विद्युत धारा की बुनियादी अवधारणाएँ। विद्युत धारा का निर्धारण

जब किसी व्यक्ति ने विद्युत धारा बनाना और उसका उपयोग करना सीखा, तो उसके जीवन की गुणवत्ता में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई। अब हर साल बिजली का महत्व बढ़ता ही जा रहा है। बिजली से संबंधित अधिक जटिल मुद्दों को समझने के लिए, आपको पहले यह समझना होगा कि विद्युत धारा क्या है।

वर्तमान क्या है

विद्युत धारा की परिभाषा धनात्मक या ऋणात्मक रूप से आवेशित गतिमान वाहक कणों के निर्देशित प्रवाह के रूप में इसका प्रतिनिधित्व है। चार्ज वाहक हो सकते हैं:

• धातुओं में गतिमान ऋण चिह्न से आवेशित इलेक्ट्रॉन;
• तरल पदार्थ या गैसों में आयन;
• अर्धचालकों में गतिमान इलेक्ट्रॉनों से धनावेशित छिद्र।

धारा क्या है यह विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति से भी निर्धारित होता है। इसके बिना आवेशित कणों का निर्देशित प्रवाह उत्पन्न नहीं होगा।

विद्युत धारा की अवधारणाइसकी अभिव्यक्तियों को सूचीबद्ध किए बिना यह अधूरा होगा:

1. कोई भी विद्युत धारा एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ होती है;
2. जैसे ही यह गुजरता है कंडक्टर गर्म हो जाते हैं;
3. इलेक्ट्रोलाइट्स रासायनिक संरचना को बदलते हैं।

कंडक्टर और अर्धचालक

विद्युत धारा केवल प्रवाहकीय माध्यम में ही विद्यमान हो सकती है, लेकिन इसके प्रवाह की प्रकृति भिन्न होती है:

1. धातु कंडक्टरों में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में चलना शुरू करते हैं। जब तापमान बढ़ता है, तो कंडक्टरों का प्रतिरोध भी बढ़ जाता है, क्योंकि गर्मी अव्यवस्थित क्रम में परमाणुओं की गति को बढ़ा देती है, जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ हस्तक्षेप करती है;
2. इलेक्ट्रोलाइट्स द्वारा निर्मित एक तरल माध्यम में, परिणामी विद्युत क्षेत्र पृथक्करण की प्रक्रिया का कारण बनता है - धनायनों और आयनों का निर्माण, जो आवेश के संकेत के आधार पर सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवों (इलेक्ट्रोड) की ओर बढ़ते हैं। इलेक्ट्रोलाइट को गर्म करने से अणुओं के अधिक सक्रिय अपघटन के कारण प्रतिरोध में कमी आती है;

महत्वपूर्ण!इलेक्ट्रोलाइट ठोस हो सकता है, लेकिन इसमें धारा प्रवाह की प्रकृति तरल के समान होती है।

1. गैसीय माध्यम की विशेषता आयनों की उपस्थिति भी है जो गति में आते हैं। प्लाज्मा बनता है. विकिरण से मुक्त इलेक्ट्रॉन भी उत्पन्न होते हैं जो निर्देशित गति में भाग लेते हैं;
2. जब निर्वात में विद्युत धारा उत्पन्न होती है, तो ऋणात्मक इलेक्ट्रोड पर छोड़े गए इलेक्ट्रॉन धनात्मक इलेक्ट्रोड की ओर चले जाते हैं;
3. अर्धचालकों में, मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो गर्म होने पर बंधन तोड़ देते हैं। उनके स्थान पर "प्लस" चिन्ह वाले चार्ज वाले छेद बने रहते हैं। छिद्र और इलेक्ट्रॉन निर्देशित गति उत्पन्न करने में सक्षम हैं।

गैर-संवाहक मीडिया को ढांकता हुआ कहा जाता है।

महत्वपूर्ण!धारा की दिशा धन चिह्न के साथ आवेश वाहक कणों की गति की दिशा से मेल खाती है।

करंट का प्रकार

1. स्थिर। यह वर्तमान और दिशा के निरंतर मात्रात्मक मूल्य की विशेषता है;
2. चर। समय के साथ, यह समय-समय पर अपनी विशेषताओं को बदलता रहता है। बदले गए पैरामीटर के आधार पर इसे कई किस्मों में विभाजित किया गया है। मुख्य रूप से धारा का मात्रात्मक मान और उसकी दिशा एक साइनसॉइड के साथ बदलती रहती है;
3. एड़ी धाराएं। तब होता है जब चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन होता है। ध्रुवों के बीच घूमे बिना बंद सर्किट बनाएं। एड़ी धाराओं के कारण तीव्र गर्मी पैदा होती है और परिणामस्वरूप, नुकसान बढ़ जाता है। विद्युत चुम्बकीय कॉइल के कोर में, उन्हें ठोस के बजाय व्यक्तिगत इंसुलेटेड प्लेटों के डिज़ाइन का उपयोग करके सीमित किया जाता है।

