मुख्य विचार
स्थिरवैद्युतिकी विराम में आवेशों के बल और ऊर्जा का अध्ययन करती है। समान आवेश प्रतिकर्षित और असमान आवेश आकर्षित होते हैं, और बल दूरी के वर्ग के साथ घटता है।
- कूलॉम का नियम F = kq₁q₂ ÷ r² है, जहाँ k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C²। बल आवेशों को जोड़ने वाली रेखा के अनुदिश लगता है।
- विद्युत क्षेत्र E प्रति इकाई आवेश बल है। यह सदिश है, और कई आवेशों के क्षेत्र सदिश की तरह जुड़ते हैं।
- विद्युत विभव V प्रति इकाई आवेश ऊर्जा है। यह अदिश है, इसलिए कई आवेशों के विभव साधारण संख्याओं की तरह जुड़ते हैं।
- धारिता C का संधारित्र वोल्टता V पर आवेश Q = CV और ऊर्जा ½CV² संचित करता है; समांतर प्लेटों के लिए C = ε₀A ÷ d।
मुख्य समीकरण
F = kq₁q₂ ÷ r²E = F ÷ q = kQ ÷ r²V = kQ ÷ rU = qVC = ε₀A ÷ dU_C = ½CV²
हल किया हुआ उदाहरण
दो आवेश, 2.0 μC और 3.0 μC, 0.30 m दूर हैं। F = (8.99 × 10⁹) × (2.0 × 10⁻⁶)(3.0 × 10⁻⁶) ÷ 0.30² = 0.054 ÷ 0.090 = 0.60 N, और यह प्रतिकर्षण है क्योंकि आवेश समान चिह्न के हैं। दूरी दोगुनी करने पर बल घटकर 0.15 N रह जाता है।
आम गलतियाँ
- दूरी का वर्ग लेना भूल जाना, या सेंटीमीटर में दूरी बिना बदले लगाना।
- आवेशों को μC या nC में ही छोड़ देना, कूलॉम में न बदलना।
- विभवों को सदिश की तरह या क्षेत्रों को साधारण संख्या की तरह जोड़ना। क्षेत्र सदिश हैं, विभव अदिश।
अभ्यास
इस विषय के अभ्यास प्रश्नों से खुद को परखें: स्थिरवैद्युतिकी