3.1 ਜਾਣ-ਪਛਾਣ

ਅਧਿਆਇ 1 ਵਿੱਚ, ਸਾਰੇ ਚਾਰਜ, ਭਾਵੇਂ ਮੁਕਤ ਹੋਣ ਜਾਂ ਬੱਧੇ, ਵਿਸ਼ਰਾਮ ਵਿੱਚ ਮੰਨੇ ਗਏ ਸਨ। ਗਤੀ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜ ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਅਜਿਹੇ ਕਰੰਟ ਕੁਦਰਤੀ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਕਈ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਬਿਜਲੀ ਇੱਕ ਅਜਿਹੀ ਹੀ ਘਟਨਾ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜ ਬੱਦਲਾਂ ਤੋਂ ਧਰਤੀ ਵੱਲ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਰਾਹੀਂ ਵਹਿੰਦੇ ਹਨ, ਕਈ ਵਾਰ ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਨਾਲ। ਬਿਜਲੀ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਾਂ ਦਾ ਵਹਾਓ ਸਥਿਰ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ, ਪਰ ਸਾਡੇ ਰੋਜ਼ਾਨਾ ਜੀਵਨ ਵਿੱਚ ਅਸੀਂ ਕਈ ਉਪਕਰਣ ਦੇਖਦੇ ਹਾਂ ਜਿੱਥੇ ਚਾਰਜ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਵਹਿੰਦੇ ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਨਦੀ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਸਹਿਜ ਢੰਗ ਨਾਲ ਵਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਟਾਰਚ ਅਤੇ ਸੈਲ-ਚਲਿਤ ਘੜੀ ਅਜਿਹੇ ਉਪਕਰਣਾਂ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਨਾਂ ਹਨ। ਮੌਜੂਦਾ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਸਥਿਰ ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਕੁਝ ਬੁਨਿਆਦੀ ਨਿਯਮਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਾਂਗੇ।

3.2 ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟ

ਕਲਪਨਾ ਕਰੋ ਇੱਕ ਛੋਟਾ ਖੇਤਰਫਲ ਜੋ ਚਾਰਜਾਂ ਦੇ ਵਹਾਓ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਦੇ ਲੰਬ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਧਨਾਤਮਕ ਅਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਦੋਵੇਂ ਚਾਰਜ ਖੇਤਰਫਲ ਦੇ ਪਾਰ ਅੱਗੇ ਅਤੇ ਪਿੱਛੇ ਵਹਿ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇੱਕ ਦਿੱਤੇ ਸਮੇਂ ਅੰਤਰਾਲ $t$ ਵਿੱਚ, ਮੰਨ ਲਓ $q_{+}$ ਧਨਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਦੀ ਕੁੱਲ ਸ਼ੁੱਧ ਮਾਤਰਾ (ਭਾਵ, ਅੱਗੇ ਮਾਈਨਸ ਪਿੱਛੇ) ਹੋਵੇ ਜੋ ਅੱਗੇ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਖੇਤਰਫਲ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਮੰਨ ਲਓ $q_{-}$ ਰਿਣਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਦੀ ਸ਼ੁੱਧ ਮਾਤਰਾ ਹੋਵੇ ਜੋ ਅੱਗੇ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਖੇਤਰਫਲ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਫਿਰ, ਸਮੇਂ ਦੇ ਅੰਤਰਾਲ $t$ ਵਿੱਚ ਅੱਗੇ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਖੇਤਰਫਲ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜ ਦੀ ਸ਼ੁੱਧ ਮਾਤਰਾ $q=q_{+}-q_{-}$ ਹੈ। ਇਹ ਸਥਿਰ ਕਰੰਟ ਲਈ $t$ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੈ ਅਤੇ ਭਾਗਫਲ

$$ \begin{equation*} I=\frac{q}{t} \tag{3.1} \end{equation*} $$

ਨੂੰ ਅੱਗੇ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਖੇਤਰਫਲ ਦੇ ਪਾਰ ਕਰੰਟ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। (ਜੇ ਇਹ ਇੱਕ ਰਿਣਾਤਮਕ ਸੰਖਿਆ ਨਿਕਲਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਸਦਾ ਅਰਥ ਹੈ ਪਿੱਛੇ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਕਰੰਟ।)

