لاشوں کی برقی کاری، چارجز کا تعامل

اس مضمون میں، ہم جسموں کی برقی کاری کیا ہے کے بارے میں کافی عمومی خیال پیش کرنے کی کوشش کریں گے، اور ہم برقی چارج کے تحفظ کے قانون کو بھی چھوئیں گے۔

قطع نظر اس کے کہ برقی توانائی کا یہ ذریعہ یا وہ ذریعہ اصول کے مطابق کام کرتا ہے، ان میں سے ہر ایک طبعی جسم کی برقی کاری ہوتی ہے، یعنی برقی توانائی کے منبع میں موجود برقی چارجز کی علیحدگی اور بعض جگہوں پر ان کا ارتکاز، مثال کے طور پر، ماخذ کے الیکٹروڈز یا ٹرمینلز پر۔ اس عمل کے نتیجے میں، برقی توانائی کے منبع (کیتھوڈ) کے ایک ٹرمینل پر منفی چارجز (الیکٹران) کی زیادتی حاصل ہوتی ہے، اور دوسرے ٹرمینل (انوڈ) پر الیکٹران کی کمی، یعنی۔ ان میں سے پہلی منفی بجلی سے چارج کی جاتی ہے، اور دوسری مثبت بجلی سے۔

الیکٹران کی دریافت کے بعد، کم سے کم چارج کے ساتھ ابتدائی ذرہ، آخر میں ایٹم کی ساخت کی وضاحت کے بعد، بجلی سے متعلق زیادہ تر جسمانی مظاہر بھی قابلِ وضاحت ہو گئے۔

مادی مادّہ جو اجسام کو بناتا ہے وہ عام طور پر برقی طور پر غیر جانبدار پایا جاتا ہے، کیونکہ جسم کو بنانے والے مالیکیول اور ایٹم عام حالات میں غیر جانبدار ہوتے ہیں، اور اس کے نتیجے میں جسم پر کوئی چارج نہیں ہوتا۔ لیکن اگر ایسا غیر جانبدار جسم کسی دوسرے جسم سے رگڑتا ہے، تو کچھ الیکٹران اپنے ایٹموں کو چھوڑ کر ایک جسم سے دوسرے جسم میں منتقل ہو جائیں گے۔ اس طرح کی حرکت کے دوران ان الیکٹرانوں کے ذریعے سفر کرنے والے راستوں کی لمبائی پڑوسی ایٹموں کے درمیان فاصلے سے زیادہ نہیں ہے۔

تاہم، اگر رگڑ کے بعد لاشیں الگ ہوجاتی ہیں، الگ ہوجاتی ہیں، تو دونوں لاشیں چارج کی جائیں گی۔ جس جسم میں الیکٹران گزرے ہیں وہ منفی چارج ہو جائے گا، اور جس نے ان الیکٹرانوں کو عطیہ کیا ہے وہ مثبت چارج حاصل کرے گا، مثبت چارج ہو جائے گا۔ یہ الیکٹریشن ہے۔

فرض کریں کہ کچھ جسمانی جسم میں، مثال کے طور پر شیشے میں، یہ ممکن تھا کہ ان کے کچھ الیکٹرانوں کو ایٹموں کی ایک قابل ذکر تعداد سے ہٹا دیا جائے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ شیشہ، جس نے اپنے کچھ الیکٹران کھو دیے ہیں، مثبت بجلی سے چارج کیا جائے گا، کیونکہ اس میں مثبت چارجز نے منفی پر برتری حاصل کی ہے۔

شیشے سے ہٹائے گئے الیکٹران غائب نہیں ہوسکتے ہیں اور انہیں کہیں رکھنا ہوگا۔ فرض کریں کہ شیشے سے الیکٹران نکالنے کے بعد، انہیں دھاتی گیند پر رکھا جاتا ہے۔ اس کے بعد یہ واضح ہے کہ دھاتی گیند جو اضافی الیکٹران حاصل کرتی ہے، منفی بجلی سے چارج ہوتی ہے، کیونکہ اس میں منفی چارجز کو مثبت پر ترجیح دی جاتی ہے۔

