Class 12 Chapter 1 || Electric Charges and Fields 01 || Quantisation and Conservation of Charge

Physics Wallah - Alakh Pandey

5 chapters6 takeaways15 key terms5 questions

Overview

यह वीडियो क्लास 12वीं की फिजिक्स के पहले चैप्टर, इलेक्ट्रिक चार्जेस एंड फील्ड्स, का एक परिचयात्मक लेक्चर है। इसमें चार्ज की मूलभूत अवधारणाओं, जैसे कि यह पदार्थ का एक आंतरिक गुण क्यों है, इसके प्रकार (पॉजिटिव और नेगेटिव), और इसकी एसआई यूनिट (कूलम) पर चर्चा की गई है। वीडियो चार्ज और मास के बीच महत्वपूर्ण अंतरों को भी स्पष्ट करता है, जिसमें गति के साथ मास का बदलना और चार्ज का स्वतंत्र रहना शामिल है। इसके अतिरिक्त, यह चार्ज के दो महत्वपूर्ण सिद्धांतों - क्वान्टाइजेशन (चार्ज हमेशा मौलिक चार्ज के पूर्णांक गुणक में होता है) और संरक्षण (चार्ज को न तो बनाया जा सकता है, न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल स्थानांतरित किया जा सकता है) - की व्याख्या करता है। अंत में, यह चार्जिंग के तीन तरीकों का संक्षिप्त परिचय देता है: कंडक्शन (सीधे संपर्क द्वारा), इंडक्शन (बिना संपर्क के), और फ्रिक्शन (घर्षण द्वारा)।

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Chapters

क्लास 12वीं की फिजिक्स इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म से शुरू होती है, जिसके दो मुख्य भाग हैं: इलेक्ट्रोस्टेटिक्स (स्थिर चार्ज) और इलेक्ट्रोडायनामिक्स (गतिमान चार्ज)।
इलेक्ट्रोस्टेटिक्स में हम चार्ज, उसकी प्रॉपर्टीज, इलेक्ट्रिक फील्ड, पोटेंशियल और कैपेसिटर का अध्ययन करेंगे।
चार्ज पदार्थ का एक आंतरिक गुण है, जैसे मास, जिसे और विभाजित नहीं किया जा सकता।
चार्ज का सिंबल 'q' है, एसआई यूनिट 'कूलम' (C) है, और यह एक स्केलर क्वांटिटी है।

यह खंड इलेक्ट्रोस्टेटिक्स के अध्ययन के लिए एक आधार तैयार करता है और चार्ज की मौलिक प्रकृति को समझने में मदद करता है, जो आगे के सभी विषयों के लिए महत्वपूर्ण है।

चार्ज को पदार्थ का आंतरिक गुण बताना, जैसे मास।

चार्ज दो प्रकार के होते हैं: पॉजिटिव और नेगेटिव। समान चार्ज एक-दूसरे को रिपेल करते हैं, जबकि विपरीत चार्ज एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।
चार्ज हमेशा मास के साथ आता है, लेकिन मास के साथ चार्ज होना आवश्यक नहीं है।
मास गति के साथ बदलता है (आइंस्टीन के सापेक्षता सिद्धांत के अनुसार), जबकि चार्ज गति से स्वतंत्र रहता है।
इलेक्ट्रॉन की गति प्रकाश की गति के करीब होने पर मास में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, जो चार्ज के मामले में नहीं होता।

चार्ज और मास के बीच के अंतर को समझना महत्वपूर्ण है, खासकर जब हम उच्च गति पर कणों के व्यवहार का अध्ययन करते हैं, जो इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों और कण भौतिकी जैसे क्षेत्रों में प्रासंगिक है।

गतिमान कणों का मास रेस्ट मास से अधिक हो जाता है, जबकि चार्ज स्थिर रहता है।

चार्ज संरक्षण का सिद्धांत कहता है कि किसी पृथक (isolated) सिस्टम का कुल चार्ज हमेशा स्थिर रहता है।
चार्ज को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित किया जा सकता है।
यह सिद्धांत परमाणु प्रतिक्रियाओं (जैसे रेडियोएक्टिविटी) में भी लागू होता है, जहां कुल चार्ज संरक्षित रहता है।

यह सिद्धांत भौतिकी के कई क्षेत्रों में एक मौलिक नियम है और यह सुनिश्चित करता है कि चार्ज से संबंधित सभी गणनाएँ सुसंगत रहें, चाहे वह इलेक्ट्रोस्टेटिक्स हो या परमाणु भौतिकी।

एक पृथक सिस्टम में तीन वस्तुओं पर चार्ज +3C, +1C, और -2C है। सिस्टम को हिलाने के बाद, चार्ज +2C, +3C, और अज्ञात हो जाता है। कुल चार्ज (3+1-2 = 2C) स्थिर रहता है, जिससे अज्ञात चार्ज -3C निकलता है।

क्वान्टाइजेशन का अर्थ है कि कोई भी चार्ज हमेशा एक मौलिक चार्ज (एक इलेक्ट्रॉन पर चार्ज) के पूर्णांक गुणक (integral multiple) के रूप में ही मौजूद होता है।
सबसे छोटा स्वतंत्र रूप से मौजूद होने वाला चार्ज एक इलेक्ट्रॉन पर होता है, जिसका मान लगभग 1.6 x 10^-19 कूलम होता है।
किसी भी वस्तु पर कुल चार्ज को q = ±ne के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, जहाँ 'n' एक पूर्णांक है और 'e' मौलिक चार्ज है।
आधा या ढाई इलेक्ट्रॉन जैसे चार्ज स्वतंत्र रूप से मौजूद नहीं हो सकते क्योंकि वे मौलिक चार्ज के पूर्णांक गुणक नहीं हैं।

यह सिद्धांत बताता है कि चार्ज कैसे उत्पन्न और स्थानांतरित होता है, जो सूक्ष्म कणों के व्यवहार और विद्युत आवेशों के परिमाणीकरण को समझने के लिए आवश्यक है।

यह जांचना कि क्या 8 x 10^-18 कूलम का चार्ज किसी बॉडी को दिया जा सकता है। गणना करने पर n = 50 आता है, जो एक पूर्णांक है, इसलिए यह संभव है।

चार्जिंग बाय कंडक्शन: इसमें एक आवेशित वस्तु को एक अनावेशित वस्तु के सीधे संपर्क में लाया जाता है, जिससे चार्ज स्थानांतरित होता है।
चार्जिंग बाय इंडक्शन: इसमें एक आवेशित वस्तु को अनावेशित वस्तु के पास लाया जाता है (बिना संपर्क के), जिससे अनावेशित वस्तु में चार्ज का ध्रुवीकरण (polarization) होता है और फिर उसे अलग करके आवेशित किया जा सकता है।
चार्जिंग बाय फ्रिक्शन: इसमें दो वस्तुओं को आपस में रगड़ा जाता है, जिससे एक वस्तु से दूसरी वस्तु में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है और दोनों वस्तुएं विपरीत आवेशित हो जाती हैं। यह विधि इंसुलेटर के लिए अधिक प्रभावी है।

इन विधियों को समझना व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, जैसे कि स्थैतिक बिजली (static electricity) को नियंत्रित करना या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में चार्ज उत्पन्न करना।

प्लास्टिक स्केल को बालों पर रगड़ने के बाद कागज के छोटे टुकड़ों को आकर्षित करना चार्जिंग बाय फ्रिक्शन का एक उदाहरण है।

Key takeaways

1इलेक्ट्रोस्टेटिक्स, इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म का वह हिस्सा है जो स्थिर आवेशों का अध्ययन करता है।
2चार्ज पदार्थ का एक मौलिक गुण है जो दो प्रकार का होता है: पॉजिटिव और नेगेटिव, और यह हमेशा मास के साथ जुड़ा होता है।
3चार्ज की मात्रा हमेशा मौलिक चार्ज (e) के पूर्णांक गुणक (±ne) में होती है, और कुल चार्ज संरक्षित रहता है।
4मास गति के साथ बदलता है, लेकिन चार्ज गति से स्वतंत्र होता है।
5चार्ज को कंडक्शन, इंडक्शन या फ्रिक्शन द्वारा एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित किया जा सकता है।
6चार्ज संरक्षण और क्वान्टाइजेशन भौतिकी के मौलिक सिद्धांत हैं जो आवेशों के व्यवहार को नियंत्रित करते हैं।

Key terms

इलेक्ट्रोस्टेटिक्सइलेक्ट्रोडायनामिक्सचार्ज (Charge)कूलम (Coulomb)स्केलर क्वांटिटी (Scalar Quantity)पॉजिटिव चार्ज (Positive Charge)नेगेटिव चार्ज (Negative Charge)मास (Mass)चार्ज संरक्षण (Conservation of Charge)पृथक सिस्टम (Isolated System)चार्ज क्वान्टाइजेशन (Quantization of Charge)मौलिक चार्ज (Fundamental Charge)चार्जिंग बाय कंडक्शन (Charging by Conduction)चार्जिंग बाय इंडक्शन (Charging by Induction)चार्जिंग बाय फ्रिक्शन (Charging by Friction)

Test your understanding

1चार्ज और मास के बीच मुख्य अंतर क्या हैं, खासकर गति के संबंध में?
2चार्ज संरक्षण का सिद्धांत क्या कहता है और यह क्यों महत्वपूर्ण है?
3चार्ज के क्वान्टाइजेशन का क्या मतलब है और यह किसी वस्तु पर चार्ज की मात्रा को कैसे सीमित करता है?
4किसी वस्तु को चार्ज करने के लिए कंडक्शन, इंडक्शन और फ्रिक्शन विधियों में क्या अंतर है?
5क्या किसी वस्तु पर 3.2 x 10^-19 कूलम का चार्ज होना संभव है? अपने उत्तर का कारण बताएं।