ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল এবং ক্ষেত্র: কি, কিভাবে, বেশ কিছু তথ্য, উদাহরণ

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অধীনে বিকশিত হয় যাকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বলা হয়, যা আকর্ষণকারী বা বিকর্ষণকারী চার্জকে ঘিরে থাকে। নিবন্ধটি আলোচনা করে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল এবং ক্ষেত্র কী এবং তারা কীভাবে সম্পর্কিত।

প্রতিটি চার্জ তার ক্ষেত্র বা শক্তি বন্টন দ্বারা আবদ্ধ থাকে যা তার বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে স্থানের মাধ্যমে অন্য চার্জগুলিতে প্রেরণ করে। এভাবেই একজনের চার্জের ক্ষেত্রটি অন্যান্য চার্জের কাছে আসে এবং একবার তাদের কাছাকাছি আনা হলে, তারা শারীরিক যোগাযোগ ছাড়াই ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল প্রয়োগ করে। 

In পূর্ববর্তী নিবন্ধ, আমরা সম্পর্কে শিখেছি ভরযুক্ত দুটি মিথস্ক্রিয়া বস্তুর মধ্যে মহাকর্ষ বল। প্রয়োগ করতে মাধ্যাকর্ষণ বল, পৃথিবীর চারপাশে অবশ্যই একটি ক্ষেত্র থাকতে হবে, এবং এটি অন্যান্য সমস্ত ভর যাতে অন্য ভর যখন সেই ক্ষেত্রটি অর্জন করে, উভয় ভরই অভিকর্ষ বল অনুভব করে। একইভাবে, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল, একটি অ-যোগাযোগ বল, দুটি চার্জের মধ্যে প্রয়োগ করে যখন তারা ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্রে থাকে। কারণ মাধ্যাকর্ষণ এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল অনুসরণ করে বিপরীত-বর্গীয় আইন যখন দুটি ভর দূরত্ব দ্বারা পৃথক করা হয়। 

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হল বৈদ্যুতিক চার্জের বৈশিষ্ট্য যা মহাশূন্যের প্রতিটি বিন্দুতে উপস্থিত থাকে. ক্ষেত্রের দিকের মাত্রাকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বা বলা হয় ক্ষেত্রের তীব্রতা যা স্থানের মধ্যে বিভিন্ন পয়েন্টে ভিন্ন। ক্ষেত্রটি চার্জের সাথে পরিবর্তিত হয়, তবে যেহেতু এটি থেকে উদ্ভূত হয় কুলম্ব বিপরীত বর্গ আইন দূরত্বের, চার্জ থেকে দূরত্বের বর্গক্ষেত্রের সাথে ক্ষেত্রটি বিপরীতভাবে পরিবর্তিত হয়. তার মানে যদি আমরা চার্জের মাত্রা দ্বিগুণ করি, ক্ষেত্রটি দ্বিগুণ হয়। কিন্তু দ্বিগুণ সময়ে দূরত্ব চার্জ থেকে, ক্ষেত্রটি তার প্রাথমিক শক্তির এক-চতুর্থাংশ। 

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটিকে লাইন অঙ্কন করে চিত্রিত করা হয়, যাকে চার্জের চারপাশে ক্ষেত্ররেখা বলা হয়। একটি তীর দ্বারা দেখানো ক্ষেত্রের দিকটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বলের সাথে রয়েছে। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাত্রা নির্ভর করে কীভাবে মহাকাশে চার্জ বিতরণ করা হয় তার উপর. 

আমরা বুঝতে পেরেছি যে দূরত্বে দুটি চার্জের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল প্রয়োগ করা হয়. কিন্তু দুটির পরিবর্তে আমরা একটি চার্জকে বিবেচনা করি 'উৎস চার্জ' যেখান থেকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি হয়েছে। উৎস চার্জের ক্ষেত্রে আনা অন্য চার্জকে বলা হয় 'পরীক্ষার চার্জ' বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং টেস্ট চার্জের মাধ্যমে সোর্স চার্জের মধ্যে পরোক্ষ বৈদ্যুতিক ইন্টারঅ্যাকশনের কারণে, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল উৎস চার্জ থেকে পরীক্ষা চার্জে নিযুক্ত হয় কুলম্বের আইন. 

পরীক্ষার চার্জটি তার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রও বহন করে যা উৎস চার্জের বিদ্যমান ক্ষেত্রটিকে পরিবর্তন করে। তাই, বিন্দু উৎসটি তার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অধীনে চার্জের উৎসের জন্য ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শক্তি নিয়োগ করে। তাই যে দ্য ফলে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল দুই চার্জ বৃদ্ধির মধ্যে। 

ফিল্ড লাইনের দিক নির্ভর করে চার্জের পোলারিটির উপর। নিরপেক্ষ চার্জ এটির চারপাশে ক্ষেত্র বা ক্ষেত্ররেখা তৈরি করে না। সোর্স চার্জ ধনাত্মক হলে, এর ফিল্ড লাইনগুলি রেডিয়ালিভাবে বাইরের দিকে নির্দেশিত হয়। যদি এটি নেতিবাচক হয়, তাহলে তারা রেডিয়ালিভাবে ভিতরের দিকে নির্দেশিত হয়। 

• যদি উভয় চার্জের মতো বা ধনাত্মক এবং ধনাত্মক বা ঋণাত্মক বা ঋণাত্মক হয়, তাদের নিজ নিজ ক্ষেত্রের ক্ষেত্ররেখাগুলি কখনই মিলিত হয় না কারণ তারা একে অপরকে বিকর্ষণ করে।
• যদি তারা অসদৃশ বা ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ হয়, তবে তাদের ক্ষেত্ররেখা মিলে যায় কারণ তারা একে অপরকে আকর্ষণ করে। 

অসদৃশ চার্জের ক্ষেত্রে, র‌্যাডিয়ালি বহির্মুখী ক্ষেত্র রেখাটি র‌্যাডিয়ালি ভিতরের দিকের রেখায় অন্তর্ভুক্ত হয় নেতিবাচক পরীক্ষার চার্জ যার উপর ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল পরিশ্রম করছে 

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক চার্জ সম্পর্কে আরও পড়ুন।

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ফোর্স এবং ফিল্ডের উদাহরণ

ধরুন আমরা রডের শেষে একটি পজিটিভ টেস্ট চার্জ সংযুক্ত করি। বিভিন্ন স্থানে লাঠি বহন করে, আমরা বিভিন্ন পয়েন্টে পরীক্ষা চার্জের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সাথে পরীক্ষা করতে পারি।

আমরা তখন রডের উপর ধাক্কা বা টান অনুভব করি কারণ পরীক্ষা চার্জগুলি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বলের কারণে অন্যান্য চার্জকে আকর্ষণ করে বা প্রতিহত করে। যদি আমরা উৎস চার্জকে পরীক্ষামূলক চার্জ থেকে দূরে সরিয়ে দেই, তবে এর বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি সেই সময়ে একই থাকবে।

তাই, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি স্থানের মধ্যে বিভিন্ন বিন্দুতে একটি ছোট পরীক্ষা চার্জে উৎস চার্জ দ্বারা তড়িৎ স্থিতিশীল বল বিতরণ করে। 

লঘুকরণ থেকে দেখা দেয় দুটো কারণে শীতল ঝড়ের মেঘ এবং গরম পৃথিবীর পৃষ্ঠের মধ্যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র. বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত অঞ্চলগুলির কারণে বজ্রপাতের উদ্রেক হয় ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক স্রাব বায়ু মাধ্যমে, যা দুটি অঞ্চলের মধ্যে অন্তরক হিসেবে কাজ করে. বিপরীত চার্জ ধারণকারী বাতাসের নিরোধক ক্ষমতা যখন ভেঙে যায়, তখন তাৎক্ষণিক বিদ্যুৎ নিঃসরণ বজ্রপাতের আকারে ঘটে।

আগের প্রক্রিয়ায়, অন্তঃ-মেঘ বজ্রপাত উভয় অঞ্চলের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি সমান হলে চার্জগুলি যখন মেঘের মধ্যে থাকে তখন ঘটে। পরবর্তীতে, যখন পৃথিবীর ভূমির ক্ষেত্রের শক্তি মেঘের চেয়ে শক্তিশালী হয়ে ওঠে, তখন চার্জগুলি পৃথিবীর মাটিতে পৌঁছাতে শুরু করে, যার ফলে মেঘ থেকে পৃথিবীতে বজ্রপাত. 