جسمانی جسم کو برقی بنانا - یعنی اس میں الیکٹران کی زیادتی یا کمی پیدا کرنا، یعنی اس میں دو مخالفوں یعنی مثبت اور منفی چارجز کے توازن کو خراب کریں۔

دو فزیکل باڈیز کو بیک وقت اور مختلف الیکٹرک چارجز کے ساتھ برقی کرنے کا مطلب ہے ایک جسم سے الیکٹران نکال کر دوسرے جسم میں منتقل کرنا۔

اگر فطرت میں کہیں مثبت برقی چارج بنتا ہے، تو اسی مطلق قدر کا ایک منفی چارج لامحالہ اس کے ساتھ ہی پیدا ہوتا ہے، کیونکہ کسی بھی طبعی جسم میں الیکٹران کی زیادتی کسی دوسرے جسمانی جسم میں ان کی کمی کی وجہ سے پیدا ہوتی ہے۔

مختلف برقی چارجز برقی مظاہر میں متضاد طور پر متضاد طور پر ظاہر ہوتے ہیں، جن کا اتحاد اور تعامل مادہ میں برقی مظاہر کے اندرونی مواد کو تشکیل دیتا ہے۔

غیر جانبدار جسم برقی ہو جاتے ہیں جب وہ الیکٹران دیتے یا وصول کرتے ہیں، دونوں صورتوں میں وہ برقی چارج حاصل کر لیتے ہیں اور غیر جانبدار رہنا چھوڑ دیتے ہیں۔ یہاں برقی چارجز کہیں سے پیدا نہیں ہوتے، چارجز صرف الگ ہوتے ہیں، کیونکہ الیکٹران جسم میں پہلے سے موجود تھے اور بس اپنا مقام تبدیل کرتے تھے، الیکٹران ایک برقی جسم سے دوسرے برقی جسم میں منتقل ہوتے ہیں۔

اجسام کے رگڑ کے نتیجے میں برقی چارج کی نشانی ان اجسام کی نوعیت، ان کی سطحوں کی حالت اور کئی دوسری وجوہات پر منحصر ہے۔ لہٰذا، اس امکان کو خارج نہیں کیا جا سکتا کہ ایک صورت میں ایک ہی جسمانی جسم پر مثبت اور دوسری صورت میں منفی بجلی سے چارج کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر، دھاتیں جب شیشے اور اون پر رگڑتی ہیں تو منفی طور پر برقی ہوجاتی ہیں، اور جب ان کے خلاف رگڑتے ہیں ربڑ - مثبت طور پر.

ایک مناسب سوال یہ ہوگا: برقی چارج ڈائی الیکٹرکس کے ذریعے نہیں بلکہ دھاتوں کے ذریعے کیوں بہتا ہے؟ نکتہ یہ ہے کہ ڈائی الیکٹرکس میں تمام الیکٹران اپنے ایٹموں کے مرکزے سے جڑے ہوتے ہیں، ان میں پورے جسم میں آزادانہ حرکت کرنے کی صلاحیت نہیں ہوتی۔

لیکن دھاتوں میں صورت حال مختلف ہے. دھاتی ایٹموں میں الیکٹران بانڈز ڈائی الیکٹرکس کی نسبت بہت کمزور ہوتے ہیں اور کچھ الیکٹران آسانی سے اپنے ایٹموں کو چھوڑ کر پورے جسم میں آزادانہ حرکت کرتے ہیں، یہ نام نہاد فری الیکٹران ہیں جو تاروں میں چارج ٹرانسفر فراہم کرتے ہیں۔

چارجز کی علیحدگی دونوں دھاتی اجسام کے رگڑ اور ڈائی الیکٹرکس کے رگڑ کے دوران ہوتی ہے۔ لیکن مظاہروں میں، ڈائی الیکٹرکس استعمال کیے جاتے ہیں: ایبونائٹ، امبر، گلاس۔ اس کا سہارا اس سادہ وجہ سے لیا گیا ہے کہ چونکہ چارجز ڈائی الیکٹرکس میں حجم کے ذریعے حرکت نہیں کرتے ہیں، اس لیے وہ اجسام کی سطحوں پر انہی جگہوں پر رہتے ہیں جہاں سے وہ پیدا ہوئے تھے۔