विद्युत विशेषताओं

1. वर्तमान ताकत. यह कंडक्टरों के एक क्रॉस-सेक्शन से प्रति यूनिट समय गुजरने वाले चार्ज का एक मात्रात्मक माप है। आवेशों को कूलम्ब (C) में मापा जाता है, समय इकाई दूसरी है। वर्तमान ताकत सी/एस है। परिणामी अनुपात को एम्पीयर (ए) कहा जाता था, जो धारा के मात्रात्मक मूल्य को मापता है। मापने वाला उपकरण एक एमीटर है, जो विद्युत कनेक्शन सर्किट से श्रृंखला में जुड़ा हुआ है;
2. शक्ति। चालक में विद्युत धारा को माध्यम के प्रतिरोध पर काबू पाना होगा। एक निश्चित अवधि में इस पर काबू पाने के लिए किया गया कार्य शक्ति होगा। इस मामले में, बिजली को अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है - कार्य पूरा हो जाता है। बिजली करंट और वोल्टेज पर निर्भर करती है। उनका उत्पाद सक्रिय शक्ति का निर्धारण करेगा. जब समय से गुणा किया जाता है, तो ऊर्जा खपत प्राप्त होती है - जो मीटर दिखाता है। बिजली को वोल्ट-एम्पीयर (वीए, केवीए, एमवीए) या वाट (डब्ल्यू, किलोवाट, एमडब्ल्यू) में मापा जा सकता है;
3. वोल्टेज। तीन सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक. धारा प्रवाहित करने के लिए, विद्युत कनेक्शन के बंद सर्किट में दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर पैदा करना आवश्यक है। जब एकल चार्ज वाहक चलता है तो वोल्टेज को विद्युत क्षेत्र द्वारा किए गए कार्य की विशेषता होती है। सूत्र के अनुसार, वोल्टेज की इकाई J/C है, जो वोल्ट (V) से मेल खाती है। मापने वाला उपकरण एक वोल्टमीटर है, जो समानांतर में जुड़ा हुआ है;
4. प्रतिरोध। कंडक्टरों की विद्युत धारा प्रवाहित करने की क्षमता को दर्शाता है। कंडक्टर सामग्री, लंबाई और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है। माप ओम (ओम) में है।

विद्युत धारा के नियम

विद्युत सर्किट की गणना तीन मुख्य कानूनों का उपयोग करके की जाती है:

1. ओम कानून। 19वीं सदी की शुरुआत में प्रत्यक्ष धारा के लिए जर्मनी के एक भौतिक विज्ञानी द्वारा इसका अध्ययन और निर्माण किया गया था, फिर इसे प्रत्यावर्ती धारा पर भी लागू किया गया था। यह धारा, वोल्टेज और प्रतिरोध के बीच संबंध स्थापित करता है। लगभग किसी भी विद्युत परिपथ की गणना ओम के नियम के आधार पर की जाती है। मूल सूत्र: I = U/R, या करंट वोल्टेज के सीधे आनुपातिक और प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है;

1. फैराडे का नियम. विद्युत चुम्बकीय प्रेरण को संदर्भित करता है। कंडक्टरों में आगमनात्मक धाराओं की उपस्थिति चुंबकीय प्रवाह के प्रभाव के कारण होती है जो एक बंद लूप में ईएमएफ (इलेक्ट्रोमोटिव बल) के प्रेरण के कारण समय के साथ बदलती है। प्रेरित ईएमएफ का परिमाण, वोल्ट में मापा जाता है, उस दर के समानुपाती होता है जिस पर चुंबकीय प्रवाह बदलता है। प्रेरण के नियम के कारण, जनरेटर बिजली का उत्पादन करते हैं;
2. जूल-लेन्ज़ कानून. कंडक्टरों के हीटिंग की गणना करते समय यह महत्वपूर्ण है, जिसका उपयोग हीटिंग, प्रकाश उपकरणों और अन्य विद्युत उपकरणों के डिजाइन और निर्माण के लिए किया जाता है। कानून हमें विद्युत धारा के पारित होने के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा निर्धारित करने की अनुमति देता है:

जहां I प्रवाहित धारा की ताकत है, R प्रतिरोध है, t समय है।

वातावरण में बिजली

वायुमंडल में एक विद्युत क्षेत्र मौजूद हो सकता है, और आयनीकरण प्रक्रियाएँ होती हैं। हालाँकि उनकी घटना की प्रकृति पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है, विभिन्न व्याख्यात्मक परिकल्पनाएँ हैं। वातावरण में बिजली का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक एनालॉग के रूप में सबसे लोकप्रिय एक संधारित्र है। इसकी प्लेटों का उपयोग पृथ्वी की सतह और आयनमंडल का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जा सकता है, जिसके बीच एक ढांकता हुआ - वायु - प्रसारित होता है।

वायुमंडलीय विद्युत के प्रकार:

1. बिजली गिरना. दृश्यमान चमक और गड़गड़ाहट के साथ बिजली। 500,000 ए के करंट पर बिजली का वोल्टेज करोड़ों वोल्ट तक पहुँच जाता है;

1. सेंट एल्मो की आग। तारों, खंभों के आसपास बनी बिजली का कोरोना डिस्चार्ज;
2. गेंद का चमकना। एक गेंद के आकार का निर्वहन हवा के माध्यम से घूम रहा है;
3. ध्रुवीय रोशनी। अंतरिक्ष से प्रवेश करने वाले आवेशित कणों के प्रभाव में पृथ्वी के आयनमंडल की बहुरंगी चमक।

मनुष्य जीवन के सभी क्षेत्रों में विद्युत धारा के लाभकारी गुणों का उपयोग करता है:

• प्रकाश;
• सिग्नल ट्रांसमिशन: टेलीफोन, रेडियो, टेलीविजन, टेलीग्राफ;
• विद्युत परिवहन: ट्रेन, इलेक्ट्रिक कार, ट्राम, ट्रॉलीबस;
• एक आरामदायक माइक्रॉक्लाइमेट बनाना: हीटिंग और एयर कंडीशनिंग;
• चिकित्सकीय संसाधन;
• घरेलू उपयोग: विद्युत उपकरण;
• कंप्यूटर और मोबाइल उपकरण;
• उद्योग: मशीनें और उपकरण;
• इलेक्ट्रोलिसिस: एल्यूमीनियम, जस्ता, मैग्नीशियम और अन्य पदार्थों का उत्पादन।

विद्युत खतरा

सुरक्षात्मक उपकरणों के बिना विद्युत प्रवाह का सीधा संपर्क मनुष्यों के लिए घातक है। कई प्रकार के प्रभाव संभव हैं:

• थर्मल बर्न;
• इसकी संरचना में परिवर्तन के साथ रक्त और लसीका का इलेक्ट्रोलाइटिक टूटना;
• ऐंठनयुक्त मांसपेशी संकुचन कार्डियक फाइब्रिलेशन को तब तक भड़का सकता है जब तक कि यह पूरी तरह से बंद न हो जाए, और श्वसन प्रणाली के कामकाज को बाधित कर सकता है।

महत्वपूर्ण!किसी व्यक्ति द्वारा महसूस किया जाने वाला करंट 1 mA के मान से शुरू होता है; यदि वर्तमान मान 25 mA है, तो शरीर में गंभीर नकारात्मक परिवर्तन संभव हैं।

विद्युत धारा की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि यह किसी व्यक्ति के लिए उपयोगी कार्य कर सकती है: घर को रोशन करना, कपड़े धोना और सुखाना, रात का खाना पकाना, घर को गर्म करना। आजकल सूचना प्रसारण में इसका उपयोग महत्वपूर्ण स्थान रखता है, हालाँकि इसके लिए बहुत अधिक ऊर्जा खपत की आवश्यकता नहीं होती है।

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विद्युत धारा का प्रयोग अब हर भवन में, जानकर किया जाता है वर्तमान विशेषताएँघर के विद्युत नेटवर्क में, आपको हमेशा याद रखना चाहिए कि यह जीवन के लिए खतरनाक है।

विद्युत धारा एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में विद्युत आवेशों (गैसों में - आयनों और इलेक्ट्रॉनों, धातुओं में - इलेक्ट्रॉनों) की दिशात्मक गति का प्रभाव है।

क्षेत्र के साथ धनात्मक आवेशों की गति क्षेत्र के विरुद्ध नकारात्मक आवेशों की गति के बराबर है।

आमतौर पर विद्युत आवेश की दिशा को धनात्मक आवेश की दिशा माना जाता है।

• वर्तमान शक्ति;
• वोल्टेज;
• वर्तमान ताकत;
• वर्तमान प्रतिरोध.

वर्तमान शक्ति.

विद्युत धारा शक्तिधारा द्वारा किए गए कार्य का उस समय से अनुपात कहा जाता है जिसके दौरान यह कार्य किया गया था।

सर्किट के एक खंड में विद्युत धारा जो शक्ति विकसित करती है वह उस खंड में विद्युत धारा और वोल्टेज के परिमाण के सीधे आनुपातिक होती है। पावर (इलेक्ट्रिक और मैकेनिकल) को वाट्स (डब्ल्यू) में मापा जाता है।

वर्तमान शक्तिसर्किट में विद्युत प्रवाह के प्रो-ते-का-निया के समय पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन इसे वर्तमान ताकत पर प्रो-से-वे-डी वोल्टेज के रूप में परिभाषित किया जाता है।

वोल्टेज।

विद्युत वोल्टेजएक मात्रा है जो दर्शाती है कि किसी आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने पर विद्युत क्षेत्र द्वारा कितना कार्य किया जाता है। सर्किट के विभिन्न हिस्सों में वोल्टेज अलग-अलग होगा।

उदाहरण के लिए: एक खाली तार के खंड पर वोल्टेज बहुत छोटा होगा, और किसी भी भार वाले खंड पर वोल्टेज बहुत अधिक होगा, और वोल्टेज का परिमाण वर्तमान द्वारा किए गए कार्य की मात्रा पर निर्भर करेगा। वोल्टेज को वोल्ट (1 V) में मापा जाता है। वोल्टेज निर्धारित करने के लिए एक सूत्र है: U=A/q, जहां

• यू - वोल्टेज,
• ए सर्किट के एक निश्चित खंड में चार्ज क्यू को स्थानांतरित करने के लिए वर्तमान द्वारा किया गया कार्य है।

वर्तमान ताकत.

वर्तमान ताकतकिसी चालक के क्रॉस सेक्शन से प्रवाहित होने वाले आवेशित कणों की संख्या को संदर्भित करता है।

ए-प्राथमिकता वर्तमान ताकतवोल्टेज के सीधे आनुपातिक और प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

विद्युत धारा की शक्तिएमीटर नामक उपकरण द्वारा मापा जाता है। विद्युत धारा की मात्रा (स्थानांतरित चार्ज की मात्रा) एम्पीयर में मापी जाती है। परिवर्तन पदनामों की इकाई की सीमा को बढ़ाने के लिए, माइक्रो-माइक्रोएम्पियर (μA), मील - मिलिम्पियर (mA) जैसे बहुलता उपसर्ग हैं। अन्य कंसोल का उपयोग रोजमर्रा के उपयोग में नहीं किया जाता है। उदाहरण के लिए: वे "दस हजार एम्पीयर" कहते और लिखते हैं, लेकिन वे कभी भी 10 किलोएम्पीयर नहीं कहते या लिखते हैं। रोजमर्रा की जिंदगी में ऐसे अर्थों का प्रयोग नहीं किया जाता. नैनोएम्प्स के बारे में भी यही कहा जा सकता है। आमतौर पर वे 1×10-9 एम्पीयर कहते और लिखते हैं।

वर्तमान प्रतिरोध.

विद्युतीय प्रतिरोधएक भौतिक मात्रा है जो एक कंडक्टर के गुणों को दर्शाती है जो विद्युत प्रवाह के मार्ग को रोकती है और कंडक्टर के सिरों पर वोल्टेज के अनुपात और इसके माध्यम से बहने वाली धारा की ताकत के बराबर होती है।

प्रत्यावर्ती धारा सर्किट और प्रत्यावर्ती विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रतिरोध को प्रतिबाधा और विशेषता प्रतिबाधा की अवधारणाओं द्वारा वर्णित किया गया है। वर्तमान प्रतिरोध(अक्सर आर या आर अक्षर से दर्शाया जाता है) वर्तमान प्रतिरोध को, कुछ सीमाओं के भीतर, किसी दिए गए कंडक्टर के लिए एक स्थिर मान माना जाता है। अंतर्गत विद्युतीय प्रतिरोधकंडक्टर के सिरों पर वोल्टेज और कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली धारा के अनुपात को समझें।

किसी संवाहक माध्यम में विद्युत धारा के घटित होने की शर्तें:

1) मुक्त आवेशित कणों की उपस्थिति;

2) यदि कोई विद्युत क्षेत्र है (कंडक्टर के दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर है)।

प्रवाहकीय पदार्थ पर विद्युत धारा के प्रभाव के प्रकार.

1) रासायनिक - कंडक्टरों की रासायनिक संरचना में परिवर्तन (मुख्य रूप से इलेक्ट्रोलाइट्स में होता है);

2) थर्मल - वह सामग्री जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, गर्म होता है (सुपरकंडक्टर्स में यह प्रभाव अनुपस्थित होता है);

3) चुंबकीय - एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति (सभी कंडक्टरों में होती है)।

करंट की मुख्य विशेषताएं.

1. वर्तमान ताकत को अक्षर I द्वारा दर्शाया गया है - यह समय t के दौरान कंडक्टर से गुजरने वाली बिजली Q की मात्रा के बराबर है।

मैं=क्यू/टी

वर्तमान ताकत एक एमीटर द्वारा निर्धारित की जाती है।

वोल्टेज वोल्टमीटर द्वारा निर्धारित किया जाता है।

3. प्रवाहकीय सामग्री का प्रतिरोध आर।

प्रतिरोध निर्भर करता है:

ए) कंडक्टर एस के क्रॉस-सेक्शन पर, इसकी लंबाई एल और सामग्री पर (कंडक्टर ρ की प्रतिरोधकता द्वारा दर्शाया गया);

आर=पीएल/एस

बी) तापमान t°C (या T) पर: R = R0 (1 + αt),

• जहां R0 0°C पर कंडक्टर का प्रतिरोध है,
• α - प्रतिरोध का तापमान गुणांक;

ग) विभिन्न प्रभावों को प्राप्त करने के लिए, कंडक्टरों को समानांतर और श्रृंखला दोनों में जोड़ा जा सकता है।

वर्तमान विशेषताएँ तालिका.

