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आवेशों के किसी विन्यास को व्यवस्थित करने में किया गया कुल कार्य निकाय की किसके तुल्य है:
NCERT पाठ परिभाषित करता है, 'निकाय की स्थितिज ऊर्जा = विन्यास को व्यवस्थित करने में किया गया कुल कार्य।' (समीकरण 2.29 और सारांश का बिंदु 6)
यदि आवेश $q_1$, $r_1$ पर हो और एक अन्य आवेश $q_2$ को अनंत से $r_2$ तक बाह्य क्षेत्र $V(r)$ में लाया जाए, तो $q_2$ को लाने में किए गए कार्य में सम्मिलित होगा:
समीकरण (2.28) के अनुसार, '$q_2$ को $r_2$ तक लाने में किया गया कार्य $q_2V(r_2) + \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q_1q_2}{r_{12}}$ है'। यह बाह्य क्षेत्र और $q_1$ के क्षेत्र दोनों के विरुद्ध कार्य को समाहित करता है।
बाह्य विद्युत क्षेत्र में रखे जाने पर चालक और परावैद्युत के व्यवहार के संबंध में निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सत्य है?
NCERT पाठ के अनुसार, 'परावैद्युत में आवेशों की यह मुक्त गति संभव नहीं है। वास्तव में बाह्य क्षेत्र परावैद्युत के अणुओं को खींचकर या पुनः अभिविन्यस्त करके द्विध्रुव आघूर्ण प्रेरित करता है। सभी आणविक द्विध्रुव आघूर्णों का सामूहिक प्रभाव परावैद्युत की सतह पर नेट आवेश है जो बाह्य क्षेत्र का विरोध करने वाला क्षेत्र उत्पन्न करता है। परंतु चालक के विपरीत, इस प्रकार प्रेरित विरोधी क्षेत्र बाह्य क्षेत्र को पूर्णतः निरस्त नहीं करता। यह उसे केवल कम करता है।' चालक के लिए, 'प्रेरित आवेशों के कारण विद्युत क्षेत्र चालक के भीतर बाह्य क्षेत्र का विरोध करता है। यह तब तक होता है जब तक स्थैतिक स्थिति में दोनों क्षेत्र एक-दूसरे को निरस्त नहीं कर देते और चालक में नेट स्थिरवैद्युत क्षेत्र शून्य नहीं हो जाता।'
बाह्य विद्युत क्षेत्र में रखे अध्रुवीय अणु के लिए, उसके ध्रुवण की प्राथमिक क्रियाविधि क्या है?
NCERT कहता है: 'बाह्य विद्युत क्षेत्र में अध्रुवीय अणु के धनात्मक और ऋणात्मक आवेश विपरीत दिशाओं में विस्थापित होते हैं। विस्थापन तब रुकता है जब अणु के घटक आवेशों पर बाह्य बल प्रत्यानयन बल (अणु के आंतरिक क्षेत्रों के कारण) द्वारा संतुलित हो जाता है। इस प्रकार अध्रुवीय अणु में प्रेरित द्विध्रुव आघूर्ण विकसित होता है।'
परावैद्युतों के संदर्भ में, ऑक्सीजन ($\text{O}_2$) और हाइड्रोजन ($\text{H}_2$) जैसे अणुओं का, उनकी सममिति के कारण, सामान्यतः कैसे वर्णन किया जाता है?
पाठ कहता है: 'अध्रुवीय अणु में धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के केंद्र संपाती होते हैं। तब अणु का कोई स्थायी (या आंतरिक) द्विध्रुव आघूर्ण नहीं होता। अध्रुवीय अणुओं के उदाहरण ऑक्सीजन (O$_2$) और हाइड्रोजन (H$_2$) अणु हैं, जिनका अपनी सममिति के कारण कोई द्विध्रुव आघूर्ण नहीं होता।'
परावैद्युत पदार्थ के प्रति एकांक आयतन द्विध्रुव आघूर्ण को परिभाषित किया जाता है:
NCERT कहता है: 'प्रति एकांक आयतन द्विध्रुव आघूर्ण को ध्रुवण कहते हैं और इसे P से निरूपित किया जाता है।'
रैखिक समदैशिक परावैद्युतों के लिए, ध्रुवण (P), विद्युत प्रवृत्ति ($\chi_e$) और बाह्य विद्युत क्षेत्र (E) के बीच संबंध दिया जाता है:
NCERT स्पष्ट रूप से सूत्र देता है: 'रैखिक समदैशिक परावैद्युतों के लिए, $P = \epsilon_0 \chi_e E$ (2.37)' जहाँ $\chi_e$ विद्युत प्रवृत्ति है।
जब परावैद्युत पट्टिका को एकसमान बाह्य विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो क्षेत्र के लंबवत उसकी सतहों पर प्रेक्षित नेट आवेश होते हैं:
NCERT समझाता है: 'तथापि, विद्युत क्षेत्र के लंबवत परावैद्युत की सतहों पर स्पष्टतः एक नेट आवेश घनत्व होता है... असंतुलित आवेश बाह्य क्षेत्र के कारण प्रेरित आवेश हैं। इस प्रकार ध्रुवित परावैद्युत प्रेरित पृष्ठ आवेश घनत्व वाली दो आवेशित सतहों के तुल्य है... हमें ध्यान रखना चाहिए कि पृष्ठ आवेश घनत्व $\pm \sigma_p$ परावैद्युत में बद्ध (मुक्त नहीं) आवेशों से उत्पन्न होता है।'
बाह्य विद्युत क्षेत्र ($E_0$) के अधीन ध्रुवित रैखिक परावैद्युत पट्टिका के भीतर विद्युत क्षेत्र की बाह्य क्षेत्र से तुलना कैसी है?
पाठ कहता है: 'इन पृष्ठ आवेशों द्वारा उत्पन्न क्षेत्र बाह्य क्षेत्र का विरोध करता है। इस प्रकार परावैद्युत में कुल क्षेत्र उस स्थिति की तुलना में कम हो जाता है जब कोई परावैद्युत उपस्थित न हो।'
किसी पदार्थ के परावैद्युतांक (K) को उसके परावैद्युतांक ($\epsilon$) और मुक्त आकाश के परावैद्युतांक ($\epsilon_0$) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। दिए गए संदर्भ के आधार पर, किसी भी परावैद्युत (K > 1) के लिए, परावैद्युत सहित संधारित्र की धारिता (C) का निर्वात में उसकी धारिता (C$_0$) से क्या संबंध है?
NCERT संबंध देता है: '$C = K C_0$ (2.54)'। यह भी कहता है: 'इस प्रकार किसी पदार्थ का परावैद्युतांक वह गुणक (>1) है जिससे धारिता अपने निर्वात मान से बढ़ जाती है, जब परावैद्युत को संधारित्र की प्लेटों के बीच पूरी तरह डाला जाता है।'
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