کولمب کا قانون، تعریف اور فارمولا - الیکٹرک پوائنٹ چارجز اور ان کا تعامل

چارج شدہ جسموں کے درمیان ایک تعامل کی قوت ہوتی ہے جس کی وجہ سے وہ ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ یا پیچھے ہٹا سکتے ہیں۔ کولمب کا قانون اس قوت کو بیان کرتا ہے، جسم کے سائز اور شکل پر منحصر ہے، اس کے عمل کی ڈگری کو ظاہر کرتا ہے۔ اس جسمانی قانون پر اس مضمون میں بحث کی جائے گی۔

اسٹیشنری پوائنٹ چارجز

کولمب کا قانون ساکن اجسام پر لاگو ہوتا ہے جو دیگر اشیاء سے اپنے فاصلے سے بہت کم ہوتے ہیں۔ ایک پوائنٹ الیکٹرک چارج ایسے جسموں پر مرتکز ہوتا ہے۔ جسمانی مسائل کو حل کرتے وقت، سمجھے جانے والے اداروں کے طول و عرض کو نظر انداز کر دیا جاتا ہے، کیونکہ انہیں واقعی کوئی فرق نہیں پڑتا۔

عملی طور پر، باقی پوائنٹ چارجز کو اس طرح دکھایا گیا ہے:

اس معاملے میں q₁ اور q₂ - یہ وہ جگہ ہے مثبت الیکٹرک چارجز، اور کولمب فورس ان پر عمل کرتی ہے (تصویر میں نہیں دکھایا گیا)۔ پوائنٹ کی خصوصیات کے سائز سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے۔

نوٹ! باقی چارجز ایک دوسرے سے ایک مقررہ فاصلے پر واقع ہوتے ہیں، جو مسائل میں عام طور پر حرف r سے ظاہر ہوتے ہیں۔ مزید مضمون میں، ان الزامات کو خلا میں سمجھا جائے گا۔

چارلس کولمب کا ٹورسن بیلنس

1777 میں کولمب کے ذریعہ تیار کردہ اس آلے نے بعد میں اس کے نام سے منسوب قوت کے انحصار کا اندازہ لگانے میں مدد کی۔ اس کی مدد سے، پوائنٹ چارجز کے تعامل کے ساتھ ساتھ مقناطیسی قطبوں کا مطالعہ کیا جاتا ہے۔

ٹورشن بیلنس میں ایک چھوٹا سا ریشم کا دھاگہ ہوتا ہے جو عمودی جہاز میں ہوتا ہے جس سے ایک متوازن لیور لٹکتا ہے۔ پوائنٹ چارجز لیور کے سرے پر واقع ہیں۔

بیرونی قوتوں کی کارروائی کے تحت لیور افقی طور پر حرکت کرنا شروع کر دیتا ہے۔ لیور ہوائی جہاز میں اس وقت تک حرکت کرے گا جب تک کہ یہ دھاگے کی لچکدار قوت سے متوازن نہ ہو جائے۔

حرکت کے عمل میں، لیور عمودی محور سے ایک خاص زاویہ سے ہٹ جاتا ہے۔ اسے d کے طور پر لیا جاتا ہے اور اسے گردش کا زاویہ کہا جاتا ہے۔ اس پیرامیٹر کی قدر کو جانتے ہوئے، پیدا ہونے والی قوتوں کے ٹارک کو تلاش کرنا ممکن ہے۔

چارلس کولمب کا ٹورسن بیلنس اس طرح لگتا ہے:

تناسب کا عنصر k اور برقی مستقل

کولمب کے قانون کے فارمولے میں پیرامیٹرز k ہیں - تناسب کا گتانک یا برقی مستقل ہے. برقی مستقل بہت سی حوالہ جاتی کتابوں، نصابی کتب، انٹرنیٹ میں پیش کیا گیا ہے اور اسے شمار کرنے کی ضرورت نہیں ہے! ویکیوم تناسبی عنصر کی بنیاد پر معروف فارمولے سے پایا جا سکتا ہے:

یہاں برقی مستقل ہے،

- پائی،

ویکیوم میں تناسب کا گتانک ہے۔

اضافی معلومات! اوپر پیش کیے گئے پیرامیٹرز کو جانے بغیر، یہ دو نکاتی برقی چارجز کے درمیان تعامل کی قوت کو تلاش کرنے کے لیے کام نہیں کرے گا۔
کولمب کے قانون کی تشکیل اور فارمولہ

