विद्युत क्षेत्र में प्रत्येक आवेश के लिए एक बल होता है जो इस आवेश को स्थानांतरित कर सकता है। एक बिंदु धनात्मक आवेश q को बिंदु O से बिंदु n तक ले जाने का कार्य A निर्धारित करें, जो ऋणात्मक आवेश Q के विद्युत क्षेत्र के बलों द्वारा किया जाता है। कूलम्ब के नियम के अनुसार, आवेश को स्थानांतरित करने वाला बल परिवर्तनशील और बराबर होता है

जहाँ r आवेशों के बीच परिवर्तनशील दूरी है।

. यह अभिव्यक्ति इस प्रकार प्राप्त की जा सकती है:

यह मात्रा विद्युत क्षेत्र में किसी दिए गए बिंदु पर आवेश की संभावित ऊर्जा Wp को दर्शाती है:

चिह्न (-) से पता चलता है कि जब किसी क्षेत्र द्वारा चार्ज को स्थानांतरित किया जाता है, तो इसकी संभावित ऊर्जा कम हो जाती है, जो आंदोलन के कार्य में बदल जाती है।

किसी इकाई धनात्मक आवेश की स्थितिज ऊर्जा (q = +1) के बराबर मान को विद्युत क्षेत्र विभव कहा जाता है।

तब . क्यू = +1 के लिए.

इस प्रकार, क्षेत्र के दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर एक इकाई सकारात्मक चार्ज को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने के लिए क्षेत्र बलों के काम के बराबर है।

एक विद्युत क्षेत्र बिंदु की क्षमता एक इकाई धनात्मक आवेश को किसी दिए गए बिंदु से अनंत तक ले जाने के लिए किए गए कार्य के बराबर होती है:। माप की इकाई - वोल्ट = जे/सी.

विद्युत क्षेत्र में किसी आवेश को स्थानांतरित करने का कार्य पथ के आकार पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल पथ के आरंभ और समाप्ति बिंदुओं के बीच संभावित अंतर पर निर्भर करता है।

वह सतह जिसके सभी बिंदुओं पर विभव समान हो, समविभव कहलाता है।

क्षेत्र की ताकत इसकी शक्ति विशेषता है, और क्षमता इसकी ऊर्जा विशेषता है।

क्षेत्र की ताकत और उसकी क्षमता के बीच संबंध सूत्र द्वारा व्यक्त किया गया है

,

चिन्ह (-) इस तथ्य के कारण है कि क्षेत्र की ताकत घटती क्षमता की दिशा में और बढ़ती क्षमता की दिशा में निर्देशित होती है।

5. चिकित्सा में विद्युत क्षेत्रों का उपयोग।

फ्रैंकलिनाइजेशन,या "इलेक्ट्रोस्टैटिक शावर", एक चिकित्सीय विधि है जिसमें रोगी के शरीर या उसके कुछ हिस्सों को लगातार उच्च-वोल्टेज विद्युत क्षेत्र के संपर्क में रखा जाता है।

सामान्य एक्सपोज़र प्रक्रिया के दौरान निरंतर विद्युत क्षेत्र 50 केवी तक पहुंच सकता है, स्थानीय एक्सपोज़र 15 - 20 केवी के साथ।

चिकित्सीय क्रिया का तंत्र.फ्रैंकलिनाइजेशन प्रक्रिया इस तरह से की जाती है कि रोगी का सिर या शरीर का दूसरा हिस्सा कैपेसिटर प्लेटों में से एक जैसा हो जाता है, जबकि दूसरा इलेक्ट्रोड सिर के ऊपर निलंबित होता है या 6 की दूरी पर एक्सपोजर की साइट से ऊपर स्थापित होता है। - 10 सेमी. इलेक्ट्रोड से जुड़ी सुइयों की युक्तियों के नीचे उच्च वोल्टेज के प्रभाव में, वायु आयन, ओजोन और नाइट्रोजन ऑक्साइड के निर्माण के साथ वायु आयनीकरण होता है।

ओजोन और वायु आयनों के अंतःश्वसन से संवहनी नेटवर्क में प्रतिक्रिया होती है। रक्त वाहिकाओं की एक अल्पकालिक ऐंठन के बाद, केशिकाएं न केवल सतही ऊतकों में, बल्कि गहरे ऊतकों में भी फैलती हैं। नतीजतन, चयापचय और ट्रॉफिक प्रक्रियाओं में सुधार होता है, और ऊतक क्षति की उपस्थिति में, पुनर्जनन और कार्यों की बहाली की प्रक्रियाएं उत्तेजित होती हैं।

बेहतर रक्त परिसंचरण, चयापचय प्रक्रियाओं और तंत्रिका कार्य के सामान्यीकरण के परिणामस्वरूप, सिरदर्द, उच्च रक्तचाप, संवहनी स्वर में वृद्धि और नाड़ी में कमी में कमी आती है।

तंत्रिका तंत्र के कार्यात्मक विकारों के लिए फ्रेंक्लिनिज़ेशन का उपयोग इंगित किया गया है

समस्या समाधान के उदाहरण

1. जब फ्रेंकलिनाइजेशन उपकरण संचालित होता है, तो हवा के 1 सेमी 3 में हर सेकंड 500,000 हल्के वायु आयन बनते हैं। एक उपचार सत्र (15 मिनट) के दौरान 225 सेमी 3 हवा में समान मात्रा में वायु आयन बनाने के लिए आवश्यक आयनीकरण का कार्य निर्धारित करें। वायु अणुओं की आयनीकरण क्षमता 13.54 V मानी जाती है, और वायु को पारंपरिक रूप से एक सजातीय गैस माना जाता है।

- आयनीकरण क्षमता, ए - आयनीकरण कार्य, एन - इलेक्ट्रॉनों की संख्या।

2. इलेक्ट्रोस्टैटिक शावर से उपचार करते समय, इलेक्ट्रिक मशीन के इलेक्ट्रोड पर 100 केवी का संभावित अंतर लगाया जाता है। निर्धारित करें कि एक उपचार प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोड के बीच कितना चार्ज गुजरता है, यदि यह ज्ञात है कि विद्युत क्षेत्र बल 1800 J का कार्य करता है।

यहाँ से

चिकित्सा में विद्युत द्विध्रुव

एंथोवेन के सिद्धांत के अनुसार, जो इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी को रेखांकित करता है, हृदय एक समबाहु त्रिभुज (एंथोवेन त्रिकोण) के केंद्र में स्थित एक विद्युत द्विध्रुव है, जिसके शीर्षों को पारंपरिक रूप से माना जा सकता है

दाहिने हाथ, बाएँ हाथ और बाएँ पैर में स्थित है।

हृदय चक्र के दौरान, अंतरिक्ष में द्विध्रुव की स्थिति और द्विध्रुव क्षण दोनों बदल जाते हैं। एंथोवेन त्रिभुज के शीर्षों के बीच संभावित अंतर को मापने से हम त्रिभुज के किनारों पर हृदय के द्विध्रुवीय क्षण के अनुमानों के बीच संबंध को निम्नानुसार निर्धारित कर सकते हैं:

वोल्टेज यू एबी, यू बीसी, यू एसी को जानकर, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि द्विध्रुव त्रिभुज के किनारों के सापेक्ष कैसे उन्मुख है।

इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी में, शरीर पर दो बिंदुओं (इस मामले में, एंथोवेन त्रिकोण के शीर्षों के बीच) के बीच संभावित अंतर को लीड कहा जाता है।

समय के आधार पर लीड में संभावित अंतर का पंजीकरण कहा जाता है इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम

हृदय चक्र के दौरान द्विध्रुव आघूर्ण वेक्टर के अंतिम बिंदुओं की ज्यामितीय स्थिति को कहा जाता है वेक्टर कार्डियोग्राम.

व्याख्यान संख्या 4

संपर्क घटनाएँ

1. संभावित अंतर से संपर्क करें. वोल्टा के नियम.

2. थर्मोइलेक्ट्रिसिटी।

3. थर्मोकपल, चिकित्सा में इसका उपयोग।

4. आराम करने की क्षमता. कार्य क्षमता और उसका वितरण।

1. संभावित अंतर से संपर्क करें. वोल्टा के नियम.

