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

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

کولمب کا قانون فارمولا۔

مشمولات

1 اسٹیشنری پوائنٹ چارجز
2 چارلس کولمب کے ٹورشن اسکیلز
3 تناسب k اور برقی مستقل کا عدد
4 کولمب کی قوت کی سمت اور فارمولے کی ویکٹر شکل
5 جہاں کولمب کا قانون عملی طور پر لاگو ہوتا ہے۔
6 کولمب کے قانون میں فورسز کی سمت
7 قانون کی دریافت کی تاریخ

اسٹیشنری پوائنٹ چارجز

کولمب کا قانون ساکن اجسام پر لاگو ہوتا ہے جن کا سائز دیگر اشیاء سے ان کے فاصلے سے بہت چھوٹا ہوتا ہے۔ ایسے جسموں پر ایک نقطہ برقی چارج مرتکز ہوتا ہے۔ جسمانی مسائل کو حل کرتے وقت، زیربحث جسموں کے سائز کو نظر انداز کر دیا جاتا ہے، کیونکہ ان سے زیادہ فرق نہیں پڑتا۔

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

پوائنٹ مثبت چارج شدہ چارج q1۔ پوائنٹ مثبت چارج شدہ چارج q2۔

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

نوٹ! ریسٹنگ چارجز ایک دوسرے سے ایک مقررہ فاصلے پر واقع ہوتے ہیں، جن کو مسائل میں عام طور پر حرف r سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ مزید کاغذ میں ہم خلا میں ان الزامات پر غور کریں گے۔

چارلس کولمب کے ٹورشن اسکیلز

کولمب کے ذریعہ 1777 میں تیار کردہ اس آلے نے طاقت کے انحصار کو حاصل کرنے میں مدد کی، جسے بعد میں اس کا نام دیا گیا۔ اس کا استعمال پوائنٹ چارجز کے ساتھ ساتھ مقناطیسی قطبوں کے تعامل کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔

ٹورشن اسکیلز میں ریشم کا ایک چھوٹا دھاگہ ہوتا ہے، جو عمودی جہاز میں واقع ہوتا ہے، جس پر ایک متوازن لیور لٹکتا ہے۔ لیور کے سروں پر پوائنٹ چارجز 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 جاننے کے بعد، آپ واقع ہونے والی قوتوں کا ٹارک تلاش کر سکتے ہیں۔

یہ بھی پڑھیں: آسان الفاظ میں برقی رو کیا ہے؟

چارلس کولمب کے ٹورسنل اسکیلز اس طرح نظر آتے ہیں:

چارلس کولمب کے ٹورشن اسکیلز۔

تناسب k اور برقی مستقل کا عدد $\varepsilon_0$

کولمب کے قانون کے فارمولے کے پیرامیٹرز k ہیں، تناسب کا گتانک یا $\varepsilon_0$ - برقی مستقل۔ برقی مستقل $\varepsilon_0$ بہت سی حوالہ جاتی کتابوں، نصابی کتب، انٹرنیٹ میں پیش کیا جاتا ہے، اور اسے شمار کرنے کی ضرورت نہیں! پر مبنی خلا میں تناسب کا گتانک $\varepsilon_0$ معروف فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے پایا جا سکتا ہے:

$k = frac {1}{4\cdot \pi\cdot \varepsilon_0}$

یہاں $\varepsilon_0=8.85\cdot 10^{ -12} \frac {C^2}{H\cdot m^2}$ - برقی مستقل،

$\pi=3.14$ - نمبر pi،

$k=9{cdot 10^{9} \frac {H\cdot m^2}{C^2}$ - خلا میں تناسب کا گتانک۔

اضافی معلومات! مندرجہ بالا پیرامیٹرز کو جانے بغیر، دو نکاتی برقی چارجز کے درمیان تعامل کی قوت کو تلاش کرنا ناممکن ہے۔
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:

ویکیوم میں دو ریسٹنگ پوائنٹ چارجز کی تعامل کی قوت براہ راست ان چارجز کی پیداوار کے متناسب ہے اور ان کے درمیان فاصلے کے مربع کے الٹا متناسب ہے۔ اور چارجز کی مصنوعات کو ماڈیولو لیا جانا چاہئے!

$F=k\cdot \frac {|q_1|\cdot |q_2|}{r^2}$

اس فارمولے میں q₁ اور q₂- پوائنٹ چارجز ہیں، سمجھے جانے والے ادارے؛ r² - کیا ان لاشوں کے درمیان ہوائی جہاز پر فاصلہ ہے، جسے مربع کے طور پر لیا گیا ہے۔ k تناسب کا عنصر ہے ( $9\cdot 10^{9} \frac {H\cdot m^2}{C^2}$ ویکیوم کے لیے)۔

کولمب فورس کی سمت اور فارمولے کی ویکٹر شکل

فارمولے کو مکمل طور پر سمجھنے کے لیے کولمب کے قانون کو بصری طور پر دکھایا جا سکتا ہے:

ایک ہی پولرٹی کے دو پوائنٹ چارجز کے لیے کولمب فورس کی سمت۔

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

ایف_2,1- پہلے کے حوالے سے دوسرے چارج کی تعامل کی قوت ہے۔

اس کے علاوہ، الیکٹرو سٹیٹکس کے مسائل کو حل کرتے وقت، ایک اہم اصول کو مدنظر رکھنا ضروری ہے: ایک ہی نام والے برقی چارجز پیچھے ہٹتے ہیں اور مخالف نام والے چارجز اپنی طرف متوجہ ہوتے ہیں۔ یہ اعداد و شمار میں تعامل کی قوتوں کے مقام کا تعین کرتا ہے۔

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

مختلف قطبیت کے دو پوائنٹ چارجز کے لیے کولمب قوت کی سمت۔

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

$\vec F_1_2=\frac {1}{4\cdot \pi\cdot \varepsilon_0}\cdot \frac {q_1\cdot q_2}{r_1_2^3}\cdot \vec r_1_2$

$\{vec F_1_2}$ - پوائنٹ چارج q1 پر کام کرنے والی قوت، چارج q2 کی طرف،

${\vec r_1_2}$ - رداس-ویکٹر کو جوڑنے والا چارج q2 سے q1 کو چارج کرتا ہے،

یہ بھی پڑھیں: گھر پر الیکٹرانک سرکٹ بورڈ کیسے بنایا جائے؟

$r=||\vec r_1_2|$

اہم! فارمولہ کو ویکٹر کی شکل میں لکھنے کے بعد، دو نکاتی برقی چارجز کی تعامل کرنے والی قوتوں کو محور پر پیش کرنا ہوگا تاکہ نشانات کو صحیح طریقے سے لگایا جاسکے۔ یہ عمل ایک رسمی ہے اور اکثر ذہنی طور پر بغیر کسی نوٹ کے کیا جاتا ہے۔

جہاں کولمب 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 کا کام مختلف آلات، آلات، آلات کی ایجاد کے عمل میں استعمال ہوتا تھا۔ مثال کے طور پر، بجلی کی چھڑی.

بجلی کی سلاخوں کا استعمال کرتے ہوئے، گھروں اور عمارتوں کو گرج چمک کے دوران بجلی سے محفوظ رکھا جاتا ہے۔ اس طرح، برقی آلات کے تحفظ کی ڈگری میں اضافہ ہوا ہے.

بجلی کی سلاخیں مندرجہ ذیل اصول پر کام کرتی ہیں: طوفان کے دوران مضبوط انڈکشن چارجز آہستہ آہستہ زمین پر جمع ہوتے ہیں، جو اوپر اٹھتے ہیں اور بادلوں کی طرف متوجہ ہوتے ہیں۔ یہ زمین پر کافی برقی میدان بناتا ہے۔ بجلی کی چھڑی کے قریب، الیکٹرک فیلڈ مضبوط ہو جاتی ہے، تاکہ آلے کی نوک سے کورونا الیکٹرک چارج کو بھڑکایا جائے۔

پھر زمین پر بننے والا چارج مخالف علامت کے ساتھ کلاؤڈ چارج کی طرف متوجہ ہونا شروع ہو جاتا ہے، جیسا کہ چارلس کولمب کے قانون کے مطابق ہونا چاہیے۔ پھر ہوا کو آئنائز کیا جاتا 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۔

براہ مہربانی نوٹ کریں! اگر بجلی کی چھڑی والی عمارت سے ٹکرائے تو آگ نہیں لگے گی اور ساری توانائی زمین میں چلی جائے گی۔

کولمب کے قانون کی بنیاد پر "پارٹیکل ایکسلریٹر" نامی ڈیوائس تیار کی گئی اور آج اس کی بہت زیادہ مانگ ہے۔

یہ آلہ ایک مضبوط برقی میدان بناتا ہے، جو اس میں داخل ہونے والے ذرات کی توانائی کو بڑھاتا ہے۔

کولمب کے قانون میں فورسز کی سمت

جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، دو نکاتی برقی چارجز کی تعامل کرنے والی قوتوں کی سمت ان کی قطبیت پر منحصر ہے۔ یعنی ایک ہی پڑوسی چارجز پیچھے ہٹیں گے اور مخالف پڑوسی چارجز اپنی طرف متوجہ ہوں گے۔

یہ بھی پڑھیں: اپنے ہاتھوں سے میٹل ڈیٹیکٹر بنانے کا طریقہ، beginners کے لئے مدد

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

کچھ جسمانی مسائل میں پیچیدہ شکل کے جسم ہوتے ہیں، جنہیں ایک نقطہ برقی چارج کے طور پر نہیں لیا جا سکتا، یعنی اس کے سائز کو نظر انداز کرنا۔ اس صورت حال میں، زیر بحث جسم کو کئی چھوٹے حصوں میں تقسیم کیا جانا چاہیے اور کولمب کے قانون کو لاگو کرتے ہوئے ہر حصے کا الگ الگ حساب لگانا چاہیے۔

تقسیم میں حاصل کردہ قوت ویکٹر کا خلاصہ الجبرا اور جیومیٹری کے اصولوں سے کیا جاتا ہے۔ نتیجہ نتیجہ خیز قوت ہے، جو مسئلہ کا جواب ہوگا۔حل کے اس طریقہ کو اکثر مثلث طریقہ کہا جاتا ہے۔

کولمب فورس ویکٹر کی سمت۔

قانون کی دریافت کی تاریخ

اوپر زیر بحث قانون کے ذریعہ دو نکاتی الزامات کا تعامل پہلی بار 1785 میں چارلس کولمب نے ثابت کیا تھا۔ طبیعیات دان ٹورشن اسکیلز 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۔ اس طرح وہ اس دعوے پر پہنچا کہ الیکٹرو سٹیٹک قوتوں کی شدت کو زیر بحث جسموں کے درمیان فاصلے کو تبدیل کر کے 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 دریافتیں کی گئی ہیں۔ اس آرٹیکل کے اندر، قانون کی باضابطہ تشکیل پیش کی گئی ہے، اور اس کے اجزاء کو تفصیل سے بیان کیا گیا ہے۔

متعلقہ مضامین: