वोल्टेज, करंट, प्रतिरोध और ओम का नियम: 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

इस ट्यूटोरियल में शामिल

कैसे विद्युत आवेश वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध से संबंधित है।

वोल्टेज, करंट और रेजिस्टेंस क्या होते हैं।

ओम का नियम क्या है और बिजली को समझने के लिए इसका उपयोग कैसे करें।

इन अवधारणाओं को प्रदर्शित करने के लिए एक सरल प्रयोग।

चरण 1: इलेक्ट्रिक चार्ज

विद्युत आवेश पदार्थ का भौतिक गुण है जिसके कारण इसे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में रखने पर बल का अनुभव होता है। विद्युत आवेश दो प्रकार के होते हैं: धनात्मक और ऋणात्मक (आमतौर पर क्रमशः प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों द्वारा वहन किया जाता है)। जैसे आवेश प्रतिकर्षित करते हैं और विपरीत आकर्षित करते हैं। नेट चार्ज की अनुपस्थिति को तटस्थ कहा जाता है। यदि किसी वस्तु में इलेक्ट्रॉनों की अधिकता है, और अन्यथा सकारात्मक रूप से चार्ज या अपरिवर्तित है, तो एक वस्तु को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। विद्युत आवेश की SI व्युत्पन्न इकाई कूलम्ब (C) है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, एम्पीयर-आवर (आह) का उपयोग करना भी आम है; जबकि रसायन विज्ञान में प्राथमिक आवेश (e) को एक इकाई के रूप में उपयोग करना आम बात है। प्रतीक क्यू अक्सर चार्ज को दर्शाता है। आवेशित पदार्थ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, इसके प्रारंभिक ज्ञान को अब शास्त्रीय विद्युतगतिकी कहा जाता है, और यह अभी भी उन समस्याओं के लिए सटीक है जिनके लिए क्वांटम प्रभावों पर विचार करने की आवश्यकता नहीं है।

विद्युत आवेश कुछ उप-परमाणु कणों का एक मौलिक संरक्षित गुण है, जो उनके विद्युत चुम्बकीय संपर्क को निर्धारित करता है। विद्युत आवेशित पदार्थ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से प्रभावित होता है या उत्पन्न करता है। एक गतिमान आवेश और एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के बीच परस्पर क्रिया विद्युत चुम्बकीय बल का स्रोत है, जो चार मूलभूत बलों में से एक है (यह भी देखें: चुंबकीय क्षेत्र)।

बीसवीं सदी के प्रयोगों ने प्रदर्शित किया कि विद्युत आवेश परिमाणित होता है; यानी, यह अलग-अलग छोटी इकाइयों के पूर्णांक गुणकों में आता है, जिन्हें प्राथमिक चार्ज कहा जाता है, ई, लगभग 1.602×10−19 कूलॉम के बराबर (क्वार्क नामक कणों को छोड़कर, जिनमें चार्ज होते हैं जो 1/3e के पूर्णांक गुणक होते हैं)। प्रोटॉन में +e का आवेश होता है, और इलेक्ट्रॉन पर -e का आवेश होता है। आवेशित कणों का अध्ययन, और कैसे फोटॉन द्वारा उनकी बातचीत की मध्यस्थता की जाती है, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स कहलाती है।

चरण 2: वोल्टेज：

वोल्टेज, विद्युत संभावित अंतर, विद्युत दबाव या विद्युत तनाव (औपचारिक रूप से V या ∆U, लेकिन अधिक बार V या U के रूप में सरलीकृत, उदाहरण के लिए ओम या किरचॉफ के सर्किट कानूनों के संदर्भ में) दो के बीच विद्युत संभावित ऊर्जा में अंतर है प्रति यूनिट इलेक्ट्रिक चार्ज अंक। दो बिंदुओं के बीच का वोल्टेज परीक्षण आवेश को दो बिंदुओं के बीच स्थानांतरित करने के लिए एक स्थिर विद्युत क्षेत्र के विरुद्ध प्रति इकाई आवेश में किए गए कार्य के बराबर होता है। इसे वोल्ट की इकाइयों (एक जूल प्रति कूलम्ब) में मापा जाता है।

वोल्टेज स्थिर विद्युत क्षेत्रों, चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से विद्युत प्रवाह, समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्रों, या इन तीनों के कुछ संयोजन के कारण हो सकता है। [1] [२] एक प्रणाली में दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज (या संभावित अंतर) को मापने के लिए एक वाल्टमीटर का उपयोग किया जा सकता है; अक्सर एक सामान्य संदर्भ क्षमता जैसे कि सिस्टम का आधार बिंदुओं में से एक के रूप में उपयोग किया जाता है। एक वोल्टेज या तो ऊर्जा के स्रोत (इलेक्ट्रोमोटिव बल) का प्रतिनिधित्व कर सकता है या खोई हुई, प्रयुक्त या संग्रहीत ऊर्जा (संभावित ड्रॉप) का प्रतिनिधित्व कर सकता है

वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध का वर्णन करते समय, एक सामान्य सादृश्य एक पानी की टंकी है। इस सादृश्य में, चार्ज को पानी की मात्रा द्वारा दर्शाया जाता है, वोल्टेज को पानी के दबाव से और करंट को जल प्रवाह द्वारा दर्शाया जाता है। तो इस सादृश्य के लिए, याद रखें:

पानी = चार्ज

दबाव = वोल्टेज

प्रवाह = वर्तमान

जमीन से एक निश्चित ऊंचाई पर पानी की टंकी पर विचार करें। इस टंकी के नीचे एक नली होती है।

तो, उच्च प्रतिरोध वाले टैंक में करंट कम होता है।

चरण 3: बिजली：

विद्युत विद्युत आवेश की उपस्थिति और प्रवाह है। इसका सबसे प्रसिद्ध रूप तांबे के तारों जैसे कंडक्टरों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है।

बिजली ऊर्जा का एक रूप है जो सकारात्मक और नकारात्मक रूपों में आती है, जो स्वाभाविक रूप से (बिजली के रूप में) होती है, या उत्पन्न होती है (जैसे जनरेटर में)। यह ऊर्जा का एक रूप है जिसका उपयोग हम मशीनों और विद्युत उपकरणों को चलाने के लिए करते हैं। जब आवेश गतिमान नहीं होते हैं, विद्युत को स्थैतिक विद्युत कहते हैं। जब आवेश गतिमान होते हैं तो वे विद्युत धारा होते हैं, जिन्हें कभी-कभी 'गतिशील विद्युत' कहा जाता है। बिजली प्रकृति में सबसे प्रसिद्ध और खतरनाक प्रकार की बिजली है, लेकिन कभी-कभी स्थैतिक बिजली चीजों को एक साथ चिपका देती है।

बिजली खतरनाक हो सकती है, खासकर पानी के आसपास क्योंकि पानी कंडक्टर का एक रूप है। उन्नीसवीं सदी से, हमारे जीवन के हर हिस्से में बिजली का उपयोग किया गया है। तब तक आंधी में देखा तो बस एक कौतूहल ही था।

यदि कोई चुंबक धातु के तार के पास से गुजरे तो विद्युत उत्पन्न की जा सकती है। यह एक जनरेटर द्वारा उपयोग की जाने वाली विधि है। सबसे बड़े जनरेटर बिजली स्टेशनों में हैं। दो अलग-अलग प्रकार की धातु की छड़ों के साथ एक जार में रसायनों को मिलाकर भी बिजली उत्पन्न की जा सकती है। यह बैटरी में उपयोग की जाने वाली विधि है। स्थैतिक बिजली दो सामग्रियों के बीच घर्षण के माध्यम से बनाई जाती है। उदाहरण के लिए, एक ऊन टोपी और एक प्लास्टिक शासक। इन्हें आपस में रगड़ने से चिंगारी निकल सकती है। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की तरह सूर्य से ऊर्जा का उपयोग करके भी बिजली बनाई जा सकती है।

