ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ అంటే ఏమిటి: ఫార్ములా మరియు లెక్కలు

అన్నీ పదార్థాలు ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లు వంటి సబ్‌టామిక్ కణాలను కలిగి ఉన్న అణువులతో రూపొందించబడ్డాయి. ఈ ఉప పరమాణు కణాలను చార్జ్డ్ పార్టికల్స్ అని కూడా అంటారు. ఎలక్ట్రాన్లు ప్రతికూల చార్జ్ కలిగి ఉండగా ప్రోటాన్లు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడతాయి. ఒక అణువు ప్రోటాన్ల సంఖ్యతో పోలిస్తే పెద్ద సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటే, అది ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యతో పోల్చితే అణువులో పెద్ద సంఖ్యలో ప్రోటాన్లు ఉంటే, అది ధనాత్మకంగా చార్జ్ అవుతుందని అంటారు. ప్రతి విద్యుత్ చార్జ్ దానితో సంబంధం ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రిక్ ఛార్జ్ యొక్క లక్షణాలలో ఒకటి ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ.

ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ అంటే ఏమిటి?

నిర్వచనం: ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఫోటాన్లు వంటి అణువు యొక్క సబ్‌టామిక్ కణాల ద్వారా విద్యుత్ ఛార్జ్ జరుగుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ఛార్జ్ సుమారు 1.602 × 10^-19కూలంబ్స్. చార్జ్ చేయబడిన ప్రతి కణం దాని చుట్టూ ఒక ఖాళీని సృష్టిస్తుంది, దీనిలో దాని విద్యుత్ శక్తి యొక్క ప్రభావం అనుభూతి చెందుతుంది. చార్జ్డ్ కణాల చుట్టూ ఉన్న ఈ స్థలాన్ని “ విద్యుత్ క్షేత్రం “. యూనిట్ పరీక్ష చేసినప్పుడు ఆరోపణ ఈ విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంచబడుతుంది, ఇది మూల కణం ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తిని అనుభవిస్తుంది. విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంచినప్పుడు యూనిట్ చార్జ్డ్ కణము అనుభవించిన శక్తిని ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ అంటారు.

ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ ఒక వెక్టర్ పరిమాణం. ఇది పరిమాణం మరియు దిశ రెండింటినీ కలిగి ఉంది. సోర్స్ ఛార్జ్ యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రానికి లోబడి ఉండే పరీక్ష ఛార్జ్, అది విశ్రాంతి స్థితిలో ఉన్నప్పటికీ శక్తిని అనుభవిస్తుంది. విద్యుత్ క్షేత్ర బలం ద్రవ్యరాశి నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది మరియు వేగం పరీక్ష ఛార్జ్ కణం. ఇది టెస్ట్ ఛార్జ్ కణంలో ఉన్న ఛార్జ్ మొత్తంపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది. పరీక్ష ఛార్జ్ సానుకూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణం లేదా ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణం కావచ్చు.

పరీక్ష క్షేత్రంపై చార్జ్ ద్వారా విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క దిశ నిర్ణయించబడుతుంది. విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత యొక్క దిశను పొందటానికి, పరీక్ష ఛార్జ్ సానుకూల చార్జ్గా పరిగణించబడుతుంది. కాబట్టి, ఈ విద్యుత్ క్షేత్రానికి సానుకూల పరీక్ష ఛార్జ్ కణాన్ని ప్రవేశపెట్టినప్పుడు అది వికర్షణ శక్తిని అనుభవిస్తుంది. అందువలన, విద్యుత్ క్షేత్ర బలం ఛార్జ్ నుండి దూరంగా ఉన్న దిశలో నిర్దేశించబడుతుంది. ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన పరీక్ష ఛార్జ్ కోసం విద్యుత్ క్షేత్ర బలం కోసం శక్తి దిశ సోర్స్ చార్జ్ పార్టికల్ వైపు ఉంటుంది.

ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ ఫార్ములా

చార్జ్ చేసిన ‘క్యూ’ తో చార్జ్డ్ కణాన్ని పరిశీలిద్దాం. ఈ చార్జ్డ్ కణం దాని చుట్టూ విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఈ చార్జ్డ్ కణం విద్యుత్ క్షేత్రానికి మూలం కాబట్టి, దీనిని సోర్స్ ఛార్జ్ అంటారు. సోర్స్ ఛార్జ్ ద్వారా సృష్టించబడిన విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క బలాన్ని దాని విద్యుత్ క్షేత్రంలో మరొక ఛార్జ్ ఉంచడం ద్వారా లెక్కించవచ్చు. విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగించే ఈ బాహ్య చార్జ్ కణాన్ని పరీక్ష ఛార్జ్ అంటారు. పరీక్ష ఛార్జీపై ఛార్జ్ ‘q’ గా ఉండనివ్వండి.

ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ

విద్యుత్ క్షేత్రంలో పరీక్ష ఛార్జ్ ఉంచినప్పుడు అది ఆకర్షణీయమైన విద్యుత్ శక్తి లేదా వికర్షక విద్యుత్ వనరును అనుభవిస్తుంది. శక్తిని ‘ఎఫ్’ ద్వారా సూచించనివ్వండి. ఇప్పుడు, విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క పరిమాణాన్ని “పరీక్ష ఛార్జీపై ఛార్జీకి శక్తి” గా నిర్వచించవచ్చు. ఈ విధంగా, విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత ‘ఇ’ గా ఇవ్వబడుతుంది

E = F / q —— Eqn1

ఇక్కడ, సోర్స్ చార్జ్ కణంపై ఛార్జ్ కాకుండా టెస్ట్ ఛార్జ్ కణంలోని ఛార్జ్ పరిగణించబడుతుంది. SI యూనిట్లలో పరిగణించినప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత యొక్క యూనిట్లు ప్రతి కూలంబులకు న్యూటన్. విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత పరీక్ష ఛార్జ్ కణంలోని ఛార్జ్ మొత్తానికి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది. పరీక్ష ఛార్జ్ కణం యొక్క ఛార్జ్తో సంబంధం లేకుండా ఇది సోర్స్ ఛార్జ్ చుట్టూ ఒకే విధంగా కొలుస్తారు.

కూలంబ్స్ చట్టం నుండి

విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రతను విద్యుత్ క్షేత్ర బలం అని కూడా అంటారు. ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ బలం కోసం సూత్రాన్ని కూలంబ్ చట్టం నుండి కూడా పొందవచ్చు. ఈ చట్టం కణాల ఛార్జీలు మరియు వాటి మధ్య దూరం మధ్య సంబంధాన్ని ఇస్తుంది. ఇక్కడ, రెండు ఛార్జీలు ‘q’ మరియు ‘Q’. ఈ విధంగా, విద్యుత్ శక్తి ‘ఎఫ్’ గా ఇవ్వబడుతుంది

F = k.q.Q / d^{రెండు}

k అనేది అనుపాత స్థిరాంకం మరియు d అనేది ఛార్జీల మధ్య దూరం. ఈ సమీకరణం సమీకరణం 1 లో శక్తికి ప్రత్యామ్నాయంగా ఉన్నప్పుడు, విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత యొక్క సూత్రం ఇలా ఉద్భవించింది

ఇ = క. ప్ర / డి^{రెండు}

పై సమీకరణం విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత రెండు అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుందని చూపిస్తుంది - సోర్స్ ఛార్జ్ ‘క్యూ’ పై ఛార్జ్ మరియు సోర్స్ ఛార్జ్ మరియు టెస్ట్ ఛార్జ్ మధ్య దూరం.

అందువల్ల, ఛార్జ్ యొక్క విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత స్థానం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది సోర్స్ ఛార్జ్ మరియు టెస్ట్ ఛార్జ్ మధ్య దూరం యొక్క చతురస్రానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. దూరం పెరిగేకొద్దీ విద్యుత్ క్షేత్ర బలం లేదా విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత తగ్గుతుంది.

ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఇంటెన్సిటీ యొక్క లెక్కలు

విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత యొక్క సూత్రం నుండి, అది ఉద్భవించింది-

• ఇది మూలం మరియు పరీక్ష ఛార్జీల మధ్య దూరానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
• సోర్స్ ఛార్జీపై ఛార్జ్ ‘క్యూ’ కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
• పరీక్ష ఛార్జ్ ‘q’ పై ఛార్జీపై ఆధారపడదు.

