वैद्युत आवेश (Electric Charge)

आज से लगभग 2600 वर्ष पूर्व (600 B.C.) यूनान के थेल्स नामक एक दार्शनिक ने अम्बर (Amber) नामक पदार्थ को ऊन (wool) या बिल्ली की खाल से रगड़ने के बाद देखा कि उसमें (अम्बर में) हल्की वस्तुएँ जैसे कागज के टुकड़ों तथा तिनकों को अपनी ओर आकर्षित (attract) करने का गुण आ गया। अम्बर व ऊन की तरह ऐसी बहुत सी वस्तुएं हैं जिन्हें एक दूसरे से रगड़ने पर उनके अन्दर ऐसा ही गुण उत्पन्न हो जाता है। जैसे फलालेन, रेशम, काँच, लकड़ी, रबर इत्यादि। इस प्रकार वह कारक (factor) जिसके कारण वस्तुओं को एक दूसरे के संपर्क में लाने या रगड़ने (by rubbing) पर उनमें दूसरी वस्तुओं को अपनी तरफ आकर्षित करने का गुण उत्पन्न हो जाता है, वैद्युत आवेश (electric charge) कहलाता हैं। आवेश उत्पन्न करने की इस प्रक्रिया को आवेशन (Charging) कहते हैं। इस गुण को प्राप्त पदार्थ वैद्युतमय (electrified) या आवेशित (Charged) पदार्थ कहलाते हैं। आवेश के कारण वस्तु में दूसरी वस्तुओं को आकर्षित करने का गुण विद्युत (electricity) कहलाता है। घर्षण से प्राप्त इस प्रकार की विद्युत को घर्षण विद्युत (Frictional Electricity) कहते हैं। यदि घर्षण से प्राप्त आवेश (charge) वहीं पर स्थिर रहे तो इसे स्थिर विद्युत (Static electricity) कहते हैं। इस प्रकार स्थिर विद्युत के गुणों व अनुप्रयोगों का अध्ययन करने वाले विज्ञान को स्थिर वैद्युतिकी (Electrostatics) कहते हैं।

आवेशों के प्रकार (Types of Charges)

आवेशन (Charging) हेतु जिन दो वस्तुओं को आपस में रगड़ा जाता है उन दोनों पर ही आवेश (charge) उत्पन्न होता है। दोनों पदार्थों पर उत्पन्न आवेश का परिमाण (quantity) समान परन्तु प्रकृति भिन्न होती है। एक वस्तु पर उत्पन्न आवेश को धन आवेश (positive charge) तथा दूसरे पर उत्पन्न आवेश को ऋण आवेश (negative charge) कहते हैं। ये नाम अमेरिकी वैज्ञानिक फ्रैंकलिन ने 1750 ई. में दिये। सजातीय (Sanetype) आवेश एक-दूसरे को प्रतिकर्षित (repel) करते हैं तथा विजातीय (apposit type) आवेश एक-दूसरे को आकर्षित (attract) करते हैं।

विद्युतीकरण का इलेक्ट्रॉन सिद्धान्त (Electron Theory of Charging)

पदार्थ की संरचना के आधुनिक सिद्धान्त के अनुसार, पदार्थ के सभी परमाणु तीन प्रकार के मूल-कणों (Fundamental particles) से मिलकर बने हैं- (i) इलेक्ट्रॉन (Electron), (ii) प्रोटॉन (Proton) तथा (iii) न्यूट्रॉन (Neutron)।

परमाणु के केन्द्र में स्थित भाग को नाभिक कहते हैं। परमाणु का नाभिक प्रोटॉनों तथा न्यूट्रॉनों से मिलकर बनता है। इलेक्ट्रॉन,नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाते रहते हैं। नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन के गति करने का अर्थ है कि नाभिक तथा इलेक्ट्रॉन के बीच कोई आकर्षण बल कार्य करता है जो इलेक्ट्रॉन को नाभिक की ओर त्वरित करता है। प्रयोगों द्वारा यह ज्ञात होता है कि यह आकर्षण बल प्रोटॉनों तथा इलेक्ट्रॉनों के बीच होता है। इसी के साथ यह भी ज्ञात होता है कि दो प्रोटॉन अथवा दो इलेक्ट्रॉन एक- दूसरे को प्रतिकर्षित (repulse) करते हैं।

दो प्रोटॉनों, दो इलेक्ट्रॉनों अथवा प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन के बीच लगने वाले इस (प्रतिकर्षण/आकर्षण) बल को विद्युत्-बल (electrical force) कहते हैं।

मूल कणों के इस गुण को जिसके कारण विद्युत-बल उत्पन्न होता है, विद्युत्-आवेश (electric charge) कहा जाता है।

विद्युत्-आवेश दो प्रकार का होता है- (i) धनात्मक (+) (Positive), तथा (ii) ऋणात्मक (-) (Negative)। प्रोटॉन का आवेश धनात्मक तथा इलेक्ट्रॉन का आवेश ऋणात्मक माना जाता है। [न्यूट्रॉन आवेश रहित होता है।]

सामान्य अवस्था में परमाणु में प्रोटॉनों तथा इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर होती है, जिससे परमाणु उदासीन (neutral) रहता है। दो उदासीन परमाणुओं के बीच विद्युत-बल ‘शून्य’ होता है।

परमाणुओं के संयोग से बने अणु तथा अणुओं के समूहन से बने पदार्थ (ठोस, द्रव तथा गैस) भी सामान्य अवस्था में उदासीन होते हैं, जिससे उनके बीच कोई विद्युत-बल परिलक्षित नहीं होता है।

