Faraday's ice pail experiment
ফ্যারাডের আইস পেইল পরীক্ষা হল 1843 সালে ব্রিটিশ বিজ্ঞানী মাইকেল ফ্যারাডের দ্বারা সম্পাদিত একটি সাধারণ ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক্স পরীক্ষা যা একটি পরিবাহী ধারকের উপর ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ইন্ডাকশনের প্রভাব প্রদর্শন করে। একটি ধারকের জন্য, ফ্যারাডে বরফ ধরে রাখার জন্য তৈরি একটি ধাতব বালতি ব্যবহার করেছিলেন, যা পরীক্ষাকে এর নাম দিয়েছে। পরীক্ষাটি দেখায় যে একটি পরিবাহী শেলের ভিতরে আবদ্ধ একটি বৈদ্যুতিক চার্জ শেলের উপর একটি সমান চার্জ প্ররোচিত করে এবং একটি বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী বস্তুর মধ্যে, চার্জটি সম্পূর্ণরূপে পৃষ্ঠের উপর থাকে। এটি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় সুরক্ষার পিছনের নীতিগুলিও প্রদর্শন করে যেমন ফ্যারাডে খাঁচায় নিযুক্ত। বরফ বালির পরীক্ষাটি ছিল স্থির তড়িৎ আধানের উপর প্রথম সুনির্দিষ্ট পরিমাণগত পরীক্ষা। এটি আজও ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক্সের নীতিগুলি শেখানোর জন্য বক্তৃতা প্রদর্শন এবং পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষাগার কোর্সে ব্যবহৃত হয়। 1843 সালের 4ঠা ফেব্রুয়ারি ফিলোসফিক্যাল জার্নালের সম্পাদক রিচার্ড ফিলিপসকে লেখা এবং 1844 সালের মার্চ সংখ্যায় প্রকাশিত একটি চিঠি থেকে ফ্যারাডের পরীক্ষার বিবরণ বর্ণনা করা হয়েছেঃ "আসুন চিত্রের এ একটি সূক্ষ্ম সোনার পাতার ইলেক্ট্রোমিটার ই-এর তারের দ্বারা একটি উত্তাপযুক্ত পিউটারের প্রতিনিধিত্ব করে, এবং সি তিন বা চার ফুট দৈর্ঘ্যের সাদা সিল্কের শুকনো সুতা দ্বারা উত্তাপযুক্ত একটি গোলাকার পিতলের বল হতে পারে, যাতে নীচের বরফের বালতি থেকে হাত ধরে রাখার প্রভাব দূর হয়। A-কে নিখুঁতভাবে নিষ্ক্রিয় হতে দিন, এবং তারপর একটি [ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক] মেশিন বা লেডেন জার দ্বারা দূরে C-কে চার্জ করতে দিন, এবং A-এর মধ্যে প্রবেশ করান। যদি সি ধনাত্মক হয়, ই ধনাত্মকভাবে বিচ্যুত হবে; যদি সি দূরে নিয়ে যাওয়া হয়, ই নিখুঁতভাবে ভেঙে পড়বে। সি জাহাজ এ-তে প্রবেশ করার সাথে সাথে ই-এর বিচ্যুতি ততক্ষণ পর্যন্ত বৃদ্ধি পাবে যতক্ষণ না সি জাহাজের প্রান্তের নিচে থাকে, এবং যে কোনও বৃহত্তর নিম্নচাপের জন্য বেশ স্থির এবং অপরিবর্তিত থাকবে। এটি দেখায় যে সেই দূরত্বে সি-এর উৎসেচক ক্রিয়া সম্পূর্ণরূপে এ-এর অভ্যন্তরে প্রয়োগ করা হয়। যদি 'সি' কে 'এ'-এর নিচের অংশ স্পর্শ করানো হয়, তবে এর সমস্ত চার্জ 'এ'-কে জানানো হয়, এবং 'সি' প্রত্যাহার করার পরে, সম্পূর্ণরূপে নিষ্ক্রিয় বলে প্রমাণিত হয়। নীচে পরীক্ষামূলক পদ্ধতির একটি বিস্তারিত আধুনিক বিবরণ দেওয়া হয়েছেঃ পরীক্ষাটি একটি পরিবাহী ধাতব ধারক ব্যবহার করে যা উপরে খোলা থাকে, যা মাটি থেকে উত্তাপযুক্ত। ফ্যারাডে একটি 7 ইঞ্চি নিয়োগ করেছিলেন। ব্যাস 10.5 ইঞ্চি। একটি কাঠের স্টুলে লম্বা পিউটার বালতি, (বি) তবে আধুনিক প্রদর্শনীতে প্রায়শই একটি ফাঁপা ধাতব গোলক ব্যবহার করা হয় যার উপরে একটি গর্ত থাকে, বা ধাতব পর্দার একটি সিলিন্ডার, যা একটি অন্তরক স্ট্যান্ডে লাগানো থাকে। এর বাইরের পৃষ্ঠ একটি তারের দ্বারা একটি সংবেদনশীল বৈদ্যুতিক চার্জ ডিটেক্টরের সাথে সংযুক্ত। ফ্যারাডে একটি সোনার পাতার তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র ব্যবহার করেছিলেন, কিন্তু আধুনিক প্রদর্শনীতে প্রায়শই একটি আধুনিক তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র ব্যবহার করা হয় কারণ এটি তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্রের তুলনায় অনেক বেশি সংবেদনশীল, ধনাত্মক ও ঋণাত্মক আধানের মধ্যে পার্থক্য করতে পারে এবং একটি পরিমাণগত পরিমাপ প্রদান করে। আধারটি একটি বড় পরিবাহী বস্তুর সাথে সংক্ষেপে সংযুক্ত করে নিষ্কাশিত হয়, যাকে মাটি (পৃথিবী) বলা হয়; এটি একটি আঙুল দিয়ে স্পর্শ করে, পরিবাহী মানব দেহকে মাটি হিসাবে ব্যবহার করে করা যেতে পারে। যে কোনও প্রাথমিক চার্জ মাটিতে চলে যায়। চার্জ ডিটেক্টর শূন্য পড়ে, যা নির্দেশ করে যে ধারকটির কোনও চার্জ নেই। একটি ধাতব বস্তু সি (ফ্যারাডে একটি অ-পরিবাহী সিল্ক থ্রেড দ্বারা ঝুলন্ত একটি পিতলের বল ব্যবহার করতেন, তবে আধুনিক পরীক্ষাগুলিতে প্রায়শই একটি ছোট ধাতব বল বা ইনসুলেটিং হ্যান্ডেলে লাগানো ডিস্ক ব্যবহার করা হয়) একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মেশিন ব্যবহার করে বিদ্যুৎ দিয়ে চার্জ করা হয় এবং স্পর্শ না করে ধারক এ-তে নামানো হয়। এটি কম হওয়ার সাথে সাথে চার্জ ডিটেক্টরের রিডিং বৃদ্ধি পায়, যা ইঙ্গিত করে যে ধারকটির বাইরের অংশটি চার্জ হয়ে যাচ্ছে। একবার বস্তুটি ধারকটির ঠোঁটের ভিতরে ভালভাবে প্রবেশ করলে চার্জ ডিটেক্টরটি বন্ধ হয়ে যায় এবং একটি ধ্রুবক চার্জ নিবন্ধিত করে, এমনকি যদি বস্তুটি আরও নিচে নামানো হয়। ধারকটির বাইরের দিকের আধানটি বস্তুটির মতো একই মেরুকরণ। যদি চার্জ ডিটেক্টরটি ধারকটির ভিতরের পৃষ্ঠে স্পর্শ করা হয়, তবে এটি বিপরীত মেরুকরণের সাথে চার্জ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, যদি সি বস্তুর ধনাত্মক আধান থাকে, তবে ধারক এ-এর বাইরের অংশে ধনাত্মক আধান পাওয়া যাবে, যেখানে ধারকটির অভ্যন্তরে ঋণাত্মক আধান রয়েছে। যদি সি বস্তুটি দেয়াল স্পর্শ না করে ধারকটির ভিতরে সরানো হয়, তবে চার্জ ডিটেক্টরের রিডিং পরিবর্তন হবে না, যা ইঙ্গিত করে যে ধারকটির বাইরের চার্জটি ধারকটির ভিতরে চার্জ করা বস্তুটি কোথায় রয়েছে তার দ্বারা প্রভাবিত হয় না। যদি চার্জ করা বস্তু 'সি' কে আবার ধারক থেকে বের করে আনা হয়, তবে চার্জ ডিটেক্টরটি আবার শূন্যে নেমে যাবে। এটি দেখায় যে ধারকটির চার্জ সি দ্বারা প্ররোচিত হয়েছিল এবং ধারকটির কোনও নিট চার্জ নেই। অতএব, ভিতরে এবং বাইরে প্রেরিত বিপরীত আধানগুলি অবশ্যই আকারে সমান হতে হবে। চার্জযুক্ত বস্তু সি-কে পাত্রের অভ্যন্তরে স্পর্শ করা হয়। চার্জ ডিটেক্টর রিডিং পরিবর্তিত হয় না। যাইহোক, যদি বস্তুটি এখন ধারক থেকে প্রত্যাহার করা হয়, তবে রিডিং একই থাকে, যা ইঙ্গিত করে যে ধারকটির এখন একটি নেট চার্জ রয়েছে। যদি বস্তুটি চার্জ ডিটেক্টর দিয়ে পরীক্ষা করা হয়, তবে এটি সম্পূর্ণরূপে চার্জবিহীন বলে প্রমাণিত হয় এবং ধারকটির অভ্যন্তরটিও চার্জবিহীন বলে প্রমাণিত হয়। এটি নির্দেশ করে যে সি-এর উপর সমস্ত চার্জ ধারকটিতে স্থানান্তরিত হয়েছে, এবং ধারকটির ভিতরের পৃষ্ঠের বিপরীত চার্জকে ঠিক নিরপেক্ষ করেছে, কেবল বাইরের দিকে চার্জটি রেখে গেছে। সুতরাং ধারকটির ভিতরের চার্জটি সি কিটের চার্জের ঠিক সমান ছিল। শিক্ষার্থীদের পরীক্ষা চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত যন্ত্রপাতি সম্বলিত শিক্ষা সরবরাহ সংস্থাগুলির কাছ থেকে পাওয়া যায়। পরীক্ষাকারীর শরীর, জামাকাপড় বা নিকটবর্তী যন্ত্রপাতিতে বিপথগামী স্থির বৈদ্যুতিক আধানের পাশাপাশি মূল-চালিত সরঞ্জাম থেকে এসি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের কারণে বিপথগামী আধানের কারণে ত্রুটি প্রতিরোধ করা, ধারক বা চার্জ করা বস্তু সি-এর অংশে অতিরিক্ত আধানকে প্ররোচিত করতে পারে, যা একটি ভুল পঠন দেয়। পরীক্ষার সাফল্যের জন্য প্রায়শই এই বহিরাগত আধানগুলি দূর করার জন্য সতর্কতার প্রয়োজন হয়ঃ আধার এবং নিকটবর্তী পরিবাহী বস্তুর উপর যে কোনও আধান পরীক্ষার আগে গ্রাউন্ডিং (আর্থিং) দ্বারা অপসারণ করা উচিত; একটি স্থল নামক কিছু বড় পরিবাহী বস্তুর সাথে সংক্ষিপ্তভাবে স্পর্শ করা। বস্তুটির উপর যে কোনও চার্জ তার পারস্পরিক বিকর্ষণের কারণে মাটিতে প্রবাহিত হবে। একটি আঙুল দিয়ে স্পর্শ করে, পরিবাহী মানব দেহকে মাটি হিসাবে ব্যবহার করে এটি সম্পন্ন করা যেতে পারে। তবে পরীক্ষা-নিরীক্ষাকারীর শরীরকে ধাতব ওয়ার্কবেঞ্চের মতো একটি ভাল ধাতব মাটি স্পর্শ করে বা বিশেষত একটি জলের পাইপ বা বিল্ডিংয়ের মূল পাওয়ার তারের গ্রাউন্ডিং তার স্পর্শ করে ঘন ঘন গ্রাউন্ড করা উচিত। আদর্শভাবে পরীক্ষা-নিরীক্ষাকারীর শরীরকে পুরো পরীক্ষা জুড়ে ভিত্তি করে রাখা উচিত। কিছু প্রদর্শন কিটের মধ্যে রয়েছে পরিবাহী গ্রাউন্ড শিট যা যন্ত্রের নীচে ওয়ার্কবেঞ্চে রাখা হয় এবং পরীক্ষার সময় পরীক্ষাকারী যে অ্যান্টিস্ট্যাটিক কব্জি স্ট্র্যাপ পরেন, যা একটি ভাল মাটির সাথে সংযুক্ত থাকে। ইলেক্ট্রোমিটারটি মাটির সাপেক্ষে চার্জ পরিমাপ করে, তাই ব্যবহারের সময় এটির মাটির সাথে সংযোগের প্রয়োজন হয়। এটিতে একটি গ্রাউন্ড ওয়্যার থাকে, সাধারণত কালো রঙের, যা একটি ক্লিপে শেষ হয় যা ব্যবহারের সময় একটি ধাতব মাটিতে সংযুক্ত করা উচিত। পরীক্ষার সময় পরীক্ষকের অতিরিক্ত নড়াচড়া এড়ানো উচিত। চারপাশে হাঁটা বা হাত নাড়ানো জামাকাপড়ের উপর স্ট্যাটিক চার্জ তৈরি করতে পারে। পরীক্ষাকারীর উচিত বস্তুটিকে পাত্রে নামানোর সময় চার্জ করা বস্তু সি-এর হাতলটি বস্তুটির থেকে যতটা সম্ভব দূরে ধরে রাখা। পেশাদার শিক্ষার্থীদের ল্যাবরেটরি কিটগুলিতে, ধারক এ প্রায়শই ধাতব পর্দার দুটি ঘনীভূত সিলিন্ডার আকারে থাকে, যা শীর্ষে খোলা থাকে। একটি পর্দা ইলেকট্রোস্ট্যাটিক চার্জের জন্য একটি কঠিন ধাতব শীটের মতো কাজ করে, যতক্ষণ না এর ছিদ্রগুলি ছোট হয়। অভ্যন্তরীণ সিলিন্ডারটি নিজেই ফ্যারাডে পাইল ধারক, যা ইনসুলেটিং সাপোর্ট দিয়ে বাইরের সিলিন্ডার থেকে পৃথক করা হয়। বাইরের নলাকার ধাতব পর্দাটি ভিতরের অংশকে ঘিরে রাখে এবং এটিকে বিপথগামী চার্জ থেকে রক্ষা করার জন্য একটি স্থল হিসাবে কাজ করে। এই নকশাটি মূলত বিপথগামী চার্জ সমস্যা দূর করে, পাশাপাশি পরীক্ষাকারীকে ধারকটির ভিতরে দেখতে দেয়। ইলেক্ট্রোমিটার গ্রাউন্ড লিড বাইরের গ্রাউন্ড স্ক্রিনে ক্লিপ করা হয় এবং পরীক্ষাকারী যে কোনও পদ্ধতি সম্পাদন করার সময় এই স্ক্রিনটি স্পর্শ করে। অভ্যন্তরীণ পর্দার ভিত্তি স্থাপনের জন্য, পরীক্ষক তার আঙুলকে অভ্যন্তরীণ এবং বাইরের পর্দার মধ্যে সেতুবন্ধন করতে পারেন। এটি করার সময় এটি গুরুত্বপূর্ণ যে তিনি প্রথমে ভিতরের পর্দা থেকে আঙুল তুলবেন, বাইরের থেকে নয়, যাতে ভিতরের পর্দায় চার্জ না থাকে। আঙুলের ছাপ থেকে ময়লা এবং তেলের পৃষ্ঠ স্তরের কারণে চার্জ করা বস্তু সি এবং ধারকটি হ্যান্ডেল এবং সাপোর্ট বরাবর ফুটো হতে পারে। যদি এটি সন্দেহ করা হয় তবে তেল অপসারণ এবং শুকানোর জন্য সরঞ্জামগুলি ডিটারজেন্ট দিয়ে ধুয়ে ফেলা উচিত। ধারকটির ভিতরের বা বাইরের পৃষ্ঠের চার্জ পরিমাপ করার সময়, চার্জ ডিটেক্টরটি ধারকটির ঠোঁটের কাছাকাছি পৃষ্ঠে স্পর্শ করা উচিত নয়। ধাতুর জ্যামিতির কারণে খোলার প্রান্তের কাছাকাছি অতিরিক্ত আধান ঘনীভূত হয়। ব্যাখ্যা পরিবাহী ধাতব বস্তুতে সচল বৈদ্যুতিক আধান (ইলেকট্রন) থাকে যা ধাতুতে অবাধে চলাচল করতে পারে। একটি চার্জবিহীন অবস্থায়, ধাতুর প্রতিটি অংশে সমান পরিমাণে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক আধান থাকে, ঘনিষ্ঠভাবে মিশ্রিত, তাই এর কোনও অংশেই মোট আধান থাকে না। যদি কোনও বাহ্যিক আধানযুক্ত বস্তুকে ধাতুর টুকরোর কাছে আনা হয়, তবে আধানের বল এই অভ্যন্তরীণ আধানগুলিকে পৃথক করে দেয়। বাহ্যিক আধানের বিপরীত মেরুকরণের আধানগুলি এর প্রতি আকৃষ্ট হয় এবং আধানের মুখোমুখি বস্তুর পৃষ্ঠে চলে যায়। একই মেরুকরণের আধানগুলি প্রতিহত করা হয় এবং আধান থেকে দূরে ধাতুর পৃষ্ঠে চলে যায়। একে বলা হয় ইলেকট্রোস্ট্যাটিক ইন্ডাকশন। উপরের পদ্ধতি 2-এ, ধারকটিতে চার্জ সি নামিয়ে দেওয়া হলে, ধারকটির ধাতুর চার্জ আলাদা হয়ে যায়। যদি সি-এর ধনাত্মক আধান থাকে, তবে ধাতুর ঋণাত্মক আধানগুলি এর প্রতি আকৃষ্ট হয় এবং ধারকটির অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠে চলে যায়, যখন ধনাত্মক আধানগুলি প্রতিহত করা হয় এবং বাইরের পৃষ্ঠে চলে যায়। যদি সি-তে ঋণাত্মক আধান থাকে, তবে আধানগুলির বিপরীত মেরুতা থাকে। যেহেতু আধারটি মূলত চার্জবিহীন ছিল, তাই দুটি অঞ্চলের সমান এবং বিপরীত চার্জ রয়েছে। প্রবর্তন প্রক্রিয়াটি বিপরীতমুখীঃ পদ্ধতি 4-এ, যখন সি অপসারণ করা হয়, তখন বিপরীত আধানগুলির আকর্ষণ তাদের আবার একে অপরের সাথে মিশে যায় এবং পৃষ্ঠের আধান শূন্যে নেমে যায়। এটি চার্জ করা বস্তু সি-এর স্থিতিশীল তড়িৎক্ষেত্র যা মোবাইল চার্জগুলিকে সরানোর কারণ হয়। ধাতুর আধানগুলি পৃথক হওয়ার সাথে সাথে ধাতব পাত্রের পৃষ্ঠে প্ররোচিত আধানের ফলস্বরূপ অঞ্চলগুলি তাদের নিজস্ব তড়িৎস্থায়ী ক্ষেত্র তৈরি করে, যা সি থেকে ক্ষেত্রের বিরোধিতা করে। প্ররোচিত আধানের ক্ষেত্রটি ধাতুর অভ্যন্তর জুড়ে সি থেকে ক্ষেত্রটিকে ঠিক বাতিল করে দেয়। ধাতুর একটি অংশের অভ্যন্তরে স্থির বিদ্যুত্ক্ষেত্র সর্বদা শূন্য থাকে। যদি তা না হত, তবে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শূন্য না হওয়া পর্যন্ত ক্ষেত্রের বল চার্জের আরও গতি এবং আরও চার্জ পৃথকীকরণের কারণ হত। একবার সি পাত্রে ভালভাবে প্রবেশ করলে, সি থেকে আসা প্রায় সমস্ত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের লাইন পাত্রে আঘাত করে। ফলাফল (নীচে প্রমাণিত) হল যে, পাত্রের অভ্যন্তরে প্রবর্তিত মোট আধান সি-এর আধানের সমান। পদ্ধতি 5-এ, যখন সি-কে পাত্রের ভিতরের দেওয়ালে স্পর্শ করা হয়, তখন সি-এর সমস্ত আধান বেরিয়ে যায় এবং প্রবর্তিত আধানকে নিরপেক্ষ করে দেয়, যার ফলে ভিতরের দেওয়াল এবং সি উভয়ই আধানমুক্ত থাকে। আধারটির বাইরের দিকে চার্জ দিয়ে রেখে দেওয়া হয়। মোট প্রভাব হল যে সমস্ত চার্জ যা আগে সি-তে ছিল তা এখন ধারকটির বাইরের দিকে রয়েছে। এর থেকে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপসংহার বের করা যেতে পারে যে, একটি বদ্ধ পরিবাহী আধারের ভিতরে মোট আধান সর্বদা শূন্য থাকে, এমনকি যদি একটি আধানযুক্ত বস্তুও রাখা হয়। যদি ভিতরের আধানটি ধারক প্রাচীরের দিকে একটি পরিবাহী পথ খুঁজে পায়, তবে পারস্পরিক বিকর্ষণের কারণে এটি ধারকটির বাইরের পৃষ্ঠে প্রবাহিত হবে। যদি তা না হয়, অভ্যন্তরীণ আধানটি অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠে একটি সমান এবং বিপরীত আধানকে প্ররোচিত করবে, তাই ভিতরে মোট আধান এখনও শূন্য। একটি পরিবাহী বস্তুর উপর যে কোনও মোট আধান তার পৃষ্ঠে অবস্থিত। প্রুফ ইনডিউসড চার্জ বস্তুর চার্জের সমান পদ্ধতি 5-এ পাওয়া ফলাফল, যে একটি ধাতব পাত্রে আবদ্ধ একটি চার্জযুক্ত বস্তু পাত্রে সমান চার্জ প্ররোচিত করে, গাউসের সূত্র ব্যবহার করে প্রমাণ করা যেতে পারে। ধরে নিন যে ধারক এ কোনও খোল ছাড়াই সি বস্তুটিকে সম্পূর্ণরূপে আবদ্ধ করে (এই অনুমানটি নীচে ব্যাখ্যা করা হয়েছে), এবং সি-এর কিউ কুলম্বের চার্জ রয়েছে। আধান সি-এর বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ধাতুর আয়তনের আধানকে পৃথক করবে, যার ফলে খোলের ভিতরে এবং বাইরের পৃষ্ঠে প্ররোচিত আধানের অঞ্চল তৈরি হবে। এখন শেলের ধাতুর ভিতরে, ভিতরে এবং বাইরের পৃষ্ঠের মধ্যে একটি বদ্ধ পৃষ্ঠ S কল্পনা করুন। যেহেতু S একটি পরিবাহী অঞ্চলে (ধাতুর আয়তনের অভ্যন্তরে) রয়েছে যেখানে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শূন্য, তাই S পৃষ্ঠের সর্বত্র বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শূন্য। অতএব, S পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে মোট বৈদ্যুতিক প্রবাহ অবশ্যই শূন্য হতে হবে। অতএব, গাউসের সূত্র থেকে S পৃষ্ঠের অভ্যন্তরে মোট বৈদ্যুতিক আধান অবশ্যই শূন্য হতে হবেঃ S এর অভ্যন্তরে একমাত্র আধান হল C বস্তুর উপর আধান Q, এবং ধাতুর অভ্যন্তর পৃষ্ঠে প্রেরিত আধান Q। যেহেতু এই দুটি আধানের সমষ্টি শূন্য, তাই আধানের ভিতরের পৃষ্ঠে আধানের মান অবশ্যই সি-এর আধানের সমান কিন্তু বিপরীত হতে হবেঃ কিউ-আধান = −কিউ। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের রেখা ব্যবহার করে ব্যাখ্যা পরিবেষ্টিত আধানটি ধারকটিতে সমান আধানকে প্ররোচিত করে তা দেখার আরেকটি উপায় হল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের রেখার দৃশ্যায়ন যন্ত্র ব্যবহার করা। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের রেখাগুলি সমান চার্জে শেষ হয়; অর্থাৎ প্রতিটি রেখা একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ধনাত্মক চার্জে শুরু হয় এবং সমান পরিমাণ ঋণাত্মক চার্জে শেষ হয়। একটি অতিরিক্ত তথ্য প্রয়োজন যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের রেখাগুলি পরিবাহীদের মধ্যে প্রবেশ করতে পারে না; যদি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের রেখা ধাতুর আয়তনের মধ্যে প্রবেশ করে, তবে ধাতুর ইলেকট্রনগুলি ক্ষেত্রের রেখা বরাবর প্রবাহিত হবে, কোনও বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র না থাকা পর্যন্ত পরিবাহীতে চার্জটি পুনরায় বিতরণ করবে। কন্ডাক্টরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শূন্য হলে কন্ডাক্টরের চার্জগুলি ইলেকট্রোস্ট্যাটিক সাম্যাবস্থায় থাকতে পারে। যখন চার্জ করা বস্তু সি পরিবাহী ধারক এ-এর ভিতরে আবদ্ধ থাকে, তখন বস্তু থেকে প্রসারিত সমস্ত ক্ষেত্রের রেখাগুলি অবশ্যই ধারকটির ভিতরের পৃষ্ঠে শেষ হতে হবে; তাদের যাওয়ার আর কোনও জায়গা নেই। যেহেতু বস্তুর উপর আধানের প্রতিটি একক একটি ক্ষেত্ররেখা থেকে উৎপন্ন হয়, যা ধারকটির উপর সমান প্ররোচিত আধানের উপর শেষ হয়, তাই বস্তুর উপর মোট আধান এবং ধারকটির অভ্যন্তরে প্ররোচিত আধান অবশ্যই সমান হতে হবে। যে কোনও ধারকের বাইরে একটি আধানযুক্ত বস্তু তার চারপাশে একটি সমান আধানকে প্ররোচিত করে। এটি থেকে প্রসারিত ক্ষেত্রের রেখাগুলি ঘরের দেয়াল বা অন্যান্য বস্তুতে প্ররোচিত চার্জের উপর শেষ হয়। এটি সাধারণ নীতিটিকে চিত্রিত করে যে প্রতিটি ধনাত্মক আধানের জন্য মহাবিশ্বের কোথাও একটি সংশ্লিষ্ট ঋণাত্মক আধান থাকতে হবে। গর্তের প্রভাব কঠোরভাবে বলতে গেলে, ধারকটির উপর প্ররোচিত আধান বস্তুর উপর আধানের ঠিক সমান হওয়ার জন্য, ধাতব ধারককে অবশ্যই কোনও গর্ত ছাড়াই চার্জ করা বস্তুটিকে সম্পূর্ণরূপে আবদ্ধ করতে হবে। যদি কোনও খোল থাকে, সি থেকে কিছু বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের লাইন খোলার মধ্য দিয়ে যাবে, এবং তাই ধারকটির উপর বিপরীত চার্জ প্ররোচিত করবে না, তাই ধারকটির পৃষ্ঠের চার্জ সি-এর চার্জের চেয়ে কম হবে। তবে চার্জ করা বস্তুটিকে ভিতরে এবং বাইরে আনার জন্য একটি খোলার প্রয়োজন। তাঁর পরীক্ষায়, ফ্যারাডে বলটি ঝুলিয়ে থ্রেডের সাথে বালির ধাতব ঢাকনা সংযুক্ত করে খোলার কাজটি বন্ধ করে দিয়েছিলেন, তাই যখন বলটি ধারকটির কেন্দ্রে নামানো হয় তখন ঢাকনাটি খোলার কাজটি ঢেকে দেয়। তবে এটার প্রয়োজন নেই। পরীক্ষাটি ফ্যারাডের বালির মতো বড় অনাবৃত খোলা পাত্রেও খুব ভাল কাজ করে। যতক্ষণ পর্যন্ত এটি যথেষ্ট গভীর, এবং ধারকটির ভিতরে সি-এর গভীরতা খোলার ব্যাসের চেয়ে বেশি, ততক্ষণ প্ররোচিত চার্জটি সি-এর চার্জের মানের খুব কাছাকাছি থাকবে। যেমন উপরের অঙ্কনটি দেখায়, একবার চার্জ করা বস্তুটি ভালভাবে ভিতরে থাকলে, বেশিরভাগ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের লাইনগুলি ধারকটির দেয়ালে সি প্রান্ত থেকে উদ্ভূত হয়, তাই তাদের মধ্যে খুব কমই খোলার মধ্য দিয়ে যায় এবং নেতিবাচক চার্জে শেষ হয় যা ধারকটিতে অবস্থিত নয়। জন অ্যামব্রোস ফ্লেমিং, একজন বিশিষ্ট প্রাথমিক বৈদ্যুতিক গবেষক, 1911 সালে লিখেছিলেনঃ তবে পরীক্ষাটি প্রায়শই ব্যাখ্যা করা হয়, উপরের বিভাগগুলির মতো, ধারকটিতে কোনও গর্ত নেই বলে ধরে নিয়ে। ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শিল্ডিং যেহেতু ধাতুর মধ্যবর্তী আয়তনে কোনও বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নেই, তাই ধারকটির বাইরের পৃষ্ঠে চার্জ বিতরণ এবং তার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি ধারকটির অভ্যন্তরে চার্জ দ্বারা সম্পূর্ণরূপে প্রভাবিত হয় না। যদি আধারের ভিতরে চার্জ করা বস্তুটি পদ্ধতি 3-এর মতো সরানো হয়, তবে ভিতরের পৃষ্ঠে প্ররোচিত চার্জ বিতরণ নিজেকে পুনরায় বিতরণ করবে, অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের বাইরে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রগুলির বাতিলকরণ বজায় রাখবে। সুতরাং বাইরের পৃষ্ঠের চার্জগুলি বাইরের বিশ্বের যে কোনও চার্জ সহ সম্পূর্ণরূপে প্রভাবিত হবে না। বাইরে থেকে, ধাতব ধারকটি ঠিক এমনভাবে কাজ করে যেমন এটির একটি পৃষ্ঠ চার্জ + কিউ রয়েছে, যার ভিতরে কোনও চার্জ নেই। একইভাবে, যদি বাইরের দিক থেকে ধারকটির কাছে কোনও বাহ্যিক আধান আনা হয়, তবে বাইরের পৃষ্ঠের প্ররোচিত আধান বন্টন পাত্রের ভিতরে তার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বাতিল করার জন্য পুনরায় বিতরণ করা হবে। সুতরাং পাত্রের ভিতরের চার্জগুলি কোনও বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র "অনুভব" করবে না এবং পরিবর্তন হবে না। সংক্ষেপে, ধারকটির ভিতরে এবং বাইরে অঞ্চলগুলি একে অপরের থেকে বৈদ্যুতিকভাবে বিচ্ছিন্ন, এক অঞ্চল থেকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রগুলি অন্য অঞ্চলে প্রবেশ করতে বা প্রভাবিত করতে পারে না। এটি ফ্যারাডে খাঁচায় ব্যবহৃত ইলেকট্রোস্ট্যাটিক শিল্ডিংয়ের নীতি। আরও পরীক্ষা-নিরীক্ষা বিকল্প পদ্ধতি পরীক্ষাটি পরিচালনার একটি বিকল্প উপায়ঃ পদ্ধতি 2-এ চার্জযুক্ত বস্তু সি-কে পাত্রে নামানোর পরে, পাত্রে বাইরের পৃষ্ঠটি ক্ষণিকের জন্য বন্ধ করে দেওয়া হয়। ধারকটির বাইরের দিকের চার্জটি মাটিতে নেমে যায় এবং চার্জ ডিটেক্টরটি শূন্যে নেমে যায়, ধারকটির অভ্যন্তরে চার্জটি সি-এর সমান কিন্তু বিপরীত হয়। তারপর ধারক থেকে সি বস্তুটি সরানো হয়। যেহেতু সি আর ধারকটির ভিতরের পৃষ্ঠে প্ররোচিত চার্জ ধরে রাখতে উপস্থিত থাকে না, তাই এটি ধারকটির বাইরের দিকে চলে যায়। সুতরাং চার্জ ডিটেক্টর তার আগের রিডিং থেকে একটি সমান কিন্তু বিপরীত চার্জ নিবন্ধিত করে। এই নতুন আধানটি ধারকটির বাইরের পৃষ্ঠে সি-কে স্পর্শ করে সি-এর আধানের সমান এবং বিপরীত প্রমাণিত হতে পারে। দুটি চার্জ একে অপরকে ঠিক নিরপেক্ষ করে, তাই ধারকটির বাইরের অংশ এবং সি উভয়ই চার্জবিহীন বলে মনে করা হয়। যোগাযোগহীন আধান পরিমাপ কোনও বস্তুকে ফ্যারাডে পাত্রে নামিয়ে দেওয়া হলে তা স্পর্শ না করে বা তার আধানকে বিঘ্নিত না করে তার উপর আধান পরিমাপ করার একটি উপায় প্রদান করে। আধারের বাইরের দিকে তার ভিতরে থাকা আধান দ্বারা প্রবর্তিত আধান শুধুমাত্র ভিতরের মোট আধানের উপর নির্ভর করে। যদি একাধিক আধানযুক্ত বস্তুকে পাত্রে নামানো হয়, তবে বাইরের আধানটি তাদের যোগফলের সমান হবে। চার্জ সংযোজন যদি একাধিক পরিবাহী চার্জ করা বস্তুকে একের পর এক পাত্রে নামানো হয় এবং ভিতরে স্পর্শ করা হয়, তবে প্রতিটি বস্তুর উপর সমস্ত চার্জ ধারকটির বাইরের দিকে স্থানান্তরিত হবে, পাত্রে ইতিমধ্যে কতটা চার্জ রয়েছে তা নির্বিশেষে। যদি দুটি পরিবাহী আধানযুক্ত বস্তুকে তাদের বাইরের পৃষ্ঠে একসাথে স্পর্শ করা হয়, তবে উভয়ের চার্জ কেবল দুটি বস্তুর মধ্যে ভাগ করা হবে। এইভাবে চার্জ ভ্যান ডি গ্রাফ জেনারেটরের উপরের টার্মিনালে স্থানান্তরিত হয়। টার্মিনালটি একটি ফাঁপা ধাতব খোল এবং ফ্যারাডে বালতি হিসাবে কাজ করে। চার্জ একটি চলন্ত বেল্টের উপর এর ভিতরে পরিবহন করা হয়, তারপর টার্মিনালের অভ্যন্তরে সংযুক্ত একটি তারের দ্বারা বেল্ট থেকে সরানো হয়। যেহেতু টার্মিনালের অভ্যন্তরটি একটি ধ্রুবক সম্ভাব্যতায় থাকে, তাই বেল্ট থেকে চার্জটি বাইরের পৃষ্ঠে প্রবাহিত হয়, সেখানে চার্জ যোগ করে, টার্মিনালে ইতিমধ্যে কতটা চার্জ রয়েছে তা নির্বিশেষে। যোগাযোগ বিদ্যুতায়ন সমান চার্জ তৈরি করে ফ্যারাডের বালির "চার্জ সামিং" বৈশিষ্ট্যটি প্রমাণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যে যোগাযোগ বিদ্যুতায়ন (ট্রাইবোইলেক্ট্রিসিটি), চার্জিং বস্তুগুলিকে একসাথে ঘষে বা স্পর্শ করে সমান এবং বিপরীত চার্জ তৈরি করে। এক টুকরো পশম এবং এক টুকরো রাবার বা প্লাস্টিক প্রথমে ছেড়ে দেওয়া হয় যাতে তাদের কোনও চার্জ না থাকে, তারপরে উভয়কেই অ-পরিবাহী হ্যান্ডেলের সাথে সংযুক্ত পাত্রে একসাথে নামানো হয়। চার্জ ডিটেক্টর কোনও চার্জ নথিভুক্ত করে না। তারপর এগুলি পাত্রের ভিতরে একসঙ্গে ঘষে দেওয়া হয়। এই ঘষার ফলে ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাবের কারণে পশমটি ধনাত্মকভাবে চার্জ হয়ে যাবে এবং রাবারটি ঋণাত্মকভাবে চার্জ হয়ে যাবে। যাইহোক, যেহেতু এটি সমান আধানের পৃথকীকরণের কারণে হয়, তাই দুটি আধান সমান এবং বিপরীত, তাই উভয় বস্তুর উপর আধানের যোগফল এখনও শূন্য। এটি চার্জ ডিটেক্টর দ্বারা প্রমাণিত হয়, যা অপারেশনের পরেও শূন্য পড়তে থাকে। পৃথক পৃথক বস্তুর উপর চার্জগুলি ধারক থেকে একবারে একটি সরিয়ে প্রদর্শন করা যেতে পারে। চার্জ ডিটেক্টর প্রতিটি অবশিষ্ট বস্তুর জন্য বিপরীত চার্জ নথিভুক্ত করবে। একাধিক ঘনীভূত ধারক তাঁর 1844 সালের মূল গবেষণাপত্রে, ফ্যারাডে একে অপরের ভিতরে বেশ কয়েকটি পরিবাহী ধারক ব্যবহারের প্রভাবও তদন্ত করেছিলেন। তিনি দেখতে পান যে আবেশ প্রভাব একাধিক ধারকের মাধ্যমে একইভাবে কাজ করে যেমনটি এটি একটি ধারকের মাধ্যমে করে। তিনি চারটি পেইল ব্যবহার করেছিলেন, প্রতিটি পরেরটির ভিতরে একটি অ-পরিবাহী প্যাডে সমর্থিত ছিল। যদি একটি আধান সবচেয়ে ভিতরের আধানের মধ্যে নামানো হয়, তবে বাইরের আধানের বাইরের দিকে ঠিক সমান আধান প্রদর্শিত হবে। প্রতিটি বালির বাইরের দিকের আধানটি পরেরটির উপর সমান আধানকে প্ররোচিত করে। যদি একটি পেইল গ্রাউন্ড করা থাকে, তবে এর বাইরের সমস্ত পেইলের চার্জ শূন্যে চলে যায়। তথ্যসূত্র ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক্স পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষা-নিরীক্ষা