اور اگر رگڑ سے، کہہ لیں، کھال کے لیے، دھات کا ایک ٹکڑا برقی ہو جاتا ہے، تو چارج، جس کے پاس صرف اپنی سطح پر جانے کا وقت ہوتا ہے، فوری طور پر تجربہ کار کے جسم پر گر جائے گا، اور ایک مظاہرہ، مثال کے طور پر، اس کے ساتھ۔ dielectrics، کام نہیں کرے گا. لیکن اگر تجربہ کار کے ہاتھ سے دھات کا کوئی ٹکڑا الگ ہو جائے تو وہ دھات پر ہی رہے گا۔

اگر لاشوں کا چارج صرف بجلی بنانے کے عمل میں جاری کیا جاتا ہے، تو ان کا کل چارج کیسے برتاؤ کرتا ہے؟ سادہ تجربات اس سوال کا جواب فراہم کرتے ہیں۔ ایک الیکٹرومیٹر لے کر اس کی چھڑی کے ساتھ دھات کی ڈسک لگی ہوئی ہے، ڈسک کے اوپر اونی کپڑے کا ایک ٹکڑا رکھیں، اس ڈسک کا سائز۔ ٹشو ڈسک کے اوپر ایک اور کنڈکٹو ڈسک رکھی جاتی ہے، جو الیکٹرومیٹر راڈ پر ہوتی ہے، لیکن ڈائی الیکٹرک ہینڈل سے لیس ہوتی ہے۔

ہینڈل کو پکڑ کر، تجربہ کار اوپری ڈسک کو کئی بار حرکت دیتا ہے، اسے الیکٹرومیٹر راڈ کی ڈسک پر پڑی ٹشو ڈسک سے رگڑتا ہے، پھر اسے الیکٹرومیٹر سے دور لے جاتا ہے۔ جب ڈسک ہٹا دی جاتی ہے اور اسی پوزیشن میں رہتی ہے تو الیکٹرومیٹر کی سوئی منحرف ہو جاتی ہے۔ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ اونی تانے بانے اور الیکٹرومیٹر راڈ سے منسلک ڈسک پر برقی چارج تیار ہو گیا ہے۔

اس کے بعد ہینڈل والی ڈسک کو دوسرے الیکٹرومیٹر کے ساتھ رابطہ میں لایا جاتا ہے، لیکن اس سے منسلک ڈسک کے بغیر، اور اس کی سوئی کو پہلے الیکٹرومیٹر کی سوئی کی طرح تقریباً اسی زاویے سے ہٹایا جاتا ہے۔

تجربے سے پتہ چلتا ہے کہ برقی کاری کے دوران دونوں ڈسکوں نے ایک ہی ماڈیول کے چارجز وصول کیے ہیں۔ لیکن ان الزامات کی نشانیاں کیا ہیں؟ اس سوال کا جواب دینے کے لیے، الیکٹرومیٹر ایک تار سے جڑے ہوئے ہیں۔ الیکٹرومیٹر کی سوئیاں فوری طور پر صفر کی اس پوزیشن پر واپس آجائیں گی جس میں وہ تجربہ شروع ہونے سے پہلے تھیں۔ چارج کو نیوٹرلائز کر دیا گیا تھا، مطلب یہ ہے کہ ڈسک پر چارجز شدت میں برابر تھے لیکن نشان میں مخالف تھے، اور مجموعی طور پر صفر دیا، جیسا کہ تجربہ شروع ہونے سے پہلے تھا۔

اسی طرح کے تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ برقی کاری کے دوران جسموں کا کل چارج محفوظ رہتا ہے، یعنی اگر بجلی سے پہلے کل رقم صفر تھی، تو بجلی کاری کے بعد کل رقم صفر ہو جائے گی... لیکن ایسا کیوں ہوتا ہے؟ اگر آپ آبنوس کی چھڑی کو کپڑے پر رگڑیں گے تو یہ منفی چارج ہو جائے گا اور کپڑا مثبت چارج ہو جائے گا، اور یہ ایک معروف حقیقت ہے۔ اون پر رگڑنے پر ایبونائٹ پر الیکٹران کی زیادتی بنتی ہے، اور کپڑے پر اسی طرح کی کمی۔

