वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र 12th Class science - full story
नीचे कक्षा 12वीं भौतिकी (Physics) के अध्याय
वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र (Electric Charges and Fields)
की पूर्ण कहानी (Full Story / Complete Explanation) सरल और परीक्षा-उपयोगी भाषा में दी गई है।
अध्याय का परिचय
यह अध्याय वैद्युतिकी (Electrostatics) का पहला अध्याय है। इसमें हम यह पढ़ते हैं कि वैद्युत आवेश क्या होता है, आवेशों के बीच बल कैसे कार्य करता है, तथा विद्युत क्षेत्र की संकल्पना क्या है। यही अध्याय आगे चलकर विद्युत विभव, संधारित्र आदि अध्यायों की नींव बनाता है।
1. वैद्युत आवेश (Electric Charge)
वैद्युत आवेश पदार्थ का एक मौलिक गुण है, जिसके कारण वह विद्युत बल अनुभव करता है।
आवेश के प्रकार
धनात्मक आवेश (+)
ऋणात्मक आवेश (–)
समान आवेश परस्पर विकर्षण करते हैं तथा
विपरीत आवेश परस्पर आकर्षण करते हैं।
2. आवेश के मूल गुण
(i) आवेश का संरक्षण
आवेश न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित किया जा सकता है।
(ii) आवेश का परिमाणीकरण
आवेश सदैव इलेक्ट्रॉन के आवेश (e) का पूर्ण गुणज होता है।
q=ne
जहाँ e=1.6×10−19 कूलॉम
कूलॉम
(iii) आवेश की अदिश प्रकृति
आवेश एक अदिश राशि है।
3. आवेशित करने की विधियाँ
घर्षण द्वारा (By Friction)
चालन द्वारा (By Conduction)
प्रेरण द्वारा (By Induction)
4. कूलॉम का नियम (Coulomb’s Law)
दो बिंदु आवेशों के बीच लगने वाला बल उनके आवेशों के गुणनफल के अनुक्रमानुपाती तथा उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
F=kr2q1q2
जहाँ
k=4πε01
5. विद्युत क्षेत्र (Electric Field)
किसी आवेश के चारों ओर वह क्षेत्र जहाँ कोई दूसरा आवेश बल अनुभव करता है, विद्युत क्षेत्र कहलाता है।
विद्युत क्षेत्र की तीव्रता
E=qF
यह एक सदिश राशि है।
6. विद्युत क्षेत्र रेखाएँ (Electric Field Lines)
विद्युत क्षेत्र को दर्शाने के लिए काल्पनिक रेखाएँ खींची जाती हैं।
गुण
क्षेत्र रेखाएँ धन आवेश से निकलती हैं और ऋण आवेश पर समाप्त होती हैं
दो क्षेत्र रेखाएँ कभी एक-दूसरे को नहीं काटतीं
रेखाओं की सघनता क्षेत्र की तीव्रता बताती है
7. विद्युत फ्लक्स (Electric Flux)
किसी सतह से होकर गुजरने वाली विद्युत क्षेत्र रेखाओं की संख्या को विद्युत फ्लक्स कहते हैं।
ϕ=E⋅A
8. गाउस का नियम (Gauss’s Law)
किसी बंद सतह से होकर जाने वाला कुल विद्युत फ्लक्स, उस सतह के भीतर स्थित कुल आवेश के समानुपाती होता है।
ϕ=ε0q
गाउस के नियम के अनुप्रयोग
समान रूप से आवेशित गोला
अनंत लंबी आवेशित तार
अनंत आवेशित समतल शीट
9. विद्युत द्विध्रुव (Electric Dipole)
दो समान परिमाण के विपरीत आवेश जो बहुत पास-पास स्थित हों, विद्युत द्विध्रुव कहलाते हैं।
द्विध्रुव आघूर्ण
p=q×2a
अध्याय का सारांश
वैद्युत आवेश पदार्थ का मूल गुण है
आवेश संरक्षित एवं परिमाणित होता है
कूलॉम का नियम आवेशों के बीच बल बताता है
विद्युत क्षेत्र बल की व्याख्या करता है
गाउस का नियम जटिल समस्याओं को सरल बनाता है
नीचे कक्षा 12वीं भौतिकी (Physics) के अध्याय
वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र (Electric Charges and Fields)
के लिए प्रश्न-उत्तर, लघु/दीर्घ उत्तरीय प्रश्न तथा सारांश सरल व परीक्षा-उपयोगी रूप में दिए गए हैं।
🔹 अति लघु उत्तरीय प्रश्न (Very Short Answer Questions)
प्रश्न 1. वैद्युत आवेश क्या है?
