06.01 ස්ථිති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර

0
595

ස්ථිති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර හැඳින්වීම

  • මෙහිදී නිශ්චල ආරෝපණයක් වටා ඇතිවන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර පිළිබඳ සළකා බලයි.
  • අවකාශයේ තබන ලද කුඩා පිරික්සුම් ආරෝපණයක් මත බලයක් ඇතිවේ නම් එම ස්ථානයේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ඇතැයි කියනු ලැබේ.

උදාසීන වස්තුවක් සළකමු.

  • එය විද්‍යුත් වශයෙන් උදාසීන විට,  
  • ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන = ප්‍රෝටෝන ගණන
  • මෙම වස්තුව ඍණ ලෙස ආරෝපණය කිරීමට නම් එම වස්තුවට බාහිරින් එලෙක්ට්‍රෝන ලබා දිය යුතුය.

ඍණ ආරෝපිත වස්තුවක,

  • ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රමාණය > ප්‍රෝටෝන ප්‍රමාණය
  • වස්තුවක් ධන ආරෝපණය කිරීමට නම් එයට ධන ආරෝපණ ලබා දිය නොහැක. හේතුව ඒවා න්‍යෂ්ඨියේ පැවතීමයි.
  • ඒ වෙනුවට කළ යුත්තේ ඒවාගෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කිරීමයි.

ධන ආරෝපිත වස්තුවක,

  • ප්‍රෝටෝන ප්‍රමාණය > ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රමාණය
  • මෙලෙස ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරුවෙන් පමණක් ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබා දෙන නිසා ඕනෑම වස්තුවක ආරෝපණය ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ආරෝපණය මෙන් පූර්ණ සංඛ්‍යාත්මක අගයකි.
  • වස්තුවේ ආරෝපණය Q නම්,

                                                           n = ලබාදුන් හෝ ඉවත් කළ ආරෝපණය

                                                          Q = වස්තුවේ ආරෝපණය

                                                           e = ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ආරෝපණය

  •  පදාර්ථයේ පැවතිය හැකි කුඩාම ඍණ මෙන්ම ධන ආරෝපණයද, ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ආරෝපණය යි.

 එහි අගය  =  1.6 × 10-19 C

උදාහරණ :-

 වස්තුවකට 2 C ක ධන ආරෝපණයක් ලබාදිය හැක්කේ කෙසේද?

Q=\pm ne\\ 2C=\pm n\times1.6\times10^{-19}C\\

n=\frac{2C}{1.6\times10^{-19}C}\\\\

n=1.25\times10^{19}

ඉහත ප්‍රමාණයට සමාන ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රමාණයක් ඉවත් කිරීමෙන් එම ධන ආරෝපණය ලබාදිය හැක.

විද්‍යුත් සන්නායක හා පරිවාරක

විද්‍යුත් සන්නායක

  • ආරෝපණ ගමන් කරන/ විද්‍යුතය සන්නයනය කරන ද්‍රව්‍ය වේ.

උදාහරණ ; ලෝහ (තඹ, යකඩ)

විද්‍යුත් පරිවාරක

  • ආරෝපණ ගමන් නොකරන/ විද්‍යුතය සන්නයනය නොකරන ද්‍රව්‍ය වේ.

උදාහරණ ; වීදුරු දඬු, PVC නළ, එබනයිට්

වස්තුවක් ආරෝපණය කළ හැකි ආකාර

වස්තුවක් ආරෝපණය කළ හැකි ආකාර 3 කි.

1. ඝර්ෂණයෙන් ආරෝපණය කිරීම

2. ස්පර්ශයෙන් ආරෝපණය කිරීම

3. ස්ථිති විද්‍යුත් ප්‍රේරණයෙන් ආරෝපණය කිරීම

 ඝර්ෂණයෙන් ආරෝපණය කිරීම

  • පරිවාරක වස්තු සඳහා භාවිතා කරයි.
  • වීදුරු දණ්ඩක් සේද රෙදි කැබැල්ලකින් පිරිමැද්ද විට වීදුරු දණ්ඩට ධන ආරෝපණයක් ලැබේ.
  • එහිදී සිදුවන්නේ – සේද රෙදි කැබැල්ලෙන් වීදුරු දණ්ඩේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලවා ඉවත් කිරීමයි.
  • එබනයිට් දණ්ඩක් ලෝම රෙදිකඩකින් පිරිමැද්ද විට ලෝම රෙදි කැබැල්ලේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන එබනයිට් දණ්ඩට ගොස් එයට ඍණ ආරෝපණ ලැබේ.
  • විද්‍යාඥයන් පළමුව (+) හා (-) ආරෝපණ ලෙස ප්‍රකාශ කළේ මෙම වර්ග දෙකයි.
  • මෙහි පරිවාරක ලෙස අදහස් වන්නේ, ආරෝපණය විය නොහැකි ද්‍රව්‍ය නොව, ආරෝපණ ගමන් නොකරන ද්‍රව්‍ය වේ.

