પ્રેરણ–સ્થૈતવિદ્યુત (induction electrostatic)

February, 1999

પ્રેરણ–સ્થૈતવિદ્યુત (induction electrostatic) : સ્થૈતવિદ્યુત(static electricity)માં વિદ્યુતભારિત પદાર્થનો સીધો (direct) સંપર્ક કર્યા સિવાય અન્ય વિદ્યુતભારરહિત પદાર્થને ભારિત (charge) કરવાની પ્રક્રિયા. આ ઘટના વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ(electromagnetic induction)ની ઘટનાથી સાવ જુદી જ છે. આવા પ્રેરણ વડે અવાહક  બેઠક ઉપર રાખેલા સુવાહક પદાર્થ(ધાતુ)ને વિદ્યુતભારિત કરી શકાય છે. કાચના સળિયાને રેશમી કાપડના ટુકડા સાથે ઘસતાં, કાચ ઉપર ધનવિદ્યુતભાર અને રેશમી કાપડ ઉપર તેટલી જ માત્રામાં ઋણવિદ્યુતભાર ઉદભવે છે. આ સળિયાને ધાતુની નજીક, તેને સ્પર્શ ન કરે તે પ્રમાણે લાવવામાં આવે તો ધાતુની સપાટી ઉપર, સરખી માત્રામાં ઋણવિદ્યુતભાર (ઇલેક્ટ્રૉન) અને ધનવિદ્યુતભાર, પ્રેરણથી ઉત્પન્ન થાય છે. સળિયા તરફ આવેલા છેડા આગળ ઋણ અને બીજા છેડે ધનવિદ્યુતભાર હોય છે. ઋણવિદ્યુતભાર, સળિયા ઉપરના ધનવિદ્યુતભાર સાથે આકર્ષાતો હોવાને કારણે તે તેની સાથે જકડાયેલો રહે છે. અને તેને બંધિત ભાર (bound charge) કહે છે. જ્યારે દૂરના છેડા ઉપરના ધનવિદ્યુતભારને મુક્તભાર (free charge) કહે છે. (જુઓ આકૃતિ 1).

આકૃતિ 1

હવે બીજું બધું જેમનું તેમ રાખીને, ફક્ત સળિયાથી દૂરની બાજુએ આવેલી ધાતુને આંગળી વડે સ્પર્શતાં, શરીર દ્વારા મુક્ત ધનવિદ્યુતભાર જમીનમાં ચાલ્યો જાય છે. આ પ્રક્રિયા ભૂ-સંપર્ક કે ભૂમિ-સંપર્ક (grounding કે earthing) તરીકે ઓળખાય છે જેને આકૃતિ 2માં E સંજ્ઞા વડે દર્શાવેલ છે.

આકૃતિ 2

હવે જો સૌપ્રથમ સળિયાને દૂર કરી ત્યારબાદ વાહક ધાતુ ઉપરથી આંગળીને ઉઠાવી લેવામાં આવે તો ધાતુની સપાટી ઉપરનો ઋણ-વિદ્યુતભાર આખી સપાટી ઉપર પ્રસરી જાય છે. આમ સ્થૈતવિદ્યુત-પ્રેરણ વડે ધાતુની સપાટી ઋણવિદ્યુતભારિત બને છે; જેમાં પ્રેરણ ઉત્પન્ન કરનાર વિદ્યુતભાર કરતાં વિરુદ્ધ સંજ્ઞાનો જ વિદ્યુતભાર મેળવી શકાય છે. જો પ્રથમ તબક્કે જ કાચના સળિયાને ધાતુની સપાટીથી દૂર ન રાખતાં તેનો ભૌતિક સંપર્ક કરવામાં આવે તો ધાતુની સપાટી ઉપર વહનની ઘટના દ્વારા તે જ પ્રકારનો ધનવિદ્યુતભાર પ્રસરી જઈ, તે ધનવિદ્યુતભારિત થઈ હોત. આમ વિદ્યુતવહન અને વિદ્યુતપ્રેરણની ઘટનામાં આવો મહત્વનો તફાવત રહેલો છે.

‘વાન-દ-ગ્રાફ’ નામના જનિત્ર(generator)માં સ્થૈતવિદ્યુત-પ્રેરણના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ થયેલો છે. આ જનિત્રમાં ફરતો અવાહક પટ્ટો, તેમાં આવેલા ધાતુના પોલા ગોળાને લાખો વૉલ્ટ જેટલી વૉલ્ટતા(voltage)થી ભારિત કરતો હોય છે. જેનો ઉપયોગ ન્યૂક્લિયર સંશોધનમાં ન્યૂક્લિય કણોને પ્રચંડ ગતિથી પ્રવેગિત કરવામાં થાય છે.

આનંદ પ્ર. પટેલ