ماڈیولس میں چارجز برابر ہوں گے، کیونکہ کتنے الیکٹران کپڑے سے ایبونائٹ میں گزرے ہیں، ایبونائٹ کو اتنا ہی منفی چارج ملا ہے، اور کینوس پر اتنی ہی مقدار میں مثبت چارج بن گیا ہے، کیونکہ الیکٹران جو چھوڑ چکے ہیں۔ کپڑا کپڑے پر مثبت چارج ہوتا ہے۔ اور ایبونائٹ پر الیکٹران کی زیادتی بالکل کپڑے پر الیکٹران کی کمی کے برابر ہے۔ چارجز نشانی میں مخالف ہیں لیکن شدت میں برابر ہیں۔ ظاہر ہے، بجلی کی فراہمی کے دوران مکمل چارج محفوظ رہتا ہے۔ یہ مجموعی طور پر صفر کے برابر ہے۔

مزید برآں، یہاں تک کہ اگر بجلی سے پہلے دونوں باڈیز پر چارجز غیر صفر تھے، تب بھی کل چارج وہی ہے جو بجلی سے پہلے تھا۔ باڈیز کے چارجز کو ان کے تعامل سے پہلے q1 اور q2، اور تعامل کے بعد چارجز کو q1' اور q2' کے طور پر ظاہر کرنے کے بعد، مندرجہ ذیل مساوات درست ہو گی:

q1 + q2 = q1 ' + q2'

اس کا مطلب یہ ہے کہ جسم کے کسی بھی تعامل کے لئے کل چارج ہمیشہ محفوظ رہتا ہے۔ یہ فطرت کے بنیادی قوانین میں سے ایک ہے، برقی چارج کے تحفظ کا قانون۔ بینجمن فرینکلن نے اسے 1750 میں دریافت کیا اور "مثبت چارج" اور "منفی چارج" کے تصورات متعارف کروائے۔ فرینکلن اور «-» اور «+» علامات کے ساتھ مخالف چارجز کی نشاندہی کرنے کی تجویز پیش کی۔

الیکٹرانکس میں کرچوف کے اصول کیونکہ کرنٹ براہ راست برقی چارج کے تحفظ کے قانون کی پیروی کرتے ہیں۔ تاروں اور الیکٹرانک اجزاء کے امتزاج کو کھلے نظام کے طور پر پیش کیا جاتا ہے۔ کسی نظام میں چارجز کی کل آمد اس سسٹم سے چارجز کے کل اخراج کے برابر ہے۔ کرچوف کے اصول یہ مانتے ہیں کہ الیکٹرانک سسٹم اپنے کل چارج کو نمایاں طور پر تبدیل نہیں کر سکتا۔

منصفانہ طور پر، ہم نوٹ کرتے ہیں کہ برقی چارج کے تحفظ کے قانون کا بہترین تجرباتی امتحان ابتدائی ذرات کے ایسے تنزل کی تلاش ہے جس کی اجازت چارج کے غیر سخت تحفظ کی صورت میں دی جائے گی۔ عملی طور پر اس طرح کی خرابی کبھی نہیں دیکھی گئی۔

جسمانی جسم کو برقی بنانے کے دوسرے طریقے:

1. اگر زنک پلیٹ کو سلفیورک ایسڈ H2SO4 کے محلول میں ڈبو دیا جائے تو یہ جزوی طور پر اس میں تحلیل ہو جائے گی۔ زنک پلیٹ پر موجود کچھ ایٹم، زنک پلیٹ پر اپنے دو الیکٹران چھوڑ کر، دوگنا چارج شدہ مثبت زنک آئنوں کی شکل میں تیزاب کی ایک سیریز کے ساتھ محلول میں چلے جائیں گے۔ نتیجے کے طور پر، زنک پلیٹ منفی بجلی (الیکٹران کی زیادتی) سے چارج کی جائے گی اور سلفیورک ایسڈ محلول مثبت (مثبت زنک آئنوں کی زیادتی) سے چارج کیا جائے گا۔ یہ خاصیت سلفیورک ایسڈ کے محلول میں زنک کو برقی بنانے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ ایک galvanic سیل میں برقی توانائی کے ظہور کے اہم عمل کے طور پر.

2. اگر روشنی کی کرنیں دھاتوں کی سطح پر پڑتی ہیں جیسے زنک، سیزیم اور کچھ دیگر، تو ان سطحوں سے آزاد الیکٹران ماحول میں خارج ہوتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، دھات مثبت بجلی کے ساتھ چارج کیا جاتا ہے، اور اس کے ارد گرد کی جگہ منفی بجلی کے ساتھ چارج کیا جاتا ہے. بعض دھاتوں کی روشن سطحوں سے الیکٹرانوں کے اخراج کو فوٹو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے، جس کا اطلاق فوٹوولٹک خلیوں میں ہوا ہے۔

3. اگر دھاتی جسم کو سفید حرارت کی حالت میں گرم کیا جاتا ہے، تو آزاد الیکٹران اس کی سطح سے ارد گرد کی جگہ میں اڑ جائیں گے۔نتیجے کے طور پر، جس دھات نے الیکٹران کھو دیے ہیں وہ مثبت بجلی کے ساتھ چارج کیے جائیں گے، اور ارد گرد منفی بجلی کے ساتھ۔

4. اگر آپ دو مختلف تاروں کے سروں کو سولڈر کرتے ہیں، مثال کے طور پر، بسمتھ اور کاپر، اور ان کے جنکشن کو گرم کرتے ہیں، تو آزاد الیکٹران جزوی طور پر تانبے کے تار سے بسمتھ تک پہنچ جائیں گے۔ اس کے نتیجے میں، تانبے کی تار مثبت بجلی سے چارج کی جائے گی، جب کہ بسمتھ کی تار منفی بجلی سے چارج کی جائے گی۔ دو جسمانی اجسام کے برقی ہونے کا رجحان جب وہ تھرمل توانائی جذب کرتے ہیں۔ تھرموکوپل میں استعمال کیا جاتا ہے۔.

برقی جسموں کے تعامل سے وابستہ مظاہر کو برقی مظاہر کہا جاتا ہے۔

برقی جسموں کے درمیان تعامل کا تعین نام نہاد کے ذریعہ کیا جاتا ہے۔ برقی قوتیں جو کسی اور نوعیت کی قوتوں سے مختلف ہوتی ہیں کہ وہ چارج شدہ جسموں کو ایک دوسرے کو پیچھے ہٹانے اور اپنی طرف متوجہ کرنے کا باعث بنتی ہیں، چاہے ان کی حرکت کی رفتار کچھ بھی ہو۔

اس طرح، چارج شدہ اجسام کے درمیان تعامل مختلف ہوتا ہے، مثال کے طور پر، کشش ثقل سے، جس کی خصوصیت صرف اجسام کی کشش سے ہوتی ہے، یا مقناطیسی ماخذ کی قوتوں سے، جو چارجز کی نقل و حرکت کی نسبتہ رفتار پر منحصر ہوتی ہے، جس کی وجہ سے مقناطیسی مظاہر میں.

الیکٹریکل انجینئرنگ بنیادی طور پر برقی جسموں کی خصوصیات کے بیرونی اظہار کے قوانین کا مطالعہ کرتی ہے - برقی مقناطیسی شعبوں کے قوانین۔

ہم امید کرتے ہیں کہ اس مختصر مضمون نے آپ کو ایک عام خیال دیا ہے کہ اجسام کی برقی کاری کیا ہے، اور اب آپ جانتے ہیں کہ ایک سادہ تجربے کے ذریعے برقی چارج کے تحفظ کے قانون کی تجرباتی طور پر تصدیق کیسے کی جاتی ہے۔