ස්පර්ශයෙන් ආරෝපණය කිරීම

  • සන්නායක ද්‍රව්‍ය මෙමඟින් ආරෝපණය කරයි.
  • ආරෝපිත වස්තුවක් හා අනාරෝපිත වස්තුවක් ස්පර්ශ කළ විට ඒවායේ විභව සමාන වන තෙක් ආරෝපණ ගමන් කරයි.
  • නමුත් සමාන ජ්‍යාමිතික මිනුම් සහිත වස්තු දෙකක් ස්පර්ශ කළේ නම් ආරෝපණ ගමන් කරනුයේ ආරෝපණ සමාන වන පරිදිය.
  • එහිදී ප්‍රතිවිරුද්ධ වර්ගයේ ආරෝපණ තිබුණි නම් එම ආරෝපණ උදාසීන වී ඉතිරි ආරෝපණය, ආරෝපණය සමාන වන පරිදි බෙදේ

උදාහරණ 1:

මෙම වස්තු දෙක ස්පර්ශ කළ විට, B වල සිට ඉලෙක්ට්‍රෝන A වෙතට පැමිණේ.

අවසානයේ දෙදෙනාගේම 2.5 C බැගින් ඉතිරි වේ.

උදාහරණ 2:

මෙම වස්තු දෙක ස්පර්ශ කළ ව්ට, B ගේ පවතින අතිරික්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන සියල්ලම A ට පැමිණේ. එමඟින් B උදාසීන වේ.

A දැන් +1 C වේ. එනම් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඌණතාවයකි.

B උදාසීනය. එවිට B ගෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඇදගෙන A තවදුරටත් (+) ආරෝපණය අඩු කරගනී.

අවසානයේ දෙදෙනාගේම ආරෝපණය සමාන වන තෙක් පද්ධතිය සමතුලිත වේ.

එනම් අවසාන ආරෝපණ +0.5 C බැඟින් වේ.

උදාහරණ 3:

A ගේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 10ක් වැඩිය.

B ට ඉලෙක්ට්‍රෝන 5ක ඌණතාවයක් ඇත.

මෙම වස්තු දෙක ස්පර්ශ කළ විට මුලින්ම එම ඉලෙක්ට්‍රෝන ඌණතාවය සම්පූර්ණ වේ.

එවිට, A ට් ඉලෙක්ට්‍රෝන -5 C ක්ද, B ට ඉලෙක්ට්‍රෝන 0 ක්ද වේ.

දැන්, A ගෙන් තවත් ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් B ට යයි. එවිට,

A = -2 e

B = -3 e

එව්ට ආරෝපණ අසමානය.

එම අමතර ඉලෙක්ට්‍රෝනය A හා B අතර හුවමාරු වෙමින් පවතී.

ස්ථිති විද්‍යුත් ප්‍රේරණයෙන් ආරෝපණය කිරීම

  • මෙයද කළ හැක්කේ සන්නායක වලටය.

පියවර 1) ප්‍රේරණය කළ යුතු වස්තුව පරිවාරක ආවරණයකින් සම්බන්ධ කරගන්න.

පියවර 2) ප්‍රේරක ආරෝපණය, එම වස්තුව අසළට ගෙන එන්න.

                   එවිට වස්තුව තුළ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන, ධන ආරෝපණය දෙසට ආකර්ෂණය වේ.

                   එහි පවතින ප්‍රෝටෝන චලනය නොවුවද අනෙක් පැත්ත සාපේක්ෂව (+) ලෙස ආරෝපණය වේ.

                   මෙම ඇතිවූ ආරෝපණය ප්‍රේරිත ආරෝපණය ලෙස සළකයි.

පියවර 3) ප්‍රේරක ආරෝපණය තිබියදීම වස්තුව භූගත කරන්න.

