ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ, ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹ

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ#

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಆವೇಶಿತ ಕಣ ಅಥವಾ ವಸ್ತುವಿನ ಸುತ್ತಲಿನ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದ ಪ್ರದೇಶವಾಗಿದ್ದು, ಅದರ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಇದು ವೆಕ್ಟರ್ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಇದು ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕು ಎರಡನ್ನೂ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಆ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾದ ಧನಾತ್ಮಕ ಪರೀಕ್ಷಾ ಆವೇಶವು ಅನುಭವಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದಿಂದ, ಪರೀಕ್ಷಾ ಆವೇಶದ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ಭಾಗಿಸಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ದಿಕ್ಕು ಧನಾತ್ಮಕ ಪರೀಕ್ಷಾ ಆವೇಶವು ಅನುಭವಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ದಿಕ್ಕಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ರೇಖೆಗಳು#

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ರೇಖೆಗಳು ಕಾಲ್ಪನಿಕ ರೇಖೆಗಳಾಗಿದ್ದು, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ದಿಕ್ಕು ಮತ್ತು ಬಲವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ರೇಖೆಗೆ ಸ್ಪರ್ಶಕವು ಆ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ನೀಡುವಂತೆ ಮತ್ತು ರೇಖೆಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವನ್ನು ಸೂಚಿಸುವಂತೆ ಅವುಗಳನ್ನು ಎಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು#

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಹಲವಾರು ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಒಂದು ಕಣ ಹೆಚ್ಚು ಆವೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಹೆಚ್ಚು ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಮೂಲ ಆವೇಶದಿಂದ ದೂರದ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ. ಇದರರ್ಥ ಮೂಲ ಆವೇಶದಿಂದ ದೂರ ಸರಿದಂತೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಸಂಕಲನೀಯವಾಗಿವೆ. ಬಹು ಆವೇಶಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಆವೇಶದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ವೆಕ್ಟರ್ ಮೊತ್ತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ರಕ್ಷಿಸಬಹುದು. ವಾಹಕ ವಸ್ತುವೊಂದು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ನಿರೋಧಿಸಬಹುದು.

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಅನ್ವಯಗಳು#

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರುಗಳು ಮತ್ತು ಜನರೇಟರ್ಗಳು. ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರುಗಳು ಚಲನೆಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಜನರೇಟರ್ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಚಲನೆಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.
• ಸಂಧಾರಿತ್ರಗಳು (ಕೆಪಾಸಿಟರ್ಗಳು). ಸಂಧಾರಿತ್ರಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ.
• ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು. ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಪ್ರವಾಹದ ಹರಿವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಸಾಧನಗಳಾಗಿವೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತಗಳು. ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತಗಳು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತತ್ವದ ನಮ್ಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯ ಮೂಲಭೂತ ಭಾಗವಾಗಿವೆ. ಅವು ನಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಮತ್ತು ನಾವು ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸುವ ಅನೇಕ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಅವು ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿವೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹ#

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಮಾಣದ ಅಳತೆಯಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ವೆಕ್ಟರ್ನ ಡಾಟ್ ಗುಣಲಬ್ಧವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಗಣಿತೀಯ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ#

ಮೇಲ್ಮೈ $S$ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$\Phi_E = \oint_S \vec{E} \cdot \hat{n} dA$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $\Phi_E$ ವೋಲ್ಟ್ಗಳ ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ನಲ್ಲಿ (V/m) ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವಾಗಿದೆ
• $\vec{E}$ ವೋಲ್ಟ್ಗಳ ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ನಲ್ಲಿ (V/m) ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ
• $\hat{n}$ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ
• $dA$ ಚದರ ಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ (m$^2$) ಮೇಲ್ಮೈಯ ವಿಭೇದಕ ಪ್ರದೇಶವಾಗಿದೆ

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು#

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ:

• ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಸ್ಕೇಲಾರ್ ರಾಶಿಯಾಗಿದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ವೆಕ್ಟರ್ನ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿಯೇ ತೋರಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ವೆಕ್ಟರ್ನ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಮಾಂತರವಾಗಿದ್ದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಅನ್ವಯಗಳು#

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಬಿಂದು ಆವೇಶದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು
• ರೇಖಾ ಆವೇಶದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು
• ಮೇಲ್ಮೈ ಆವೇಶದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು
• ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು
• ಸಂಧಾರಿತ್ರದ (ಕೆಪಾಸಿಟರ್ನ) ಸಂಧಾರಿತಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತತ್ವದಲ್ಲಿ ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತತ್ವದಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವ#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಸಣ್ಣ ದೂರದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಎರಡು ಸಮಾನ ಮತ್ತು ವಿರುದ್ಧ ಆವೇಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕವು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದಿಂದ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಕಡೆಗೆ ತೋರಿಸುವ ವೆಕ್ಟರ್ ರಾಶಿಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದರ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ದೂರದ ಗುಣಲಬ್ಧಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕ#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕವು ಅದರ ಬಲದ ಅಳತೆಯಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಆವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದರ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ದೂರದ ಗುಣಲಬ್ಧವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕವು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದಿಂದ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಕಡೆಗೆ ತೋರಿಸುವ ವೆಕ್ಟರ್ ರಾಶಿಯಾಗಿದೆ.

ದ್ವಿಧ್ರುವದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$\overrightarrow{E}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{2qs}{r^3}\hat{r}$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $\overrightarrow{E}$ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ
• $q$ ಆವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದರ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ
• $2s$ ಆವೇಶಗಳ ನಡುವಿನ ದೂರವಾಗಿದೆ
• $r$ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಗಮನಾಂಕ ಬಿಂದುವಿಗಿರುವ ದೂರವಾಗಿದೆ
• $\hat{r}$ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಗಮನಾಂಕ ಬಿಂದುವಿನ ಕಡೆಗೆ ತೋರಿಸುವ ಏಕಮಾನ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ
• $\varepsilon_0$ ಮುಕ್ತ ಆಕಾಶದ ಪಾರಗಮ್ಯತೆಯಾಗಿದೆ

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ದ್ವಿಧ್ರುವ ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಇರುವ ಬಿಂದುಗಳಲ್ಲಿ ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ವಿಧ್ರುವ ಅಕ್ಷಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿರುವ ಬಿಂದುಗಳಲ್ಲಿ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳ ಅನ್ವಯಗಳು#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಆಂಟೆನಾಗಳು
• ಮೋಟಾರುಗಳು
• ಜನರೇಟರ್ಗಳು
• ಸಂಧಾರಿತ್ರಗಳು (ಕೆಪಾಸಿಟರ್ಗಳು)
• ಕಾಂತೀಯ ಅನುರಣನ ಚಿತ್ರಣ (MRI)

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತತ್ವದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ಮತ್ತು ಸಂಭಾವ್ಯತೆ#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಸಣ್ಣ ದೂರದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಎರಡು ಸಮಾನ ಮತ್ತು ವಿರುದ್ಧ ಆವೇಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ಮತ್ತು ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಬಹುದು:

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಈ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$\overrightarrow{E}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{2qs}{r^3}\left[\hat{r}-(\hat{r}\cdot\hat{p})\hat{p}\right]$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $\overrightarrow{E}$ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ
• $q$ ಆವೇಶಗಳ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ
• $2s$ ಆವೇಶಗಳ ನಡುವಿನ ಬೇರ್ಪಡುವಿಕೆಯಾಗಿದೆ
• $r$ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಗಮನಾಂಕ ಬಿಂದುವಿಗಿರುವ ದೂರವಾಗಿದೆ
• $\hat{r}$ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಗಮನಾಂಕ ಬಿಂದುವಿನ ಕಡೆಗೆ ಇರುವ ಏಕಮಾನ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ
• $\hat{p}$ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿರುವ ಏಕಮಾನ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಈ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$V=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{2qs}{r^2}\left[1-(\hat{r}\cdot\hat{p})\right]$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $V$ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯಾಗಿದೆ
• $q$ ಆವೇಶಗಳ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ
• $2s$ ಆವೇಶಗಳ ನಡುವಿನ ಬೇರ್ಪಡುವಿಕೆಯಾಗಿದೆ
• $r$ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಗಮನಾಂಕ ಬಿಂದುವಿಗಿರುವ ದೂರವಾಗಿದೆ
• $\hat{r}$ ದ್ವಿಧ್ರುವದಿಂದ ಗಮನಾಂಕ ಬಿಂದುವಿನ ಕಡೆಗೆ ಇರುವ ಏಕಮಾನ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ
• $\hat{p}$ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿರುವ ಏಕಮಾನ ವೆಕ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ

ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ#

ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ, ಇದನ್ನು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ, ಇದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಏಕಮಾನ ಆವೇಶಕ್ಕೆ ಇರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತತ್ವದ ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದೆ. ಇದು ಸ್ಕೇಲಾರ್ ರಾಶಿಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟ್ಗಳಲ್ಲಿ (V) ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು#

ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಆವೇಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶವನ್ನು ಒಂದು ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಸುತ್ತಲಿನ ಇತರ ಆವೇಶಗಳ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಅನಂತದಿಂದ ಆ ಬಿಂದುವಿಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ವಿರುದ್ಧ ಧನಾತ್ಮಕ ಪರೀಕ್ಷಾ ಆವೇಶವನ್ನು ಚಲಿಸುವಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕಾರ್ಯದ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.

ಗಣಿತೀಯ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ#

ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ $V$ ಅನ್ನು ಆ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಏಕಮಾನ ಆವೇಶ $q$ ಗೆ ಇರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿ $U_e$ ನ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ:

$$V = \frac{U_e}{q}$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $V$ ವೋಲ್ಟ್ಗಳಲ್ಲಿ (V) ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯಾಗಿದೆ
• $U_e$ ಜೌಲ್ಗಳಲ್ಲಿ (J) ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ
• $q$ ಕೂಲಂಬ್ಗಳಲ್ಲಿ (C) ಪರೀಕ್ಷಾ ಆವೇಶದ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ

ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು#

• ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಸ್ಕೇಲಾರ್ ರಾಶಿಯಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಇದು ಕೇವಲ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಸಂಕಲನೀಯವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಬಹು ಆವೇಶಗಳಿಂದಾಗಿ ಒಂದು ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿನ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಆವೇಶದಿಂದಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಗಳ ಬೀಜಗಣಿತ ಮೊತ್ತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಅನಂತದಿಂದ ಆಸಕ್ತಿಯ ಬಿಂದುವಿಗೆ ಪರೀಕ್ಷಾ ಆವೇಶ ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸಂರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಸ್ವಭಾವ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ನಿರಂತರ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಇದು ಬಿಂದುವಿನಿಂದ ಬಿಂದುವಿಗೆ ಸರಾಗವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಮಸಂಭಾವ್ಯ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು#

ಸಮಸಂಭಾವ್ಯ ಮೇಲ್ಮೈಯು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲ ಬಿಂದುಗಳು ಒಂದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೇಲ್ಮೈಯಾಗಿದೆ. ಈ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ರೇಖೆಗಳಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಸಮಸಂಭಾವ್ಯ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಆವೇಶವನ್ನು ಚಲಿಸುವಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಕಾರ್ಯ ಮಾಡಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ಅನ್ವಯಗಳು#

ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ನ ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಸ್ಥಿರವಿದ್ಯುತ್ ಶಾಸ್ತ್ರ: ಸ್ಥಿರವಿದ್ಯುತ್ ಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಸಿದ್ಧಾಂತ: ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಮತ್ತು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲಗಳು, ರೋಧಕಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಧಾರಿತ್ರಗಳು ಸೇರಿವೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತತ್ವ: ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತತ್ವ ತರಂಗಗಳ ವರ್ತನೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ: ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿರುವಂತೆ ವಿದ್ಯುತ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಾರಾಂಶವಾಗಿ, ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಏಕಮಾನ ಆವೇಶಕ್ಕೆ ಇರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತತ್ವದ ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದೆ. ಇದು ವೋಲ್ಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲ್ಪಡುವ ಸ್ಕೇಲಾರ್ ರಾಶಿಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಏಕರೂಪದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವ#

ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಸಣ್ಣ ದೂರದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಎರಡು ಸಮಾನ ಮತ್ತು ವಿರುದ್ಧ ಆವೇಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಏಕರೂಪದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿದಾಗ, ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಅದನ್ನು ಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಟಾರ್ಕ್ ಅನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಟಾರ್ಕ್ನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$\tau = pE\sin\theta$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $\tau$ ನ್ಯೂಟನ್-ಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ (N$\cdot$m) ಟಾರ್ಕ್ ಆಗಿದೆ
• $p$ ಕೂಲಂಬ್-ಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ (C$\cdot$m) ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕವಾಗಿದೆ
• $E$ ವೋಲ್ಟ್ಗಳ ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ನಲ್ಲಿ (V/m) ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವಾಗಿದೆ
• $\theta$ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ನಡುವಿನ ಕೋನವಾಗಿದೆ

ಟಾರ್ಕ್ನ ದಿಕ್ಕು ದ್ವಿಧ್ರುವವು ತಿರುಗುವಂತೆ ಮಾಡುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಅದರ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶವು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಏಕರೂಪದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿ#

ಏಕರೂಪದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$U = -pE\cos\theta$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $U$ ಜೌಲ್ಗಳಲ್ಲಿ (J) ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ
• $p$ ಕೂಲಂಬ್-ಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ (C$\cdot$m) ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕವಾಗಿದೆ
• $E$ ವೋಲ್ಟ್ಗಳ ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ನಲ್ಲಿ (V/m) ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲವಾಗಿದೆ
• $\theta$ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣಾಂಕ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ನಡುವಿನ ಕೋನವಾಗಿದೆ

ದ್ವಿಧ್ರುವವು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಾಗ ($\theta = 0^\circ$) ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯು ಕನಿಷ್ಠವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ದ್ವಿಧ್ರುವವು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿದ್ದಾಗ ($\theta = 90^\circ$) ಅದು ಗರಿಷ್ಠವಾಗಿರುತ್ತದೆ.