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ELECTRIC CURRENT
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"Electric current is defined as the amount of electric charge passing through a cross section of a conductor in unit time."In other words "The rate of flow of electric charge through a cross section of a conductor is called Electric Current". Mathematically Electric current = electric charge / time | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Unit of electric current is AMPERE. 1 ampere = 1 coulomb / 1 sec | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
AMPERE
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In S.I system unit of electric current is ampere. Ampere is defined as: “Current through a conductor will be 1 ampere if one coulomb of electric charge passes through any cross section of conductor in 1 second.” 1 ampere = 1 coulomb / 1 sec | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DIRECTION OF CURRENT
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There are two types of current. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ELECTRONIC CURRENT
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Electronic current flows from negative to positive terminal. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CONVENTIONAL CURRENT
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Direction of conventional current is taken from higher potential to the lower potential.
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Friday, October 9, 2015
F,Sc Physics Part II Chapter 13
Wednesday, October 7, 2015
F,Sc Physics Part II Chapter 12 ELECTROSTATICS
COULOMB’S LAW
INTRODUCTION
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The magnitude of the force of attraction or repulsion between two electric charges at rest was studied by Charles Coulomb. He formulated a law ,known as "COULOMB'S LAW". | ||
STATEMENT
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According to Coulomb's law: The electrostatic force of attraction or repulsion between two point charges is directly proportional to the product of charges. The electrostatic force of attraction or repulsion between two point charges is inversely proportional to the square of distance between them. | ||
MATHEMATICAL REPRESENTATION OF COULOMB'S LAW
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Consider two point charges q1 and q2 placed at a distance of r from each other. Let the electrostatic force between them is F. | ||
According to the first part of the law: | ||
According to the second part of the law: | ||
Combining above statements: | ||
OR ---------------------(I) | ||
Where k is the constant of proportionality. | ||
VALUE OF K
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Value of K is equal to 1/4pe0 | ||
where eo is permittivity of free space .Its volume is 8.85 x 10-12 c2/Nm2. | ||
Thus in S.I. system numerical value of K is 8.98755 x 109 Nm2c-2. | ||
OTHER FORMS OF
COULOMB'S LAW | ||
Putting the value of K = 1/4pe0 in equation (i) | ||
FORCE IN THE PRESENCE OF DIELECTRIC MEDIUM
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If the space between the charges is filled with a non conducting medium or an insulator called "dielectric", it is found that the dielectric reduces the electrostatic force as compared to free space by a factor (er) called DIELECTRIC CONSTANT. It is denoted by er . This factor is also known as RELATIVE PERMITTIVITY. It has different values for different dielectric materials. | ||
In the presence of a dielectric between two charges the Coulomb's law is expressed as: | ||
VECTOR FORM OF
COULOMB'S LAW | ||
The magnitude as well as the direction of electrostatic force can be expressed by using Coulomb's law by vector equation: | ||
Where is the force exerted by q1 on q2 and is the unit vector along the line joining the two charges from q1 to q2.ELECTRIC FIELD - ELECTRIC INTENSITY |
ELECTRIC FIELD
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When an electric charge is placed in space, the space around the charge is modified and if we place another test charge within this space, the test charge will experience some electrostatic force. The modified space around an electric charge is called 'ELECTRIC FIELD'. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
For an exact definition we can describe an electric field as: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Space or region surrounding an electric charge or a charged body within which
another charge experiences some electrostatic force of attraction or repulsion when placed at a point is called Electric Field. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ELECTRIC INTENSITY
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Electric intensity is the strength of electric field at a point. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electric intensity at a point is defined as the force experienced
per unit positive charge at a point placed in the electric field. or It may also be also defined as the electrostatic force per unit charge which the field exerts at a point. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mathematically, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
E=F/q
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UNIT
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N/C or Volt/m
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The force experienced by a charge +q in an electric field depends upon. 1. magnitude of test charge (q) 2. Intensity of electric field (E) It is a vector quantity. It has the same direction as that of force. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ELECTRIC LINES
OF FORCE | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In order to point out the direction of an electric field we can draw a number of lines called electric lines of force. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DEFINITION
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An electric line of force is an imaginary continuous line or curve drawn in an electric field such that tangent to it at any point gives the direction of the electric force at that point.The direction of a line of force is the direction along which a small free positive charge will move along the line. It is always directed from positive charge to negative charge. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CHARACTERISTICS OF ELECTRIC LINES OF FORCE
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Lines of force originate from a positive charge and terminate to a negative charge.
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The tangent to the line of force indicates the direction of the electric field and electric force. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electric lines of force are always normal to the surface of charged body. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electric lines of force contract longitudinally. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
They and expand laterally. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Two electric lines of force cannot intersect each other. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Two electric lines of force proceeding in the same direction repel each other. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Two electric lines of force proceeding in the opposite direction attract each other. The line of force are imaginary but the field it represents as real. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
There are no lines of force inside the conductor. ELECTRIC INTENSITY DUE TO A POINT CHARGE
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ELECTRIC FLUX
GENERAL MEANING OF ELECTRIC FLUX
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In common language flux refers to the flow or stream of any thing from one point to another point. In the similar way electric flux is the total number of lines of force passing through a surface. | ||
PHYSICAL MEANING OF ELECTRIC FLUX
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In physical sense, electric flux is defined as:
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"The total number of lines of force passing through the unit area of a surface held perpendicularly."
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MATHEMATICAL MEANING OF ELECTRIC FLUX
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Mathematically the electric flux is defined as: | ||
"The dot product of electric field intensity (E) and the vector area (DA) is called electric flux." | ||
Where q is the angle between E and DA | ||
MAXIMUM FLUX
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If the surface is placed perpendicular to the electric field then maximum electric lines of force will pass through the surface. Consequently maximum electric flux will pass through the surface.
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ZERO FLUX
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If the surface is placed parallel to the electric field then no electric lines of force will pass through the surface. Consequently no electric flux will pass through the surface. | ||
Flux is a scalar quantity . | ||
UNIT OF FLUX
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ELECTRIC FLUX THROUGH A SPHERE
Consider a small positive point charge +q placed at the centre of a closed sphere of radius "r". The relation is not applicable in this situation because the direction of electric intensity varies point to point over the surface of sphere. In order to overcome this problem the sphere is divided into a number of small and equal pieces each of area DA. The direction of electric field in each segment of sphere is the same i.e. outward normal. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Now we will determine the flux through each segment.
Electric flux through the first segment: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electric flux through the second segment: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Similarly, | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electric flux through other segments: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Being a scalar quantity, the total flux through the sphere will be equal to the algebraic sum of all these flux i.e. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
This expression shows that the total flux through the sphere is 1/eO times the charge enclosed (q) in the sphere. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The total flux through closed sphere is independent of the radius of sphere . GAUSS’S LAW
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