जब असमान धातुएँ निकट संपर्क में आती हैं, तो उनके बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, जो केवल उनकी रासायनिक संरचना और तापमान (वोल्टा का पहला नियम) पर निर्भर करता है। इस संभावित अंतर को संपर्क कहा जाता है।

धातु को छोड़ने और पर्यावरण में जाने के लिए, इलेक्ट्रॉन को धातु के प्रति आकर्षण बलों के विरुद्ध कार्य करना होगा। इस कार्य को धातु से निकलने वाले इलेक्ट्रॉन का कार्य फलन कहा जाता है।

आइए हम दो अलग-अलग धातुओं 1 और 2 को संपर्क में लाएं, जिनका कार्य फलन क्रमशः A 1 और A 2 है, और A 1 है।< A 2 . Очевидно, что свободный электрон, попавший в процессе теплового движения на поверхность раздела металлов, будет втянут во второй металл, так как со стороны этого металла на электрон действует большая сила притяжения (A 2 >ए 1). नतीजतन, धातुओं के संपर्क के माध्यम से, मुक्त इलेक्ट्रॉनों को पहली धातु से दूसरी धातु में "पंप" किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप पहली धातु सकारात्मक रूप से चार्ज होती है, दूसरी - नकारात्मक रूप से। इस मामले में उत्पन्न होने वाला संभावित अंतर तीव्रता ई का एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को आगे "पंप करना" मुश्किल हो जाता है और जब संपर्क संभावित अंतर के कारण इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित करने का काम अंतर के बराबर हो जाता है तो यह पूरी तरह से बंद हो जाएगा। कार्य कार्य:

(1)

आइए अब हम A 1 = A 2 वाली दो धातुओं को संपर्क में लाएं, जिनमें मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अलग-अलग सांद्रता n 01 > n 02 है। फिर पहली धातु से दूसरी धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉनों का अधिमान्य स्थानांतरण शुरू हो जाएगा। परिणामस्वरूप, पहली धातु सकारात्मक रूप से चार्ज होगी, दूसरी - नकारात्मक। धातुओं के बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होगा, जो आगे इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को रोक देगा। परिणामी संभावित अंतर अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है:

, (2)

जहाँ k बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है।

धातुओं के बीच संपर्क के सामान्य मामले में जो कार्य फ़ंक्शन और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की एकाग्रता दोनों में भिन्न होते हैं, सी.आर.पी. (1) और (2) से बराबर होगा:

(3)

यह दिखाना आसान है कि श्रृंखला से जुड़े कंडक्टरों के संपर्क संभावित अंतर का योग अंतिम कंडक्टरों द्वारा बनाए गए संपर्क संभावित अंतर के बराबर है और यह मध्यवर्ती कंडक्टरों पर निर्भर नहीं करता है:

इस स्थिति को वोल्टा का दूसरा नियम कहा जाता है।

यदि अब हम अंत कंडक्टरों को सीधे जोड़ते हैं, तो उनके बीच मौजूद संभावित अंतर की भरपाई संपर्क 1 और 4 में उत्पन्न होने वाले समान संभावित अंतर से होती है। इसलिए, सी.आर.पी. समान तापमान वाले धातु कंडक्टरों के बंद सर्किट में करंट पैदा नहीं करता है।

2. थर्मोइलेक्ट्रिसिटीतापमान पर संपर्क संभावित अंतर की निर्भरता है।

आइए दो असमान धातु कंडक्टरों 1 और 2 का एक बंद सर्किट बनाएं।

संपर्कों a और b का तापमान अलग-अलग तापमान T a > T b पर बनाए रखा जाएगा। फिर सूत्र (3) के अनुसार सी.आर.पी. गर्म जंक्शन में ठंडे जंक्शन की तुलना में अधिक: . परिणामस्वरूप, जंक्शन ए और बी के बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, जिसे थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल कहा जाता है, और धारा I बंद सर्किट में प्रवाहित होगी। सूत्र (3) का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं

कहाँ धातुओं की प्रत्येक जोड़ी के लिए.

1. थर्मोकपल, चिकित्सा में इसका उपयोग।

कंडक्टरों का एक बंद सर्किट जो कंडक्टरों के बीच संपर्क तापमान में अंतर के कारण करंट पैदा करता है, कहलाता है थर्मोकपल.

सूत्र (4) से यह निष्कर्ष निकलता है कि थर्मोकपल का थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल जंक्शनों (संपर्कों) के तापमान अंतर के समानुपाती होता है।

फॉर्मूला (4) सेल्सियस पैमाने पर तापमान के लिए भी मान्य है:

एक थर्मोकपल केवल तापमान अंतर को माप सकता है। आमतौर पर एक जंक्शन को 0ºC पर बनाए रखा जाता है। इसे शीत जंक्शन कहा जाता है। दूसरे जंक्शन को गर्म या मापने वाला जंक्शन कहा जाता है।

पारा थर्मामीटर की तुलना में थर्मोकपल के महत्वपूर्ण फायदे हैं: यह संवेदनशील, जड़ता-मुक्त है, आपको छोटी वस्तुओं का तापमान मापने की अनुमति देता है, और दूरस्थ माप की अनुमति देता है।

मानव शरीर के तापमान क्षेत्र प्रोफ़ाइल को मापना।

ऐसा माना जाता है कि मानव शरीर का तापमान स्थिर रहता है, लेकिन यह स्थिरता सापेक्ष है, क्योंकि शरीर के विभिन्न हिस्सों में तापमान समान नहीं होता है और शरीर की कार्यात्मक स्थिति के आधार पर भिन्न होता है।

त्वचा के तापमान की अपनी सुपरिभाषित स्थलाकृति होती है। सबसे कम तापमान (23-30º) दूरस्थ अंगों, नाक की नोक और कानों में पाया जाता है। सबसे अधिक तापमान बगल, पेरिनेम, गर्दन, होंठ, गालों में होता है। शेष क्षेत्रों का तापमान 31 - 33.5 ºС है।

एक स्वस्थ व्यक्ति में तापमान वितरण शरीर की मध्य रेखा के सापेक्ष सममित होता है। इस समरूपता का उल्लंघन संपर्क उपकरणों का उपयोग करके तापमान क्षेत्र प्रोफ़ाइल का निर्माण करके रोगों के निदान के लिए मुख्य मानदंड के रूप में कार्य करता है: एक थर्मोकपल और एक प्रतिरोध थर्मामीटर।

4. विराम विभव। कार्य क्षमता और उसका वितरण।

कोशिका की सतह झिल्ली विभिन्न आयनों के लिए समान रूप से पारगम्य नहीं होती है। इसके अलावा, किसी विशिष्ट आयन की सांद्रता झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर भिन्न होती है; आयनों की सबसे अनुकूल संरचना कोशिका के अंदर बनी रहती है। ये कारक सामान्य रूप से कार्य करने वाली कोशिका में साइटोप्लाज्म और पर्यावरण (विश्राम क्षमता) के बीच संभावित अंतर की उपस्थिति का कारण बनते हैं।

उत्तेजित होने पर, कोशिका और पर्यावरण के बीच संभावित अंतर बदल जाता है, एक क्रिया क्षमता उत्पन्न होती है, जो तंत्रिका तंतुओं में फैलती है।

तंत्रिका फाइबर के साथ क्रिया संभावित प्रसार के तंत्र को दो-तार रेखा के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार के अनुरूप माना जाता है। हालाँकि, इस सादृश्य के साथ-साथ मूलभूत अंतर भी हैं।

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग, एक माध्यम में फैलती हुई, कमजोर हो जाती है क्योंकि इसकी ऊर्जा समाप्त हो जाती है, आणविक-थर्मल गति की ऊर्जा में बदल जाती है। विद्युत चुम्बकीय तरंग की ऊर्जा का स्रोत उसका स्रोत है: जनरेटर, चिंगारी, आदि।

उत्तेजना तरंग का क्षय नहीं होता है, क्योंकि यह उसी माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करती है जिसमें यह फैलती है (आवेशित झिल्ली की ऊर्जा)।

इस प्रकार, तंत्रिका फाइबर के साथ एक ऐक्शन पोटेंशिअल का प्रसार एक ऑटोवेव के रूप में होता है। सक्रिय वातावरण उत्तेजनशील कोशिकाएँ हैं।

समस्या समाधान के उदाहरण

1. मानव शरीर की सतह के तापमान क्षेत्र की प्रोफ़ाइल का निर्माण करते समय, r 1 = 4 ओम के प्रतिरोध के साथ एक थर्मोकपल और r 2 = 80 ओम के प्रतिरोध के साथ एक गैल्वेनोमीटर का उपयोग किया जाता है; I=26 µA जंक्शन तापमान अंतर पर ºС। थर्मोकपल स्थिरांक क्या है?

थर्मोकपल में उत्पन्न होने वाली थर्मोपावर बराबर होती है, जहां थर्मोकपल जंक्शनों के बीच तापमान का अंतर होता है।

ओम के नियम के अनुसार, सर्किट के एक भाग के लिए जहां U को लिया जाता है। तब

व्याख्यान क्रमांक 5

विद्युत चुंबकत्व

1. चुम्बकत्व की प्रकृति.

2. निर्वात में धाराओं की चुंबकीय अंतःक्रिया। एम्पीयर का नियम.

4. दीया-, पैरा- और लौहचुंबकीय पदार्थ। चुंबकीय पारगम्यता और चुंबकीय प्रेरण।

5. शरीर के ऊतकों के चुंबकीय गुण।

1. चुंबकत्व की प्रकृति.

गतिमान विद्युत आवेशों (धाराओं) के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जिसके माध्यम से ये आवेश चुंबकीय या अन्य गतिमान विद्युत आवेशों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र एक बल क्षेत्र है और इसे बल की चुंबकीय रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है। विद्युत क्षेत्र रेखाओं के विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हमेशा बंद रहती हैं।

किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण इस पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं में प्राथमिक गोलाकार धाराओं के कारण होते हैं।

2 . निर्वात में धाराओं की चुंबकीय अंतःक्रिया। एम्पीयर का नियम.