ਕਰੰਟ ਹਮੇਸ਼ਾ ਸਥਿਰ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ ਵਧੇਰੇ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ਅਸੀਂ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੇ ਅਨੁਸਾਰ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ। ਮੰਨ ਲਓ $\Delta Q$ ਸਮੇਂ ਦੇ ਅੰਤਰਾਲ $\Delta t [$ ਦੌਰਾਨ ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਕ੍ਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਸ਼ੁੱਧ ਚਾਰਜ ਹੋਵੇ, ਭਾਵ, ਸਮੇਂ $t$ ਅਤੇ $(t+\Delta t)]$ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ। ਫਿਰ, ਸਮੇਂ $t$ ‘ਤੇ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਕ੍ਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨ ਦੇ ਪਾਰ ਕਰੰਟ ਨੂੰ $\Delta Q$ ਅਤੇ $\Delta t$ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤ ਦੀ ਸੀਮਾ ਵਿੱਚ ਮੁੱਲ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ $\Delta t$ ਸਿਫ਼ਰ ਵੱਲ ਰੁਚਦਾ ਹੈ,

$$ \begin{equation*} I(t) \equiv \lim _{\Delta t \rightarrow 0} \frac{\Delta Q}{\Delta t} \tag{3.2} \end{equation*} $$

SI ਇਕਾਈਆਂ ਵਿੱਚ, ਕਰੰਟ ਦੀ ਇਕਾਈ ਐਂਪੀਅਰ ਹੈ। ਇੱਕ ਐਂਪੀਅਰ ਨੂੰ ਕਰੰਟਾਂ ਦੇ ਚੁੰਬਕੀ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਰਾਹੀਂ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜਿਸਦਾ ਅਸੀਂ ਅਗਲੇ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ ਅਧਿਐਨ ਕਰਾਂਗੇ। ਇੱਕ ਐਂਪੀਅਰ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਘਰੇਲੂ ਉਪਕਰਣਾਂ ਵਿੱਚ ਕਰੰਟਾਂ ਦੇ ਕ੍ਰਮ ਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਔਸਤ ਬਿਜਲੀ ਹਜ਼ਾਰਾਂ ਐਂਪੀਅਰ ਦੇ ਕ੍ਰਮ ਦਾ ਕਰੰਟ ਲੈ ਕੇ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਦੂਜੇ ਚਰਮ ‘ਤੇ, ਸਾਡੇ ਨਸਾਂ ਵਿੱਚ ਕਰੰਟ ਮਾਈਕ੍ਰੋਐਂਪੀਅਰ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

3.3 ਕੰਡਕਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟ

ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਚਾਰਜ ਇੱਕ ਬਲ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰੇਗਾ ਜੇਕਰ ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇ ਇਹ ਚਲਣ ਲਈ ਮੁਕਤ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਹ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਚਲੇਗਾ ਅਤੇ ਕਰੰਟ ਵਿੱਚ ਯੋਗਦਾਨ ਪਾਏਗਾ। ਕੁਦਰਤ ਵਿੱਚ, ਮੁਕਤ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਮੌਜੂਦ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਦੇ ਉਪਰਲੇ ਸਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਜਿਸਨੂੰ ਆਇਓਨੋਸਫੀਅਰ ਕਹਿੰਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਅਤੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿੱਚ, ਰਿਣਾਤਮਕ ਚਾਰਜਿਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਧਨਾਤਮਕ ਚਾਰਜਿਤ ਨਾਭਿਕ ਇੱਕ-ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਬੰਨ੍ਹੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ ਚਲਣ ਲਈ ਮੁਕਤ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ। ਭਾਰੀ ਪਦਾਰ्थ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਅਣੂਆਂ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ ਪਾਣੀ ਦਾ ਇੱਕ ਗ੍ਰਾਮ ਲਗਭਗ $10^{22}$ ਅਣੂ ਰੱਖਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਅਣੂ ਇੰਨੇ ਨੇੜੇ-ਨੇੜੇ ਪੈਕ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਹੁਣ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਨਾਭਿਕਾਂ ਨਾਲ ਜੁੜੇ ਨਹੀਂ ਰਹਿੰਦੇ। ਕੁਝ ਪਦਾਰਥਾਂ ਵਿੱਚ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਜੇ ਵੀ ਬੰਨ੍ਹੇ ਰਹਿਣਗੇ, ਭਾਵ, ਉਹ ਵੇਗ ਨਹੀਂ ਕਰਨਗੇ ਭਾਵੇਂ ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਹੋਰ ਪਦਾਰਥਾਂ ਵਿੱਚ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਧਾਤਾਂ ਵਿੱਚ, ਕੁਝ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਭਾਰੀ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਅੰਦਰ ਚਲਣ ਲਈ ਵਿਹਾਰਕ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਮੁਕਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਪਦਾਰਥ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਕੰਡਕਟਰ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਉਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟ ਵਿਕਸਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਜੇ ਅਸੀਂ ਠੋਸ ਕੰਡਕਟਰਾਂ ‘ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰੀਏ, ਤਾਂ ਬੇਸ਼ੱਕ ਪਰਮਾਣੂ ਇੱਕ-ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਕੱਸ ਕੇ ਬੰਨ੍ਹੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਤਾਂ ਕਿ ਕਰੰਟ ਰਿਣਾਤਮਕ ਚਾਰਜਿਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਲੈ ਜਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਹੋਰ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਕੰਡਕਟਰ ਵੀ ਹਨ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸਮਾਧਾਨ ਜਿੱਥੇ ਧਨਾਤਮਕ ਅਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਦੋਵੇਂ ਚਲ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਸਾਡੀ ਚਰਚਾ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਸਿਰਫ ਠੋਸ ਕੰਡਕਟਰਾਂ ‘ਤੇ ਧਿਆਨ ਕੇਂਦਰਿਤ ਕਰਾਂਗੇ ਤਾਂ ਕਿ ਕਰੰਟ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਧਨਾਤਮਕ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਪਿਠਭੂਮੀ ਵਿੱਚ ਰਿਣਾਤਮਕ ਚਾਰਜਿਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਲੈ ਜਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਪਹਿਲਾਂ ਉਸ ਸਥਿਤੀ ‘ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰੋ ਜਦੋਂ ਕੋਈ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਮੌਜੂਦ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਥਰਮਲ ਗਤੀ ਦੇ ਕਾਰਨ ਚਲ ਰਹੇ ਹੋਣਗੇ ਜਿਸ ਦੌਰਾਨ ਉਹ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਆਇਨਾਂ ਨਾਲ ਟਕਰਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਜੋ ਇੱਕ ਆਇਨ ਨਾਲ ਟਕਰਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਟਕਰਾਅ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਵਾਲੀ ਗਤੀ ਨਾਲ ਹੀ ਬਾਹਰ ਆਉਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਟਕਰਾਅ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਇਸਦੇ ਵੇਗ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਬੇਤਰਤੀਬ ਹੈ। ਕਿਸੇ ਦਿੱਤੇ ਸਮੇਂ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੇ ਵੇਗਾਂ ਲਈ ਕੋਈ ਤਰਜੀਹੀ ਦਿਸ਼ਾ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ। ਇਸ ਲਈ ਔਸਤਨ, ਕਿਸੇ ਵੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਯਾਤਰਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਉਲਟ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਯਾਤਰਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੋਵੇਗੀ। ਇਸ ਲਈ, ਕੋਈ ਸ਼ੁੱਧ ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟ ਨਹੀਂ ਹੋਵੇਗਾ।

ਆਓ ਹੁਣ ਦੇਖੀਏ ਕਿ ਅਜਿਹੇ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਟੁਕੜੇ ਨਾਲ ਕੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੇਕਰ ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਆਪਣੇ ਵਿਚਾਰਾਂ ‘ਤੇ ਧਿਆਨ ਕੇਂਦਰਿਤ ਕਰਨ ਲਈ, ਕੰਡਕਟਰ ਨੂੰ ਤ੍ਰਿਜਿਆ $R$ ਦੇ ਸਿਲੰਡਰ ਦੇ ਆਕਾਰ ਵਿੱਚ ਕਲਪਨਾ ਕਰੋ (ਚਿੱਤਰ 3.1)। ਮੰਨ ਲਓ ਅਸੀਂ ਹੁਣ ਇੱਕੋ ਤ੍ਰਿਜਿਆ ਦੇ ਇੱਕ ਡਾਈਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਦੀਆਂ ਦੋ ਪਤਲੀਆਂ ਗੋਲਾਕਾਰ ਡਿਸਕ ਲਈਆਂ ਹਨ ਅਤੇ ਇੱਕ ਡਿਸਕ ‘ਤੇ ਵੰਡੇ ਗਏ ਧਨਾਤਮਕ ਚਾਰਜ $+Q$ ਰੱਖਦੇ ਹਾਂ ਅਤੇ ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੂਜੀ ਡਿਸਕ ‘ਤੇ $-Q$ ਰੱਖਦੇ ਹਾਂ। ਅਸੀਂ ਦੋਵਾਂ ਡਿਸਕਾਂ ਨੂੰ ਸਿਲੰਡਰ ਦੀਆਂ ਦੋ ਸਮਤਲ ਸਤਹਾਂ ‘ਤੇ ਲਗਾਉਂਦੇ ਹਾਂ। ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਬਣੇਗਾ ਅਤੇ ਇਹ ਧਨਾਤਮਕ ਤੋਂ ਰਿਣਾਤਮਕ ਚਾਰਜ ਵੱਲ ਨਿਰਦੇਸ਼ਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਇਸ ਖੇਤਰ ਦੇ ਕਾਰਨ $+Q$ ਵੱਲ ਵੇਗਿਤ ਹੋਣਗੇ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਉਹ ਚਾਰਜਾਂ ਨੂੰ ਨਿਊਟ੍ਰਲਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਚਲਣਗੇ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ, ਜਿੰਨਾ ਚਿਰ ਉਹ ਚਲ ਰਹੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟ ਬਣਾਉਣਗੇ। ਇਸ ਲਈ ਵਿਚਾਰਨਯੋਗ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਬਹੁਤ ਥੋੜੇ ਸਮੇਂ ਲਈ ਕਰੰਟ ਹੋਵੇਗਾ ਅਤੇ ਉਸ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਕੋਈ ਕਰੰਟ ਨਹੀਂ ਹੋਵੇਗਾ।

ਚਿੱਤਰ 3.1 ਚਾਰਜ $+Q$ ਅਤੇ $-Q$ ਇੱਕ ਧਾਤੂ ਸਿਲੰਡਰ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ‘ਤੇ ਰੱਖੇ ਗਏ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਚਾਰਜਾਂ ਨੂੰ ਨਿਊਟ੍ਰਲਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਬਣਾਏ ਗਏ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਦੇ ਕਾਰਨ ਡਰਿਫਟ ਕਰਨਗੇ। ਇਸ ਲਈ ਕਰੰਟ ਥੋੜ੍ਹੇ ਸਮੇਂ ਬਾਅਦ ਰੁਕ ਜਾਵੇਗਾ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਚਾਰਜ $+Q$ ਅਤੇ $-Q$ ਨਿਰੰਤਰ ਭਰਪੂਰ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ।