पदार्थों का विद्युत्-आवेशन (Electric charging of matter)- जब किसी वस्तु में उपस्थित प्रोटॉनों तथा इलेक्ट्रॉनों की संख्या में असमानता उत्पन्न हो जाती है, तो वस्तु विद्युत-आवेशित (electrically charged) हो जाती है। सामान्यतः यह आवेशन, वस्तु से अथवा वस्तु में कुछ इलेक्ट्रॉनों के स्थानान्तरण के कारण होता है। यदि वस्तु से कुछ इलेक्ट्रॉन बाहर निकल जाते हैं तो वस्तु धनावेशित (positivety charged) हो जाती है। इसके विपरीत यदि वस्तु में बाहर से कुछ इलेक्ट्रॉन आ जाते हैं तो वस्तु ऋणावेशित (negatively charged) हो जाती है। प्रोटॉनों तथा इलेक्ट्रानों की भाँति समान आवेशित वस्तुएँ एक-दूसरे को प्रतिकर्षित तथा विपरीत आवेशित वस्तुएँ एक-दूसरे को आकर्षित करती हैं।

यदि दो विपरीत आवेशित वस्तुओं को परस्पर संपर्क में लाया जाय तो ऋणावेशित वस्तु से इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह धनावेशित वस्तु में तब तक होता रहता है जब तक कि दोनों में प्रोटॉनों एवं इलेक्ट्रॉनों की संख्याएँ बराबर न हो जाय। आवेशों की समानता हो जाने पर इलेक्ट्रॉन प्रवाह रुक जायेगा। इस प्रकार दो वस्तुओं के बीच आवेशों के असंतुलन के कारण होने वाले आवेशों के प्रवाह को विद्युत-धारा कहते हैं।

इलेक्ट्रॉन तथा प्रोटॉन

इलेक्ट्रॉन तथा प्रोटॉन, पदार्थ के आवेशित मूल कण (fundamental particles) हैं- अर्थात् ये अन्य किन्हीं कणों में विभाजित नहीं किये जा सकते।

इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान 9.1 × 10³¹ किग्रा तथा प्रोटॉन का द्रव्यमान 1.67 × 10²⁷ किग्रा होता है।

इलेक्ट्रॉन तथा प्रोटॉन के विद्युत-आवेश की मात्राएँ बराबर होती है, परन्तु प्रकृति परस्पर विपरीत होती है। इलेक्ट्रॉन के आवेश को -e तथा प्रोटॉन के आवेश को +e से व्यक्त किया जाता है। आवेश की यह मात्रा (e) प्रकृति में प्राप्त आवेश की न्यूनतम मात्रा होती है, तथा किसी भी वस्तु का आवेश e के ही गुणितों (1e, 2e, 3e….) की मात्रा में हो सकता है। अतः e को विद्युत्-आवेश का मात्रक माना जाता है- जिसे मूल-आवेश (elementary charge) कहते हैं। S.I. प्रणाली में e का मान 1.6 × 10¹⁹ कूलॉम होता है।*

• न्यूट्रॉन (Neutron) : इसकी खोज चैडविक ने सन् 1932 ई० में किया था। * इसका द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान के लगभग बराबर (कुछ ही अधिक) होता है। न्यूट्रॉन एक उदासीन कण है अर्थात् इसका विद्युत आवेश ‘शून्य’ होता है।

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FAQs

Q1.  विद्युतदर्शी (Electroscope) का क्या कार्य है?
Ans. आवेश की उपस्थिति का पता लगाना

Q2. वैद्युत आवेश का क्या मात्रक है?
Ans. कूलॉम

Q3. विद्युत आवेश संबंधी प्रयोग सर्वप्रथम किसने किया ?
Ans. यूनान के थेल्स नामक दार्शनिक ने।

Q4. परमाणु के विद्युत उदासीन होने का क्या कारण है?
Ans. परमाणु में इलेक्ट्रॉनों व प्रोटानों की संख्या बराबर होती है तथा एक प्रोटान पर जितना धनावेश होता है, एक इलेक्ट्रान पर उतना ही ऋणावेश होता है।

Q5. किसी चालक से एक ऐम्पियर की धारा एक सेकेण्ड तक प्रवाहित होने में कितनी मात्रा में आवेश का प्रवाह होता है?
Ans. एक कूलॉम।

Q6. एक इलेक्ट्रान पर कितना आवेश होता है व उसकी प्रकृति क्या होती है?
Ans. 1.6 × 10¹⁹ कूलॉम का ऋणावेश

Q7. आवेश संरक्षण का नियम क्या है?
Ans. आवेश को न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट।

Q8. प्रकृति में प्राप्य सबसे छोटा आवेश का मान कितना है?
Ans. 1.6 × 10¹⁹ कूलॉम जो कि किसी इलेक्ट्रान या प्रोटान पर पाया जाता है।

Q9. आवेश किस प्रकार की राशि है?
Ans. अदिश राशि

Q10. आवेशों के लिए ऋणात्मक एवं धनात्मक पदों का प्रयोग सर्वप्रथम किसने किया था?
Ans. बेंजामिन फ्रेंकलिन

Q11. आवेशन की क्रिया में किसका स्थानान्तरण होता है?
Ans. इलेक्ट्रानों का

Q12. धातुओं में विद्युत-चालन की क्रिया किसके कारण होती है?
Ans. मुक्त इलेक्ट्रॉनों के कारण होती है

Q13. धारावाहक चालक किससे सम्बद्ध होता है?
Ans. वैद्युत क्षेत्र

Q14. धारावाहक तार कैसा होता है?
Ans. न्यूट्रल