This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റികം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റികം
Electrostatics
വൈദ്യുതിയുടെ നിശ്ചലാധാനങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള പ്രക്രിയകളെപ്പറ്റി പ്രതിപാദിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്‌ത്രശാഖ. ആധാനങ്ങള്‍, ക്ഷേത്രങ്ങള്‍, പൊട്ടന്‍ഷ്യലുകള്‍ എന്നിവയും അവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധങ്ങളുമാണ്‌ ഈ വിഭാഗത്തിൽ ഉള്‍പ്പെടുന്നത്‌. പൊതുവേ പറഞ്ഞാൽ നിശ്ചല വൈദ്യുതിയെപ്പറ്റിയുള്ള പഠനമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റികം.
ചാർജ്‌ വൈദ്യുതിയുടെ അടിസ്ഥാനസങ്കല്‌പമാണ്‌. ഒരു വസ്‌തു ഇലക്‌ട്രോണുകളെ കൂട്ടിച്ചേർക്കുമ്പോഴും വിസർജിക്കുമ്പോഴും ആ വസ്‌തുവിന്‌ വൈദ്യുത ചാർജ്‌ ഉണ്ടാകുന്നു. കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നുവെങ്കിൽ ഋണചാർജും വിസർജിക്കുന്നുവെങ്കിൽ ധനചാർജും ആ വസ്‌തുവിൽ ഉണ്ടാകും. ഉരസൽ അഥവാ ഘർഷണം, സംവേശനം (Induction) മുതലായവ കൊണ്ട്‌ വസ്‌തുക്കളിൽ ആധാനം ഏല്‌പിക്കാം. ഋണചാർജ്‌ കൂടുതലുള്ള ഒരു വസ്‌തുവിനെക്കൊണ്ട്‌ മറ്റൊരു വസ്‌തുവിൽ ഉരച്ചാൽ, രണ്ടാമത്തെ വസ്‌തുവിൽ ഉരയ്‌ക്കുന്ന സ്ഥാനത്തുനിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ വികർഷിക്കപ്പെടുകയും അവിടെ ധനചാർജ്‌ ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നതാണ്‌. റബ്ബറിനെ രോമംകൊണ്ട്‌ ഉരച്ചാൽ റബ്ബറിൽ ഋണചാർജും ഗ്ലാസ്‌ദണ്ഡിനെ സിൽക്കുതുണികൊണ്ടുരച്ചാൽ ദണ്ഡിൽ ധനചാർജും ഉണ്ടാകുന്നു. ഇന്‍സുലേറ്ററുകള്‍ മാത്രമേ ഇത്തരത്തിലുള്ള ഉരസലിന്‌ ശേഷവും പൂർവരീതിയിൽത്തന്നെ അവശേഷിക്കുന്നുള്ളൂ. മറ്റു വസ്‌തുക്കളിൽ ചാലകതമൂലം ചാർജ്‌ നഷ്‌ടപ്പെടുന്നു. ആ വസ്‌തുക്കളെയാണ്‌ ചാലകങ്ങള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നത്‌. ചാർജിനു ചലത(mobility)യില്ലാത്ത ഇന്‍സുലേറ്ററുകളെ ഡൈ-ഇലക്‌ട്രിക്‌ എന്നു വിശേഷിപ്പിക്കുന്നു.
സംവേശനംകൊണ്ടും വസ്‌തുക്കള്‍ ചാർജ്‌ ചെയ്യപ്പെടാം. ഋണാത്മകമായി ചാർജ്‌ ചെയ്യപ്പെട്ട R എന്ന റബ്ബർദണ്ഡ്‌ M എന്ന ലോഹഗോളത്തിനു സമീപംകൊണ്ടുവരിക (ചിത്രം 1). ഒരേ ചാർജുകള്‍ വികർഷിക്കപ്പെടുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ എതിർവശത്തേക്കു വികർഷിക്കപ്പെടുന്നു. അതായത്‌, R-നോട്‌ അടുത്തിരിക്കുന്ന ഭാഗത്ത്‌ അത്രയും തന്നെ ധനചാർജ്‌ ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ ലോഹഗോളം എർത്തുചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ അതിലൂടെ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഭൂമിയിലേക്കൊഴുകും. ഭൂമിയുമായുള്ള ബന്ധം വേർപെടുത്തിയശേഷം R-നെ തത്‌സ്ഥാനത്തുനിന്ന്‌ നീക്കിയാൽ ങ ധനാത്മകമായി ചാർജ്‌ ചെയ്യപ്പെട്ട ഒരു ഗോളമായിത്തീരുന്നു. ഇങ്ങനെ സംവേശനം ചെയ്യപ്പെട്ട ചാർജുകള്‍ ലോഹഗോളത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ വ്യാപിക്കുന്നു.
ഘർഷണം, സംവേശനം മുതലായ പ്രക്രിയകള്‍കൊണ്ട്‌ വൈദ്യുത ചാർജ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളെ ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റിക്‌ ജനറേറ്ററുകള്‍ എന്നു പറയുന്നു. ഇലക്‌ട്രോഫോറസ്‌, വിംഹേഴ്‌സ്റ്റ്‌ യന്ത്രം, കോക്‌റോഫ്‌ട്‌-വാള്‍ടണ്‍ ത്വരിത്രം (accelerator), വാന്‍ഡിഗ്രാഫ്‌ ജനറേറ്റർ എന്നിവ ഇത്തരം ജനറേറ്ററുകളാണ്‌. ഇവയിൽ വാന്‍ഡിഗ്രാഫ്‌ ജനറേറ്റർ കൂടുതൽ വോള്‍ട്ടതയുള്ള ചാർജുകള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുവാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
കൂളും നിയമം. ചാർജുകള്‍ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണവികർഷണബലങ്ങളെയാണ്‌ ഈ നിയമം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. ഇതനുസരിച്ച്‌ R അകലത്തിലിരിക്കുന്ന Q1, Q2 എന്നീ ചാർജുകള്‍ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുതബലം F, Q1 X Q2 നോട്‌ അനുക്രമാനുപാതത്തിലും R2-നോട്‌ വ്യുത്‌ക്രമാനുപാതത്തിലും ആയിരിക്കും. 
. Kയുടെ മൂല്യം ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന മാത്രകളെയും മാധ്യമത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. മെട്രിക്‌ പദ്ധതിയിൽ ചാർജിനെ കൂളും ആയാണ്‌ അളക്കുന്നത്‌. ഒരു കൂളും വീതമുള്ള രണ്ട്‌ ചാർജുകള്‍ ശൂന്യപ്രദേശത്ത്‌ ഒരു മീറ്റർ അകലത്തിൽ വയ്‌ക്കുകയാണെങ്കിൽ അവ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുതബലം 9 x 109 ന്യൂട്ടണ്‍ ആയിരിക്കും. വളരെ വലിയ ഒരു ബലമാണിത്‌. K ഇവിടെ 1/4 πε ആണ്‌; ε ശൂന്യപ്രദേശത്തിന്റെ അന്തർവേശകത്വവും (permitivity).
വൈദ്യുതക്ഷേത്രവും പൊട്ടന്‍ഷ്യലും. ഒരു ചാർജിനു ചുറ്റും വൈദ്യുതബലം ഉണ്ടായിരിക്കും. അവിടെ ഒരു വൈദ്യുതക്ഷേത്രം ഉണ്ട്‌ എന്നു പറയുന്നു. ഒരു ബിന്ദുവിലുള്ള വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ തീവ്രത (intensity) B ബിന്ദുവിൽ വച്ചിട്ടുള്ള ഒരു മാത്ര ചാർജിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന ബലമായാണ്‌ നിർവചിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്‌.q എന്നൊരു ചാർജിൽ നിന്നും r ദൂരത്തിലിരിക്കുന്ന P എന്ന ബിന്ദുവിലുള്ള വൈദ്യുതക്ഷേത്ര(E)ത്തിന്റെ വ്യഞ്‌ജകം താഴെ കൊടുക്കുന്നു.
വൈദ്യുതപൊട്ടന്‍ഷ്യലും ഇതുപോലെ നിർവചിക്കാം. ഒരു ബിന്ദുവിലുള്ള ഇലക്‌ട്രിക്‌ അഥവാ ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റിക്‌ പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ, ഒരു മാത്ര ചാർജിനെ അനന്തതയിൽനിന്ന്‌ ആ ബിന്ദുവരെ കൊണ്ടുവരുന്നതിനു വേണ്ടിവരുന്ന പ്രവൃത്തി (work) ആണ്‌. 
രണ്ടു ബിന്ദുക്കള്‍ E എന്ന വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിലാണെങ്കിൽ അവ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ അന്തരം താഴെ കൊടുക്കുന്നു.
ഗൗസ്‌ നിയമം. ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റികത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനസമവാക്യം എന്നു പറയുന്നത്‌ ഗൗസ്‌ നിയമമാണ്‌. ഇതനുസരിച്ച്‌ ഒരു സംവൃത പ്രതലത്തിൽ (closed surface) നിന്നു ബഹിർഗമിക്കുന്ന മൊത്തം ഇലക്‌ട്രിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ (ചിത്രം 2) ആ പ്രതലത്തിനകത്തുള്ള ചാർജുകളുടെ 1/ε ഗുണനമായിരിക്കും. അതായത്‌.
ρ ചാർജ്‌സാന്ദ്രത ആയിരിക്കും. ഈ നിയമം ഒരു ശക്തമായ വിശ്ലേഷിക ആയുധമായി (analytical tool) ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. ഇതുപയോഗിച്ച്‌ സമമിതമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ചാർജുകളുടെ വൈദ്യുതക്ഷേത്രം കണക്കാക്കിയെടുക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നതാണ്‌. ഇന്‍സുലേറ്റുചെയ്‌ത ഒരു ചാലകത്തിനു കൊടുക്കുന്ന ചാർജുകളെല്ലാം അതിന്റെ പുറം തലത്തിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്ന്‌ ഗൗസ്‌ സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച്‌ തെളിയിക്കാം. ആ ചാലകത്തിനകത്ത്‌ വൈദ്യുതക്ഷേത്രം അനുഭവപ്പെടുന്നില്ല. ചാലകത്തിന്റെ പുറംതലത്തെല്ലാം ഒരേ പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ ആയിരിക്കും. അത്തരം പ്രതലങ്ങളാണ്‌ സമ-പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ പ്രതലങ്ങള്‍.
ധാരിത (Capacitance). ഒരു ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റിക്‌ വ്യൂഹത്തിലുള്ള ചാർജും അതിന്റെ പൊട്ടന്‍ഷ്യലും തമ്മിൽ വ്യക്തമായ ഒരു ബന്ധമുണ്ട്‌. Q ചാർജുള്ള ഒരു ചാലകഗോളത്തിന്റെ പ്രതലത്തിലെ പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ 
ആണ്‌; R ഗോളത്തിന്റെ വ്യാസാർധവും, ഇവിടെ Q-യും V-യും അനുക്രമാനുപാതത്തിലാണെന്നു കാണാം. അതുകൊണ്ട്‌ Q = CV എന്നെടുക്കാം. C-യെ ആ ചാലകഗോളത്തിന്റെ ധാരിത എന്നു പറയുന്നു. മെട്രിക്‌ പദ്ധതിയിൽ ഇതിന്റെ മാത്ര ഒരു ഫാരഡ്‌ ആണ്‌.
തുല്യ എതിർ-ചാർജുകളുള്ള രണ്ട്‌ ചാലകങ്ങള്‍ അടുത്തടുത്ത്‌ വയ്‌ക്കുയാണെങ്കിൽ അവ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ-അന്തരം ചാർജിന്റെ അനുക്രമാനുപാതത്തിലായിരിക്കും. ഈ രീതിയിലുള്ള ചാലകവിന്യാസത്തെ കപ്പാസിറ്റർ അഥവാ കണ്ടന്‍സർ എന്നു വിളിക്കുന്നു. പല ആകൃതിയിലും കണ്ടന്‍സറുകള്‍ നിർമിക്കാമെങ്കിലും രണ്ടു സമാന്തരചാലക-പലകകള്‍ കൊണ്ടുള്ള കണ്ടന്‍സറുകളാണ്‌ സാധാരണമായത്‌. ഇത്തരം സമാന്തരഫലക കണ്ടന്‍സറിന്റെ ധാരിത C താഴെ ചേർക്കുന്നു.
A പലകയുടെ വിസ്‌തീർണവും d പലകകള്‍ തമ്മിലുള്ള ദൂരവുമായിരിക്കും (ചിത്രം 3). പലകകള്‍ക്കിടയ്‌ക്ക്‌ ഒരു ധാരിത വയ്‌ക്കുകയാണെങ്കിൽ കണ്ടന്‍സറിന്റെ ധാരിത വർധിക്കുന്നതായി കാണാം. അപ്പോള്‍ ധാരിത 
ആകുന്നു. t ഡൈ-ഇലക്‌ട്രിക്‌ സ്ഥിരാങ്കമാണ്‌.
കപ്പാസിറ്ററുകള്‍ ഇലക്‌ട്രോണിക പരിപഥങ്ങളുടെ ഒരു പ്രധാനഭാഗമാണ്‌. ഇവയെ ആധാനം ചെയ്‌ത്‌ ഊർജം സുരക്ഷിതമായി സൂക്ഷിക്കുന്നതിനും വൈദ്യുതക്ഷേത്രങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.
(ഡോ. വി. ഉണ്ണിക്കൃഷ്‌ണന്‍ നായർ)