বাহিনীর প্রকার সম্পর্কে আরও পড়ুন।

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শক্তির মধ্যে সম্পর্ক

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল পরীক্ষার চার্জের মাত্রার সাথে সম্পর্কিত।

উৎস চার্জের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র E হল তড়িৎ শক্তি পরীক্ষা চার্জ প্রতি ইউনিট F q. সুতরাং, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হ্রাস পায় কারণ দূরত্বটি উৎস চার্জ থেকে র্যাডিয়ালিভাবে বৃদ্ধি পায়। এটি কুলম্ব ল ইনভার্স স্কোয়ার সূত্র ব্যবহার করে স্বতন্ত্র বিন্দুতে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল দ্বারা বর্ণনা করা হয়। 

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক চার্জ ছাড়াই বল প্রয়োগ করে শারীরিক যোগাযোগ. সুতরাং আমরা কল্পনা করতে পারি যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক এক্সচেঞ্জের জন্য উভয় চার্জের চারপাশে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিদ্যমান রয়েছে। এই ক্ষেত্রে, বলটি বাস্তব, যেখানে ক্ষেত্রটি কাল্পনিক। 

যেহেতু বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হল ভেক্টর পরিমাণ, এটি স্থানের মধ্যে বিভিন্ন পয়েন্টে বিভিন্ন তীব্রতা আছে. সুতরাং, উৎস চার্জ দ্বারা প্রয়োগ করা বল এই বিন্দু থেকে বিন্দুতে পরিবর্তিত হয়।

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল এইভাবে সম্পর্কিত,

সুতরাং, একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্রের পরিমাপ (SI) একক নিউটন/কুলম্ব (N/C)।

ধনাত্মক উৎস চার্জের কারণে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিশ্লেষণ করা যাক Q চার্জ Q থেকে একই দূরত্বে দুটি ভিন্ন টেস্ট চার্জে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল F প্রয়োগ করে।

• পরীক্ষা চার্জ হলে q₁ ধনাত্মক, তাদের ক্ষেত্র রেখাগুলি রশ্মিভাবে দূরে নির্দেশিত, এবং তাদের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল বিকর্ষণমূলক। 
• যদি q₁ নেতিবাচক, তাদের ক্ষেত্র রেখাগুলি একে অপরের দিকে র‌্যাডিয়ালিভাবে নির্দেশিত, এবং তাদের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল আকর্ষণীয়। 

উভয় পয়েন্ট থেকে, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল F উভয় চার্জের উপর নির্ভর করে, এমনকি যখন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মধ্যে একটির দ্বারা অন্যটি প্রয়োগ করা হয়।

চার্জের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল হল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং টেস্ট চার্জের মাত্রার গুণফল, এবং এটি দ্বারা দেওয়া হয়,

সমীকরণ (*) এবং (1) থেকে, আমরা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র F এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল একই দিকে শিখি।  

কুলম্বের আকর্ষণ বা বিকর্ষণ সূত্রের কারণে তড়িৎ স্থিতিশীল বল হল

সমীকরণ থেকে (*), বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাত্রা E দেওয়া হয়,

সমীকরণ ব্যবহার করে (2),

উপরের সমীকরণটি তা দেখায় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র E উৎস চার্জ Q এবং এর দূরত্ব r এর উপর নির্ভর করে। যদিও টেস্ট চার্জ q ক্ষুদ্র, এটির বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে উৎস চার্জ বন্টনের তারতম্য হয় না. 

ফোর্স সম্পর্কে আরও পড়ুন।

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সমস্যা

ধরুন 10nC এর উৎস চার্জ 10m এ পরীক্ষার চার্জ থেকে আলাদা করা হয়েছে। উৎস চার্জের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাত্রা কত? (k_e = 9 এক্স 10⁹Nm²c-²)

প্রদত্ত:

Q = 10nC = 10 x 10^-9 C

r = 10 মি

k_e = 9 এক্স 10⁹ Nm²c^-2

খুঁজতে: ই =?

