کولوم قانون: نقطہ بار کے گرد میدان
1 · پیش گوئی
اکیلا نقطہ بار خلا میں۔ ٹیسٹ نقطہ دو گنا دور لے جائیں تو برقی میدان شدت کتنی گرتی؟
- میدان 1/4 — فاصلے کے مربع سے گرتی۔
- میدان 1/2 — فاصلے کے ساتھ سیدھی گرتی۔
- میدان فاصلے سے قطع نظر وہی۔
2 · تیاری
- single-charge پری سیٹ کھولیں اور Reset دبائیں۔ ماخذ چارج q = 5 nC پر مقرر ہے۔
- ٹیسٹ نقطے پر میدان شدت پڑائت فعال کریں۔
- ہر آزمیش کے لیے ٹیسٹ نقطے کا بار سے فاصلہ سیٹ کریں اور میدان شدت درج کریں۔
3 · ڈیٹا جمع کریں
| فاصلہ r (m) | پوٹینشل V (V) | میدان شدت E (N/C) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 2.00 | ||
| 3.00 |
اپنی تین آزمیشوں کے لیے میدان شدت E (y محور) بمقابلہ 1/r² (x محور) کھینچیں۔ کیا لکیر مبدأ سے سیدھی؟
4 · تجزیہ
- کسی ایک آزمایش کے لیے E = kq/r² حساب کریں، k = 8.99×10⁹ N·m²/C² اور q = 5 nC لے کر۔ جدول سے موازنہ کریں۔
- مربعِ معکوس قانون سے سمجھیں کیوں فاصلہ دو گنا کرنے پر میدان شدت چوتھائی ہوتی، آدھی نہیں۔
5 · توسیع
- آپ کا پوٹینشل کالم (V = kq/r) میدان سے زیادہ نرمی سے گرتا ہے (1/r کے بجائے 1/r²)۔ وضاحت کریں کہ پوٹینشل اور میدان کا فاصلہ انحصار مختلف کیوں ہے حالانکہ دونوں ایک ہی ماخذ چارج سے آتے ہیں۔
- کولمب کا قانون E = kq/r² کا ریاضیاتی شکل بالکل نیوٹن کے کششی میدان g = GM/r² جیسا ہے۔ کیوں ہو سکتا ہے کہ دو مکمل مختلف قوتیں (برقی اور کششی) یہ الٹے مربع ڈھانچہ مشترک رکھتی ہوں؟
اس تجربے کے پیچھے کی طبیعیات
کولوم کا قانون
نقطہ چارج شعاعی برقی میدان بناتا ہے جو فاصلے کے مربع کے ساتھ گرتا ہے: E = kq/r²، جہاں k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C²۔ ٹیسٹ چارج پر قوت F = qE ہے۔