मिश्रण	क्रमबद्ध	समानांतर
संरक्षण मूल्य	मैं 1 = मैं 2 = … = मैं n मैं = स्थिरांक	यू 1 = यू 2 = …यू एन यू = स्थिरांक
योग मूल्य	वोल्टेज ई=एएसटी/क्यू वर्तमान स्रोत सहित पूरे सर्किट के साथ एक सकारात्मक चार्ज को चार्ज में स्थानांतरित करने के लिए बाहरी बलों द्वारा खर्च किए गए कार्य के बराबर मूल्य को वर्तमान स्रोत (ईएमएफ) का इलेक्ट्रोमोटिव बल कहा जाता है: ई=एएसटी/क्यू विद्युत उपकरणों की मरम्मत करते समय वर्तमान विशेषताओं को अवश्य जानना चाहिए।

सबसे पहले, यह पता लगाना उचित है कि विद्युत प्रवाह क्या है। विद्युत धारा किसी चालक में आवेशित कणों की क्रमबद्ध गति है। इसके उत्पन्न होने के लिए सबसे पहले एक विद्युत क्षेत्र बनाना होगा, जिसके प्रभाव में उपर्युक्त आवेशित कण गति करना शुरू कर देंगे।

बिजली का पहला ज्ञान, कई शताब्दियों पहले, घर्षण के माध्यम से उत्पन्न विद्युत "चार्ज" से संबंधित था। पहले से ही प्राचीन काल में, लोग जानते थे कि एम्बर, ऊन से रगड़कर, हल्की वस्तुओं को आकर्षित करने की क्षमता हासिल कर लेता है। लेकिन 16वीं शताब्दी के अंत में ही अंग्रेजी चिकित्सक गिल्बर्ट ने इस घटना का विस्तार से अध्ययन किया और पाया कि कई अन्य पदार्थों में बिल्कुल समान गुण थे। ऐसे पिंड, जो एम्बर की तरह, रगड़ने के बाद, हल्की वस्तुओं को आकर्षित कर सकते हैं, उन्हें विद्युतीकृत कहा जाता है। यह शब्द ग्रीक इलेक्ट्रॉन - "एम्बर" से लिया गया है। वर्तमान में, हम कहते हैं कि इस अवस्था में निकायों में विद्युत आवेश होता है, और निकायों को स्वयं "आवेशित" कहा जाता है।

विद्युत आवेश हमेशा तब उत्पन्न होते हैं जब विभिन्न पदार्थ निकट संपर्क में आते हैं। यदि पिंड ठोस हैं, तो उनके निकट संपर्क को उनकी सतह पर मौजूद सूक्ष्म उभारों और अनियमितताओं द्वारा रोका जाता है। ऐसे पिंडों को निचोड़कर और उन्हें एक-दूसरे के खिलाफ रगड़कर, हम उनकी सतहों को एक साथ लाते हैं, जो बिना दबाव के केवल कुछ बिंदुओं पर ही छूती हैं। कुछ निकायों में, विद्युत आवेश विभिन्न भागों के बीच स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं, लेकिन अन्य में यह असंभव है। पहले मामले में, निकायों को "कंडक्टर" कहा जाता है, और दूसरे में - "डाइलेक्ट्रिक्स, या इंसुलेटर"। कंडक्टर सभी धातुएं, लवण और एसिड के जलीय घोल आदि हैं। इंसुलेटर के उदाहरण एम्बर, क्वार्ट्ज, एबोनाइट और सामान्य परिस्थितियों में पाई जाने वाली सभी गैसें हैं।

फिर भी, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कंडक्टरों और डाइलेक्ट्रिक्स में निकायों का विभाजन बहुत मनमाना है। सभी पदार्थ अधिक या कम सीमा तक विद्युत का संचालन करते हैं। विद्युत आवेश धनात्मक एवं ऋणात्मक होते हैं। इस प्रकार का करंट अधिक समय तक नहीं रहेगा, क्योंकि विद्युतीकृत शरीर का चार्ज खत्म हो जाएगा। किसी चालक में विद्युत धारा के निरंतर अस्तित्व के लिए विद्युत क्षेत्र को बनाए रखना आवश्यक है। इन उद्देश्यों के लिए विद्युत धारा स्रोतों का उपयोग किया जाता है। विद्युत धारा की घटना का सबसे सरल मामला तब होता है जब तार का एक छोर विद्युतीकृत निकाय से जुड़ा होता है, और दूसरा जमीन से।

प्रकाश बल्बों और इलेक्ट्रिक मोटरों को करंट की आपूर्ति करने वाले विद्युत सर्किट बैटरियों के आविष्कार तक सामने नहीं आए थे, जो लगभग 1800 में हुआ था। इसके बाद बिजली के सिद्धांत का विकास इतनी तेजी से हुआ कि एक सदी से भी कम समय में यह न सिर्फ भौतिकी का हिस्सा बन गया, बल्कि एक नई विद्युत सभ्यता का आधार बना।

विद्युत धारा की मूल मात्राएँ

बिजली और करंट की मात्रा. विद्युत धारा का प्रभाव प्रबल या कमजोर हो सकता है। विद्युत धारा की ताकत एक निश्चित इकाई समय में सर्किट से प्रवाहित होने वाले आवेश की मात्रा पर निर्भर करती है। जितने अधिक इलेक्ट्रॉन स्रोत के एक ध्रुव से दूसरे ध्रुव तक चले गए, इलेक्ट्रॉनों द्वारा स्थानांतरित कुल चार्ज उतना ही अधिक होगा। इस शुद्ध आवेश को किसी चालक से गुजरने वाली बिजली की मात्रा कहा जाता है।

विशेष रूप से, विद्युत प्रवाह का रासायनिक प्रभाव बिजली की मात्रा पर निर्भर करता है, यानी, इलेक्ट्रोलाइट समाधान के माध्यम से जितना अधिक चार्ज पारित किया जाएगा, उतना अधिक पदार्थ कैथोड और एनोड पर जमा होगा। इस संबंध में, इलेक्ट्रोड पर जमा पदार्थ के द्रव्यमान को तौलकर और इस पदार्थ के एक आयन के द्रव्यमान और आवेश को जानकर बिजली की मात्रा की गणना की जा सकती है।

करंट ताकत एक मात्रा है जो कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन से गुजरने वाले विद्युत आवेश और उसके प्रवाहित होने के समय के अनुपात के बराबर होती है। आवेश की इकाई कूलम्ब (C) है, समय सेकंड में मापा जाता है। इस मामले में, धारा की इकाई C/s में व्यक्त की जाती है। इस इकाई को एम्पीयर (ए) कहा जाता है। किसी सर्किट में करंट को मापने के लिए, एक विद्युत मापने वाले उपकरण जिसे एमीटर कहा जाता है, का उपयोग किया जाता है। सर्किट में शामिल करने के लिए, एमीटर दो टर्मिनलों से सुसज्जित है। यह सर्किट से श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।

विद्युत वोल्टेज. हम पहले से ही जानते हैं कि विद्युत धारा आवेशित कणों - इलेक्ट्रॉनों की क्रमबद्ध गति है। यह गति एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके बनाई गई है, जो एक निश्चित मात्रा में कार्य करती है। इस घटना को विद्युत धारा का कार्य कहा जाता है। 1 एस में विद्युत परिपथ के माध्यम से अधिक चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए, विद्युत क्षेत्र को अधिक कार्य करना होगा। इसके आधार पर, यह पता चलता है कि विद्युत धारा का कार्य धारा की ताकत पर निर्भर होना चाहिए। लेकिन एक और मूल्य है जिस पर धारा का कार्य निर्भर करता है। इस मात्रा को वोल्टेज कहा जाता है।

वोल्टेज विद्युत परिपथ के एक निश्चित खंड में धारा द्वारा किए गए कार्य और परिपथ के उसी खंड से प्रवाहित होने वाले आवेश का अनुपात है। वर्तमान कार्य को जूल (J) में, चार्ज को कूलम्ब (C) में मापा जाता है। इस संबंध में, वोल्टेज की माप की इकाई 1 जे/सी हो जाएगी। इस इकाई को वोल्ट (V) कहा जाता था।

विद्युत परिपथ में वोल्टेज उत्पन्न होने के लिए, एक धारा स्रोत की आवश्यकता होती है। जब सर्किट खुला होता है, तो वोल्टेज केवल वर्तमान स्रोत के टर्मिनलों पर मौजूद होता है। यदि इस वर्तमान स्रोत को सर्किट में शामिल किया जाता है, तो सर्किट के अलग-अलग खंडों में वोल्टेज भी उत्पन्न होगा। इस संबंध में, सर्किट में एक करंट दिखाई देगा। अर्थात्, हम संक्षेप में निम्नलिखित कह सकते हैं: यदि सर्किट में कोई वोल्टेज नहीं है, तो कोई करंट नहीं है। वोल्टेज को मापने के लिए वोल्टमीटर नामक विद्युत मापक यंत्र का उपयोग किया जाता है। अपनी उपस्थिति में, यह पहले बताए गए एमीटर जैसा दिखता है, एकमात्र अंतर यह है कि अक्षर V वोल्टमीटर पैमाने पर लिखा जाता है (एमीटर पर ए के बजाय)। वोल्टमीटर में दो टर्मिनल होते हैं, जिनकी सहायता से इसे विद्युत परिपथ के समानांतर जोड़ा जाता है।

विद्युतीय प्रतिरोध. विभिन्न कंडक्टरों और एक एमीटर को विद्युत सर्किट से जोड़ने के बाद, आप देख सकते हैं कि विभिन्न कंडक्टरों का उपयोग करते समय, एमीटर अलग-अलग रीडिंग देता है, यानी इस मामले में, विद्युत सर्किट में उपलब्ध वर्तमान ताकत अलग-अलग होती है। इस घटना को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि विभिन्न कंडक्टरों में अलग-अलग विद्युत प्रतिरोध होता है, जो एक भौतिक मात्रा है। जर्मन भौतिक विज्ञानी के सम्मान में इसका नाम ओम रखा गया। एक नियम के रूप में, भौतिकी में बड़ी इकाइयों का उपयोग किया जाता है: किलो-ओम, मेगा-ओम, आदि। कंडक्टर के प्रतिरोध को आमतौर पर आर अक्षर से दर्शाया जाता है, कंडक्टर की लंबाई एल है, और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र एस है इस मामले में, प्रतिरोध को सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है:

आर = आर * एल/एस

जहाँ गुणांक p को प्रतिरोधकता कहा जाता है। यह गुणांक 1 m2 के बराबर क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ 1 m लंबे कंडक्टर के प्रतिरोध को व्यक्त करता है। विशिष्ट प्रतिरोध ओम x मीटर में व्यक्त किया जाता है। चूंकि तारों में, एक नियम के रूप में, एक छोटा क्रॉस-सेक्शन होता है, उनके क्षेत्र आमतौर पर वर्ग मिलीमीटर में व्यक्त किए जाते हैं। इस स्थिति में, प्रतिरोधकता की इकाई ओम x मिमी2/मीटर होगी। नीचे दी गई तालिका में. चित्र 1 कुछ सामग्रियों की प्रतिरोधकता को दर्शाता है।

तालिका 1. कुछ सामग्रियों की विद्युत प्रतिरोधकता
सामग्री	पी, ओम x एम2/एम	सामग्री	पी, ओम x एम2/एम
ताँबा	0,017	प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु	0,25
सोना	0,024	सीसा	13
पीतल	0,071	कोयला	40
टिन	0,12	चीनी मिटटी	1019
नेतृत्व करना	0,21	आबनिट	1020
धातु या मिश्र धातु
चाँदी	0,016	मैंगनीन (मिश्र धातु)	0,43
अल्युमीनियम	0,028	कॉन्स्टेंटन (मिश्र धातु)	0,50
टंगस्टन	0,055	बुध	0,96
लोहा	0,1	निक्रोम (मिश्र धातु)	1,1
निकलिन (मिश्र धातु)	0,40	फेक्रल (मिश्र धातु)	1,3
		क्रोमेल (मिश्र धातु)	1,5

तालिका के अनुसार. 1 यह स्पष्ट हो जाता है कि तांबे की विद्युत प्रतिरोधकता सबसे कम है, और धातु मिश्र धातु की सबसे अधिक है। इसके अलावा, डाइलेक्ट्रिक्स (इन्सुलेटर्स) में उच्च प्रतिरोधकता होती है।

विद्युत क्षमता. हम पहले से ही जानते हैं कि एक दूसरे से अलग किए गए दो कंडक्टर विद्युत आवेश जमा कर सकते हैं। इस घटना की विशेषता एक भौतिक मात्रा है जिसे विद्युत धारिता कहा जाता है। दो कंडक्टरों की विद्युत क्षमता उनमें से एक के चार्ज और इस कंडक्टर और पड़ोसी के बीच संभावित अंतर के अनुपात से अधिक कुछ नहीं है। जब कंडक्टरों को चार्ज प्राप्त होता है तो वोल्टेज जितना कम होगा, उनकी क्षमता उतनी ही अधिक होगी। विद्युत धारिता की इकाई फैराड (F) है। व्यवहार में, इस इकाई के अंशों का उपयोग किया जाता है: माइक्रोफ़ारड (μF) और पिकोफ़ारड (pF)।

यदि आप एक दूसरे से पृथक दो कंडक्टर लेते हैं और उन्हें एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर रखते हैं, तो आपको एक संधारित्र मिलेगा। किसी संधारित्र की धारिता उसकी प्लेटों की मोटाई और ढांकता हुआ की मोटाई और उसकी पारगम्यता पर निर्भर करती है। संधारित्र की प्लेटों के बीच ढांकता हुआ की मोटाई को कम करके, बाद की धारिता को काफी बढ़ाया जा सकता है। सभी कैपेसिटर पर, उनकी क्षमता के अलावा, वह वोल्टेज भी दर्शाया जाना चाहिए जिसके लिए ये उपकरण डिज़ाइन किए गए हैं।

विद्युत धारा का कार्य एवं शक्ति. उपरोक्त से यह स्पष्ट है कि विद्युत धारा कुछ कार्य करती है। विद्युत मोटरों को जोड़ते समय, विद्युत धारा सभी प्रकार के उपकरणों को कार्य करने योग्य बनाती है, रेलगाड़ियों को पटरियों पर चलाती है, सड़कों को रोशन करती है, घर को गर्म करती है, और एक रासायनिक प्रभाव भी उत्पन्न करती है, अर्थात इलेक्ट्रोलिसिस आदि की अनुमति देती है। हम कह सकते हैं कि किया गया कार्य सर्किट के एक निश्चित खंड पर करंट उत्पाद करंट, वोल्टेज और समय के बराबर होता है जिसके दौरान काम किया गया था। कार्य को जूल में, वोल्टेज को वोल्ट में, करंट को एम्पीयर में, समय को सेकंड में मापा जाता है। इस संबंध में, 1 J = 1B x 1A x 1s। इससे यह पता चलता है कि विद्युत धारा के कार्य को मापने के लिए एक साथ तीन उपकरणों का उपयोग करना चाहिए: एक एमीटर, एक वोल्टमीटर और एक घड़ी। लेकिन यह बोझिल और अप्रभावी है. इसलिए आमतौर पर विद्युत धारा का कार्य विद्युत मीटर से मापा जाता है। इस डिवाइस में उपरोक्त सभी डिवाइस शामिल हैं।

