4.1-Charged Particles in Matter
4.1-Charged Particles in Matter Important Formulae
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- Know the different constituents of an atom and differentiate between electrons and protons.
- Protons is positively charged and electron is negatively charged.
- Protons are present in the interior of atom.
- Electrons are present in the exterior of an atom.
Maxmath12, CC0, via Wikimedia Commons
4.1- Charged Particles in Matter
वस्तु में चार्ज़ कणों की उपस्थिति को समझना परमाणु संरचना को समझने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। इस खंड में हम इन कणों के बारे में चर्चा करेंगे जो पदार्थ में विद्युत् चार्ज़ को उत्पन्न करते हैं।
हर पदार्थ के भीतर छोटे कण होते हैं जिन्हें परमाणु कहा जाता है। प्रत्येक परमाणु में कुछ प्रमुख कण होते हैं: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, और इलेक्ट्रॉन। इनमें से प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन चार्ज़ वाले कण होते हैं।
प्रोटॉन: प्रोटॉन सकारात्मक (positive) चार्ज़ वाले कण होते हैं। इनका द्रव्यमान लगभग 1 amu (atomic mass unit) के बराबर होता है। प्रोटॉन परमाणु के केंद्र में न्यूक्लियस में स्थित होते हैं।
इलेक्ट्रॉन: इलेक्ट्रॉन नकारात्मक (negative) चार्ज़ वाले कण होते हैं। इनका द्रव्यमान प्रोटॉन से लगभग 2000 गुना कम होता है, लेकिन इनका चार्ज़ प्रोटॉन के समान होता है, बस विपरीत दिशा में। इलेक्ट्रॉन परमाणु के बाहरी आवरण में होते हैं।
न्यूट्रॉन: न्यूट्रॉन निर्विकार (neutral) होते हैं, अर्थात् इनका कोई चार्ज़ नहीं होता। इनका द्रव्यमान प्रोटॉन के समान होता है और ये भी परमाणु के न्यूक्लियस में स्थित होते हैं।
जब दो वस्तुओं के बीच चार्ज़ की बात की जाती है, तो यह एक विद्युत बल (electric force) उत्पन्न करती है। यह बल उन कणों के चार्ज़ पर निर्भर करता है, जो एक दूसरे के निकट आते हैं।
कुल चार्ज़ का सिद्धांत: यदि किसी पदार्थ में कुल चार्ज़ का योग किया जाए, तो यह या तो सकारात्मक होता है या नकारात्मक, लेकिन कभी भी शून्य के समान नहीं हो सकता। यदि किसी कण से चार्ज़ हटा लिया जाए, तो दूसरे कण को उस चार्ज़ को संतुलित करना पड़ता है।
कूलंब का नियम (Coulomb's Law): दो चार्ज़ कणों के बीच कार्य करने वाला बल उनके चार्ज़ के मान और उनके बीच की दूरी पर निर्भर करता है। कूलंब का नियम निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया जाता है:
$F = k \cdot \dfrac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$
यहां,
- $F$ - बल
- $k$ - कूलंब स्थिरांक (कूलंब का स्थिरांक 9 x $10^9$ N m$^2$ C$^{-2}$ है)
- $q_1$ और $q_2$ - दोनों चार्ज़ कणों के चार्ज़
- $r$ - कणों के बीच की दूरी
चार्ज़ का संरक्षण: चार्ज़ का संरक्षण एक महत्वपूर्ण सिद्धांत है जो यह बताता है कि कोई भी बाहरी प्रभाव पदार्थ से चार्ज़ नहीं निकाल सकता है। अर्थात्, कुल चार्ज़ हमेशा स्थिर रहता है। इसे "चार्ज़ का संरक्षण" कहा जाता है।
यह चार्ज़ कणों के द्वारा उत्पन्न होने वाले बलों का विश्लेषण करने में सहायक है। विद्युत् बल का प्रभाव, पदार्थ में कणों के स्थानांतरण और गतिशीलता को प्रभावित करता है।
कणों का व्यवहार: विद्युत् क्षेत्र और धारा के प्रभाव में कणों का आंदोलन देखा जा सकता है। जैसे कि इलेक्ट्रॉन, जो विद्युत् क्षेत्र के प्रभाव में अपनी दिशा बदलते हैं, और यह गति तब विद्युत धारा (electric current) उत्पन्न करती है।