एनसीईआरटी कक्षा 10 विज्ञान अध्याय 12 - विधुत संशोधन नोट्स

हाल के दिनों में, बिजली के बिना जीवन असंभव होगा। हमारे घरों में रोशनी करने से लेकर, हमारे उपकरणों को चार्ज करने तक, बिजली हमारे दिन-प्रतिदिन के जीवन का एक अभिन्न अंग बन गई है। इसलिए बिजली की उ(iii) समय के सीधे आनुपातिक (t) जिसके लिए प्रतिरोधक से करंट प्रवाहित होता है।त्पत्ति, विशेषताओं और उपयोग को समझना आवश्यक हो जाता है। वर्तमान अध्याय में हम चर्चा करेंगे:

विद्युत प्रवाह और सर्किट
विद्युत क्षमता और संभावित अंतर
सर्किट आरेख
ओम कानून
वे कारक जिन पर किसी चालक का प्रतिरोध निर्भर करता है
प्रतिरोधों की एक प्रणाली का प्रतिरोध
विद्युत प्रवाह का ताप प्रभाव
विद्युत शक्ति

चार्ज   $o$ (क्यू)
चार्ज पदार्थ की एक विशिष्ट इकाई है जिसके माध्यम से पदार्थ विद्युत बलों का अनुभव करता है। यह या तो ऋणात्मक (इलेक्ट्रॉन) या धनात्मक (प्रोटॉन) हो सकता है
"कूलम्ब" आवेश की SI इकाई है, जिसे C द्वारा दर्शाया जाता है।
शुद्ध आवेश (Q) - कुल आवेश
1C शुद्ध आवेश लगभग इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रॉनों में निहित आवेश के बराबर होता है   $6 imes {10^{18}}$ ।
Q = ne
(n इलेक्ट्रॉनों की संख्या है)
यदि Q= 1C,   $e = 1.6 imes ;{10^{ - 19}}C$ (इलेक्ट्रॉन पर ऋणात्मक आवेश)
$n = frac{Q}{e} = frac{1}{{1.6 imes {{10}^{ - 19}}}}$
= $frac{{100}}{{16}} imes {10^{18}} = 6.2 imes {10^{18}}$
$n = 6 imes {10^{18}}$ इलेक्ट्रॉन

वर्तमान (मैं)

शुद्ध आवेश के प्रवाह की दर को धारा कहते हैं। (I) द्वारा निरूपित
$I = frac{Q}{t}$
विद्युत धारा को प्रति सेकंड में एक इकाई क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से बहने वाले चार्ज की मात्रा के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है।
करंट की एसआई इकाई "एम्पीयर" है। ए द्वारा निरूपित।
एम्पीयर   $o$ प्रति सेकंड बहने वाले चार्ज के एक कूलम्ब के रूप में परिभाषित किया गया है।
$1A = frac{{1C}}{{1S}}$
एक विद्युत परिपथ में विद्युत धारा इलेक्ट्रॉन के प्रवाह (-ve आवेश) के विपरीत दिशा में प्रवाहित होती है। इस धारा को पारंपरिक धारा कहा जाता है। यह +ve टर्मिनल बैटरी या सेल से -ve टर्मिनल की ओर प्रवाहित होती है। करंट की छोटी मात्रा को
mA (मिली एम्पीयर) =   ${10^{ - 3}}A$
µA (माइक्रो एम्पीयर) = . में व्यक्त किया जाता है ${10^{ - 6}}A$
अमीटर (Ammeter) : यह एक परिपथ में विद्युत धारा को मापने के लिए प्रयोग किया जाने वाला उपकरण है। यह हमेशा एक सर्किट में श्रृंखला में जुड़ा होता है। इसका प्रतिरोध कम है (व्यावहारिक रूप से)। आदर्श रूप से एमीटर का प्रतिरोध शून्य होना चाहिए। इसे विद्युत परिपथ के रूप में दर्शाया जाता है :  यह एक बंद पथ है जिसके साथ विद्युत धारा प्रवाहित होती है। इलेक्ट्रॉन तभी प्रवाहित हो सकते हैं जब विद्युत क्षमता में अंतर हो।  उदाहरण के लिए "एक ट्यूब के माध्यम से बहने वाला पानी"। यह तभी संभव है जब एक ओर उच्च दाब और दूसरी ओर निम्न दाब हो, तब यह उच्च दाब से निम्न दाब की ओर गति करेगा। विद्युत प्रवाह के मामले में, एक सेल में रासायनिक क्रिया के कारण चार्ज का प्रवाह संभव हो जाता है जो सेल के टर्मिनलों में संभावित अंतर उत्पन्न करता है।
$- - - (A)- - - -$

विद्युत विभव अंतर: इसे विद्युत परिपथ में एकांक आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने में किए गए कार्य के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$V = frac{W}{Q}$
वी  - संभावित अंतर
डब्ल्यू  - कार्य
क्यू  - संभावित अंतर की नेट चार्ज
एसआई इकाई - वोल्ट। "वी" द्वारा चिह्नित। इसका नाम एलेसेंड्रो वोल्टा के नाम पर रखा गया है।
एक वोल्ट $o$   जब धारावाही चालक के एक कूलाम (1C) आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने में 1 जूल कार्य किया जाता है तो विभवान्तर IV कहलाता है।
$1V = frac{{1J}}{{1C}}$
वोल्टमीटर $o$   यह एक उपकरण है, जिसका उपयोग संभावित अंतर को मापने के लिए किया जाता है और प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है $- - - {}^ - {(V)^ + } - - - - -$ एक विद्युत परिपथ में। यह हमेशा समानांतर में उन बिंदुओं से जुड़ा होता है जिनके बीच संभावित अंतर को मापा जाना है। इसका उच्च प्रतिरोध है।
सर्किट आरेख: एक  सर्किट आरेख  (विद्युत  आरेख , प्राथमिक  आरेख , इलेक्ट्रॉनिक योजनाबद्ध) एक विद्युत  सर्किट का चित्रमय प्रतिनिधित्व है ।
सर्किट आरेख में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कुछ उपकरणों के लिए प्रतीक:

ओम कानून

जॉर्ज साइमन ओम ने एक कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली धारा (I) और सर्किट आरेख का उपयोग करके एक कंडक्टर के टर्मिनलों के बीच संभावित अंतर (V) के बीच संबंध का पता लगाया। उन्होंने देखा कि संभावित अंतर और करंट रैखिक रूप से भिन्न होते हैं।

ओम का नियम   $o$ उन्होंने कहा कि एक कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली विद्युत धारा मानक तापमान और दबाव की स्थिति के तहत, इसके सिरों पर संभावित अंतर के सीधे आनुपातिक होती है।
$egin{gathered} V propto I \ V = IR \ end{gathered}$
जहां "R" दिए गए तापमान पर दी गई धातु के लिए आनुपातिकता स्थिरांक है और इसे प्रतिरोध कहा जाता है। V और I के बीच का ग्राफ हमेशा R के बराबर ढलान वाली सीधी रेखा होता है।
प्रतिरोध:  यह एक कंडक्टर का गुण है जो प्रवाह का विरोध करता है वर्तमान। इसे 'R' द्वारा दर्शाया जाता है और प्रतीक है $Omega$
प्रतिरोध की SI इकाई "ओम" है।
1 ओम :  किसी चालक का प्रतिरोध एक ओम कहलाता है, जब चालक के सिरों पर विभवांतर 1V हो और उसमें से प्रवाहित धारा 1A हो।
वी = आईआर
$herefore R = frac{V}{I}$ आईआर = वी
रिओस्तात
जैसा कि हम जानते हैं कि
$V = IR$
$herefore ;1 = frac{V}{R}left{ egin{gathered} {ext{Shows that current through}} \ {ext{conductor}} {ext{resistor is inversely}} \ {ext{proportional to its resistance}} end{gathered} ight}$
तो सर्किट में तदनुसार वर्तमान को बढ़ाने या घटाने के लिए उपयोग किए जाने वाले घटक को "रिओस्टेट" कहा जाता है, जो संभावित अंतर को बदले बिना वर्तमान को नियंत्रित करता है। "Rh" द्वारा दर्शाया गया है।
इसका प्रतीक है कि
यदि किसी चालक का प्रतिरोध कम है, तो उसमें से अधिक धारा प्रवाहित होगी।