जहां से बिजली पैदा होती है वहां से तारों के जरिए घरों में बिजली पहुंचती है। इसका उपयोग इलेक्ट्रिक लैंप, इलेक्ट्रिक हीटर आदि द्वारा किया जाता है। कई घरेलू उपकरण जैसे वाशिंग मशीन और इलेक्ट्रिक कुकर बिजली का उपयोग करते हैं। फैक्ट्रियों में बिजली से चलने वाली मशीनें हैं। जो लोग हमारे घरों और कारखानों में बिजली और बिजली के उपकरणों का काम करते हैं, उन्हें "इलेक्ट्रीशियन" कहा जाता है।

मान लीजिए कि अब हमारे पास दो टैंक हैं, प्रत्येक टैंक नीचे से एक नली के साथ आता है। प्रत्येक टैंक में पानी की समान मात्रा होती है, लेकिन एक टैंक पर नली दूसरे पर नली की तुलना में संकरी होती है।

हम किसी भी नली के अंत में समान मात्रा में दबाव मापते हैं, लेकिन जब पानी बहना शुरू होता है, तो संकरी नली वाले टैंक में पानी की प्रवाह दर टैंक में पानी की प्रवाह दर से कम होगी। चौड़ी नली। विद्युत शब्दों में, संकरी नली से प्रवाहित धारा चौड़ी नली से प्रवाहित धारा से कम होती है। यदि हम चाहते हैं कि प्रवाह दोनों होज़ों के माध्यम से समान हो, तो हमें संकरी नली के साथ टैंक में पानी (चार्ज) की मात्रा बढ़ानी होगी।

चरण 4: विद्युत प्रतिरोध और चालकता

हाइड्रोलिक सादृश्य में, एक तार (या रोकनेवाला) के माध्यम से बहने वाली धारा एक पाइप के माध्यम से बहने वाले पानी की तरह होती है, और तार के पार वोल्टेज ड्रॉप दबाव की बूंद की तरह होता है जो पाइप के माध्यम से पानी को धक्का देता है। चालकता किसी दिए गए दबाव के लिए कितना प्रवाह होता है, और प्रतिरोध आनुपातिक है कि किसी दिए गए प्रवाह को प्राप्त करने के लिए कितना दबाव आवश्यक है। (चालन और प्रतिरोध पारस्परिक हैं।)

वोल्टेज ड्रॉप (यानी, रोकनेवाला के एक तरफ और दूसरे पर वोल्टेज के बीच का अंतर), वोल्टेज ही नहीं, एक रोकनेवाला के माध्यम से वर्तमान को धक्का देने वाला ड्राइविंग बल प्रदान करता है। हाइड्रोलिक्स में, यह समान है: एक पाइप के दो किनारों के बीच दबाव का अंतर, दबाव ही नहीं, इसके माध्यम से प्रवाह को निर्धारित करता है। उदाहरण के लिए, पाइप के ऊपर पानी का एक बड़ा दबाव हो सकता है, जो पाइप के माध्यम से पानी को नीचे धकेलने का प्रयास करता है। लेकिन पाइप के नीचे उतना ही बड़ा पानी का दबाव हो सकता है, जो पाइप के माध्यम से पानी को वापस ऊपर धकेलने की कोशिश करता है। यदि ये दबाव समान हैं, तो पानी नहीं बहता है। (दाईं ओर की छवि में, पाइप के नीचे पानी का दबाव शून्य है।)

एक तार, रोकनेवाला या अन्य तत्व का प्रतिरोध और चालकता ज्यादातर दो गुणों से निर्धारित होता है:

• ज्यामिति (आकार), और
• सामग्री

ज्यामिति महत्वपूर्ण है क्योंकि एक चौड़े, छोटे पाइप की तुलना में लंबे, संकीर्ण पाइप के माध्यम से पानी को धकेलना अधिक कठिन होता है। उसी तरह, एक लंबे, पतले तांबे के तार में एक छोटे, मोटे तांबे के तार की तुलना में अधिक प्रतिरोध (कम चालकता) होता है।

सामग्री भी महत्वपूर्ण हैं। बालों से भरा एक पाइप समान आकार और आकार के एक साफ पाइप की तुलना में पानी के प्रवाह को अधिक प्रतिबंधित करता है। इसी तरह, एक तांबे के तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से और आसानी से प्रवाहित हो सकते हैं, लेकिन समान आकार और आकार के स्टील के तार के माध्यम से आसानी से प्रवाह नहीं कर सकते हैं, और वे अनिवार्य रूप से रबर जैसे इन्सुलेटर के माध्यम से बिल्कुल भी प्रवाह नहीं कर सकते हैं, चाहे उसका आकार कुछ भी हो। तांबे, स्टील और रबर के बीच का अंतर उनकी सूक्ष्म संरचना और इलेक्ट्रॉन विन्यास से संबंधित है, और इसे प्रतिरोधकता नामक एक संपत्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है।

ज्यामिति और सामग्री के अलावा, कई अन्य कारक हैं जो प्रतिरोध और चालन को प्रभावित करते हैं।

इसका कारण यह है कि हम एक ही दबाव में एक व्यापक पाइप की तुलना में एक संकीर्ण पाइप के माध्यम से अधिक मात्रा में फिट नहीं हो सकते हैं। यह प्रतिरोध है। संकीर्ण पाइप इसके माध्यम से पानी के प्रवाह का "प्रतिरोध" करता है, भले ही पानी उसी दबाव में हो जैसे कि व्यापक पाइप के साथ टैंक।

विद्युत शब्दों में, इसे समान वोल्टेज और विभिन्न प्रतिरोधों वाले दो सर्किटों द्वारा दर्शाया जाता है। उच्च प्रतिरोध वाला सर्किट कम चार्ज को प्रवाहित करने की अनुमति देगा, जिसका अर्थ है कि उच्च प्रतिरोध वाले सर्किट में कम धारा प्रवाहित होती है।

चरण 5: ओम का नियम：

ओम का नियम कहता है कि दो बिंदुओं के बीच एक कंडक्टर के माध्यम से वर्तमान दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है। आनुपातिकता की निरंतरता, प्रतिरोध का परिचय, एक सामान्य गणितीय समीकरण पर आता है जो इस संबंध का वर्णन करता है:

जहां मैं एम्पीयर की इकाइयों में कंडक्टर के माध्यम से वर्तमान है, वी वोल्ट की इकाइयों में कंडक्टर के पार मापा गया वोल्टेज है, और आर ओम की इकाइयों में कंडक्टर का प्रतिरोध है। अधिक विशेष रूप से, ओम का नियम कहता है कि इस संबंध में R स्थिर है, धारा से स्वतंत्र है।

कानून का नाम जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज ओम के नाम पर रखा गया था, जिन्होंने 1827 में प्रकाशित एक ग्रंथ में, विभिन्न लंबाई के तार वाले सरल विद्युत सर्किट के माध्यम से लागू वोल्टेज और करंट के मापन का वर्णन किया था। ओम ने अपने प्रयोगात्मक परिणामों को ऊपर के आधुनिक रूप (इतिहास देखें) की तुलना में थोड़ा अधिक जटिल समीकरण द्वारा समझाया।

भौतिकी में, ओम के नियम शब्द का प्रयोग मूल रूप से ओम द्वारा तैयार किए गए कानून के विभिन्न सामान्यीकरणों को संदर्भित करने के लिए भी किया जाता है।