चलती तार सर्किट का उपयोग करके धाराओं की चुंबकीय बातचीत का अध्ययन किया गया था। एम्पीयर ने स्थापित किया कि कंडक्टर 1 और 2 के दो छोटे खंडों के बीच धाराओं के साथ परस्पर क्रिया के बल का परिमाण इन खंडों की लंबाई, उनमें वर्तमान शक्तियों I 1 और I 2 के समानुपाती होता है और दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। आर अनुभागों के बीच:

यह पता चला कि दूसरे पर पहले खंड के प्रभाव का बल उनकी सापेक्ष स्थिति पर निर्भर करता है और कोणों की ज्याओं के समानुपाती होता है।

त्रिज्या वेक्टर आर 12 के बीच का कोण कहां है, और खंड और त्रिज्या वेक्टर आर 12 वाले विमान क्यू के बीच और सामान्य एन के बीच का कोण है।

(1) और (2) को मिलाकर और आनुपातिकता गुणांक k का परिचय देते हुए, हम एम्पीयर के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति प्राप्त करते हैं:

(3)

बल की दिशा भी गिम्लेट नियम द्वारा निर्धारित की जाती है: यह गिम्लेट के स्थानान्तरणीय गति की दिशा से मेल खाती है, जिसका हैंडल सामान्य n 1 से घूमता है।

एक वर्तमान तत्व एक कंडक्टर की लंबाई डीएल के एक असीम छोटे खंड के उत्पाद आईडीएल और इसमें वर्तमान शक्ति I के परिमाण के बराबर एक वेक्टर है और इस धारा के साथ निर्देशित होता है। फिर, (3) को छोटे से अतिसूक्ष्म डीएल में बदलते हुए, हम एम्पीयर के नियम को विभेदक रूप में लिख सकते हैं:

. (4)

गुणांक k को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

चुंबकीय स्थिरांक (या निर्वात की चुंबकीय पारगम्यता) कहां है।

(5) और (4) को ध्यान में रखते हुए युक्तिकरण का मूल्य फॉर्म में लिखा जाएगा

. (6)

3 . चुंबकीय क्षेत्र की ताकत। एम्पीयर का सूत्र. बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून.

चूँकि विद्युत धाराएँ अपने चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, इस अंतःक्रिया के आधार पर चुंबकीय क्षेत्र की एक मात्रात्मक विशेषता स्थापित की जा सकती है - एम्पीयर का नियम। ऐसा करने के लिए, हम कंडक्टर एल को वर्तमान I के साथ कई प्राथमिक खंडों dl में विभाजित करते हैं। यह अंतरिक्ष में एक क्षेत्र बनाता है।

इस क्षेत्र के बिंदु O पर, dl से दूरी r पर स्थित, हम I 0 dl 0 रखते हैं। फिर, एम्पीयर के नियम (6) के अनुसार, इस तत्व पर एक बल कार्य करेगा

(7)

खंड dl (क्षेत्र का निर्माण) में धारा I की दिशा और त्रिज्या वेक्टर r की दिशा के बीच का कोण कहां है, और धारा I 0 dl 0 की दिशा और सामान्य n से युक्त समतल Q के बीच का कोण है डीएल और आर.

सूत्र (7) में हम उस भाग का चयन करते हैं जो वर्तमान तत्व I 0 dl 0 पर निर्भर नहीं है, इसे dH द्वारा निरूपित करते हुए:

बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून (8)

डीएच का मान केवल वर्तमान तत्व आईडीएल पर निर्भर करता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, और बिंदु ओ की स्थिति पर।

मान dH चुंबकीय क्षेत्र की एक मात्रात्मक विशेषता है और इसे चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कहा जाता है। (8) को (7) में प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है

धारा I 0 की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र dH के बीच का कोण कहां है। सूत्र (9) को एम्पीयर सूत्र कहा जाता है और यह उस बल की निर्भरता को व्यक्त करता है जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र इस क्षेत्र की ताकत पर इसमें स्थित वर्तमान तत्व I 0 dl 0 पर कार्य करता है। यह बल Q तल में dl 0 के लंबवत स्थित है। इसकी दिशा "बाएँ हाथ के नियम" से निर्धारित होती है।

(9) में =90º मानने पर, हमें मिलता है:

वे। चुंबकीय क्षेत्र की ताकत क्षेत्र रेखा की स्पर्शरेखीय रूप से निर्देशित होती है और परिमाण में उस बल के अनुपात के बराबर होती है जिसके साथ क्षेत्र एक इकाई वर्तमान तत्व पर चुंबकीय स्थिरांक पर कार्य करता है।

4 . प्रतिचुंबकीय, अनुचुंबकीय और लौहचुंबकीय पदार्थ। चुंबकीय पारगम्यता और चुंबकीय प्रेरण।

चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए सभी पदार्थ चुंबकीय गुण प्राप्त कर लेते हैं, अर्थात। चुम्बकित होते हैं और इसलिए बाहरी क्षेत्र को बदल देते हैं। इस मामले में, कुछ पदार्थ बाहरी क्षेत्र को कमजोर करते हैं, जबकि अन्य इसे मजबूत करते हैं। पहले वालों को बुलाया जाता है प्रति-चुंबकीय, दूसरा - अनुचुंबकीयपदार्थ. अनुचुंबकीय पदार्थों के बीच, पदार्थों का एक समूह तेजी से सामने आता है, जिससे बाहरी क्षेत्र में बहुत बड़ी वृद्धि होती है। यह लौह चुम्बक.

प्रतिचुम्बक- फास्फोरस, सल्फर, सोना, चांदी, तांबा, पानी, कार्बनिक यौगिक।

अनुचुम्बक- ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, एल्यूमीनियम, टंगस्टन, प्लैटिनम, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ।

लौह चुम्बक- लोहा, निकल, कोबाल्ट, उनकी मिश्रधातुएँ।

इलेक्ट्रॉनों के कक्षीय और स्पिन चुंबकीय क्षण और नाभिक के आंतरिक चुंबकीय क्षण का ज्यामितीय योग किसी पदार्थ के परमाणु (अणु) का चुंबकीय क्षण बनाता है।

प्रतिचुंबकीय पदार्थों में, एक परमाणु (अणु) का कुल चुंबकीय क्षण शून्य होता है, क्योंकि चुंबकीय क्षण एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। हालाँकि, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, इन परमाणुओं में एक चुंबकीय क्षण प्रेरित होता है, जो बाहरी क्षेत्र के विपरीत निर्देशित होता है। परिणामस्वरूप, प्रतिचुंबकीय माध्यम चुम्बकित हो जाता है और अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो बाहरी के विपरीत निर्देशित होता है और इसे कमजोर कर देता है।

प्रतिचुंबकीय परमाणुओं के प्रेरित चुंबकीय क्षण तब तक संरक्षित रहते हैं जब तक कोई बाहरी चुंबकीय क्षेत्र मौजूद रहता है। जब बाहरी क्षेत्र समाप्त हो जाता है, तो परमाणुओं के प्रेरित चुंबकीय क्षण गायब हो जाते हैं और प्रतिचुंबकीय पदार्थ विचुंबकीय हो जाता है।

पैरामैग्नेटिक परमाणुओं में, कक्षीय, स्पिन और परमाणु क्षण एक दूसरे की क्षतिपूर्ति नहीं करते हैं। हालाँकि, परमाणु चुंबकीय क्षणों को यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है, इसलिए अनुचुंबकीय माध्यम चुंबकीय गुण प्रदर्शित नहीं करता है। एक बाहरी क्षेत्र अनुचुंबकीय परमाणुओं को घुमाता है ताकि उनके चुंबकीय क्षण मुख्य रूप से क्षेत्र की दिशा में स्थापित हो जाएं। परिणामस्वरूप, अनुचुंबकीय पदार्थ चुम्बकित हो जाता है और अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, बाहरी के साथ मेल खाता है और इसे बढ़ाता है।

(4), माध्यम की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता कहां है। निर्वात में =1, , और

लौहचुंबक में ऐसे क्षेत्र (~10 -2 सेमी) होते हैं जिनके परमाणुओं के चुंबकीय क्षण समान रूप से उन्मुख होते हैं। हालाँकि, डोमेन का अभिविन्यास स्वयं भिन्न है। इसलिए, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में लौहचुम्बक चुम्बकित नहीं होता है।

बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति के साथ, इस क्षेत्र की दिशा में उन्मुख डोमेन पड़ोसी डोमेन के चुंबकीय क्षण के विभिन्न अभिविन्यास के कारण मात्रा में वृद्धि करना शुरू कर देते हैं; लौहचुम्बक चुम्बकित हो जाता है। पर्याप्त रूप से मजबूत क्षेत्र के साथ, सभी डोमेन को क्षेत्र के साथ पुन: उन्मुख किया जाता है, और फेरोमैग्नेट को जल्दी से संतृप्ति के लिए चुंबकित किया जाता है।

जब बाहरी क्षेत्र समाप्त हो जाता है, तो लौहचुंबक पूरी तरह से विचुंबकित नहीं होता है, लेकिन अवशिष्ट चुंबकीय प्रेरण को बरकरार रखता है, क्योंकि थर्मल गति डोमेन को भटका नहीं सकती है। विचुंबकीकरण को गर्म करने, हिलाने या रिवर्स फ़ील्ड लगाने से प्राप्त किया जा सकता है।

क्यूरी बिंदु के बराबर तापमान पर, थर्मल गति डोमेन में परमाणुओं को भटकाने में सक्षम होती है, जिसके परिणामस्वरूप लौहचुंबक एक पैरामैग्नेट में बदल जाता है।

एक निश्चित सतह S के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण का प्रवाह इस सतह में प्रवेश करने वाली प्रेरण लाइनों की संख्या के बराबर है:

(5)

माप की इकाई बी - टेस्ला, एफ-वेबर।

§ 83. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र शक्ति वेक्टर का परिसंचरण

§ 84. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र क्षमता

§ 85. संभावित ढाल के रूप में तनाव। समविभव सतहें

§ 86. क्षेत्र की ताकत से संभावित अंतर की गणना

§ 87. डाइलेक्ट्रिक्स के प्रकार। ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण

§ 88. ध्रुवीकरण. ढांकता हुआ में क्षेत्र की ताकत

§ 88. विद्युत विस्थापन. ढांकता हुआ में इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के लिए गॉस का प्रमेय