ਅਸੀਂ ਇੱਕ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਦੀ ਵੀ ਕਲਪਨਾ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਾਂ ਜਿੱਥੇ ਸਿਲੰਡਰ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ਨੂੰ ਤਾਜ਼ਾ ਚਾਰਜਾਂ ਨਾਲ ਸਪਲਾਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਅੰਦਰ ਚਲਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਨਿਊਟ੍ਰਲਾਈਜ਼ ਕੀਤੇ ਗਏ ਕਿਸੇ ਵੀ ਚਾਰਜ ਦੀ ਪੂਰਤੀ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕੇ। ਉਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਸਰੀਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਹੋਵੇਗਾ। ਇਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਇੱਕ ਲਗਾਤਾਰ ਕਰੰਟ ਹੋਵੇਗਾ ਨਾ ਕਿ ਥੋੜੇ ਸਮੇਂ ਲਈ ਕਰੰਟ। ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ, ਜੋ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਦੇ ਹਨ, ਸੈੱਲ ਜਾਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਅਸੀਂ ਇਸ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ ਬਾਅਦ ਵਿੱਚ ਅਧਿਐਨ ਕਰਾਂਗੇ। ਅਗਲੇ ਭਾਗਾਂ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਕੰਡਕਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਤੋਂ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲੇ ਸਥਿਰ ਕਰੰਟ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਾਂਗੇ।

3.4 ਓਹਮ ਦਾ ਨਿਯਮ

ਚਿੱਤਰ 3.2 ਲੰਬਾਈ $l$ ਅਤੇ ਕ੍ਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨ ਏ ਦੇ ਖੇਤਰਫਲ ਵਾਲੀ ਇੱਕ ਆਇਤਾਕਾਰ ਸਲੈਬ ਲਈ ਸੰਬੰਧ $\mathrm{R}=\rho \mathrm{l} / \mathrm{A}$ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ।

ਕਰੰਟਾਂ ਦੇ ਵਹਾਓ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਇੱਕ ਬੁਨਿਆਦੀ ਨਿਯਮ ਜੀ.ਐਸ. ਓਹਮ ਦੁਆਰਾ 1828 ਵਿੱਚ ਖੋਜਿਆ ਗਿਆ ਸੀ, ਉਸ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਪਹਿਲਾਂ ਜਦੋਂ ਕਰੰਟਾਂ ਦੇ ਵਹਾਓ ਲਈ ਜ਼ਿੰਮੇਵਾਰ ਭੌਤਿਕ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਖੋਜਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਕਲਪਨਾ ਕਰੋ ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਰ ਜਿਸ ਰਾਹੀਂ ਇੱਕ ਕਰੰਟ $I$ ਵਹਿ ਰਿਹਾ ਹੈ ਅਤੇ ਮੰਨ ਲਓ $V$ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ ਹੈ। ਫਿਰ ਓਹਮ ਦਾ ਨਿਯਮ ਕਹਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ

$$ \begin{align*} V & \propto I \\ \text { or, } V & =R I \tag{3.3} \end{align*} $$

ਜਿੱਥੇ ਅਨੁਪਾਤਿਕਤਾ ਦਾ ਸਥਿਰਾਂਕ $R$ ਨੂੰ ਕੰਡਕਟਰ ਦਾ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ ਦੀਆਂ SI ਇਕਾਈਆਂ ਓਹਮ ਹਨ, ਅਤੇ ਨਿਸ਼ਾਨ $\Omega$ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ $R$ ਨਾ ਸਿਰਫ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਪਦਾਰਥ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਬਲਕਿ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਆਕਾਰਾਂ ‘ਤੇ ਵੀ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। $R$ ਦੀ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਆਕਾਰਾਂ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰਤਾ ਨੂੰ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੇ ਅਨੁਸਾਰ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਜਾਰਜ ਸਾਈਮਨ ਓਹਮ (1787– 1854) ਜਰਮਨ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ, ਮਿਊਨਿਖ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰੋਫੈਸਰ। ਓਹਮ ਗਰਮੀ ਦੇ ਸੰਚਾਲਨ ਦੇ ਸਮਾਨਤਾ ਦੁਆਰਾ ਆਪਣੇ ਨਿਯਮ ਵੱਲ ਲੈ ਗਏ ਸਨ: ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਤਾਪਮਾਨ ਗ੍ਰੇਡੀਐਂਟ ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੈ, ਅਤੇ ਬਿਜਲਈ ਕਰੰਟ ਗਰਮੀ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੈ।

