स्थिर वैद्युत बल और गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना (Comparison of Electrostatic Force and Gravitation Force)
मानलो एक प्रोटॉन (जिसका द्रव्यमान 1.7 × 10-27 किग्रा तथा जिस पर + 1.6 × 10-19 कूलॉम आवेश है) और एक इलेक्ट्रॉन (जिसका द्रव्यमान 9.1 × 10-31 किग्रा तथा जिस पर – 1.6 × 10-19 कूलॉम आवेश है) एक-दूसरे से r दूरी पर स्थित हैं।
तब कूलॉम के नियमानुसार, उनके मध्य लगने वाला स्थिर वैद्युत बल
F1 = 9 × 109 × (1.6 × 10-19 × 1.6 × 10-19) / r2 न्यूटन [∴ F = 9 × 109 (q1 q2 / r2)] …(1)
न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण नियम से उनके मध्य लगने वाला गुरुत्वाकर्षण बल
F2 = 6.67 × 10-11 × (1.7 × 10-27 × 9.1 × 10-31) / r2 न्यूटन [∴ F = G m1 m2 / r2] …(2)
समीकरण (1) में समीकरण (2) का भाग देने पर,
F1 / F2 = 2.4 × 1039 या F1 = 2.4 × 1039 F2
इस प्रकार, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन के मध्य लगने वाला स्थिर वैद्युत बल उनके मध्य लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल से लगभग 1039 गुना शक्तिशाली होता है। दूसरे शब्दों में, स्थिर वैद्युत अन्योन्य क्रिया, गुरुत्वीय अन्योन्य क्रिया से अधिक शक्तिशाली होती है।
| नोट : स्थिर विद्युत् बल और गुरुत्वाकर्षण बल का अनुपात | |
| दो इलेक्ट्रॉनों के लिये | 1043 |
| दो प्रोटॉनों के लिए | 1036 |
| एक इलेक्ट्रॉन तथा एक प्रोटॉन के लिये | 1039 |
| दो न्यूट्रॉनों के लिये | 0 |
| एक न्यूट्रॉन तथा दूसरा किसी अन्य आवेशित कण के लिये | 0 |
स्थिर वैद्युत बल और गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना
| स्थिर वैद्युत बल | गुरुत्वाकर्षण बल |
|---|---|
| समानता | |
| (i) यह बल दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के नियम का पालन करता है। | (i) यह बल भी दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के नियम का पालन करता है। |
| (ii) यह एक केन्द्रीय बल है जो दोनों आवेशों को मिलाने वाली रेखा के अनुदिश कार्य करता है। | (ii) यह भी एक केन्द्रीय बल है जो दोनों द्रव्यमानों को मिलाने वाली रेखा के अनुदिश कार्य करता है। |
| (iii) यह एक संरक्षी बल है। | (iii) यह भी एक संरक्षी बल है। |
| (iv) यह बल निर्वात् में भी लगता है। | (iv) यह बल भी निर्वात् में लग सकता है। |
| असमानता | |
| (i) यह बल आकर्षण या प्रतिकर्षण प्रकृति का हो सकता है। | (i) यह बल केवल आकर्षण प्रकृति का होता है। |
| (ii) यह एक प्रबल बल है। | (ii) यह एक निर्बल बल है। |
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स्थिर वैद्युत बल और गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना — प्रश्नोत्तर
प्रश्न 1: एक इलेक्ट्रॉन तथा एक प्रोटॉन के मध्य स्थिर वैद्युत बल, गुरुत्वाकर्षण बल से कितना गुना शक्तिशाली होता है?
उत्तर: एक इलेक्ट्रॉन तथा एक प्रोटॉन के मध्य लगने वाला स्थिर वैद्युत बल उनके बीच लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल से लगभग 1039 गुना अधिक शक्तिशाली होता है।
प्रश्न 2: दो इलेक्ट्रॉनों तथा दो प्रोटॉनों के लिए स्थिर वैद्युत बल और गुरुत्वाकर्षण बल का अनुपात क्या होता है?
उत्तर:
- दो इलेक्ट्रॉनों के लिए अनुपात: 1043
- दो प्रोटॉनों के लिए अनुपात: 1036
प्रश्न 3: स्थिर वैद्युत बल और गुरुत्वाकर्षण बल में क्या-क्या समानताएँ होती हैं?
उत्तर: दोनों बलों में निम्नलिखित समानताएँ होती हैं:
- दोनों बल दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के नियम का पालन करते हैं।
- दोनों केन्द्रीय बल हैं, जो कणों/आवेशों को मिलाने वाली रेखा के अनुदिश कार्य करते हैं।
- दोनों बल संरक्षी बल होते हैं।
- दोनों बल निर्वात् में भी लग सकते हैं।
प्रश्न 4: स्थिर वैद्युत बल और गुरुत्वाकर्षण बल में क्या-क्या असमानताएँ (अंतर) हैं?
उत्तर: दोनों बलों में प्रमुख अंतर इस प्रकार हैं:
| स्थिर वैद्युत बल | गुरुत्वाकर्षण बल |
|---|---|
| 1. यह आकर्षण और प्रतिकर्षण दोनों प्रकृति का हो सकता है। | 1. यह केवल आकर्षण प्रकृति का होता है। |
| 2. यह एक अत्यंत प्रबल बल है। | 2. यह एक दुर्बल (निर्बल) बल है। |
| 3. यह माध्यम की उपस्थिति पर निर्भर करता है। | 3. यह माध्यम पर निर्भर नहीं करता है। |
प्रश्न 5: दो न्यूट्रॉनों के बीच स्थिर वैद्युत बल तथा गुरुत्वाकर्षण बल का अनुपात कितना होता है और क्यों?
उत्तर: दो न्यूट्रॉनों के बीच स्थिर वैद्युत बल तथा गुरुत्वाकर्षण बल का अनुपात शून्य (0) होता है, क्योंकि न्यूट्रॉन अनावेशित (उदासीन) कण है और उस पर कोई स्थिर वैद्युत बल नहीं लगता।
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