§ 90. दो ढांकता हुआ मीडिया के बीच इंटरफेस पर स्थितियाँ

§ 91. फेरोइलेक्ट्रिक्स

§ 92. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में कंडक्टर

§ 93. एक अकेले चालक की विद्युत धारिता

§ 94. कैपेसिटर

§ 95. आवेशों की एक प्रणाली, एक पृथक कंडक्टर और एक संधारित्र की ऊर्जा। इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र ऊर्जा

अध्याय 12 प्रत्यक्ष विद्युत धारा § 96. विद्युत धारा, शक्ति और धारा घनत्व

§ 97. तीसरे पक्ष की ताकतें। इलेक्ट्रोमोटिव बल और वोल्टेज

§ 98. ओम का नियम. कंडक्टर प्रतिरोध

§ 99. कार्य और वर्तमान शक्ति। जूल-लेन्ज़ कानून

§ 100. सर्किट के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम

§ 101. शाखित श्रृंखलाओं के लिए किरचॉफ के नियम

अध्याय 13 धातुओं, निर्वात और गैसों में विद्युत धाराएँ § 102. धातुओं की विद्युत चालकता का प्राथमिक शास्त्रीय सिद्धांत

§ 103. धातुओं की विद्युत चालकता के शास्त्रीय सिद्धांत में विद्युत धारा के बुनियादी नियमों की व्युत्पत्ति

§ 104. किसी धातु से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों का कार्य फलन

§ 105. उत्सर्जन घटनाएँ और उनका अनुप्रयोग

§ 106. गैसों का आयनीकरण। गैर-आत्मनिर्भर गैस निर्वहन

§ 107. स्व-निरंतर गैस निर्वहन और इसके प्रकार

§ 108. प्लाज्मा और उसके गुण

अध्याय 14 चुंबकीय क्षेत्र § 109. चुंबकीय क्षेत्र और इसकी विशेषताएं

§ 110. बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून और चुंबकीय क्षेत्र की गणना के लिए इसका अनुप्रयोग

§ 111. एम्पीयर का नियम. समानांतर धाराओं की परस्पर क्रिया

§ 112. चुंबकीय स्थिरांक. चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की इकाइयाँ

§ 113. गतिमान आवेश का चुंबकीय क्षेत्र

§ 114. गतिशील आवेश पर चुंबकीय क्षेत्र का प्रभाव

§ 115. चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कणों की गति

§ 116. आवेशित कणों के त्वरक

§ 117. हॉल प्रभाव

§ 118. निर्वात में चुंबकीय क्षेत्र में वेक्टर परिसंचरण

§ 119. सोलनॉइड और टोरॉयड के चुंबकीय क्षेत्र

§ 120. चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का प्रवाह। क्षेत्र के लिए गॉस का प्रमेय

§ 121. एक चुंबकीय क्षेत्र में करंट वाले कंडक्टर और सर्किट को घुमाने पर काम करें

अध्याय 15 विद्युत चुम्बकीय प्रेरण §122। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना (फैराडे के प्रयोग)

§ 123. फैराडे का नियम और ऊर्जा संरक्षण के नियम से इसकी व्युत्पत्ति

§ 124. चुंबकीय क्षेत्र में फ्रेम का घूमना

§ 125. एड़ी धाराएँ (फौकॉल्ट धाराएँ)

§ 126. लूप इंडक्शन. स्व प्रेरण

§ 127. किसी सर्किट को खोलते और बंद करते समय धाराएँ

§ 128. पारस्परिक प्रेरण

§ 129. ट्रांसफार्मर

§ 130. चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा

अध्याय 16 पदार्थ के चुंबकीय गुण § 131. इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के चुंबकीय क्षण

§ 132. दीया- और अनुचुंबकत्व

§ 133. चुम्बकत्व। पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र

§ 134. दो चुम्बकों के बीच इंटरफ़ेस पर स्थितियाँ

§ 135. लौहचुम्बक और उनके गुण

§ 136. लौहचुम्बकत्व की प्रकृति

अध्याय 17 विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए मैक्सवेल के सिद्धांत के मूल सिद्धांत § 137. भंवर विद्युत क्षेत्र

§ 138. विस्थापन धारा

§ 139. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए मैक्सवेल के समीकरण

§ 104. किसी धातु से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों का कार्य फलन

अनुभव से पता चलता है कि सामान्य तापमान पर मुक्त इलेक्ट्रॉन व्यावहारिक रूप से धातु नहीं छोड़ते हैं। नतीजतन, धातु की सतह परत में एक मंद विद्युत क्षेत्र होना चाहिए, जो इलेक्ट्रॉनों को धातु से आसपास के निर्वात में जाने से रोकता है। किसी धातु से इलेक्ट्रॉन को निर्वात में निकालने के लिए आवश्यक कार्य को कहा जाता है समारोह का कार्य. आइए हम कार्य फ़ंक्शन की उपस्थिति के दो संभावित कारणों को इंगित करें:

1. यदि किसी कारणवश किसी धातु से इलेक्ट्रॉन निकाल दिया जाता है, तो जिस स्थान पर इलेक्ट्रॉन छोड़ा गया है, उस स्थान पर अतिरिक्त धनात्मक आवेश उत्पन्न हो जाता है और इलेक्ट्रॉन स्वयं प्रेरित धनात्मक आवेश की ओर आकर्षित हो जाता है।

2. व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन, धातु को छोड़कर, परमाणु के क्रम में दूरी पर उससे दूर चले जाते हैं और इस तरह धातु की सतह के ऊपर एक "इलेक्ट्रॉन बादल" बनाते हैं, जिसका घनत्व दूरी के साथ तेजी से घटता जाता है। यह बादल जाली के धनात्मक आयनों की बाहरी परत के साथ मिलकर बनता है विद्युत दोहरी परत,जिसका क्षेत्र समानांतर-प्लेट संधारित्र के क्षेत्र के समान है। इस परत की मोटाई कई अंतरपरमाणु दूरियों (10-10-10-9 मीटर) के बराबर है। यह बाहरी अंतरिक्ष में विद्युत क्षेत्र नहीं बनाता है, लेकिन मुक्त इलेक्ट्रॉनों को धातु से निकलने से रोकता है।

इस प्रकार, जब एक इलेक्ट्रॉन धातु को छोड़ता है, तो उसे दोहरी परत के विद्युत क्षेत्र पर काबू पाना होगा जो उसे रोकता है। संभावित अंतर   इस परत में, कहा जाता है सतह संभावित छलांग, कार्य फ़ंक्शन द्वारा निर्धारित किया जाता है ( ए) धातु से इलेक्ट्रॉन:

कहाँ इ -इलेक्ट्रॉन आवेश. चूँकि दोहरी परत के बाहर कोई विद्युत क्षेत्र नहीं है, माध्यम की क्षमता शून्य है, और धातु के अंदर क्षमता सकारात्मक है और  के बराबर है  . किसी धातु के अंदर मुक्त इलेक्ट्रॉन की स्थितिज ऊर्जा है - इ और निर्वात के सापेक्ष ऋणात्मक है। इसके आधार पर, हम मान सकते हैं कि चालन इलेक्ट्रॉनों के लिए धातु की पूरी मात्रा एक सपाट तल के साथ एक संभावित कुएं का प्रतिनिधित्व करती है, जिसकी गहराई कार्य फ़ंक्शन के बराबर है एक।

कार्य फलन को व्यक्त किया जाता है इलेक्ट्रॉन वोल्ट(ईवी): 1 ईवी एक प्राथमिक विद्युत आवेश (एक इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर आवेश) को 1 वी के संभावित अंतर से गुजरने पर क्षेत्र बलों द्वारा किए गए कार्य के बराबर है। चूंकि एक इलेक्ट्रॉन का आवेश होता है 1.610 –19 सी, फिर 1 ईवी = 1.610 –19 जे।

कार्य फ़ंक्शन धातुओं की रासायनिक प्रकृति और उनकी सतह की सफाई पर निर्भर करता है और कुछ इलेक्ट्रॉन वोल्ट के भीतर भिन्न होता है (उदाहरण के लिए, पोटेशियम के लिए) ए= 2.2 ईवी, प्लैटिनम के लिए ए=6.3 eV). एक निश्चित तरीके से सतह कोटिंग का चयन करके, आप कार्य फ़ंक्शन को काफी कम कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप सतह पर टंगस्टन लगाते हैं (ए= 4,5ईवी)क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड (Ca, Sr, Ba) की परत, फिर कार्य फलन 2 eV तक कम हो जाता है।

§ 105. उत्सर्जन घटनाएँ और उनका अनुप्रयोग

यदि हम धातुओं में इलेक्ट्रॉनों को कार्य फलन पर काबू पाने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं, तो कुछ इलेक्ट्रॉन धातु छोड़ सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की घटना होती है, या इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन. इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा प्रदान करने की विधि के आधार पर, थर्मिओनिक, फोटोइलेक्ट्रॉनिक, द्वितीयक इलेक्ट्रॉन और क्षेत्र उत्सर्जन को प्रतिष्ठित किया जाता है।

1. तापायनिक उत्सर्जनगर्म धातुओं द्वारा इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन है। धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता काफी अधिक होती है, इसलिए, औसत तापमान पर भी, इलेक्ट्रॉन वेग (ऊर्जा) के वितरण के कारण, कुछ इलेक्ट्रॉनों में धातु सीमा पर संभावित अवरोध को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। बढ़ते तापमान के साथ, इलेक्ट्रॉनों की संख्या, जिनकी तापीय गति की गतिज ऊर्जा कार्य फलन से अधिक होती है, बढ़ जाती है और थर्मोनिक उत्सर्जन की घटना ध्यान देने योग्य हो जाती है।