ఈ పరిస్థితులు విలోమ చదరపు చట్టానికి వర్తించినప్పుడు, దూరం d1 వద్ద విద్యుత్ క్షేత్ర బలం (E1) మరియు దూరం వద్ద విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత (E2) (d2) మధ్య సంబంధం ఇవ్వబడుతుంది-

E1 / E2 = డి^{రెండు}1 / డి^{రెండు}రెండు

ఈ విధంగా, 2 కారకం ద్వారా దూరం పెరిగినప్పుడు, విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత 4 కారకం ద్వారా తగ్గుతుంది.

ఛార్జ్ -1.6 × 10 తో ఒక కణంపై పనిచేసే విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని లెక్కించండి^-19విద్యుత్ శక్తి ఉన్నప్పుడు సి 5.6 × 10^{-పదిహేను}ఎన్.

ఇక్కడ, శక్తి F మరియు ఛార్జ్ ‘q’ ఇవ్వబడుతుంది. అప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్ర బలం E గా లెక్కించబడుతుంది E = F / q

ఈ విధంగా, ఇ = 5.6 × 10^{-పదిహేను}/-1.6x10^-19= -3.5 × 10⁴ఎన్ / సి

Kgg.m / s యూనిట్ కోసం శక్తి (న్యూటన్) కోసం డైమెన్షనల్ ఫార్ములా^{రెండు}MLT^-2. ఆంపియర్-సెకన్ కోసం కూలంబ్ కోసం డైమెన్షనల్ ఫార్ములా AT. ఈ విధంగా, విద్యుత్ క్షేత్ర బలం కోసం డైమెన్షనల్ ఫార్ములా MLT^-3TO^-1.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

1). విద్యుత్ క్షేత్రం ఎలా నిర్వచించబడింది?

విద్యుత్ క్షేత్రం యూనిట్ ఛార్జీకి శక్తిగా నిర్వచించబడింది.

2). దామాషా స్థిరాంకం ‘k’ విలువ ఎంత?

కూలంబ్ చట్టంలో అనుపాత స్థిరాంకం ‘k’ విలువ 9.0 × 10⁹N.m^{రెండు}/ సి^{రెండు}.

3). విద్యుత్ క్షేత్ర బలం పరీక్ష ఛార్జీపై ఛార్జ్ పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉందా?

లేదు, విద్యుత్ క్షేత్ర బలం “q” పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉండదు. ఛార్జ్ పెరిగేకొద్దీ కూలంబ్ చట్టం ప్రకారం, విద్యుత్ శక్తి కూడా అదే కారకం ద్వారా పెరుగుతుంది. అందువలన, ఈ రెండు మార్పులు ఒకదానికొకటి రద్దు చేస్తాయి. విద్యుత్ క్షేత్ర బలం, E = F / q యొక్క సూత్రం ద్వారా దీనిని అర్థం చేసుకోవచ్చు.

4). ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన పరీక్ష కణాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క దిశ ఏమిటి?

సానుకూల చార్జీల కణాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు, విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత వెక్టర్ ఎల్లప్పుడూ ధనాత్మక చార్జ్ చేయబడిన వస్తువుల నుండి దూరంగా ఉంటుంది. ఎందుకంటే సోర్స్ ఛార్జ్ మరియు టెస్ట్ ఛార్జ్ రెండూ సానుకూల చార్జ్ అయినందున, అవి ఒకదానికొకటి తిప్పికొట్టాయి. ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేసే కణాలకు ఇది ఉప-పద్యం.

అందువల్ల, పాయింట్ ఛార్జ్ అనేక సోర్స్ ఛార్జీల ప్రభావంతో ఉంచినప్పుడు విషయాలు కష్టమవుతాయి. ఇక్కడ, ప్రారంభంలో, విద్యుత్ క్షేత్రం వ్యక్తిగత మూల ఛార్జీల బలం లెక్కించబడుతుంది. అప్పుడు, ఈ అన్ని తీవ్రతల యొక్క వెక్టర్ మొత్తం ఆ సమయంలో ఛార్జ్ వద్ద ఫలిత క్షేత్ర బలాన్ని ఇస్తుంది. పరీక్ష ఛార్జ్ ప్రతికూలంగా ఉన్నప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క దిశ ఏమిటి?