مندرجہ بالا کا خلاصہ کرنے کے لیے، الیکٹرو سٹیٹکس کے مرکزی قانون کی باضابطہ تشکیل دینا ضروری ہے۔ یہ فارم لیتا ہے:

خلا میں باقی دو پوائنٹ چارجز کے تعامل کی قوت ان چارجز کی پیداوار کے براہ راست متناسب ہے اور ان کے درمیان فاصلے کے مربع کے الٹا متناسب ہے۔ اس کے علاوہ، چارجز کی مصنوعات کو ماڈیولو لیا جانا چاہئے!

اس فارمولے میں q₁ اور q₂ پوائنٹ چارجز ہیں، باڈی سمجھے جاتے ہیں۔ r² - ان لاشوں کے درمیان ہوائی جہاز پر فاصلہ، مربع میں لیا گیا؛ k تناسب کا گتانک ہے ( ویکیوم کے لیے)۔

کولمب فورس کی سمت اور فارمولے کی ویکٹر شکل

فارمولے کی مکمل تفہیم کے لیے، کولمب کے قانون کو دیکھا جا سکتا ہے:

ایف_1,2 - دوسرے کے حوالے سے پہلے چارج کے تعامل کی قوت۔

ایف_2,1 - پہلے کے سلسلے میں دوسرے چارج کے تعامل کی قوت۔

اس کے علاوہ، الیکٹرو سٹیٹکس کے مسائل کو حل کرتے وقت، ایک اہم اصول کو مدنظر رکھنا ضروری ہے: ایک ہی نام کے برقی چارجز پیچھے ہٹتے ہیں، اور مخالف چارجز اپنی طرف متوجہ ہوتے ہیں۔ تصویر میں تعامل کی قوتوں کا مقام اس پر منحصر ہے۔

اگر متضاد چارجز پر غور کیا جائے، تو ان کے تعامل کی قوتیں ایک دوسرے کی طرف متوجہ ہوں گی، جو ان کی کشش کو ظاہر کرتی ہیں۔

ویکٹر کی شکل میں الیکٹرو سٹیٹکس کے بنیادی قانون کے فارمولے کو اس طرح پیش کیا جا سکتا ہے:

وہ قوت ہے جو پوائنٹ چارج q1 پر کام کرتی ہے، چارج q2 کی طرف سے،

رداس ویکٹر ہے جو چارج q2 کو چارج q1 سے جوڑتا ہے،

اہم! فارمولہ کو ویکٹر کی شکل میں لکھنے کے بعد، دو نکاتی برقی چارجز کی تعامل کرنے والی قوتوں کو صحیح طریقے سے نشانات لگانے کے لیے محور پر پیش کرنے کی ضرورت ہوگی۔ یہ عمل ایک رسمی ہے اور اکثر ذہنی طور پر بغیر کسی نوٹس کے انجام دیا جاتا ہے۔

جہاں Coulomb کا قانون عملی طور پر لاگو ہوتا ہے۔

الیکٹرو سٹیٹکس کا بنیادی قانون چارلس کولمب کی سب سے اہم دریافت ہے، جس نے بہت سے شعبوں میں اس کا اطلاق پایا ہے۔

مشہور طبیعیات دان کے کاموں کو مختلف آلات، آلات، آلات کی ایجاد کے عمل میں استعمال کیا گیا۔ مثال کے طور پر، ایک بجلی کی چھڑی.

بجلی کی سلاخ کی مدد سے رہائشی عمارتوں اور عمارتوں کو گرج چمک کے دوران بجلی گرنے سے محفوظ رکھا جاتا ہے۔ اس طرح، برقی آلات کے تحفظ کی ڈگری میں اضافہ ہوا ہے.

بجلی کی چھڑی درج ذیل اصول کے مطابق کام کرتی ہے: گرج چمک کے دوران، مضبوط انڈکشن چارجز آہستہ آہستہ زمین پر جمع ہونے لگتے ہیں، جو اوپر اٹھتے ہیں اور بادلوں کی طرف متوجہ ہوتے ہیں۔ اس صورت میں، زمین پر ایک بڑا برقی میدان بنتا ہے۔ بجلی کی چھڑی کے قریب، الیکٹرک فیلڈ مضبوط ہو جاتی ہے، جس کی وجہ سے ڈیوائس کے سرے سے ایک کورونا الیکٹرک چارج جل جاتا ہے۔

مزید یہ کہ زمین پر بننے والا چارج مخالف علامت کے ساتھ بادل کے چارج کی طرف متوجہ ہونا شروع ہو جاتا ہے، جیسا کہ چارلس کولمب کے قانون کے مطابق ہونا چاہیے۔ اس کے بعد، ہوا آئنائزیشن کے عمل سے گزرتی ہے، اور بجلی کے میدان کی طاقت بجلی کی چھڑی کے اختتام کے قریب کم ہو جاتی ہے۔ اس طرح عمارت میں بجلی گرنے کا خطرہ کم سے کم ہے۔

نوٹ! جس عمارت پر بجلی کا ڈنڈا نصب ہے اگر اس پر ضرب لگ جائے تو آگ نہیں لگے گی اور تمام توانائی زمین میں چلی جائے گی۔

کولمب کے قانون کی بنیاد پر ’’پارٹیکل ایکسلریٹر‘‘ کے نام سے ایک ڈیوائس تیار کی گئی جس کی آج بہت زیادہ مانگ ہے۔

اس ڈیوائس میں ایک مضبوط برقی میدان بنتا ہے جو اس میں گرنے والے ذرات کی توانائی کو بڑھاتا ہے۔

کولمب کے قانون میں فورسز کی سمت

جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، دو نکاتی برقی چارجز کی تعامل کرنے والی قوتوں کی سمت ان کی قطبیت پر منحصر ہے۔ وہ. ایک ہی نام کے چارجز پیچھے ہٹ جائیں گے، اور مخالف چارجز کے چارجز اپنی طرف متوجہ ہوں گے۔

کولمب قوتوں کو رداس ویکٹر بھی کہا جا سکتا ہے، کیونکہ وہ ان کے درمیان کھینچی گئی لائن کے ساتھ ہدایت کی جاتی ہیں۔

کچھ جسمانی مسائل میں، پیچیدہ شکل کی لاشیں دی جاتی ہیں، جنہیں ایک پوائنٹ الیکٹرک چارج کے لیے نہیں لیا جا سکتا، یعنی اس کے سائز کو نظر انداز کریں. اس صورت حال میں، زیر نظر جسم کو کئی چھوٹے حصوں میں تقسیم کیا جانا چاہیے اور کولمب کے قانون کو استعمال کرتے ہوئے ہر حصے کا الگ الگ حساب لگانا چاہیے۔

تقسیم کے ذریعے حاصل کردہ قوت ویکٹر کا خلاصہ الجبرا اور جیومیٹری کے اصولوں کے مطابق کیا جاتا ہے۔ نتیجہ نتیجہ خیز قوت ہے، جو اس مسئلے کا جواب ہوگا۔ حل کرنے کے اس طریقے کو اکثر مثلث کا طریقہ کہا جاتا ہے۔

قانون کی دریافت کی تاریخ

مذکورہ بالا قانون کے ذریعہ دو نکاتی الزامات کے تعامل کو پہلی بار 1785 میں چارلس کولمب نے ثابت کیا۔ طبیعیات دان ٹورشن بیلنس کا استعمال کرتے ہوئے وضع کردہ قانون کی صداقت کو ثابت کرنے میں کامیاب رہے، جس کے آپریشن کا اصول بھی مضمون میں پیش کیا گیا تھا۔

کولمب نے یہ بھی ثابت کیا کہ کروی کیپسیٹر کے اندر کوئی برقی چارج نہیں ہے۔ چنانچہ وہ اس بیان پر آیا کہ زیر نظر جسموں کے درمیان فاصلے کو تبدیل کرکے الیکٹرو سٹیٹک قوتوں کی شدت کو تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

اس طرح، کولمب کا قانون اب بھی الیکٹرو سٹیٹکس کا سب سے اہم قانون ہے، جس کی بنیاد پر بہت سی عظیم ترین دریافتیں کی گئی ہیں۔ اس آرٹیکل کے فریم ورک کے اندر، قانون کے سرکاری الفاظ کو پیش کیا گیا تھا، اور اس کے اجزاء کے حصوں کو تفصیل سے بیان کیا گیا تھا.

ملتے جلتے مضامین: