વિધુતક્ષેત્ર અને તેનું ઉદગમ તથા ચુંબકીયક્ષેત્ર અને તેનાં ઉદગમની સમજૂતી આપો.
વિદ્યુતક્ષેત્રનું ઉદગમ વિદ્યુતભાર છે.
ધારો કે, વિદ્યુતભાર $Q$ સ્થિર હોય તો તેની આસપાસ $Q$ ના લીધે મળતું વિદ્યુતક્ષેત્ર, $\overrightarrow{ E }=\frac{k Q }{r^{2}} \cdot \hat{r}$ અથવા $\overrightarrow{ E }=\frac{ Q \hat{r}}{4 \pi \epsilon_{0} r^{2}}$ છે.
જ્યાં $\hat{r}$ એ સ્થાન સદિશ $\vec{r}$ ની દિશામાંનો એકમ સદિશ અને $\overrightarrow{ E }$ એ વિદ્યુતક્ષેત્ર છે જે સદિશ ક્ષેત્ર છે.
વિદ્યુતક્ષેત્ર $\overrightarrow{ E }$ માં રહેલા અન્ય $q$ વિદ્યુતભાર પર ક્ષેત્રના લીધે લાગતું વિદ્યુતબળ,
$\overrightarrow{ F } =q \overrightarrow{ E }$
$=\frac{k Q q}{r^{2}} \hat{r}$ અથવા $\frac{ Q q}{4 \pi \in_{0} r^{2}} \cdot \hat{r}$
વિદ્યુતક્ષેત્ર એ ઊર્જા અને વેગમાનનું વહન કરી શકે છે તથા તે તત્ક્ષણા ઉદ્ભવતું નથી અને વહન માટે ચોક્કસ સમય લે છે. તે અવકાશના દરેક સ્થાન પર આધારિત છે પણ સમય સાથે બદલાઈ શકે છે એટલે કે તે સમયનું વિધેય છે. આ પ્રકરણમાં આપણે એવું ધારીશું કે વિદ્યુતક્ષેત્ર સમય સાથે બદલાતું નથી.
જો એક કરતાં વધારે વિદ્યુતભારોના કારણે કોઈ એક બિંદુએ વિદ્યુતક્ષેત્ર મેળવવું હોય તો બધા વિદ્યુતભારોના કારણે મળતાં વિદ્યુતક્ષેત્રોનો સદિશ સરવાળો કરવો પડે. જેને સંપાતપણાનો સિદ્વાંત કહે છે.
પરીક્ષણ વિદ્યુતભારની મદદથી વિદ્યુતક્ષેત્ર $\overrightarrow{ F }=\overrightarrow{ E } q_{0}$ સૂત્રથી જાણી શકાય છે જ્યાં $q_{0}$ એ પરીક્ષણ વિદ્યુતભાર છે.
ગતિમાન વિદ્યુતભારો વિદ્યુતક્ષેત્ર તો ઉત્પન્ન કરે છે તેમજ ચુંબકીયક્ષેત્ર પણ ઉત્પન્ન કરે છે જેને $\overrightarrow{ B }(\vec{r})$ વડે દર્શાવાય છે.
ચુંબકીયક્ષેત્ર સદિશ રાશિ છે અને તે અવકાશના દરેક બિંદુએ વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે તેમજ સમય પર આધારિત હોઈ શકે છે.
એક કરતાં વધારે ચુંબકીયક્ષેત્રના ઉદગમોના લીધે ઉત્પન્ન થતાં યુંબકીયક્ષેત્રોનો સદિશ સરવાળો કરવાથી તે બિંદુ આગળનું ચુંબકીયક્ષેત્ર મળે છે એટલે કे તે સંપાતપણાના સિદ્ધાંતને અનુસરે છે.
$4 \times 10^{5}\, ms ^{-1}$ ના વેગથી ગતિ કરતું એક પ્રોટોનનું કિરણપુંજ $0.3\, T$ જેટલા ચુંબકીયક્ષેત્રમાં ક્ષેત્રને $60^o$ ના ખૂણે પ્રવેશે છે. જેના કારણે બનતા હેલિકલ પથની પિચ(પેચઅંતર) કેટલા $cm$ હશે?
(પ્રોટોનનું દળ $=1.67 \times 10^{-27}\, kg$, પ્રોટોનનો વિજભાર $=1.69 \times 10^{-19}\,C$)
પ્રોટોન અને $\alpha - $ કણ ચુંબકીયક્ષેત્રમાં લંબરૂપે સમાન વેગથી દાખલ થાય છે.જો પ્રોટોન $5$ પરિભ્રમણ કરવા $25\mu \,\sec $ સમય લે તો $\alpha - $ કણનો આવર્તકાળ કેટલા ......$\mu \,\,\sec $ થાય?
$10 \;eV$ ઊર્જા ધરાવતો ઇલેક્ટ્રોન $10^{-4} \;W b / m^{2}(=1.0$ ગોસ) ના સમાન ચુંબકીયક્ષેત્રમાં લંબ દાખલ થાય, તો તેની વર્તુળાકાર કક્ષાની ત્રિજયા($cm$ માં) કેટલી હશે?
$q$ વિદ્યુતભાર અને $m$ દળ ધરાવતો કણ $x-$ અક્ષની દિશામાં $v$ વેગથી ગતિ કરે છે.તો કઇ આકૃતિમાં ઇલેકટ્રોન વિચલન થયા વગર પસાર થશે?
$2.5 \times {10^7}\,m/s$ ના વેગથી ગતિ કરતો એક પ્રોટોન $2.5\,T$ ધરાવતા ચુંબકીયક્ષેત્રમાં ${30^o}$ ના ખૂણે દાખલ થાય છે. તો પ્રોટોન પર લાગતું બળ કેટલું હશે?