવાનું શરતી રીતે શક્ય છે પ્રાથમિક કણો… ઉલ્લેખિત પ્રદેશની બહારની જગ્યામાં, એવું માની શકાય છે કે પ્રાથમિક કણ સાથે માત્ર એક ક્ષેત્ર સંકળાયેલું છે.
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર અને તેના ઘટકો
વિદ્યુત ઇજનેરીમાં, એક ક્ષેત્ર ગણવામાં આવે છે જે વહન કણોની હિલચાલને કારણે થાય છે વિદ્યુત શુલ્ક… આવા ક્ષેત્રને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કહેવામાં આવે છે. આ ક્ષેત્રના પ્રસાર સાથે સંકળાયેલી ઘટનાઓને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટના કહેવામાં આવે છે.
ન્યુક્લિયસની આસપાસ અણુમાં ફરતા ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રોટોન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જ્યારે તે જ સમયે તેમની હિલચાલ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની સમકક્ષ હોય છે, જે અનુભવ બતાવે છે તેમ, હંમેશા ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરી સાથે સંકળાયેલું હોય છે.
તેથી, ક્ષેત્ર કે જેના દ્વારા અણુના પ્રાથમિક કણો એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, એટલે કે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર, બે ક્ષેત્રો ધરાવે છે: ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય. આ ક્ષેત્રો એકબીજા સાથે જોડાયેલા અને એકબીજાથી અવિભાજ્ય છે.
બાહ્ય રીતે, મેક્રોસ્કોપિક પરીક્ષા હેઠળ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર કેટલાક કિસ્સાઓમાં સ્થિર ક્ષેત્રના સ્વરૂપમાં અને અન્ય કિસ્સાઓમાં વૈકલ્પિક ક્ષેત્રના સ્વરૂપમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે.
આપેલ પદાર્થના અણુઓની સ્થિર સ્થિતિમાં, બંને વિદ્યુત ક્ષેત્ર (આ કિસ્સામાં અણુઓમાંનું ક્ષેત્ર વિવિધ ચિહ્નોના સમાન ચાર્જ સાથે સંપૂર્ણપણે જોડાયેલું છે) અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર (ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણકક્ષાના અસ્તવ્યસ્ત અભિગમને કારણે) બાહ્ય અવકાશ શોધાયેલ નથી.
જો કે, જો અણુમાં સંતુલન ખલેલ પહોંચે છે (એક આયન રચાય છે, નિર્દેશિત ગતિ અસ્તવ્યસ્ત ગતિ પર લાગુ કરવામાં આવે છે, ચુંબકીય પદાર્થોના પ્રાથમિક પ્રવાહો એક દિશામાં લક્ષી હોય છે, વગેરે), તો પછી આ પદાર્થની બહાર ક્ષેત્ર શોધી શકાય છે.વધુમાં, જો ઉલ્લેખિત સ્થિતિ યથાવત જાળવવામાં આવે છે, તો ફીલ્ડ લાક્ષણિકતાઓનું મૂલ્ય હોય છે જે સમય જતાં સ્થિર હોય છે. આવા ક્ષેત્રને સ્થિર ક્ષેત્ર કહેવામાં આવે છે.
સંખ્યાબંધ કેસોમાં મેક્રોસ્કોપિક પરીક્ષા દરમિયાન સ્થિર ક્ષેત્ર માત્ર એક ઘટકના સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે: કાં તો ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્વરૂપમાં (ઉદાહરણ તરીકે, સ્થિર ચાર્જ થયેલ શરીરનું ક્ષેત્ર), અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રના સ્વરૂપમાં (માટે ઉદાહરણ તરીકે, કાયમી ચુંબકનું ક્ષેત્ર).
સ્થિર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડના ઘટકો મૂવિંગ ચાર્જ્ડ કણોથી અવિભાજ્ય છે: ઇલેક્ટ્રિક ઘટક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથે સંકળાયેલું છે, અને ચુંબકીય ઘટક ચાર્જ્ડ કણો સાથે (આસપાસ) ફરે છે.
ચાર્જ થયેલ કણો, સિસ્ટમો અથવા સ્થિર ક્ષેત્રોના ઘટકોની બદલાતી અથવા ઓસીલેટીંગ ગતિના પરિણામે ચલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર રચાય છે. આવા ઉચ્ચ-આવર્તન ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતા એ છે કે તે ઉદ્ભવ્યા પછી (સ્ત્રોતમાંથી ઉત્સર્જિત થયા પછી), તે સ્ત્રોતથી અલગ થઈ જાય છે અને તરંગોના રૂપમાં પર્યાવરણમાં પ્રવેશ કરે છે.
આ ક્ષેત્રનો વિદ્યુત ઘટક મુક્ત સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે સામગ્રીના કણોથી અલગ છે અને તેમાં વમળનું પાત્ર છે. સમાન ક્ષેત્ર ચુંબકીય ઘટક છે: તે મુક્ત સ્થિતિમાં પણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે મૂવિંગ ચાર્જ (અથવા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ) સાથે સંકળાયેલ નથી. જો કે, બંને ક્ષેત્રો એક અવિભાજ્ય સંપૂર્ણ પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને અવકાશમાં ચળવળની પ્રક્રિયામાં સતત એકબીજામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
ચલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર તેના પ્રસારના માર્ગમાં સ્થિત કણો અને સિસ્ટમો પરની અસર દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવે છે, જેને ઓસીલેટીંગ ગતિમાં સેટ કરી શકાય છે, તેમજ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની ઉર્જાને અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરતા ઉપકરણો દ્વારા. (ઉદાહરણ તરીકે, થર્મલ).
એક વિશેષ કેસ જીવંત પ્રાણીઓના દ્રશ્ય અંગો પર આ ક્ષેત્રની ક્રિયા છે (પ્રકાશ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે).
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના ઘટકો - ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ પહેલાં અને એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે શોધાયેલ અને અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો: પછી તેમની વચ્ચે કોઈ જોડાણ મળ્યું ન હતું. આનાથી એ હકીકત તરફ દોરી ગઈ કે બંને વિસ્તારોને સ્વતંત્ર ગણવામાં આવ્યા.
સૈદ્ધાંતિક વિચારણાઓ, જે પછી પ્રયોગ દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે, તે દર્શાવે છે કે ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો વચ્ચે અસ્પષ્ટ જોડાણ છે, અને કોઈપણ ઇલેક્ટ્રિક અથવા ચુંબકીય ઘટના હંમેશા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હોવાનું બહાર આવ્યું છે.
આ પણ જુઓ: ઇલેક્ટ્રિક અને મેગ્નેટિક ફિલ્ડ: શું તફાવત છે?
ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર
શૂન્યાવકાશમાં અથવા અલગ પડેલા શરીરની આસપાસના ડાઇલેક્ટ્રિક માધ્યમમાં માત્ર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ જ શોધી કાઢવામાં આવે છે જે અવકાશ અને સમય (મેક્રોસ્કોપિક અર્થમાં) અણુઓના આયનીકરણ દરમિયાન મેળવેલા સમાન ચિહ્નના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથે અધિક અપરિવર્તિત સાથે નિરીક્ષકની તુલનામાં સ્થિર હોય છે. વિદ્યુતીકરણ દેખાવના પરિણામે - શરીરનું વિદ્યુતીકરણ, શુલ્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા.આવા ક્ષેત્રને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક કહેવામાં આવે છે.
ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર એ સ્થિર વિદ્યુત ક્ષેત્રનો એક પ્રકાર છે અને તે તેનાથી અલગ છે કે પ્રાથમિક ચાર્જ કણો કે જે ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રનું કારણ બને છે તે માત્ર અસ્તવ્યસ્ત ગતિમાં હોય છે, જ્યારે સ્થિર ક્ષેત્ર અસ્તવ્યસ્ત ગતિ પર સુપરઇમ્પોઝ કરાયેલા ઈલેક્ટ્રોનની નિર્દેશિત ગતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
આ ક્ષેત્રમાં, લાક્ષણિકતાઓની સ્થિરતા ક્ષેત્રમાં શુલ્કના વિતરણ (સંતુલન પ્રક્રિયા) ના સતત પ્રજનનને કારણે છે.
ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડમાં, વિવિધ દિશામાં સતત અસ્તવ્યસ્ત ગતિમાં મોટી સંખ્યામાં અનન્ય ચાર્જ થયેલા કણોની સામાન્ય ક્રિયા ચાર્જ્ડ બોડીની બહાર સમાન ચિહ્નના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથે ક્ષેત્ર તરીકે જોવામાં આવે છે જે સમય જતાં બદલાતી નથી.
ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રમાં ચુંબકીય ઘટકની અસર બાહ્ય અવકાશમાં ચાર્જ કેરિયર્સની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલને કારણે પરસ્પર તટસ્થ થાય છે અને તેથી તે શોધી શકાતી નથી.
ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડની એક વિશિષ્ટ વિશેષતા એ સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન બોડીની હાજરી છે, જેને વિવિધ ચિહ્નોના વધારાના ચાર્જ આપવામાં આવે છે (જેમાંથી આ ક્ષેત્ર વહેતું દેખાય છે અને જેમાં તે વહે છે).
ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડ અને ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બોડી, જે ફિલ્ડના સ્ત્રોત અને સિંક છે, એકબીજાથી અવિભાજ્ય છે, જે એક ભૌતિક એન્ટિટીનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
આમાં, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના ઇલેક્ટ્રિક ઘટકથી અલગ છે, જે મુક્ત સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, વમળનું પાત્ર ધરાવે છે, તેનો કોઈ સ્ત્રોત અને ગટર નથી.
ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રની આ સ્થિતિ જાળવવા માટે કોઈ ઊર્જા ખર્ચવામાં આવતી નથી. જ્યારે આ ક્ષેત્ર સ્થાપિત થાય ત્યારે જ તે જરૂરી છે (તે સતત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રને ઉત્સર્જન કરવા માટે ઊર્જા લે છે).
ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર આ ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા સ્થિર ચાર્જ્ડ બોડીઓ પર કામ કરતા યાંત્રિક બળ દ્વારા તેમજ સ્થિર ધાતુના પદાર્થો પર ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ચાર્જને પ્રેરિત કરીને અને આ ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા સ્થિર ડાઇલેક્ટ્રિક બોડીના ધ્રુવીકરણ દ્વારા શોધી શકાય છે.
આ પણ જુઓ: