چارج، قوت، اور فاصلے سے عمل کرنے کا راز

خشک بالوں میں پھیرنے پر پلاسٹک کی کنگھی کاغذ کے چھوٹے ٹکڑوں کو اپنی طرف کھینچ سکتی ہے۔ سویٹر پر رگڑا جانے والا غبارہ دیوار کے ساتھ چپک سکتا ہے۔ ٹیپ کی دو پٹیاں الگ کرنے پر ایک دوسرے کی طرف کھنچ سکتی ہیں یا ایک دوسرے کو دور دھکیل سکتی ہیں۔ یہ کوئی خاص مواد نہیں جو کوئی خاص کرتب دکھا رہا ہو۔ یہ عام اشیاء ہیں جن کی برقی حالت (electric state) تبدیل ہو گئی ہے، اور یہ تبدیلی بغیر کسی براہِ راست رابطے کے ایک قوت کی صورت میں ظاہر ہوتی ہے۔

اس برقی حالت کا نام الیکٹرک چارج ہے۔ چارج کوئی رنگ یا بناوٹ نہیں ہے۔ یہ مادے کی ایک ایسی خصوصیت ہے جو یہ طے کرتی ہے کہ وہ برقی تعاملات (electric interactions) میں کس طرح حصہ لیتا ہے۔ کسی بھی مساوات (equation) سے پہلے دو اہم مشاہدات سامنے آتے ہیں۔ اشیاء ایک دوسرے کو اپنی طرف کھینچ (attract) یا دور دھکیل (repel) سکتی ہیں، چاہے وہ ایک دوسرے کو چھو نہ رہی ہوں؛ اور چارج کی دو اقسام ہوتی ہیں، جنہیں عام طور پر مثبت (positive) اور منفی (negative) کہا جاتا ہے۔ ایک جیسی اقسام ایک دوسرے کو دور دھکیلتی ہیں اور مختلف اقسام ایک دوسرے کو اپنی طرف کھینچتی ہیں۔

روزمرہ کے الیکٹرو سٹیٹکس (electrostatics) میں ایک عام عمل ‘پولرائزیشن’ (polarization) ہے۔ ایک نیوٹرل (غیر باردار) شے بھی کشش محسوس کر سکتی ہے کیونکہ اس کے اندر موجود چارجز معمولی طور پر اپنی جگہ سے ہٹ سکتے ہیں۔ ایک طرف کا حصہ زیادہ منفی اور دوسری طرف کا حصہ زیادہ مثبت ہو جاتا ہے، اور قریب والے حصے پر محسوس ہونے والی کھچاؤ کی قوت، دور والے حصے پر محسوس ہونے والی دھکیلنے کی قوت سے زیادہ ہو سکتی ہے۔ مجموعی طور پر وہ شے اب بھی نیوٹرل ہی رہتی ہے، لیکن اسے اپنی طرف کھینچا جا سکتا ہے۔

اگلی تصویر (visual) کا استعمال کرتے ہوئے روزمرہ کے ہر عمل کو مثبت اور منفی چارج کے تصورات اور قریب موجود نیوٹرل شے میں ہونے والی پولرائزیشن سے جوڑیں۔

دفع (repulsion) کا عمل اہم ہے کیونکہ یہ محض ‘چپکنے’ (stickiness) کی سادہ سی وضاحت کو رد کر دیتا ہے۔ اگر دو اجسام ایک دوسرے کو دھکیل کر دور کر سکتے ہیں، تو اس کا مطلب ہے کہ کوئی ایسی چیز کارفرما ہے جس کی ایک مخصوص سمت ہے۔ شامل چارجز کی اقسام کے لحاظ سے قوت کی سمت ایک طرف یا اس کے مخالف ہو سکتی ہے۔

چارج ایک قابلِ پیمائش خصوصیت ہے

الیکٹرک چارج اس بات کی پیمائش کرتا ہے کہ کوئی جسم برقی کشش اور دفع کے عمل میں کتنی شدت سے حصہ لیتا ہے۔ چارج کی علامت $qq$ ہے۔ چارج مثبت یا منفی ہو سکتا ہے۔ یہ علامت اچھے یا برے ہونے کی نشاندہی نہیں کرتی، بلکہ یہ دو ایسی تکمیلی (complementary) اقسام کے لیے ایک لیبل ہے جو مخالف انداز میں عمل کرتی ہیں۔