उत्तर: पदार्थ का वह गुण जिसके कारण वह विद्युत बल अनुभव करता है, वैद्युत आवेश कहलाता है।
प्रश्न 2. आवेश के कितने प्रकार होते हैं?
उत्तर: दो—धनात्मक एवं ऋणात्मक।
प्रश्न 3. इलेक्ट्रॉन का आवेश कितना होता है?
उत्तर:
1.6×10−19 कूलॉम।
कूलॉम।
प्रश्न 4. कूलॉम का नियम किसे बताता है?
उत्तर: दो बिंदु आवेशों के बीच लगने वाले बल को।
प्रश्न 5. विद्युत क्षेत्र की SI इकाई क्या है?
उत्तर: न्यूटन प्रति कूलॉम (N/C)।
🔹 लघु उत्तरीय प्रश्न (Short Answer Questions)
प्रश्न 1. आवेश के संरक्षण का नियम लिखिए।
उत्तर: कुल वैद्युत आवेश न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल एक वस्तु से दूसरी में स्थानांतरित होता है।
प्रश्न 2. आवेश के परिमाणीकरण को समझाइए।
उत्तर: आवेश सदैव इलेक्ट्रॉन के आवेश का पूर्ण गुणज होता है।
F=kr2q1q2
प्रश्न 3. विद्युत क्षेत्र क्या है?
उत्तर: किसी आवेश के चारों ओर वह क्षेत्र जहाँ कोई अन्य आवेश बल अनुभव करे, विद्युत क्षेत्र कहलाता है।
प्रश्न 4. विद्युत क्षेत्र रेखाओं के दो गुण लिखिए।
उत्तर:
क्षेत्र रेखाएँ कभी एक-दूसरे को नहीं काटतीं।
ये धन आवेश से निकलकर ऋण आवेश पर समाप्त होती हैं।
प्रश्न 5. विद्युत फ्लक्स क्या है?
उत्तर: किसी सतह से होकर गुजरने वाली विद्युत क्षेत्र रेखाओं की कुल संख्या विद्युत फ्लक्स कहलाती है।
🔹 दीर्घ उत्तरीय प्रश्न (Long Answer Questions)
प्रश्न 1. कूलॉम के नियम का कथन एवं गणितीय रूप लिखिए।
उत्तर:
दो बिंदु आवेशों के बीच लगने वाला बल उनके आवेशों के गुणनफल के समानुपाती तथा उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
F=kr2q1q2
यह बल रेखा के अनुदिश कार्य करता है।
प्रश्न 2. गाउस का नियम लिखिए तथा इसके अनुप्रयोग बताइए।
उत्तर:
किसी बंद सतह से होकर जाने वाला कुल विद्युत फ्लक्स उस सतह के भीतर स्थित कुल आवेश के समानुपाती होता है।
ϕ=ε0q
अनुप्रयोग:
आवेशित गोला
अनंत लंबी तार
अनंत समतल शीट
प्रश्न 3. विद्युत द्विध्रुव क्या है? द्विध्रुव आघूर्ण समझाइए।
उत्तर:
दो समान परिमाण के विपरीत आवेश जो अल्प दूरी पर स्थित हों, विद्युत द्विध्रुव कहलाते हैं।
p=q×2a
🔹 अध्याय का सारांश (Summary)
वैद्युत आवेश पदार्थ का मूल गुण है
आवेश संरक्षित एवं परिमाणित होता है