সূত্র: 

সমাধান:

চার্জের মধ্যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হিসাবে গণনা করা হয়,

সমস্ত মান প্রতিস্থাপন,

ই = 90/100

ই = 0.9

উৎস চার্জের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হল 0.9 N/C।

ধরুন 5nC-এর উভয় চার্জই একে অপরের থেকে 5m এ মিথস্ক্রিয়া করছে। মিথস্ক্রিয়া চার্জের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল কী? বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের গণনা করুন। 

প্রদত্ত:

q₁ = 5nC = 5 x 10^-9 C

q₂ = 5nC = 5 x 10^-9 C

r = 5 মি

k_e = 9 এক্স 10⁹ Nm²c^-2

খুঁজতে:

1. F=?
2. ই =?

সূত্র: 

1. E=F/q₂

সমাধান:

সার্জারির চার্জের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল হিসাবে গণনা করা হয়,

সমস্ত মান প্রতিস্থাপন,

F = 9 x 10^-9

চার্জের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল হল 9 এক্স 10^-9N.

চার্জের মধ্যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হিসাবে গণনা করা হয়,

E=F/q₂

সমস্ত মান প্রতিস্থাপন,

চার্জের মধ্যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হল 1.8 x 10^-9N/C

একটি সমান্তরাল প্লেট ক্যাপাসিটরে, দুটি প্লেট 5 সেমি দূরত্বে একটি অস্তরক মাধ্যম দ্বারা পৃথক করা হয়। প্লেটে বিকশিত চার্জের মধ্যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র যদি 2N/C হয়। উভয় চার্জের মাত্রা একই থাকলে তাদের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল গণনা করুন। 

প্রদত্ত:

E = 2N/C

r = 5 মি

k_e = 9 এক্স 10⁹ Nm²c^-2

খুঁজতে:

1. q₁ =?
2. q₂ =?
3. চ =?

সূত্র: 

সমাধান:

উৎস চার্জের মাত্রা ব্যবহার করে গণনা করা হয় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সূত্র.

সমস্ত মান প্রতিস্থাপন,

পুনর্বিন্যাস,

q₁ = 5.5 এক্স 10^-9

উভয় চার্জ একই মাত্রা আছে. অর্থাৎ, q₁ =q₂ = 5.5nC

উভয় চার্জের মাত্রা 5.5nC।

উভয় চার্জের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল ব্যবহার করে গণনা করা হয় কুলম্ব আইন.

সমস্ত মান প্রতিস্থাপন,

F = 10.89 x 10^-9

চার্জের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বল হল 10.89 x 10^-9N.

কিভাবে বল গণনা করতে হয় সে সম্পর্কে আরও পড়ুন।

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ফোর্স এবং ইলেকট্রিক ক্ষেত্রের মধ্যে পার্থক্য

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ফোর্স	বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র
এটি উৎপন্ন হয় যখন দুটি ইন্টারঅ্যাকটিং চার্জ একে অপরের কাছাকাছি আসে।	এটি শুধুমাত্র একটি উৎস বা পয়েন্ট চার্জ থেকে উৎপন্ন হয়।
এটা চার্জ ত্বরান্বিত.	এটি চার্জ ত্বরান্বিত করে না।
এর মাত্রা এবং দিক উৎস এবং পরীক্ষার চার্জ উভয়ের উপর নির্ভর করে।	এর মাত্রা এবং দিক নির্ভর করে শুধুমাত্র উৎস চার্জের উপর।
এটি চার্জের মধ্যে দূরত্বের বর্গক্ষেত্রের চার্জের গুণফলের অনুপাত।	এটি পরীক্ষা চার্জের সাথে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বলের অনুপাত।
এর কুলম্ব সূত্র হল,	এর কুলম্ব সূত্র হল,
এর পরিমাপের একক নিউটন (N)।	এর পরিমাপের একক হল নিউটন/কুলম্ব (N/C)।

---