Product Design, Manufacturing & Innovation Resources

घर » कूलॉम का नियम

कूलॉम का नियम

1785

Charles-Augustin de Coulomb

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

कूलम्ब का नियम दो स्थिर, विद्युत आवेशित कणों के बीच स्थिरवैद्युत बल को मापता है। यह बल आवेशों के परिमाणों के गुणनफल के सीधे समानुपाती और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। इसका सूत्र है [latex]F = k_e frac{q_1 q_2}{r^2}[/latex]। यह बल आकर्षक या प्रतिकर्षी हो सकता है।

Coulomb’s Law is a fundamental principle of electrostatics, analogous in its inverse-square form to Newton’s Law of Universal Gravitation. The constant of proportionality, [latex]k_e[/latex], is known as Coulomb’s constant and is approximately [latex]8.987 \times 10^9 \text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{C}^{-2}[/latex]. It is often expressed in terms of the vacuum permittivity, [latex]\varepsilon_0[/latex], as [latex]k_e = 1/(4\pi\varepsilon_0)[/latex]. The permittivity reflects the ability of a material (or vacuum) to transmit electric fields. The vector form of the law, [latex]\mathbf{F}_{12} = k_e \frac{q_1 q_2}{r_{12}^2} \hat{\mathbf{r}}_{12}[/latex], provides both the magnitude and direction of the force exerted by charge [latex]q_1[/latex] on charge [latex]q_2[/latex].

यह नियम परमाणुओं को आपस में बांधे रखने वाली अंतःक्रियाओं का वर्णन करने के लिए मूलभूत है, क्योंकि धनात्मक आवेशित नाभिक और ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉनों के बीच का बल इसी सिद्धांत द्वारा नियंत्रित होता है। यह विद्युत क्षेत्र की अवधारणा का आधार भी है, जहाँ एक आवेश [latex]q[/latex] अपने चारों ओर के अंतरिक्ष में एक क्षेत्र [latex]mathbf{E}[/latex] उत्पन्न करता है, और इस क्षेत्र में रखे गए किसी भी अन्य आवेश [latex]Q[/latex] पर एक बल [latex]mathbf{F} = Qmathbf{E}[/latex] लगता है। यद्यपि यह स्थूल दूरियों और स्थिर आवेशों के लिए अत्यंत सटीक है, क्वांटम यांत्रिकी में और तीव्र गतिमान आवेशों के लिए इसके शास्त्रीय रूप में संशोधन की आवश्यकता होती है, जहाँ सापेक्षतावादी प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाते हैं।

कैपेसिटर, विद्युत इंजीनियरिंग, बिजली, विद्युत चुंबकत्व

UNESCO Nomenclature: 2205

विद्युत और चुंबकत्व

Type

भौतिक नियम

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

विद्युत आवेश की खोज और उसके गुणधर्म (आकर्षण/विकर्षण)
हेनरी कैवेंडिश द्वारा किए गए प्रयोग (अप्रकाशित)
जोसेफ प्रिस्टली द्वारा विद्युत के लिए व्युत्क्रम-वर्ग नियम का सुझाव
न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम (गणितीय सादृश्य के रूप में)

आवेदन

इलेक्ट्रोस्टाटिक्स
संधारित्र जैसे विद्युत घटकों का डिज़ाइन
परमाणु और आणविक बंधन को समझना
कण त्वरक
इंकजेट प्रिंटर

पेटेंट:

संभावित नवाचार विचार

बॉट ट्रैफिक को कम करने के कारण, जो वर्तमान में प्रति दिन 40,000 से अधिक है, यह सामग्री केवल समुदाय के सदस्यों के लिए आरक्षित है।
> लॉगिन < या > रजिस्टर < इस सामग्री और अन्य सभी प्रतिबंधित सामग्रियों और उपकरणों तक पहुंच (100% निःशुल्क) है।

संबंधित विषय: कूलम्ब का नियम, विद्युतस्थैतिकी, विद्युत बल, बिंदु आवेश, व्युत्क्रम-वर्ग नियम, विद्युत क्षेत्र, आवेश, पारगम्यता, बल, कूलम्ब।

ऐतिहासिक संदर्भ

भौतिकी प्रयोगशाला में टकराती गाड़ियों के साथ संवेग के संरक्षण का प्रदर्शन करते शोधकर्ता।.

संवेग का संरक्षण

पृथक संचलन में कुल संवेग स्थिर रहता है। पृथक संचलन वह होता है जिस पर कोई बाह्य बल नहीं लगता। यह सिद्धांत न्यूटन के गति के नियमों से सिद्ध होता है। कणों के किसी संचलन के लिए, यदि कुल बाह्य बल शून्य हो तो कुल संवेग [latex]vec{p}_{text{total}} = sum_{i} m_i vec{v}_i[/latex] संरक्षित रहता है। यह टक्करों के विश्लेषण के लिए मूलभूत है।

द्रव यांत्रिकी में गतिशील दाब मापने के लिए पिटोट ट्यूब सहित विंड टनल सेटअप।.

गतिज दबाव

गतिशील दाब, जिसे q या Q से दर्शाया जाता है, किसी द्रव की प्रति इकाई आयतन गतिज ऊर्जा है। इसे q = 1/2 ρu² सूत्र द्वारा परिभाषित किया जाता है, जहाँ ρ द्रव का स्थानीय घनत्व है और u द्रव का वेग है। द्रव गतिकी में द्रव गति से उत्पन्न दाब को मापने के लिए यह मात्रा मूलभूत है।

पारंपरिक यांत्रिकी में अपकेन्द्री बल को दर्शाता ऐतिहासिक प्रयोगशाला दृश्य।.

अपकेंद्री बल सूत्र

कोणीय वेग [latex]boldsymbol{omega}[/latex] से घूर्णन कर रहे एक संदर्भ फ्रेम में, मूल बिंदु से [latex]mathbf{r}[/latex] स्थिति सदिश पर स्थित [latex]m[/latex] द्रव्यमान की वस्तु पर लगने वाला अपकेंद्रीय बल [latex]mathbf{F}_{mathrm{cf}}[/latex] निम्न सदिश सूत्र द्वारा दिया जाता है: [latex]mathbf{F}_{mathrm{cf}} = -m boldsymbol{omega} times (boldsymbol{omega} times mathbf{r})[/latex]। यह सूत्र दर्शाता है कि बल घूर्णन अक्ष के लंबवत और बाहर की ओर निर्देशित होता है।

कूलॉम का नियम

लाग्रेंजियन यांत्रिकी के समीकरणों और यांत्रिक मॉडलों वाला अध्ययन कक्ष, जो भौतिकी के अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करता है।.

लग्रांजीय यांत्रिकी

स्थिर क्रिया के सिद्धांत पर आधारित शास्त्रीय यांत्रिकी का एक पुनर्गठन। यह लैग्रेंजियन नामक एक अदिश राशि का उपयोग करता है, जिसे गतिज ऊर्जा माइनस स्थितिज ऊर्जा (L = T - V) के रूप में परिभाषित किया गया है। गति के समीकरण यूलर-लैग्रेंज समीकरण, ((L = qi) - L = qi) = 0) से सामान्यीकृत निर्देशांकों का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं, जो बाधाओं वाले जटिल प्रणालियों के विश्लेषण को सरल बनाता है।

इलेक्ट्रोलाइट घोल में जिंक और तांबे के साथ गैल्वैनिक संक्षारण का प्रयोग, विद्युत-रासायनिक अभिक्रियाओं को मापना।.

गैल्वेनिक संक्षारण

गैल्वेनिक संक्षारण एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया है जहाँ एक धातु दूसरे धातु के विद्युत संपर्क में होने पर, एक इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति में, अधिमानतः संक्षारित होती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि भिन्न धातुएँ एक द्विधातु युग्म बनाती हैं, जिसमें कम उत्कृष्ट (अधिक सक्रिय) धातु एनोड के रूप में कार्य करती है और संक्षारित होती है, जबकि अधिक उत्कृष्ट धातु कैथोड के रूप में कार्य करती है।

प्रारंभिक विद्युत-रासायनिक ऊर्जा रूपांतरण का प्रदर्शन करने वाला वोल्टाइक ढेर।.

वोल्टेइक ढेर सिद्धांत

यह पहली विद्युत बैटरी थी, जो नमकीन पानी में भीगे कपड़े से अलग की गई असमान धातु डिस्क (जैसे, जस्ता और तांबा) के जोड़े को एक के ऊपर एक रखकर सीधी धारा उत्पन्न करती है। प्रत्येक जोड़ा एक गैल्वेनिक सेल बनाता है, और उन्हें श्रृंखला में रखने से कुल वोल्टेज बढ़ जाता है। इस व्यवस्था ने रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में पहली बार लगातार बदलने का प्रदर्शन किया, जिससे आधुनिक इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री का मार्ग प्रशस्त हुआ।

1687

1738

1750

1785

1788

1800

1687

1738

1750

1757

1788

1800

संद्राव मापन के लिए द्रव यांत्रिकी प्रयोगशाला में विस्कॉमीटर।.

न्यूटन का श्यानता का नियम

न्यूटन के नियम के अनुसार, किसी द्रव का अपरूपण तनाव अपरूपण विकृति की दर के सीधे समानुपाती होता है। इस रैखिक संबंध को न्यूटन के श्यानता नियम द्वारा परिभाषित किया जाता है: [latex]tau = mu frac{du}{dy}[/latex], जहाँ [latex]tau[/latex] अपरूपण तनाव है, [latex]mu[/latex] गतिशील श्यानता (समानुपाती स्थिरांक) है, और [latex]frac{du}{dy}[/latex] अपरूपण दर या वेग प्रवणता है।

उड्डयन में लिफ्ट उत्पन्न करने के लिए द्रव यांत्रिकी में बर्नौली के सिद्धांत का प्रदर्शन करने वाला विमान का पंख।.

बरनौली का सिद्धांत

बर्नौली का सिद्धांत कहता है कि किसी अश्यान प्रवाह के लिए, द्रव की गति में वृद्धि के साथ-साथ दाब में कमी या उसकी स्थितिज ऊर्जा में कमी होती है। यह गतिशील द्रव के लिए ऊर्जा संरक्षण का कथन है, जिसे सामान्यतः धारा रेखा के अनुदिश [latex]p + frac{1}{2}rho v^2 + rho gh = text{स्थिरांक}[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है।

तरल यांत्रिकी

द्रव यांत्रिकी अनुप्रयुक्त यांत्रिकी की वह शाखा है जो तरल पदार्थों और गैसों के स्थैतिकी (विरामावस्था में द्रव) और गतिकी (गति में द्रव) से संबंधित है। यह द्रव के व्यवहार का विश्लेषण और भविष्यवाणी करने के लिए द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा संरक्षण के मूलभूत सिद्धांतों को लागू करती है। इसके अनुप्रयोग बहुत व्यापक हैं, जिनमें वायुगतिकी और जल विज्ञान से लेकर मौसम विज्ञान और समुद्र विज्ञान तक शामिल हैं।

द्रव गतिकी प्रयोगशाला जहाँ इंजीनियर पाइपलाइनों में प्रवाह का विश्लेषण कर रहे हैं, द्रव्यमान संरक्षण सिद्धांतों पर जोर देते हुए।.

द्रव्यमान का संरक्षण

सतत यांत्रिकी में, द्रव्यमान संरक्षण का सिद्धांत यह बताता है कि एक बंद प्रणाली का द्रव्यमान समय के साथ स्थिर रहना चाहिए। द्रव के लिए, इसे निरंतरता समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है। इसके यूलरियन अवकल रूप में, इसे [latex]frac{partial rho}{partial t} + nabla cdot (rho mathbf{u}) = 0[/latex] के रूप में लिखा जाता है, जहाँ [latex]rho[/latex] घनत्व है और [latex]mathbf{u}[/latex] वेग क्षेत्र है।

लाग्रांजियन और यूलेरियन विनिर्देशों को दर्शाता हुआ कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनामिक्स सिमुलेशन।.

लग्रांजीय और यूलरियन विशिष्टताएँ (द्रव)

सतत यांत्रिकी में गति का वर्णन करने के ये दो तरीके हैं:

लग्रांजीय विशिष्टता व्यक्तिगत भौतिक कणों का अनुसरण करती है, समय के साथ उनके गुणों पर नज़र रखती है, जैसे यातायात में किसी विशिष्ट कार को देखना
यूलरियन विशिष्टता अंतरिक्ष में निश्चित बिंदुओं पर केंद्रित होती है, उन बिंदुओं से गुजरने वाले कणों के गुणों (वेग, घनत्व) का अवलोकन करती है, जैसे एक ट्रैफिक कैमरा एक निश्चित चौराहे का अवलोकन करता है।

ठोस यांत्रिकी

ठोस यांत्रिकी सतत यांत्रिकी की एक शाखा है जो ठोस पदार्थों के व्यवहार का अध्ययन करती है, विशेष रूप से बलों, तापमान परिवर्तनों या अन्य बाहरी भारों की क्रिया के तहत उनकी गति और विरूपण का। यह संरचनाओं के डिजाइन और विश्लेषण के लिए इंजीनियरिंग में मौलिक है। मुख्य क्षेत्रों में प्रत्यास्थता (पुनर्प्राप्त करने योग्य विरूपण), प्लास्टिसिटी (स्थायी विरूपण), और फ्रैक्चर यांत्रिकी (दरार की शुरुआत और प्रसार) शामिल हैं।

प्रारंभिक विद्युत उपकरणों के साथ विद्युत प्रेरक बल का प्रदर्शन करते हुए अलेक्ज़ान्द्रो वोल्ता की प्रयोगशाला।.

विद्युतवाहक बल (EMF) की परिभाषा

विद्युत-प्रेरक बल (E) किसी गैर-विद्युत स्रोत, जैसे बैटरी या जनरेटर द्वारा प्रति इकाई विद्युत आवेश पर किया गया कार्य है। नाम के बावजूद, यह एक यांत्रिक बल नहीं बल्कि एक विद्युत विभव है, जिसे वोल्ट में मापा जाता है। यह उस ऊर्जा को दर्शाता है जो किसी अन्य रूप (रासायनिक, यांत्रिक) से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती है जब आवेश स्रोत से होकर गुजरता है।

जिंक और तांबे के इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रिया प्रदर्शित करने वाला वोल्टाइक ढेर।.

वोल्टेइक ढेर में विद्युत रासायनिक अभिक्रिया

वोल्टाइक पाइल में विद्युत धारा एक रेडॉक्स अभिक्रिया द्वारा उत्पन्न होती है। जस्ता एनोड पर, जस्ता धातु ऑक्सीकृत होती है, जिससे प्रति परमाणु दो इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं ([latex]Zn rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}[/latex])। ये इलेक्ट्रॉन बाह्य परिपथ के माध्यम से तांबे के कैथोड तक जाते हैं। वहाँ, जलीय इलेक्ट्रोलाइट से हाइड्रोजन आयन अपचयित होकर हाइड्रोजन गैस बनाते हैं ([latex]2H^{+} + 2e^{-} rightarrow H_2[/latex])।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)