कूलॉम का नियम आवेशों के बीच बल को परिभाषित करता है
विद्युत क्षेत्र एक सदिश राशि है
विद्युत क्षेत्र रेखाएँ क्षेत्र की प्रकृति दर्शाती हैं
गाउस का नियम जटिल समस्याओं को सरल बनाता है
यह अध्याय आगे के वैद्युतिकी अध्यायों की नींव है
नीचे कक्षा 12वीं भौतिकी के अध्याय
वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र (Electric Charges and Fields)
के लिए MCQ, एक शब्द/परिभाषा वाले प्रश्न तथा प्रश्न-उत्तर परीक्षा-उपयोगी रूप में दिए गए हैं।
🔹 MCQ (बहुविकल्पीय प्रश्न)
प्रश्न 1. वैद्युत आवेश की SI इकाई है—
(A) जूल
(B) कूलॉम
(C) वोल्ट
(D) न्यूटन
उत्तर: (B) कूलॉम
प्रश्न 2. समान आवेशों के बीच बल होता है—
(A) आकर्षण
(B) विकर्षण
(C) शून्य
(D) परिवर्तनशील
उत्तर: (B) विकर्षण
प्रश्न 3. इलेक्ट्रॉन का आवेश होता है—
(A) धनात्मक
(B) ऋणात्मक
(C) शून्य
(D) परिवर्तनशील
उत्तर: (B) ऋणात्मक
प्रश्न 4. कूलॉम का नियम लागू होता है—
(A) गतिशील आवेशों पर
(B) स्थिर आवेशों पर
(C) धारा पर
(D) चुंबकीय क्षेत्र पर
उत्तर: (B) स्थिर आवेशों पर
प्रश्न 5. विद्युत क्षेत्र की SI इकाई है—
(A) V/m
(B) N/C
(C) J/C
(D) दोनों A और B
उत्तर: (D) दोनों A और B
प्रश्न 6. विद्युत क्षेत्र रेखाएँ किससे निकलती हैं?
(A) ऋण आवेश
(B) धन आवेश
(C) न्यूट्रॉन
(D) प्रोटॉन
उत्तर: (B) धन आवेश
प्रश्न 7. दो क्षेत्र रेखाएँ—
(A) हमेशा कटती हैं
(B) कभी नहीं कटतीं
(C) समांतर होती हैं
(D) वृत्त बनाती हैं
उत्तर: (B) कभी नहीं कटतीं
प्रश्न 8. गाउस के नियम का संबंध है—
(A) विद्युत बल से
(B) विद्युत फ्लक्स से
(C) विद्युत धारा से
(D) विभव से
उत्तर: (B) विद्युत फ्लक्स से
प्रश्न 9. विद्युत फ्लक्स एक—
(A) सदिश राशि
(B) अदिश राशि
(C) दोनों
(D) कोई नहीं
उत्तर: (B) अदिश राशि
प्रश्न 10. द्विध्रुव आघूर्ण की दिशा होती है—
(A) ऋण से धन की ओर
(B) धन से ऋण की ओर
(C) लंबवत
(D) अनिश्चित
उत्तर: (B) धन से ऋण की ओर
🔹 एक शब्द / परिभाषा वाले प्रश्न
प्रश्न 1. वैद्युत आवेश की सबसे छोटी इकाई क्या है?
उत्तर: इलेक्ट्रॉन का आवेश (e)
प्रश्न 2. दो विपरीत आवेशों का युग्म क्या कहलाता है?
उत्तर: विद्युत द्विध्रुव
प्रश्न 3. आवेश के संरक्षण का नियम किससे संबंधित है?
उत्तर: कुल आवेश स्थिर रहता है
प्रश्न 4. विद्युत क्षेत्र की तीव्रता का सूत्र लिखिए।
उत्तर:
E=qF
प्रश्न 5. गाउस के नियम में प्रयुक्त स्थिरांक क्या है?
उत्तर:
ε0 (परावैद्युत स्थिरांक)
(परावैद्युत स्थिरांक)
🔹 प्रश्न-उत्तर (Question–Answer)
प्रश्न 1. वैद्युत आवेश क्या है?
उत्तर: पदार्थ का वह गुण जिसके कारण वह विद्युत आकर्षण या विकर्षण अनुभव करता है, वैद्युत आवेश कहलाता है।
प्रश्न 2. आवेश के प्रकार लिखिए।
उत्तर:
धनात्मक आवेश
ऋणात्मक आवेश
प्रश्न 3. विद्युत क्षेत्र को परिभाषित कीजिए।
उत्तर: किसी आवेश के चारों ओर वह क्षेत्र जहाँ कोई अन्य आवेश बल अनुभव करे, विद्युत क्षेत्र कहलाता है।
प्रश्न 4. कूलॉम का नियम लिखिए।
उत्तर: दो बिंदु आवेशों के बीच बल उनके आवेशों के गुणनफल के समानुपाती तथा दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
प्रश्न 5. गाउस का नियम लिखिए।
उत्तर: किसी बंद सतह से होकर जाने वाला कुल विद्युत फ्लक्स, उस सतह के भीतर स्थित कुल आवेश के समानुपाती होता है।
नीचे कक्षा 12वीं भौतिकी के अध्याय
वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र (Electric Charges and Fields)
के 50 महत्वपूर्ण Objective (MCQ) प्रश्न परीक्षा के लिए दिए गए हैं।
🔹 50 Important Objective Questions (MCQ)
1. वैद्युत आवेश की SI इकाई है—
(A) एम्पियर
(B) कूलॉम
(C) वोल्ट
(D) जूल
उत्तर: (B)
2. इलेक्ट्रॉन का आवेश होता है—
(A) धनात्मक
(B) ऋणात्मक
(C) शून्य
(D) परिवर्तनशील
उत्तर: (B)
3. समान आवेश आपस में—
(A) आकर्षित होते हैं
(B) विकर्षित होते हैं
(C) तटस्थ रहते हैं
(D) नष्ट हो जाते हैं
उत्तर: (B)
4. आवेश का संरक्षण नियम बताता है कि—
(A) आवेश नष्ट हो सकता है
(B) आवेश उत्पन्न हो सकता है
(C) कुल आवेश स्थिर रहता है
(D) आवेश बदलता रहता है
उत्तर: (C)
5. आवेश का परिमाणीकरण दर्शाता है—
(A) आवेश सतत है
(B) आवेश कणिकीय है
(C) आवेश सदिश है
(D) आवेश बल है
उत्तर: (B)
6. कूलॉम का नियम लागू होता है—
(A) गतिशील आवेशों पर
(B) स्थिर आवेशों पर
(C) धारा पर
(D) चुंबक पर
उत्तर: (B)
7. कूलॉम का नियम किस नियम का व्युत्क्रम वर्ग नियम है?
