आवेशित चालक की सतह पर बल force on the surface of charged conductor

SbistudyJanuary 9, 2018inPhysics

(force on the surface of charged conductor ) आवेशित चालक की सतह पर बल : जैसा की हम सब पढ़ चुके है की जब किसी चालक को आवेश दिया जाता है तो वह आपस में प्रतिकर्षण बल के कारण सतह पर एकसमान (सतत) रूप से वितरित होता है।

वितरण के बाद भी यदि सतह के किसी सूक्ष्म भाग का अध्ययन किया जाए तो शेष भाग पर उपस्थित आवेश के कारण उस सूक्ष्म भाग में उपस्थित आवेश एक प्रतिकर्षण बल महसूस करता है और इसी प्रकार यदि चालक की सतह के किसी भी अल्पांश की बात करे तो शेष सभी अल्पांशो के कारण वह प्रतिकर्षण बल महसूस करता है इस प्रकार चालक की सतह पर एक बल कार्य करता है , आवेशित चालक की सतह पर इस बल का परिमाण सभी अल्पांशो द्वारा लगने वाले बलों के सदिश योग के बराबर होता है।

और इसी बल के कारण आवेशित चालक पृष्ठ बाहर की तरफ एक दाब महसूस करता है आइये आवेशित चालक की सतह पर लगने वाले बल तथा दाब का मान ज्ञात करते है।

माना एक चालक है और इस चालक के पृष्ठ पर आवेश घनत्व (एकांक क्षेत्रफल पर आवेश ) σ है। अब हम इस चालक के ठीक बाहर तथा अंदर अर्थात चालक के सापेक्ष दो सममित बिंदु लेते है इनको P₁ तथा P₂ नाम देते है और इन्ही बिंदुओं पर हम चर्चा करते है।

हमने ज्ञात किया था की चालक पृष्ठ के बाहर स्थित बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता σ/ε₀होती है अतः P₁बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता

E_P1 = σ/ε₀

क्योंकि चालक के भीतर आवेश शून्य होता है अर्थात पूरा आवेश चालक की सतह पर वितरित रहता है अतः चालक के भीतर सभी बिन्दुओ पर विद्युत क्षेत्र शून्य होता है।

अतः P₂बिंदु पर विद्युत क्षेत्र

E_P2 = 0

अब हम इस सम्पूर्ण चालक को दो अल्पांशो में विभक्त करते है

1. एक अल्पांश AB तथा इसका क्षेत्रफल dS

2. चालक का शेष भाग अर्थात ACB भाग

माना AB अल्पांश के कारण इसके निकट बिंदुओं पर उत्पन्न विद्युत क्षेत्र की तीव्रता E₁ तथा व्यक्त करते है तथा ACB अल्पांश (भाग) के द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र की तीव्रता E₂ से प्रदर्शित करते है।

अतः चालक के बाहर स्थित बिंदु P₁ पर कुल विद्युत क्षेत्र की तीव्रता AB तथा ACB दोनों अल्पांश के कारण होगी

अतः

E_P1 = E₁ + E₂

E₁ तथा E₂की दिशा समान है।

P₂बिंदु पर अल्पांश के कारण विद्युत क्षेत्र परस्पर विपरीत दिशा में होंगे अतः P₂बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता

E_P2 = E₁ – E₂

चूँकि हम पढ़ चुके है की P₂बिंदु पर कुल विधुत क्षेत्र शून्य है

अतः

E_P2 = 0

E₁ – E₂ = 0

E₁ = E₂

E₁ + E₂= σ/ε₀