ਸਮੀਕਰਨ (3.3) ਨੂੰ ਸੰਤੁਸ਼ਟ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਕੰਡਕਟਰ ਨੂੰ ਲੰਬਾਈ $l$ ਅਤੇ ਕ੍ਰਾਸ ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਏਰੀਆ $A$ [ਚਿੱਤਰ 3.2(ਏ)] ਦੇ ਸਲੈਬ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਵਿਚਾਰੋ। ਕਲਪਨਾ ਕਰੋ ਕਿ ਅਜਿਹੇ ਦੋ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਸਲੈਬਾਂ ਨੂੰ ਸਾਈਡ-ਬਾਈ-ਸਾਈਡ ਰੱਖਣਾ [ਚਿੱਤਰ 3.2(ਬੀ)], ਤਾਂ ਕਿ ਸੰਯੋਜਨ ਦੀ ਲੰਬਾਈ $2 l$ ਹੋਵੇ। ਸੰਯੋਜਨ ਵਿੱਚੋਂ ਵਹਿਣ ਵਾਲਾ ਕਰੰਟ ਕਿਸੇ ਵੀ ਸਲੈਬ ਵਿੱਚੋਂ ਵਹਿਣ ਵਾਲੇ ਕਰੰਟ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ $V$ ਪਹਿਲੇ ਸਲੈਬ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ ਹੈ, ਤਾਂ $V$ ਦੂਜੇ ਸਲੈਬ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ ਵੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਦੂਜਾ ਸਲੈਬ ਪਹਿਲੇ ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੈ ਅਤੇ ਦੋਵਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕੋ ਕਰੰਟ I ਵਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਸੰਯੋਜਨ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ ਸਪੱਸ਼ਟ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਦੋ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਸਲੈਬਾਂ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ ਦਾ ਜੋੜ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ $2 V$ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ। ਸੰਯੋਜਨ ਰਾਹੀਂ ਕਰੰਟ $I$ ਹੈ ਅਤੇ ਸੰਯੋਜਨ ਦਾ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ $R_{\mathrm{C}}$ ਹੈ [ਸਮੀਕਰਨ (3.3) ਤੋਂ],

$$ \begin{equation*} R_{C}=\frac{2 V}{I}=2 R \tag{3.4} \end{equation*} $$

ਕਿਉਂਕਿ $V / I=R$, ਕਿਸੇ ਵੀ ਸਲੈਬ ਦਾ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ। ਇਸ ਲਈ, ਕੰਡਕਟਰ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਨੂੰ ਦੁਗਣਾ ਕਰਨ ਨਾਲ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ ਦੁਗਣਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ਫਿਰ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ ਲੰਬਾਈ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ,

$$ \begin{equation*} R \propto l \tag{3.5} \end{equation*} $$

ਅੱਗੇ, ਕਲਪਨਾ ਕਰੋ ਕਿ ਸਲੈਬ ਨੂੰ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਕੱਟ ਕੇ ਦੋ ਹਿੱਸਿਆਂ ਵਿੱਚ ਵੰਡਣਾ ਤਾਂ ਕਿ ਸਲੈਬ ਨੂੰ ਲੰਬਾਈ $l$ ਦੇ ਦੋ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਸਲੈਬਾਂ ਦੇ ਸੰਯੋਜਨ ਵਜੋਂ ਮੰਨਿਆ ਜਾ ਸਕੇ, ਪਰ ਹਰ ਇੱਕ ਦਾ ਕ੍ਰਾਸ ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਏਰੀਆ $A / 2$ ਹੋਵੇ [ਚਿੱਤਰ 3.2(ਸੀ)]।

ਸਲੈਬ ਦੇ ਪਾਰ ਇੱਕ ਦਿੱਤੇ ਵੋਲਟੇਜ $V$ ਲਈ, ਜੇਕਰ $I$ ਪੂਰੇ ਸਲੈਬ ਰਾਹੀਂ ਕਰੰਟ ਹੈ, ਤਾਂ ਸਪੱਸ਼ਟ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਦੋ ਅੱਧੇ-ਸਲੈਬਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਹਰ ਇੱਕ ਵਿੱਚੋਂ ਵਹਿਣ ਵਾਲਾ ਕਰੰਟ $I / 2$ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਅੱਧੇ-ਸਲੈਬਾਂ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਅੰਤਰ $V$ ਹੈ, ਭਾਵ, ਪੂਰੇ ਸਲੈਬ ਦੇ ਪਾਰ ਵਾਲੇ ਦੇ ਸਮਾਨ, ਹਰ ਅੱਧੇ-ਸਲੈਬ ਦਾ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ $R_{1}$ ਹੈ

$$ \begin{equation*} R_{1}=\frac{V}{(I / 2)}=2 \frac{V}{I}=2 R \tag{3.6} \end{equation*} $$