40. बंद सतह से बाहर स्थित आवेश का फ्लक्स पर प्रभाव—
(A) होता है
(B) नहीं होता
(C) बढ़ता है
(D) घटता है
उत्तर: (B)
41. SI पद्धति में आवेश का आयाम है—
(A) AT
(B) ML²T⁻²
(C) MLT⁻²
(D) L²T
उत्तर: (A)
42. विद्युत क्षेत्र रेखाएँ चालक के अंदर—
(A) होती हैं
(B) अधिक होती हैं
(C) शून्य होती हैं
(D) अनंत होती हैं
उत्तर: (C)
43. गाउस सतह होती है—
(A) वास्तविक
(B) काल्पनिक
(C) ठोस
(D) चालक
उत्तर: (B)
44. एक आवेश के कारण क्षेत्र कहलाता है—
(A) आत्म क्षेत्र
(B) बाह्य क्षेत्र
(C) स्थिर क्षेत्र
(D) विद्युत क्षेत्र
उत्तर: (D)
45. दो आवेशों के बीच बल दूरी पर निर्भर करता है—
(A) r
(B) r²
(C) 1/r
(D) 1/r²
उत्तर: (D)
46. निर्वात में विद्युत क्षेत्र सबसे—
(A) कम
(B) अधिक
(C) शून्य
(D) अनिश्चित
उत्तर: (B)
47. आवेश का प्रवाह कहलाता है—
(A) विभव
(B) धारा
(C) फ्लक्स
(D) क्षेत्र
उत्तर: (B)
48. स्थिर आवेशों के अध्ययन को कहते हैं—
(A) इलेक्ट्रोडायनेमिक्स
(B) मैग्नेटिज्म
(C) इलेक्ट्रोस्टैटिक्स
(D) ऑप्टिक्स
उत्तर: (C)
49. द्विध्रुव आघूर्ण का SI मात्रक है—
(A) C
(B) C·m
(C) N/C
(D) V/m
उत्तर: (B)
50. विद्युत क्षेत्र रेखाओं का विचार दिया—
(A) न्यूटन
(B) कूलॉम
(C) फैराडे
(D) मैक्सवेल
उत्तर: (C)
Outro – वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र (Electric Charges and Fields)
इस अध्याय “वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र” के माध्यम से हमने वैद्युतिकी की मूल अवधारणाओं को गहराई से समझा। वैद्युत आवेश की प्रकृति, उसके प्रकार, संरक्षण एवं परिमाणीकरण जैसे सिद्धांत यह स्पष्ट करते हैं कि विद्युत घटनाएँ किस प्रकार व्यवस्थित नियमों के अनुसार घटित होती हैं। कूलॉम का नियम हमें आवेशों के बीच लगने वाले बल की गणना करना सिखाता है, जबकि विद्युत क्षेत्र की अवधारणा उस बल को समझने का एक प्रभावी माध्यम प्रदान करती है।
विद्युत क्षेत्र रेखाएँ और विद्युत फ्लक्स जैसे विषय न केवल सैद्धांतिक रूप से महत्वपूर्ण हैं, बल्कि समस्याओं को सरल ढंग से हल करने में भी सहायक होते हैं। गाउस का नियम इस अध्याय का एक अत्यंत शक्तिशाली उपकरण है, जिसकी सहायता से सममित आवेश वितरणों के लिए विद्युत क्षेत्र को आसानी से ज्ञात किया जा सकता है। विद्युत द्विध्रुव और उसका आघूर्ण आगे के अध्यायों—जैसे विद्युत विभव एवं संधारित्र—की आधारशिला तैयार करते हैं।
परीक्षा की दृष्टि से यह अध्याय अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि इससे MCQ, संख्यात्मक प्रश्न, लघु एवं दीर्घ उत्तरीय प्रश्न नियमित रूप से पूछे जाते हैं। यदि विद्यार्थी सूत्रों के साथ-साथ उनके भौतिक अर्थ को समझ लें और पर्याप्त अभ्यास करें, तो यह अध्याय न केवल सरल लगेगा बल्कि अंक लाने वाला भी सिद्ध होगा।
अंततः, यह कहा जा सकता है कि वैद्युत आवेश तथा क्षेत्र भौतिकी के उन अध्यायों में से एक है जो हमारे दैनिक जीवन में प्रयुक्त विद्युत उपकरणों को समझने की दिशा में पहला मजबूत कदम है। इसके अच्छे अध्ययन से आगे के सभी वैद्युतिकी अध्यायों को समझना काफी आसान हो जाता है।
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