  භූගත කිරීම සම්බන්ධව,

  1. භූගත කිරීමේදීආකර්ෂණය වී ඇති ආරෝපණ වලට ගැටලුවක් ඇති නොවේ.
  2. ආකර්ෂණය නොවුණ ඒවා අවශ්‍ය තරම් භූගත වේ.
  3. පොළොවට අවශ්‍ය තරම් ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබාගැනීම මෙන්ම අවශ්‍ය තරම් ඉලෙක්ට්‍රෝන පිට කිරීම සිදු කළ හැක.
  4. භූගත කිරීමේ ප්‍රතිඵලය, භූගත කරන ස්ථානය මත රඳා නොපවතී.
  5. භූගත කළ පසු වස්තුවක එම ස්ථානයේ විභවය 0 ලෙස සළකයි.
  6. මෙවිට දැන්, ඉලෙක්ට්‍රෝන පැමිණ අමතර ධන ආරෝපණය උදාසීන වේ.

පියවර 4) ප්‍රේරක ආරෝපණය තිබියදීම භූගත සම්බන්ධය ඉවත් කරන්න.

පියවර 5) ප්‍රේරක ආරෝපණයත් ඉවත් කරන්න.

             එවිට ප්‍රේරිත ආරෝපණය වස්තුවේ පෘෂ්ඨය වටා ව්‍යාප්ත වේ.

ලක්ෂණ

  • තනි වස්තුවක් පමණ හාවිතා කර ප්‍රේරණය සිදු කරන්නේ නම් ප්‍රේරණය වන්නේ ප්‍රතිවිරුද්ධ වර්ගයේ ආරෝපණයයි.
  • ප්‍රේරිත ආරෝපණයේ විශාලත්වය ප්‍රේරක ආරෝපණයේ විශාලත්වයට සමාන හෝ ප්‍රේරක ආරෝපණයට වඩා විශාලත්වයෙන් අඩු හෝ වේ.

සජාතීය වර්ගයේ ආරෝපණ  ප්‍රේරණය කිරීම

 මේ සඳහා වස්තු දෙකක්වත් හාවිතා කළ යුතුය.

වස්තු දෙක එකිනෙකින් ඈත් කරන්න. ( ධන ප්‍රේරක ආරෝපණය තීයදීම)

දැන් වස්තු දෙකම එකිනෙකින් වඩාත් ඈත් කරන්න.  එවිට ස්ථිර (-) ආරෝපණයක් හා ස්ථිර (+) ආරෝපණයක් ලැබේ.

ආරෝපණ හඳුනා ගැනීම

මේ සඳහා ස්වර්ණ පත්‍ර විද්‍යුත් දර්ශකය භාවිතා වේ.

ස්වර්ණ පත්‍ර විද්‍යුත් දර්ශකය මූලික කාර්‍යයන් 3ක් සඳහා භාවිතා කරයි.

  1. වස්තුවක් ආරෝපිත ද යන්න සෙවීමට
  2. ආරෝපණයේ වර්ගය සෙවීමට (+ / – )
  3. වස්තුවේ විභවය සෙවීමට

1. වස්තුවක් ආරෝපිත ද යන්න සෙවීම

               යම් වස්තුවක් දර්ශකයේ තැටිය අසළට ගෙන එන්න.

               එවිට, ස්වර්ණ පත්‍ර වල අපසරණයක් සිදු වේ නම් එය ආරෝපිත වස්තුවකි.

               අපසරණයක් සිදු නොවේ නම් එය අනාරෝපිත වස්තුවකි.

  පැහැදිලි කිරීම

  • ධන ආරෝපිත වස්තුවක් ගෙන එමු.

ධන ආරෝපිත වස්තුව ගෙන ආ පසු තැටිය මත (-) ප්‍රේරණය වේ.

එවිට දණ්ඩේ ප්‍රතිවිරුද්ධ කෙළවර (ලෝහ තහඩුවේ) ධන (+) ආරෝපණයක් ප්‍රේරණය වේ.

දණ්ඩේ (+) ආරෝපණයත්, ස්වර්ණ පත්‍රයේ (+) ආරෝපණයත් අතර ඇතිවන විකර්ෂණ බලය හේතුවෙන් ස්වර්ණ පත්‍රය අපසරණය වේ.

ධන ආරෝපණය ඈත් කරන විට ප්‍රේරණය අඩුවේ. අපසරණය අඩුවේ.

ඍණ ආරෝපිත වස්තුවක් ගෙන ආ විට ද අපසරණය වේ.

එහිදී ඍණ ආරෝපිත වස්තුව ගෙන ආ පසු තැටිය මත (+) ප්‍රේරණය වේ.

එවිට දණ්ඩේ ප්‍රතිවිරුද්ධ කෙළවර (ලෝහ තහඩුවේ) ඍණ (-) ආරෝපණයක් ප්‍රේරණය වේ.

දණ්ඩේ (-) ආරෝපණයත්, ස්වර්ණ පත්‍රයේ (-) ආරෝපණයත් අතර ඇතිවන විකර්ෂණ බලය හේතුවෙන් ස්වර්ණ පත්‍රය අපසරණය වේ.

ඍණ ආරෝපණය ඈත් කරන විට ප්‍රේරණය අඩුවේ. අපසරණය අඩුවේ.

  • නමුත් මෙම ක්‍රමයෙන් ආරෝපණයේ වර්ගය සෙවිය නොහැක.

 2. ආරෝපණයේ වර්ගය සෙවීමට (+ / – )

මේ සඳහා ස්වර්ණ පත්‍ර විද්‍යුත් දර්ශකය ආරෝපණය කළ යුතුය.

එය සිදුකරන ක්‍රම දෙකකි.

  1. ස්පර්ශයෙන් ආරෝපණය කිරීම
  2. ප්‍රේරණයෙන් ආරෝපණය කිරීම
  • ස්පර්ශයෙන් ආරෝපණය කිරීමේදී,

අදාළ ආරෝපිත වස්තුව ගෙන ආ විට වස්තුවෙන් ආරෝපණ ගලා ගොස් දර්ශකයද සජාතීය ලෙස ආරෝපණය වේ.

උදාහරණ : ඍණ ආරෝපණයක් ගෙන ආ විට,

  • ප්‍රේරණයෙන් ආරෝපණය කිරීමේදී,

මේ ආකාරයටම ඍණ (-) ලෙස ආරෝපණය වූ දර්ශකයක් සළකමු.

a) දැන් ස්වර්ණ පත්‍ර විද්‍යුත් දර්ශකය ආරෝපණය වූ වර්ගයට විරුද්ධ වර්ගයේ ආරෝපණයක් ගෙන ආ විට,

[එනම්, (+) ආරෝපිත වස්තුවක් ගෙන ආ විට]

පත්‍ර අසළ ඇති (-) ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝනද තැටිය අසළට ආකර්ෂණය වී පත්‍ර වල අපසරණය අඩුවේ.

b) දර්ශකය ආරෝපණය වූ වර්ගයට සමාන වර්ගයේ ආරෝපණයක් ගෙන ආ විට,

[එනම්, (-) ආරෝපිත වස්තුවක් ගෙන ආ විට]

තැටිය අසළ ඇති (-) ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝනද පත්‍ර අසළට විකර්ෂණය වී පත්‍ර වල අපසරණය අඩුවේ.

තැටිය (+) ලෙස ආරෝපණය කර ඇත්නම්,

පොදුවේ ගත්කළ ස්වර්ණ පත්‍ර වල,

  • අපසරණය වැඩිවන්නේ නම් සජාතීය ආරෝපණයක් ගෙනවිත් ඇත.
  • අපසරණය අඩු වන්නේ නම් විජාතීය ආරෝපණයක් ගෙනවිත් ඇත.

 3. වස්තුවේ විභවය සෙවීමට

  • මේ සඳහා ආවරණය මුලින්ම භූගත කරන්න.
  • ඒ සඳහා ආවරණයට සම්බන්ධ ඇණය හාවිත කරයි.
  • දැන් ලෝහ ආවරණයේ විභවය ශුන්‍යය (0) කි.
  • විහවය මැනිය යුතු වස්තුව තැටියට සම්බන්ධ කරන්න.
  • තැටියත්, ආවරණයත් අතර ඇති විභව අන්තරය නිසා ස්වර්ණ පත්‍රය අපසරණය වේ.
  • පහළින් පවතින පරිමාණය භාවිතයෙන් එම විභවය කියවා ගත හැක.
  • විහව අන්තරයක් මැනීමේදී එහි අග්‍ර දෙක තැටියටත්, ඇණයටත් සම්බන්ධ කරගන්න.
  • එවිට විභව අන්තරය නිසා ස්වර්ණ පත්‍රය අපසරණය වේ.
මෙහි වෝල්ට්මීටරයක් ලෙස ඇති වාසි

විභව අන්තරය මනින පරිපථයෙන් කිසිඳු ධාරාවක් ලබා නොගන්නා නිසා පරිපූර්ණ වෝල්ට්මීටරයක් ලෙස හැසිරේ.

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.