چارج کا SI یونٹ کولمب (coulomb) ہے جس کی علامت $CC$ ہے۔ دیگر حالات یکساں رہنے پر، چارج کی بڑی مقدار (یعنی $\mathrm{\mid }q\mathrm{\mid }|q|$ کی بڑی قدر) زیادہ مضبوط برقی اثرات پیدا کرتی ہے۔ ایک نیوٹرل (غیر باردار) جسم کا کل چارج $q=0q\; =\; 0$ ہوتا ہے کیونکہ اس کے مثبت اور منفی چارجز ایک دوسرے کو متوازن کر دیتے ہیں۔

چارج محفوظ (conserved) بھی رہتا ہے۔ چارج کے تحفظ (conservation of charge) کا مطلب ہے کہ کسی الگ تھلگ نظام (isolated system) کا کل چارج تبدیل نہیں ہوتا۔ چارج ایک جسم سے دوسرے جسم میں منتقل ہو سکتا ہے، لیکن عام الیکٹرو سٹیٹک حالات میں یہ نہ تو عدم سے پیدا ہوتا ہے اور نہ ہی فنا ہو کر ختم ہوتا ہے۔ جب آپ بالوں پر غبارہ رگڑتے ہیں تو غبارہ خود چارج پیدا نہیں کرتا، بلکہ چارجز منتقل ہوتے ہیں۔ ایک جسم منفی چارج حاصل کرتا ہے جبکہ دوسرے پر اتنی ہی مقدار میں مثبت چارج رہ جاتا ہے، اس لیے کل مقدار وہی رہتی ہے۔

ریاضی کے بغیر اسے بیان کرنے کا ایک مفید طریقہ یہ ہے کہ چارج کا حساب کتاب ہمیشہ متوازن رہتا ہے۔ اگر آپ باہمی عمل (interaction) سے پہلے اور بعد میں شامل تمام اجسام کے چارجز کو جمع کریں، تو یہ مجموعہ تبدیل نہیں ہوتا بشرطیکہ نظام میں کوئی چارج شدہ مادہ داخل نہ ہو یا اس سے باہر نہ نکلے۔

قوت سمت کے ساتھ دھکیلنے یا کھینچنے کا عمل ہے

قوت (force) ایک ایسا عمل ہے جو کسی جسم کی حرکت کو تبدیل کر سکتا ہے؛ یعنی یہ جسم کی رفتار بڑھا سکتا ہے، اسے سست کر سکتا ہے، یا اس کی سمت تبدیل کر سکتا ہے۔ قوت کی علامت $FF$ ہے۔ اس کا SI یونٹ نیوٹن (newton) ہے جس کی علامت $NN$ ہے۔ آپ قوتوں کو دھکیلنے یا کھینچنے کے عمل کے طور پر محسوس کر سکتے ہیں، لیکن طبیعیات میں قوت کی شدت کے ساتھ ساتھ سمت بھی ہوتی ہے۔

الیکٹرو سٹیٹکس میں، چارج شدہ اجسام کے درمیان قوت کشش پر مبنی (attractive) یا دفع کرنے والی (repulsive) ہو سکتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سیدھی لکیر پر بھی سمت اہمیت رکھتی ہے۔ ایک لکیر کا انتخاب کریں اور اس پر ایک مثبت سمت مقرر کریں۔ اس منتخب کردہ سمت میں عمل کرنے والی قوت مثبت ہوتی ہے، اور مخالف سمت میں عمل کرنے والی قوت منفی ہوتی ہے۔ علامت کا مطلب کمزور یا مضبوط ہونا نہیں ہے؛ یہ آپ کے انتخاب کے لحاظ سے سمت کی نشاندہی کرتی ہے۔

اگلا انٹرایکٹو (interactive) آپ کو ایک لکیر پر سادہ علامتی اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے قوت کو سمتی (directional) خصوصیت کے طور پر سمجھنے اور مشق کرنے کا موقع دیتا ہے۔