तापायनिक उत्सर्जन के नियमों का अध्ययन सरलतम दो-इलेक्ट्रोड लैंप का उपयोग करके किया जा सकता है - वैक्यूम डायोड, जो एक खाली सिलेंडर है जिसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं: एक कैथोड कऔर एनोड एक।सबसे सरल मामले में, कैथोड एक दुर्दम्य धातु (उदाहरण के लिए, टंगस्टन) से बना एक फिलामेंट है, जिसे विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किया जाता है। एनोड अक्सर कैथोड के चारों ओर एक धातु सिलेंडर का रूप लेता है। यदि डायोड सर्किट से जुड़ा है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 152, तब जब कैथोड को गर्म किया जाता है और एनोड (कैथोड के सापेक्ष) पर एक सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है, तो डायोड के एनोड सर्किट में एक करंट उत्पन्न होता है। यदि आप बैटरी की ध्रुवीयता बदलते हैं बीऔर फिर करंट रुक जाता है, चाहे कैथोड कितना भी गर्म क्यों न हो। नतीजतन, कैथोड नकारात्मक कणों - इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।

यदि हम गर्म कैथोड का तापमान स्थिर बनाए रखते हैं और एनोड करंट की निर्भरता को हटा देते हैं मैंऔर एनोड वोल्टेज से यूए, - वर्तमान-वोल्टेज विशेषता(चित्र 153), यह पता चला है कि यह रैखिक नहीं है, अर्थात, वैक्यूम डायोड के लिए ओम का नियम संतुष्ट नहीं है। तापायनिक धारा की निर्भरता मैंछोटे सकारात्मक मूल्यों के क्षेत्र में एनोड वोल्टेज से यूबताया गया है तीन सेकंड का नियम(रूसी भौतिक विज्ञानी एस. ए. बोगुस्लाव्स्की (1883-1923) और अमेरिकी भौतिक विज्ञानी आई. लैंगमुइर (1881-1957) द्वारा स्थापित):

कहाँ में-गुणांक इलेक्ट्रोड के आकार और आकार के साथ-साथ उनकी सापेक्ष स्थिति पर निर्भर करता है।

जैसे-जैसे एनोड वोल्टेज बढ़ता है, करंट एक निश्चित अधिकतम मान तक बढ़ जाता है मैंहमें, बुलाया संतृप्ति धारा. इसका मतलब यह है कि कैथोड छोड़ने वाले लगभग सभी इलेक्ट्रॉन एनोड तक पहुंचते हैं, इसलिए क्षेत्र की ताकत में और वृद्धि से थर्मिओनिक करंट में वृद्धि नहीं हो सकती है। नतीजतन, संतृप्ति वर्तमान घनत्व कैथोड सामग्री की उत्सर्जनता को दर्शाता है।

संतृप्ति धारा घनत्व निर्धारित किया जाता है रिचर्डसन-देशमान सूत्र,क्वांटम सांख्यिकी के आधार पर सैद्धांतिक रूप से व्युत्पन्न:

कहाँ ए -कैथोड छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों का कार्य कार्य, टी - थर्मोडायनामिक तापमान, साथ- सभी धातुओं का निरंतर, सैद्धांतिक रूप से समान दूध देना (यह प्रयोग द्वारा पुष्टि नहीं की गई है, जो स्पष्ट रूप से सतह प्रभावों द्वारा समझाया गया है)। कार्य फलन में कमी से संतृप्त धारा घनत्व में तीव्र वृद्धि होती है। इसलिए, ऑक्साइड कैथोड का उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड के साथ लेपित निकल), जिसका कार्य फलन 1-1.5 eV है।

चित्र में. 153 दो कैथोड तापमानों के लिए वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं को दर्शाता है: टी 1 और टी 2, और टी 2 >टी 1 . साथजैसे-जैसे कैथोड का तापमान बढ़ता है, कैथोड से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन अधिक तीव्र हो जाता है, और संतृप्ति धारा भी बढ़ जाती है। पर यू a =0, ​​एक एनोड करंट देखा जाता है, यानी, कैथोड द्वारा उत्सर्जित कुछ इलेक्ट्रॉनों में कार्य फ़ंक्शन को दूर करने और विद्युत क्षेत्र को लागू किए बिना एनोड तक पहुंचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है।

थर्मिओनिक उत्सर्जन की घटना का उपयोग उन उपकरणों में किया जाता है जिनमें निर्वात में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह प्राप्त करना आवश्यक होता है, उदाहरण के लिए वैक्यूम ट्यूब, एक्स-रे ट्यूब, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप आदि में। इलेक्ट्रॉन ट्यूब का व्यापक रूप से विद्युत और रेडियो इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है। , प्रत्यावर्ती धाराओं को सुधारने, विद्युत संकेतों और प्रत्यावर्ती धाराओं को प्रवर्धित करने, विद्युत चुम्बकीय दोलन उत्पन्न करने आदि के लिए स्वचालन और टेलीमैकेनिक्स। उद्देश्य के आधार पर, लैंप में अतिरिक्त नियंत्रण इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।

2. फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जनप्रकाश के प्रभाव के साथ-साथ लघु-तरंग विद्युत चुम्बकीय विकिरण (उदाहरण के लिए, एक्स-रे) के तहत किसी धातु से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर विचार करते समय इस घटना के मुख्य सिद्धांतों पर चर्चा की जाएगी।

3. द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन- धातुओं, अर्धचालकों या ढांकता हुआ पदार्थों की सतह से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है जब इलेक्ट्रॉनों की किरण से बमबारी की जाती है। द्वितीयक इलेक्ट्रॉन प्रवाह में सतह से परावर्तित इलेक्ट्रॉन (लोचदार और बेलोचदार रूप से परावर्तित इलेक्ट्रॉन) होते हैं, और "सच्चे" द्वितीयक इलेक्ट्रॉन - प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों द्वारा धातु, अर्धचालक या ढांकता हुआ इलेक्ट्रॉनों से बाहर निकलते हैं।

द्वितीयक इलेक्ट्रॉन संख्या अनुपात एनप्राथमिक की संख्या को 2 एन 1 , उत्सर्जन का कारण कहा जाता है द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन कारक:

गुणक  यह सतह सामग्री की प्रकृति, बमबारी करने वाले कणों की ऊर्जा और सतह पर उनके आपतन कोण पर निर्भर करता है। अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स में  धातुओं से भी अधिक. यह इस तथ्य से समझाया गया है कि धातुओं में जहां चालन इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता अधिक होती है, द्वितीयक इलेक्ट्रॉन, अक्सर उनसे टकराकर, अपनी ऊर्जा खो देते हैं और धातु नहीं छोड़ पाते हैं। अर्धचालकों और डाइलेक्ट्रिक्स में, चालन इलेक्ट्रॉनों की कम सांद्रता के कारण, उनके साथ द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों की टक्कर बहुत कम होती है और उत्सर्जक छोड़ने वाले द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों की संभावना कई गुना बढ़ जाती है।

उदाहरण के लिए चित्र में. 154 द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन गुणांक की गुणात्मक निर्भरता को दर्शाता है  ऊर्जा से इ KCl के लिए आपतित इलेक्ट्रॉन। बढ़ती इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के साथ  जैसे-जैसे प्राथमिक इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल जाली में गहराई तक प्रवेश करते हैं, बढ़ता जाता है और इसलिए, अधिक माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देता है। हालाँकि, प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों की कुछ ऊर्जा पर  कम होने लगता है. यह इस तथ्य के कारण है कि जैसे-जैसे प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों के प्रवेश की गहराई बढ़ती है, द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों के लिए सतह पर भागना कठिन होता जाता है। अर्थ  अधिकतम KCl के लिए12 तक पहुँच जाता है (शुद्ध धातुओं के लिए यह 2 से अधिक नहीं होता)।

द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की घटना का उपयोग किया जाता है फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब(पीएमटी), कमजोर विद्युत धाराओं को बढ़ाने के लिए लागू। फोटोमल्टीप्लायर एक वैक्यूम ट्यूब है जिसमें फोटोकैथोड K और एनोड A होता है, जिसके बीच कई इलेक्ट्रोड होते हैं - emitters(चित्र 155)। प्रकाश के प्रभाव में फोटोकैथोड से फटे इलेक्ट्रॉन, K और E 1 के बीच त्वरित संभावित अंतर से गुजरते हुए, उत्सर्जक E 1 में प्रवेश करते हैं। E 1 उत्सर्जक से बाहर निकल जाता है  इलेक्ट्रॉन. इस प्रकार बढ़ाया गया इलेक्ट्रॉन प्रवाह उत्सर्जक ई 2 की ओर निर्देशित होता है, और गुणन प्रक्रिया सभी बाद के उत्सर्जकों पर दोहराई जाती है। यदि पीएमटी में शामिल है एनउत्सर्जक, फिर एनोड ए पर, कहा जाता है एकत्र करनेवाला,में सुदृढ़ हो जाता है  एनफोटोइलेक्ट्रॉन धारा का गुना।

4. ऑटोइलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जनएक मजबूत बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में धातुओं की सतह से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है। इन घटनाओं को एक खाली ट्यूब में देखा जा सकता है, जिसके इलेक्ट्रोड का विन्यास (कैथोड - टिप, एनोड - ट्यूब की आंतरिक सतह) लगभग 10 3 वी के वोल्टेज पर, लगभग 10 की ताकत के साथ विद्युत क्षेत्र प्राप्त करने की अनुमति देता है। 7 वी/एम. वोल्टेज में क्रमिक वृद्धि के साथ, पहले से ही लगभग 10 5 -10 6 वी/एम की कैथोड सतह पर क्षेत्र की ताकत पर, कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के कारण एक कमजोर धारा उत्पन्न होती है। इस धारा की ताकत ट्यूब में बढ़ते वोल्टेज के साथ बढ़ती है। कैथोड ठंडा होने पर धाराएँ उत्पन्न होती हैं, इसलिए वर्णित घटना को भी कहा जाता है शीत उत्सर्जन.इस घटना के तंत्र की व्याख्या क्वांटम सिद्धांत के आधार पर ही संभव है।

इलेक्ट्रॉन कार्य फलन का सूत्र

धातुओं में चालन इलेक्ट्रॉन होते हैं जो इलेक्ट्रॉन गैस बनाते हैं और तापीय गति में भाग लेते हैं। चूँकि चालन इलेक्ट्रॉनों को धातु के अंदर रखा जाता है, इसलिए, सतह के पास इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करने वाले बल होते हैं और धातु की ओर निर्देशित होते हैं। किसी इलेक्ट्रॉन को धातु को उसकी सीमा से परे छोड़ने के लिए, इन बलों के विरुद्ध एक निश्चित मात्रा में कार्य A करना पड़ता है, जिसे कहा जाता है इलेक्ट्रॉन कार्य फ़ंक्शनधातु से बना। यह कार्य स्वाभाविक रूप से विभिन्न धातुओं के लिए अलग-अलग होता है।

किसी धातु के अंदर एक इलेक्ट्रॉन की स्थितिज ऊर्जा स्थिर और बराबर होती है:

डब्ल्यू पी = -ईφ , जहां j धातु के अंदर विद्युत क्षेत्र की क्षमता है।

जब एक इलेक्ट्रॉन सतह इलेक्ट्रॉन परत से गुजरता है, तो कार्य फलन द्वारा संभावित ऊर्जा तेजी से कम हो जाती है और धातु के बाहर शून्य हो जाती है। किसी धातु के अंदर इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के वितरण को एक संभावित कुएं के रूप में दर्शाया जा सकता है।

ऊपर चर्चा की गई व्याख्या में, इलेक्ट्रॉन का कार्य फ़ंक्शन संभावित कुएं की गहराई के बराबर है, यानी।

औट = ईφ

यह परिणाम धातुओं के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन सिद्धांत के अनुरूप है, जो मानता है कि धातु में इलेक्ट्रॉनों की गति मैक्सवेल के वितरण कानून का पालन करती है और पूर्ण शून्य तापमान पर शून्य है। हालाँकि, वास्तव में, चालन इलेक्ट्रॉन फ़र्मी-डिराक क्वांटम आँकड़ों का पालन करते हैं, जिसके अनुसार पूर्ण शून्य पर इलेक्ट्रॉनों की गति और, तदनुसार, उनकी ऊर्जा गैर-शून्य होती है।

परम शून्य पर इलेक्ट्रॉनों का अधिकतम ऊर्जा मान फर्मी ऊर्जा ईएफ कहलाता है। इन आँकड़ों के आधार पर धातुओं की चालकता का क्वांटम सिद्धांत, कार्य फलन की एक अलग व्याख्या देता है। इलेक्ट्रॉन कार्य फलनकिसी धातु से संभावित अवरोध eφ की ऊंचाई और फर्मी ऊर्जा के बीच अंतर के बराबर है।

ए आउट = ईφ" - ई एफ

जहां φ" धातु के अंदर विद्युत क्षेत्र क्षमता का औसत मूल्य है।

सरल पदार्थों से इलेक्ट्रॉनों के कार्य फलन की तालिका

तालिका पॉलीक्रिस्टलाइन नमूनों के लिए इलेक्ट्रॉन कार्य फ़ंक्शन मान दिखाती है, जिसकी सतह को कैल्सीनेशन या यांत्रिक उपचार द्वारा वैक्यूम में साफ किया जाता है। अपर्याप्त रूप से विश्वसनीय डेटा कोष्ठकों में संलग्न है।

पदार्थ	द्रव्य सूत्र	इलेक्ट्रॉन कार्य फलन (W, eV)
अल्युमीनियम
फीरोज़ा
कार्बन (ग्रेफाइट)
जर्मेनियम
मैंगनीज
मोलिब्डेनम
दुर्ग
प्रेसियोडीमियम
टिन (γ-रूप)
टिन (β फॉर्म)
स्ट्रोंटियम
टंगस्टन
zirconium

यह पहले ही नोट किया जा चुका है कि कंडक्टर और वैक्यूम के बीच इंटरफेस को पार करते समय, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता और प्रेरण अचानक बदल जाता है। इसके साथ विशिष्ट घटनाएं जुड़ी हुई हैं। इलेक्ट्रॉन केवल धातु की सीमाओं के भीतर ही स्वतंत्र होता है। जैसे ही यह "धातु-वैक्यूम" सीमा को पार करने की कोशिश करता है, इलेक्ट्रॉन और सतह पर बने अतिरिक्त धनात्मक आवेश के बीच एक कूलम्ब आकर्षण बल उत्पन्न होता है (चित्र 6.1)।

सतह के पास एक इलेक्ट्रॉन बादल बनता है, और इंटरफ़ेस पर संभावित अंतर () के साथ एक इलेक्ट्रिक डबल परत बनती है। धातु सीमा पर संभावित उछाल चित्र 6.2 में दिखाए गए हैं।

धातु द्वारा घेरे गए आयतन में एक स्थितिज ऊर्जा कुँआ बनता है, क्योंकि धातु के भीतर इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं और जाली स्थलों के साथ उनकी अंतःक्रिया ऊर्जा शून्य होती है। धातु के बाहर, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करता है डब्ल्यू 0 . यह आकर्षण की ऊर्जा है। धातु को छोड़ने के लिए, इलेक्ट्रॉन को संभावित अवरोध को पार करना होगा और कार्य करना होगा

(6.1.1)

इस कार्य को कहा जाता है किसी धातु से निकलने वाले इलेक्ट्रॉन का कार्य फलन . इसे पूरा करने के लिए, इलेक्ट्रॉन को पर्याप्त ऊर्जा प्रदान की जानी चाहिए।

किसी गर्म स्त्रोत से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन

कार्य फलन का मान पदार्थ की रासायनिक प्रकृति, उसकी थर्मोडायनामिक अवस्था और इंटरफ़ेस की स्थिति पर निर्भर करता है। यदि कार्य फलन को निष्पादित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को गर्म करके प्रदान की जाती है, तो किसी धातु से इलेक्ट्रॉन निकलने की प्रक्रिया कहलाती है किसी गर्म स्त्रोत से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन .

शास्त्रीय थर्मोडायनामिक्स में, एक धातु को एक इलेक्ट्रॉन गैस युक्त आयनिक जाली के रूप में दर्शाया जाता है। ऐसा माना जाता है कि मुक्त इलेक्ट्रॉनों का समुदाय एक आदर्श गैस के नियमों का पालन करता है। नतीजतन, मैक्सवेल वितरण के अनुसार, 0 K के अलावा अन्य तापमान पर, धातु में एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं जिनकी तापीय ऊर्जा कार्य फ़ंक्शन से अधिक होती है। ये इलेक्ट्रॉन धातु को छोड़ देते हैं। यदि तापमान बढ़ाया जाता है तो ऐसे इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी बढ़ जाती है।

गर्म पिंडों (उत्सर्जकों) द्वारा निर्वात या अन्य माध्यम में इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की घटना को कहा जाता है किसी गर्म स्त्रोत से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन . गर्म करना आवश्यक है ताकि इलेक्ट्रॉन की तापीय गति की ऊर्जा नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन और सतह से हटाए जाने पर धातु की सतह पर इसके द्वारा प्रेरित सकारात्मक चार्ज के बीच कूलम्ब आकर्षण की ताकतों पर काबू पाने के लिए पर्याप्त हो (चित्र 6.1)। इसके अलावा, पर्याप्त उच्च तापमान पर, धातु की सतह के ऊपर एक नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉन बादल बनाया जाता है, जो इलेक्ट्रॉन को धातु की सतह को वैक्यूम में छोड़ने से रोकता है। ये दो और, संभवतः, अन्य कारण किसी धातु से इलेक्ट्रॉन के कार्य को निर्धारित करते हैं।

थर्मिओनिक उत्सर्जन की घटना की खोज 1883 में प्रसिद्ध अमेरिकी आविष्कारक एडिसन ने की थी। उन्होंने इस घटना को एक वैक्यूम ट्यूब में दो इलेक्ट्रोडों के साथ देखा - एक सकारात्मक क्षमता वाला एनोड और एक नकारात्मक क्षमता वाला कैथोड। लैंप का कैथोड एक दुर्दम्य धातु (टंगस्टन, मोलिब्डेनम, टैंटलम, आदि) से बना एक फिलामेंट हो सकता है, जिसे विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किया जाता है (चित्र 6.3)। ऐसे लैंप को वैक्यूम डायोड कहा जाता है। यदि कैथोड ठंडा है, तो कैथोड-एनोड सर्किट में व्यावहारिक रूप से कोई करंट नहीं है। जैसे-जैसे कैथोड तापमान बढ़ता है, कैथोड-एनोड सर्किट में एक विद्युत प्रवाह प्रकट होता है, जो कैथोड तापमान जितना अधिक होता है। स्थिर कैथोड तापमान पर, कैथोड-एनोड सर्किट में करंट संभावित अंतर बढ़ने के साथ बढ़ता है यूकैथोड और एनोड के बीच और कुछ स्थिर मान आता है जिसे कहा जाता है संतृप्ति धारा मैंएन। जिसमें कैथोड द्वारा उत्सर्जित सभी थर्मिओनिक्स एनोड तक पहुंचते हैं. एनोड धारा आनुपातिक नहीं है यू, और इसलिए वैक्यूम डायोड के लिए, ओम का नियम लागू नहीं होता है।

चित्र 6.3 वैक्यूम डायोड सर्किट और करंट-वोल्टेज विशेषताओं (वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएँ) को दर्शाता है मैं एक(उआ). यहाँ यूएच - विलंब वोल्टेज जिस पर मैं = 0.

ठंडा और विस्फोटक उत्सर्जन

किसी धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉनों पर विद्युत क्षेत्र बलों की क्रिया के कारण होने वाले इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को कहा जाता है शीत उत्सर्जन या क्षेत्र इलेक्ट्रॉनिक . इसके लिए फील्ड स्ट्रेंथ पर्याप्त होनी चाहिए और शर्त पूरी होनी चाहिए

(6.1.2)

यहाँ डी- इंटरफ़ेस पर दोहरी विद्युत परत की मोटाई। आमतौर पर शुद्ध धातुओं में और हम व्यवहार में प्राप्त करते हैं, ठंड उत्सर्जन को परिमाण के क्रम के शक्ति मूल्य पर देखा जाता है। इस विसंगति को सूक्ष्म स्तर पर प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए शास्त्रीय अवधारणाओं की असंगति के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।

फ़ील्ड उत्सर्जन को एक अच्छी तरह से खाली वैक्यूम ट्यूब में देखा जा सकता है, जिसका कैथोड एक टिप है, और एनोड एक सपाट या थोड़ा घुमावदार सतह के साथ एक नियमित इलेक्ट्रोड है। वक्रता त्रिज्या के साथ टिप की सतह पर विद्युत क्षेत्र की ताकत आरऔर क्षमता यूएनोड के सापेक्ष बराबर है

पर और, जो कैथोड सतह से क्षेत्र उत्सर्जन के कारण एक कमजोर धारा की उपस्थिति को जन्म देगा। बढ़ते संभावित अंतर के साथ उत्सर्जन धारा की ताकत तेजी से बढ़ती है यू. इस मामले में, कैथोड को विशेष रूप से गर्म नहीं किया जाता है, यही कारण है कि उत्सर्जन को ठंडा कहा जाता है।

क्षेत्र उत्सर्जन का उपयोग करके, वर्तमान घनत्व प्राप्त करना सैद्धांतिक रूप से संभव है लेकिन इसके लिए बड़ी संख्या में युक्तियों के संग्रह के रूप में उत्सर्जकों की आवश्यकता होती है, आकार में समान (चित्र 6.4), जो व्यावहारिक रूप से असंभव है, और, इसके अलावा, वर्तमान को 10 8 ए/सेमी 2 तक बढ़ाने से विस्फोटक विनाश होता है युक्तियों और संपूर्ण उत्सर्जक की।

अंतरिक्ष आवेश के प्रभाव में AEE वर्तमान घनत्व (चाइल्ड-लैंगमुइर कानून) के बराबर है

कहाँ - कैथोड की ज्यामिति और सामग्री द्वारा निर्धारित आनुपातिकता गुणांक।

सीधे शब्दों में कहें तो चाइल्ड-लैंगमुइर का नियम दर्शाता है कि धारा घनत्व आनुपातिक (तीन सेकंड का नियम) है।

क्षेत्र उत्सर्जन धारा, जब कैथोड के माइक्रोवोल्यूम में ऊर्जा सांद्रता 10 4 जे×एम -1 या अधिक (10 -8 जे की कुल ऊर्जा के साथ) तक होती है, गुणात्मक रूप से भिन्न प्रकार के उत्सर्जन की शुरुआत कर सकती है, जिसके कारण कैथोड पर माइक्रोटिप्स का विस्फोट (चित्र 6.4)।

इस मामले में, एक इलेक्ट्रॉन धारा प्रकट होती है, जो प्रारंभिक धारा से अधिक परिमाण का क्रम है - देखा विस्फोटक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन (वीईई)। वीईई की खोज और अध्ययन टॉम्स्क पॉलिटेक्निक संस्थान में 1966 में जी.ए. के नेतृत्व में कर्मचारियों की एक टीम द्वारा किया गया था। महीने.

वीईई एकमात्र प्रकार का इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन है जो किसी को 10 9 ए/सेमी 2 तक के वर्तमान घनत्व के साथ 10 13 डब्ल्यू तक की शक्ति के साथ इलेक्ट्रॉन प्रवाह प्राप्त करने की अनुमति देता है।

	चावल। 6.4	चावल। 6.5

वीईई करंट संरचना में असामान्य है। इसमें इलेक्ट्रॉनों के अलग-अलग हिस्से 10 11 ¸ 10 12 टुकड़े होते हैं, जिनमें इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन का गुण होता है, जिसे कहा जाता है ectons(प्रारंभिक अक्षर " विस्फोटक केंद्र") (चित्र 6.5)। हिमस्खलन बनने का समय 10 -9 ¸ 10 -8 सेकेंड है।

एक्टन में इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति कैथोड के सूक्ष्म वर्गों के तेजी से गर्म होने के कारण होती है और संक्षेप में, यह एक प्रकार का थर्मिओनिक उत्सर्जन है। एक एक्टन का अस्तित्व कैथोड सतह पर एक क्रेटर के निर्माण में प्रकट होता है। एक्टन में इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की समाप्ति तापीय चालकता, वर्तमान घनत्व में कमी और परमाणुओं के वाष्पीकरण के कारण उत्सर्जन क्षेत्र के ठंडा होने के कारण होती है।

इलेक्ट्रॉनों और एक्टॉन का विस्फोटक उत्सर्जन वैक्यूम स्पार्क्स और आर्क्स में, कम दबाव वाले डिस्चार्ज में, संपीड़ित और उच्च शक्ति वाली गैसों में, सूक्ष्म अंतराल में, यानी एक मौलिक भूमिका निभाता है। जहां कैथोड सतह पर उच्च तीव्रता वाला विद्युत क्षेत्र होता है।

विस्फोटक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की घटना ने उच्च-वर्तमान इलेक्ट्रॉन त्वरक, शक्तिशाली स्पंदित और एक्स-रे उपकरणों और शक्तिशाली सापेक्षतावादी माइक्रोवेव जनरेटर जैसे स्पंदित इलेक्ट्रोफिजिकल प्रतिष्ठानों के निर्माण के आधार के रूप में कार्य किया। उदाहरण के लिए, स्पंदित इलेक्ट्रॉन त्वरक की शक्ति 10 13 W या उससे अधिक होती है, जिसकी पल्स अवधि 10 -10 ¸ 10 -6 s, 10 6 A की इलेक्ट्रॉन धारा और 10 4 ¸ 10 7 eV की इलेक्ट्रॉन ऊर्जा होती है। ऐसे बीमों का व्यापक रूप से प्लाज्मा भौतिकी, विकिरण भौतिकी और रसायन विज्ञान में अनुसंधान, गैस लेजर पंपिंग आदि के लिए उपयोग किया जाता है।

फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जन

फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जन (फोटो प्रभाव) विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संपर्क में आने पर किसी धातु से इलेक्ट्रॉनों को "बाहर निकालना" होता है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए सेटअप आरेख चित्र में दिखाए गए के समान है। 6.3. यहां, कैथोड को गर्म करने के बजाय, फोटॉन या γ-क्वांटा की एक धारा को उस पर निर्देशित किया जाता है (चित्र 6.6)।

शीत उत्सर्जन के मामले की तुलना में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के नियम शास्त्रीय सिद्धांत से भी अधिक असंगत हैं। इस कारण से, प्रकाशिकी में क्वांटम अवधारणाओं पर चर्चा करते समय हम फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत पर विचार करेंगे।

भौतिक उपकरणों में जो γ-विकिरण रिकॉर्ड करते हैं, वे उपयोग करते हैं फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी). डिवाइस आरेख चित्र 6.7 में दिखाया गया है।

यह दो उत्सर्जन प्रभावों का उपयोग करता है: फोटो प्रभावऔर द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन, जिसमें किसी धातु पर अन्य इलेक्ट्रॉनों की बमबारी होने पर उसमें से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना शामिल होता है। फोटोकैथोड से प्रकाश द्वारा इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल दिया जाता है ( एफसी). के बीच तेज गति से चलना एफसीऔर पहला उत्सर्जक ( केएस 1), वे अगले उत्सर्जक से बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं। इस प्रकार, पड़ोसी उत्सर्जकों के बीच संभावित अंतर के क्रमिक पारित होने के दौरान इलेक्ट्रॉनों का गुणन उनकी संख्या में वृद्धि के कारण होता है। अंतिम इलेक्ट्रोड को कलेक्टर कहा जाता है। अंतिम उत्सर्जक और संग्राहक के बीच धारा को रिकॉर्ड किया जाता है। इस प्रकार, पीएमटीएक वर्तमान एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है, और बाद वाला फोटोकैथोड पर आपतित विकिरण के समानुपाती होता है, जिसका उपयोग रेडियोधर्मिता का आकलन करने के लिए किया जाता है।

बिजली का आवेश। प्राथमिक कण.