कारक जिन पर किसी चालक का प्रतिरोध निर्भर करता है

1. इसकी लंबाई पर (एल)
2. इसके क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र पर (ए)
3. सामग्री की प्रकृति पर।
(प्रतिरोध) आर $Omega$ एल (सीधे प्रोप। लंबाई के लिए)
$Ralpha frac{L}{A}$ (क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के विपरीत प्रोप)
$R =ho frac{L}{A}$
कहां " $ho$ "(rho) एक आनुपातिकता स्थिरांक है जिसे कंडक्टर की सामग्री की प्रतिरोधकता के रूप में जाना जाता है।
प्रतिरोधकता ( $ho$ ) : इकाई लंबाई और इकाई अनुप्रस्थ काट वाले क्षेत्र के तार द्वारा प्रस्तुत प्रतिरोध को प्रतिरोधकता कहते हैं।
इसकी एसआई इकाई है $Omega ;m$
$Since;R = ho;;frac{L}{A}$
$herefore ;ho = frac{{R.A}}{l} = ;;frac{{Omega {m^2}}}{m}$
$herefore ;;;SI;unit;of;; = Omega m.$
लंबाई और क्षेत्रफल पर ध्यान दिए बिना किसी सामग्री के लिए प्रतिरोधकता एक स्थिरांक होती है।

किसी सामग्री की प्रतिरोधकता तापमान के साथ बदलती रहती है

प्रतिरोधकता किसी पदार्थ के प्रतिरोध का माप है। दूसरे शब्दों में, सामग्री किस हद तक धारा प्रवाह का विरोध करेगी।
मिश्र धातु (धातुओं का समांगी मिश्रण) की प्रतिरोधकता आम तौर पर इसके घटक धातुओं की तुलना में अधिक होती है। उदाहरण: कॉन्स्टैंटन (Cu & Ni का मिश्र धातु)
मिश्र धातुओं में उच्च प्रतिरोधकता होती है और उच्च तापमान पर आसानी से ऑक्सीकरण (जला) नहीं करते हैं, इस कारण से वे आमतौर पर विद्युत ताप उपकरणों, जैसे इलेक्ट्रिक आयरन, हीटर, टोस्टर आदि में उपयोग किए जाते हैं। उदाहरण के लिए “टंगस्टन” "बिजली के बल्ब के फिलामेंट के रूप में।

प्रतिरोधों की एक प्रणाली का प्रतिरोध

श्रृंखला में प्रतिरोध (अधिकतम प्रभावी प्रतिरोध)

आइए हम प्रतिरोध R1, R2 और R3 के तीन कंडक्टर/प्रतिरोधक लें जो एक सर्किट में श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।

ओम के नियम में कहा गया है कि
V = IR
श्रृंखला में प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धारा (I) समान रहेगी, जहां प्रत्येक प्रतिरोधी में संभावित अंतर (V) अलग होगा।
वी = आईआर
${V_1}; = I{R_1}$ ${V_2}; = I{R_2}$ ${V_3}; = I{R_3}$
कुल संभावित अंतर $(V) = {V_1} + {V_2} + {V_3}$
$I R = I ({R_1} + {R_2} + {R_3})$
${R_{eff}} = {R_1} + {R_2} + {R_3}$
इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि श्रृंखला में शामिल कई प्रतिरोधों का प्रभावी प्रतिरोध उनके व्यक्तिगत प्रतिरोधों के बीजगणितीय योग के बराबर है। साथ ही, प्रतिरोधों को श्रृंखला में जोड़ने पर शुद्ध प्रतिरोध बढ़ता है।

**समानांतर में प्रतिरोध ( न्यूनतम प्रभावी प्रतिरोध )**

आइए प्रतिरोध के तीन प्रतिरोधक लें जो विद्युत परिपथ में समानांतर में जुड़े हुए हैं।

अब,
${I_1} = frac{V}{{{R_1}}},;;{I_2} = frac{V}{{{R_2}}},;{I_3} = frac{V}{{{R_3}}}$
कुल धारा $(I) = {I_1} + {I_2} + {I_3}$ के मान को प्रतिस्थापित करती है ${I_1} + {I_2} + {I_3};{mathbf{and}};{mathbf{I}}$
$frac{V}{R} = frac{V}{{{R_1}}} + frac{V}{{{R_2}}} + frac{V}{{{R_3}}}$
$frac{V}{R} = Vleft[ {frac{1}{{{R_1}}} + frac{1}{{{R_2}}} + frac{1}{{{R_3}}}} ight]$
इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि समानांतर में जुड़े इन कई प्रतिरोधों के कुल प्रभावी प्रतिरोध का व्युत्क्रम अलग-अलग प्रतिरोधों के व्युत्क्रमों के योग के बराबर होता है। साथ ही, जब प्रतिरोधों को समानांतर में जोड़ा जाता है, तो शुद्ध प्रतिरोध कम हो जाता है।

इलेक्ट्रिक सर्किट में सीरीज कनेक्शन का नुकसान

1. सीरिज कनेक्शन में यदि कोई कंपोनेंट काम करने में विफल रहता है, तो सर्किट टूट जाएगा और फिर कोई भी कंपोनेंट (जैसे टीवी, बल्ब, पंखा ..) काम नहीं करेगा।
2. एक बल्ब और एक हीटर को श्रृंखला में जोड़ना संभव नहीं है, क्योंकि उन्हें ठीक से संचालित करने के लिए अलग-अलग मान की आवश्यकता होती है।

इसलिए, इस समस्या को दूर करने के लिए हम आम तौर पर समानांतर सर्किट का उपयोग करते हैं।

विद्युत धारा का ताप प्रभाव
स्पष्टीकरण $o$ बैटरी या सेल विद्युत ऊर्जा का एक स्रोत है।
1. बैटरी या सेल (इसमें रासायनिक प्रतिक्रिया से इसके दो टर्मिनलों पर संभावित अंतर पैदा होगा)
2. रेसिस्टर के माध्यम से करंट प्रवाहित करने के लिए इलेक्ट्रॉन गति में आएगा
3. इस करंट को बनाए रखने के लिए, स्रोतों को अपनी ऊर्जा खर्च करते रहना होगा।
4. इस ऊर्जा का कुछ भाग उपयोगी कार्यों में खर्च हो जाता है (जैसे पंखे का घूमना)
5. स्रोत की शेष ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है, जिससे गैजेट का तापमान बढ़ जाता है।
6. इसे विद्युत धारा का ऊष्मीय प्रभाव कहते हैं।
7. इस प्रभाव का उपयोग बिजली के हीटर, लोहा आदि जैसे उपकरणों में किया जाता है।

गणितीय अभिव्यक्ति

मान लीजिए कि धारा (I) समय (t) के लिए प्रतिरोध (R) के एक प्रतिरोधक से प्रवाहित हो रही है। प्रतिरोध के बीच संभावित अंतर (V) है।
$V = frac{W}{Q}$
$herefore$ आवेश Q को स्थानांतरित करने में किया गया कार्य होगा
W = VQ
तब शक्ति, $P = frac{W}{t}$ [कार्य के परिवर्तन की दर]
= $frac{{VQ}}{t}$
$P = VI;;;;left[ {ecause ;I = frac{Q}{t}} ight] - - (1)$
स्रोत द्वारा समय t के लिए आपूर्ति की जाने वाली ऊष्मा ऊर्जा होगी
(H = P t) $left[ {ecause ;P = frac{{Energy;of;work}}{{time}}} ight] - - (2)$
समीकरण (i) को समीकरण में रखें (2)
H = VIt
= (IR) It $left[ {herefore ;V = IR;Ohm's;Law} ight]$
$H = {I^2}Rt$
इसे जूल का नियम कहते हैं

कानून ने कहा कि एक रोकनेवाला में उत्पन्न गर्मी है:

(i) धारा के वर्ग के सीधे आनुपातिक (I)
(ii) दी गई धारा के लिए प्रतिरोध (R) के सीधे आनुपातिक

(iii) समय के सीधे आनुपातिक (t) जिसके लिए प्रतिरोधक से करंट प्रवाहित होता है।

विद्युत धारा के ताप प्रभाव का अनुप्रयोग

1. बिजली के लोहे, टोस्टर, ओवन, हीटर आदि में उपयोग किया जाता है।
2. इसका उपयोग प्रकाश उत्पन्न करने के लिए बल्ब में भी किया जाता है।
(बल्ब का फिलामेंट मजबूत धातु से बना होता है जिसमें उच्च गलनांक जैसे टंगस्टन
( $m.pt = {3380^0}C$ ) होता है। यह फिलामेंट जितना संभव हो उतना गर्मी उत्पन्न कर सकता है, बहुत गर्म हो सकता है और प्रकाश उत्सर्जित कर सकता है)

3. इसका उपयोग "विद्युत परिपथ में जुड़े फ्यूज" में भी किया जाता है। फ्यूज एक सुरक्षा उपकरण है, जो उच्च धारा के प्रवाह को रोककर सर्किट और उपकरण की सुरक्षा करता है। फ्यूज का तार धातु के मिश्र धातु से बना होता है जैसे, एल्युमिनियम कॉपर, आयरन, लेड आदि। मिश्र धातु कम गलनांक और उच्च प्रतिरोधकता का होना चाहिए, फ्यूज हमेशा सीरीज सर्किट में जुड़ा होता है। जब परिपथ में बड़ी धारा प्रवाहित होती है, तो फ्यूज तार का तापमान बढ़ जाएगा। इससे फ्यूज तार पिघल जाता है और सर्किट टूट जाता है।
घरेलू उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले "फ़्यूज़" को 1A, 2A, 3A, 5A, 10A आदि के रूप में रेट किया गया है। उपयोग करने वाले उपकरण की शक्ति के आधार पर विभिन्न संचालन के लिए।
उदाहरण  : आइए हम एक उपकरण "इलेक्ट्रिक आयरन" पर विचार करें जो 220V
P = VI
$I = frac{P}{V}; = ;frac{{1KW}}{{220V}}; = ;frac{{1000W}}{{220V}}$
I = 4.54A पर 1KW विद्युत शक्ति का उपभोग करता है।
इस मामले में एक 5A फ्यूज की आवश्यकता है।
विद्युत शक्ति  : विद्युत के मामले में, इसे विद्युत परिपथ में विसर्जित या उपभोग की गई विद्युत ऊर्जा के परिवर्तन की दर के रूप में परिभाषित किया जाता है।
पी = VI
या $P = {I^2}R;;;;;(ecause ;V = IR;Ohm's;Law)$
$Or;;P = frac{{{V^2}}}{R};;;;;;;;;left( {ecause ,I = frac{V}{R}} ight)$
या   $P = frac{{Electrical;Energy(E)}}{{time}}$
विद्युत शक्ति की एसआई इकाई "वाट" (डब्ल्यू)
1 वाट $o$   है जिसे किसी उपकरण द्वारा खपत की जाने वाली शक्ति के रूप में परिभाषित किया जाता है, जब करंट का IA IV के संभावित अंतर पर इससे होकर गुजरता है।
P=VI
1 वाट = 1 वोल्ट   $imes$ 1 एम्पीयर
विद्युत ऊर्जा
$P = frac{E}{t};;left[ egin{gathered} E - Electrical;Energy \ t - time end{gathered} ight]$
$herefore ;E = P imes t$
विद्युत ऊर्जा की SI इकाई =Ws या J
विद्युत ऊर्जा की वाणिज्यिक इकाई = KWh या एक इकाई
$E = P imes t$
$herefore ;KWh;;;;;;;;; = 1KW; imes ;h$
= 1000Wx3600s
= 36 x 10 W = 3.6 x 10 J (SI इकाई $^5$ Ws = J) एक हॉर्स पावर = 746W
$^6$
$herefore ;;;1KWh = 3.6; imes ;{10^6}J$