ਇਸ ਲਈ, ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਕ੍ਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨ ਦੇ ਖੇਤਰਫਲ ਨੂੰ ਅੱਧਾ ਕਰਨ ਨਾਲ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ ਦੁਗਣਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ਫਿਰ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧ $R$ ਕ੍ਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਏਰੀਆ ਦੇ ਉਲਟ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ,

$$ \begin{equation*} R \propto \frac{1}{A} \tag{3.7} \end{equation*} $$

ਸਮੀਕਰਨ (3.5) ਅਤੇ (3.7) ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ, ਸਾਡੇ ਕੋਲ ਹੈ

$$ \begin{equation*} R \propto \frac{l}{A} \tag{3.8} \end{equation*} $$

ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ ਇੱਕ ਦਿੱਤੇ ਕੰਡਕਟਰ ਲਈ

$$ \begin{equation*} R=\rho \frac{l}{A} \tag{3.9} \end{equation*} $$

ਜਿੱਥੇ ਅਨੁਪਾਤਿਕਤਾ ਦਾ ਸਥਿਰਾਂਕ $\rho$ ਕੰਡਕਟਰ ਦੇ ਪਦਾਰਥ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਪਰ ਇਸਦੇ ਆਕਾਰਾਂ ‘ਤੇ ਨਹੀਂ। $\rho$ ਨੂੰ ਪ੍ਰਤਿਰੋਧਕਤਾ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਆਖਰੀ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਓਹਮ ਦਾ ਨਿਯਮ ਪੜ੍ਹਦਾ ਹੈ

$$ \begin{equation*} V=I \times R=\frac{I \rho}{A} \tag{3.10} \end{equation*} $$

ਪ੍ਰਤੀ ਯੂਨਿਟ ਖੇਤਰਫਲ (ਕਰੰਟ ਦੇ ਲੰਬ ਲਿਆ ਗਿਆ) ਕਰੰਟ, $I / A$, ਨੂੰ ਕਰੰਟ ਘਣਤਾ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ $j$ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕਰੰਟ ਘਣਤਾ ਦੀਆਂ SI ਇਕਾਈਆਂ $\mathrm{A} / \mathrm{m}^{2}$ ਹਨ। ਹੋਰ, ਜੇਕਰ $E$ ਸਿਰਿਆਂ ਵਿੱਚ ਇਕਸਾਰ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤੀਬਰਤਾ ਹੈ ਤਾਂ $E l$ ਹੈ। ਇਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਆਖਰੀ ਸਮੀਕਰਨ ਪੜ੍ਹਦੀ ਹੈ

$$ \begin{align*} & E l=j \rho l \\ \text { or, } & E=j \rho \tag{3.11} \end{align*} $$

ਪਰਿਮਾਣਾਂ $E$ ਅਤੇ $j$ ਲਈ ਉੱਪਰਲਾ ਸੰਬੰਧ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਵੈਕਟਰ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਢਾਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਕਰੰਟ ਘਣਤਾ, (ਜਿਸ ਨੂੰ ਅਸੀਂ ਕਰੰਟ ਦੇ ਲੰਬ ਯੂਨਿਟ ਏਰੀਆ ਰਾਹੀਂ ਕਰੰਟ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਹੈ) ਵੀ $\mathbf{E}$ ਦੇ ਨਾਲ ਨਿਰਦੇਸ਼ਿਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ ਵੀ ਇੱਕ ਵੈਕਟਰ $\mathbf{j}(\equiv j \mathbf{E} / \mathrm{E})$ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਆ