સતત વિધુતભાર વિતરણ માટે વિધુતભારની રેખીય ઘનતા, પૃષ્ઠ ઘનતા અને કદ ઘનતા સમજાવો.
કેટલાંક હેતુઓ માટે અલગ અલગ વિદ્યુતભારોના પદમાં કામ કરવાનું અવ્યવહારુ છે તેથી સતત વિદ્યુતભાર વિતરણ સાથે કામ કરવાની જરૂર પડે છે.
વિદ્યુતભાર વિતરણ ત્રણ પ્રકારે હોય છે.
$(i)$ રેખીય વિદ્યુતભારનું વિતરણ : કોઈ રેખા પર સતત પથરાયેલા વિદ્યુતભારને વિદ્યુતભારનું રેખીય વિતરણ કહે છે.
સુરેખ તાર પર સ્થૂળ સ્તરે નાનો $\Delta l$ લંબાઈનો ખંડ છે અને $\Delta Q$ તેના પર વિદ્યુતભાર છે.
$\therefore$ વિદ્યુતભારની રેખીય ઘનતા $\lambda=\frac{\Delta Q}{\Delta l}$
રેખીય વિદ્યુતભારની ઘનતાનો $SI$ એકમ $\frac{C}{m}$ છે.
$(ii)$ પૃષ્ઠ વિદ્યુતભાર વિતરણ : કોઈ પૃષ્ઠ પર સતત પથરાયેલા વિદ્યુતભારને પૃષ્ઠ વિદ્યુતભાર વિતરણ કહે છે.
વિદ્યુતભારિત પૃષ્ઠ પરના એકમ ક્ષેત્રફળ દીઠ વિદ્યુતભારને વિદ્યુતભારની પૃષ્ઠ ધનતા કહે છે તેને $\sigma$ વડે દર્શાવાય છે.
સુવાહકની સપાટી પર ક્ષેત્રફળ ખંડ $\Delta S$ પર વિદ્યુતભાર $\Delta Q$ હોય તો,
$\therefore$ વિદ્યુતભારની પૃષ્ઠ ઘનતા $\sigma=\frac{\Delta Q }{\Delta S }$
તે તેનો $SI$ એકમ $\frac{ C }{ m ^{2}}$ છે.
$(iii)$ કદ વિદ્યુતભાર વિતરણ $:$ કોઈ કદમાં સતત પથરાયેલા વિદ્યુતભારને કદ વિદ્યુતભાર વિતરણ કહે છે.
વિદ્યુતભારિત કદ પરના એકમ કદ દીઠ વિદ્યુતભારને વિદ્યુતભારની કદ ધનતા કહે છે તેને $\rho$ વડે દર્શાવાય છે.
જો સ્થૂળ સ્તરે નાના કદ $\Delta V$ ખંડમાં રહેલા વિદ્યુતભારો $\Delta Q$ હોય તો,
કદ વિદ્યુતભારની ધનતા $\rho=\frac{\Delta Q}{\Delta V}$
અને તેનો $SI$ એકમ $\frac{ C }{ m ^{3}}$ છે.
$\rho (r) = \frac{A}{{{r^2}}}{e^{ - 2r/a}}$ જ્યાં $A$ અને $a$ અચળાંકો છે, જેટલી કદ વિદ્યુતભાર ઘનતા ધરાવતા $R$ ત્રિજ્યાના ગોળામાં વિદ્યુત ભારનું વિતરણ થયેલ છે. જો $Q$ એ આ વિતરણનો કુલ વિધુતભાર હોય તો ત્રિજ્યા $R$ કેટલી હશે.
કદ વિદ્યુતભારની ઘનતા હોય, તો $\Delta V$ કદ પરનો વિદ્યુતભાર કેટલો ?
રેખીય, પૃષ્ઠ અને કદ વિદ્યુતભારની ઘનતાની વ્યાખ્યા લખો અને દરેકના $\mathrm{SI}$ એકમ લખો.
વિધુતભારનું રેખીય વિતરણ, પૃષ્ઠ વિતરણ અને કદ વિતરણ કોને કહે છે?
$2 \,cm$ અને $4 \,cm$ ત્રિજ્યાના બે અલગ કરેલા ગોળાઓમાં સમાન વિદ્યુતભાર આપવામાં આવે છે, તો ગોળાઓની સપાટી પર વિદ્યુતભાર ધનતાનો ગુણોત્તર કેટલો હશે ?