बिजली का आवेश क्यू - एक भौतिक मात्रा जो विद्युत चुम्बकीय संपर्क की तीव्रता निर्धारित करती है।

[क्यू] = एल सीएल (कूलम्ब)।

परमाणुओं में नाभिक और इलेक्ट्रॉन होते हैं। नाभिक में धनावेशित प्रोटॉन और अनावेशित न्यूट्रॉन होते हैं। इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक आवेश धारण करते हैं। एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या नाभिक में प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है, इसलिए कुल मिलाकर परमाणु तटस्थ होता है।

किसी भी निकाय का प्रभार: क्यू = ±ने, जहां ई = 1.6*10 -19 सी प्रारंभिक या न्यूनतम संभव चार्ज (इलेक्ट्रॉन चार्ज) है, एन- अतिरिक्त या गायब इलेक्ट्रॉनों की संख्या। एक बंद प्रणाली में, आवेशों का बीजगणितीय योग स्थिर रहता है:

क्यू 1 + क्यू 2 + … + क्यू एन = स्थिरांक।

एक बिंदु विद्युत आवेश एक आवेशित पिंड है जिसका आयाम इसके साथ संपर्क करने वाले किसी अन्य विद्युतीकृत पिंड की दूरी से कई गुना छोटा होता है।

कूलम्ब का नियम

निर्वात में दो स्थिर बिंदु विद्युत आवेश इन आवेशों को जोड़ने वाली सीधी रेखा के साथ निर्देशित बलों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं; इन बलों का मापांक आवेशों के उत्पाद के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

आनुपातिकता कारक

विद्युत स्थिरांक कहाँ है.

जहां 12 दूसरे आवेश से पहले पर लगने वाला बल है, और 21 - पहले से दूसरे पर लगने वाला बल है।

विद्युत क्षेत्र। तनाव

दूरी पर विद्युत आवेशों की परस्पर क्रिया के तथ्य को उनके चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति से समझाया जा सकता है - एक भौतिक वस्तु, अंतरिक्ष में निरंतर और अन्य आवेशों पर कार्य करने में सक्षम।

स्थिर विद्युत आवेशों के क्षेत्र को इलेक्ट्रोस्टैटिक कहा जाता है।

किसी क्षेत्र की एक विशेषता उसकी तीव्रता है।

किसी दिए गए बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की ताकतएक सदिश है जिसका परिमाण एक बिंदु धनात्मक आवेश पर लगने वाले बल और इस आवेश के परिमाण के अनुपात के बराबर होता है, और दिशा बल की दिशा से मेल खाती है।

प्वाइंट चार्ज क्षेत्र की ताकत क्यूदूरी पर आरके बराबर

फ़ील्ड सुपरपोज़िशन का सिद्धांत

आवेशों की एक प्रणाली की क्षेत्र शक्ति, प्रणाली में प्रत्येक आवेश की क्षेत्र शक्तियों के सदिश योग के बराबर होती है:

ढांकता हुआ स्थिरांकपर्यावरण निर्वात और पदार्थ में क्षेत्र की शक्तियों के अनुपात के बराबर है:

इससे पता चलता है कि पदार्थ कितनी बार क्षेत्र को कमजोर करता है। दो बिंदु आवेशों के लिए कूलम्ब का नियम क्यूऔर क्यू, दूरी पर स्थित है आरढांकता हुआ स्थिरांक वाले माध्यम में:

दूरी पर क्षेत्र की ताकत आरचार्ज से क्यूके बराबर

एक सजातीय विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र में आवेशित पिंड की संभावित ऊर्जा

विपरीत चिह्नों से आवेशित और समानांतर स्थित दो बड़ी प्लेटों के बीच, हम एक बिंदु आवेश रखते हैं क्यू.

चूंकि प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र एक समान तीव्रता वाला होता है, इसलिए सभी बिंदुओं पर आवेश पर बल कार्य करता है एफ = क्यूई, जो किसी आवेश को कुछ दूरी तक ले जाने पर कार्य करता है

यह कार्य प्रक्षेपवक्र के आकार पर निर्भर नहीं करता है, अर्थात जब चार्ज चलता है क्यूएक मनमानी रेखा के साथ एलकाम वही होगा.

किसी चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का कार्य प्रक्षेपवक्र के आकार पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं द्वारा ही निर्धारित होता है। यह, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के मामले में, विपरीत संकेत के साथ ली गई संभावित ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर है:

पिछले सूत्र के साथ तुलना से यह स्पष्ट है कि एक समान स्थिरवैद्युत क्षेत्र में आवेश की स्थितिज ऊर्जा बराबर होती है:

संभावित ऊर्जा शून्य स्तर की पसंद पर निर्भर करती है और इसलिए इसका अपने आप में कोई गहरा अर्थ नहीं है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की क्षमता और वोल्टेज

संभावनाएक ऐसा क्षेत्र है जिसका संचालन क्षेत्र के एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक जाने पर प्रक्षेपवक्र के आकार पर निर्भर नहीं करता है। संभावित क्षेत्र गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र हैं।

संभावित क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य सिस्टम की संभावित ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर है, जिसे विपरीत चिह्न से लिया गया है:

संभावना- क्षेत्र में किसी आवेश की स्थितिज ऊर्जा और इस आवेश के परिमाण का अनुपात:

एकसमान क्षेत्र विभव के बराबर है

कहाँ डी- किसी शून्य स्तर से मापी गई दूरी।

चार्ज इंटरेक्शन की संभावित ऊर्जा क्यूफ़ील्ड के साथ बराबर है.

इसलिए, किसी आवेश को विभव φ 1 वाले बिंदु से विभव φ 2 वाले बिंदु तक ले जाने के लिए क्षेत्र का कार्य है:

मात्रा को संभावित अंतर या वोल्टेज कहा जाता है।

दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज या संभावित अंतर किसी चार्ज को प्रारंभिक बिंदु से अंतिम बिंदु तक ले जाने के लिए विद्युत क्षेत्र द्वारा किए गए कार्य और इस चार्ज के परिमाण का अनुपात है:

[यू]=1जे/सी=1वी

क्षेत्र की ताकत और संभावित अंतर

चार्ज ले जाते समय क्यूदूरी Δ d पर तीव्रता की विद्युत क्षेत्र रेखा के साथ क्षेत्र कार्य करता है

चूँकि परिभाषा के अनुसार, हमें मिलता है:

अत: विद्युत क्षेत्र की ताकत बराबर होती है

इसलिए, प्रति इकाई लंबाई में एक क्षेत्र रेखा के साथ चलते समय विद्युत क्षेत्र की ताकत क्षमता में परिवर्तन के बराबर होती है।

यदि कोई धनात्मक आवेश क्षेत्र रेखा की दिशा में गति करता है, तो बल की दिशा गति की दिशा से मेल खाती है, और क्षेत्र का कार्य धनात्मक होता है:

फिर, यानी, तनाव घटती क्षमता की ओर निर्देशित होता है।

वोल्टेज को वोल्ट प्रति मीटर में मापा जाता है:

[ई]=1 बी/एम

यदि 1 मीटर की दूरी पर स्थित विद्युत लाइन के दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज 1 V है तो क्षेत्र की ताकत 1 V/m है।

विद्युत क्षमता

यदि हम चार्ज को स्वतंत्र रूप से मापें क्यू, शरीर और उसकी क्षमता φ से संचारित, तो हम पा सकते हैं कि वे एक दूसरे के सीधे आनुपातिक हैं:

मान C किसी चालक की विद्युत आवेश संचय करने की क्षमता को दर्शाता है और इसे विद्युत धारिता कहा जाता है। किसी चालक की विद्युत क्षमता उसके आकार, आकार के साथ-साथ माध्यम के विद्युत गुणों पर निर्भर करती है।

दो चालकों की विद्युत क्षमता उनमें से एक के आवेश और उनके बीच संभावित अंतर का अनुपात है:

शरीर की क्षमता है 1 एफ, यदि इसे 1 C का आवेश देने पर यह 1 V की क्षमता प्राप्त कर लेता है।

संधारित्र

संधारित्र- दो कंडक्टर एक ढांकता हुआ द्वारा अलग किए गए, विद्युत चार्ज जमा करने के लिए सेवारत। किसी संधारित्र के आवेश को उसकी किसी प्लेट या प्लेट के आवेश मापांक के रूप में समझा जाता है।

संधारित्र की चार्ज जमा करने की क्षमता विद्युत क्षमता की विशेषता है, जो संधारित्र चार्ज और वोल्टेज के अनुपात के बराबर है:

एक संधारित्र की धारिता 1 F है, यदि 1 V के वोल्टेज पर, इसका चार्ज 1 C है।

समानांतर प्लेट संधारित्र की धारिता प्लेटों के क्षेत्रफल के सीधे आनुपातिक होती है एस, माध्यम का ढांकता हुआ स्थिरांक, और प्लेटों के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है डी:

आवेशित संधारित्र की ऊर्जा.

सटीक प्रयोग यह दर्शाते हैं डब्ल्यू=सीयू 2/2

क्योंकि क्यू = सीयू, वह

विद्युत क्षेत्र ऊर्जा घनत्व

कहाँ वी = एसडीसंधारित्र के अंदर क्षेत्र द्वारा व्याप्त आयतन है। यह ध्यान में रखते हुए कि एक समानांतर-प्लेट संधारित्र की धारिता

और इसकी प्लेटों पर वोल्टेज यू=एड

हम पाते हैं:

उदाहरण।एक इलेक्ट्रॉन, बिंदु 1 से बिंदु 2 तक विद्युत क्षेत्र में घूमते हुए, अपनी गति 1000 से 3000 किमी/सेकंड तक बढ़ा देता है। बिंदु 1 और 2 के बीच संभावित अंतर निर्धारित करें।