विद्युत धारा की शक्ति उस समय के कार्य के अनुपात के बराबर होती है जिसके दौरान इसे निष्पादित किया गया था। शक्ति को "P" अक्षर द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है और इसे वाट (W) में व्यक्त किया जाता है। व्यवहार में, किलोवाट, मेगावाट, हेक्टोवाट आदि का उपयोग किया जाता है। सर्किट की शक्ति को मापने के लिए, आपको एक वाटमीटर लेने की आवश्यकता है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियर करंट के कार्य को किलोवाट-घंटे (kWh) में व्यक्त करते हैं।

विद्युत धारा के मूल नियम

ओम कानून. वोल्टेज और करंट को विद्युत परिपथ की सबसे उपयोगी विशेषताएँ माना जाता है। बिजली के उपयोग की मुख्य विशेषताओं में से एक ऊर्जा का एक स्थान से दूसरे स्थान तक तेजी से परिवहन और उपभोक्ता तक आवश्यक रूप में इसका स्थानांतरण है। संभावित अंतर और धारा का उत्पाद शक्ति देता है, अर्थात, प्रति इकाई समय में सर्किट में दी गई ऊर्जा की मात्रा। जैसा कि ऊपर बताया गया है, विद्युत परिपथ में शक्ति मापने के लिए 3 उपकरणों की आवश्यकता होगी। क्या केवल एक से काम चलाना और उसकी रीडिंग और सर्किट की कुछ विशेषताओं, जैसे कि उसका प्रतिरोध, से शक्ति की गणना करना संभव है? कई लोगों को यह विचार पसंद आया और उन्हें यह उपयोगी लगा.

तो समग्र रूप से किसी तार या सर्किट का प्रतिरोध क्या है? क्या पानी के पाइप या वैक्यूम सिस्टम पाइप जैसे तार में कोई स्थायी गुण होता है जिसे प्रतिरोध कहा जा सकता है? उदाहरण के लिए, पाइपों में, प्रवाह पैदा करने वाले दबाव अंतर का अनुपात प्रवाह दर से विभाजित होता है जो आमतौर पर पाइप की एक स्थिर विशेषता होती है। इसी प्रकार, एक तार में ऊष्मा का प्रवाह एक साधारण संबंध द्वारा नियंत्रित होता है जिसमें तापमान अंतर, तार का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र और उसकी लंबाई शामिल होती है। विद्युत परिपथों के लिए ऐसे संबंध की खोज एक सफल खोज का परिणाम थी।

1820 के दशक में, जर्मन स्कूल शिक्षक जॉर्ज ओम उपरोक्त रिश्ते की खोज शुरू करने वाले पहले व्यक्ति थे। सबसे पहले, उन्होंने प्रसिद्धि और प्रसिद्धि के लिए प्रयास किया, जिससे उन्हें विश्वविद्यालय में पढ़ाने की अनुमति मिल सके। इसीलिए उन्होंने अनुसंधान का एक ऐसा क्षेत्र चुना जिसमें विशेष लाभ का वादा किया गया था।

ओम एक मैकेनिक का बेटा था, इसलिए वह जानता था कि विभिन्न मोटाई के धातु के तार कैसे खींचे जाते हैं, जिनकी उसे प्रयोगों के लिए आवश्यकता होती है। चूँकि उन दिनों उपयुक्त तार खरीदना असंभव था, इसलिए ओम ने इसे स्वयं बनाया। अपने प्रयोगों के दौरान, उन्होंने अलग-अलग लंबाई, अलग-अलग मोटाई, अलग-अलग धातु और यहां तक ​​कि अलग-अलग तापमान का भी परीक्षण किया। उन्होंने इन सभी कारकों को एक-एक करके अलग-अलग किया। ओम के समय में, बैटरियां अभी भी कमज़ोर थीं और असंगत धारा उत्पन्न करती थीं। इस संबंध में, शोधकर्ता ने जनरेटर के रूप में एक थर्मोकपल का उपयोग किया, जिसके गर्म जंक्शन को एक लौ में रखा गया था। इसके अलावा, उन्होंने एक कच्चे चुंबकीय एमीटर का उपयोग किया, और तापमान या थर्मल जंक्शनों की संख्या को बदलकर संभावित अंतर (ओम ने उन्हें "वोल्टेज" कहा) को मापा।

विद्युत परिपथों का अध्ययन अभी विकसित होना शुरू हुआ है। 1800 के आसपास बैटरियों का आविष्कार होने के बाद, इसका विकास बहुत तेजी से होने लगा। विभिन्न उपकरणों को डिजाइन और निर्मित किया गया (अक्सर हाथ से), नए कानूनों की खोज की गई, अवधारणाएं और शब्द सामने आए, आदि। इन सभी ने विद्युत घटनाओं और कारकों की गहरी समझ पैदा की।

बिजली के बारे में ज्ञान को अद्यतन करना, एक ओर, भौतिकी के एक नए क्षेत्र के उद्भव का कारण बना, दूसरी ओर, यह इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के तेजी से विकास का आधार बना, यानी प्रकाश के लिए बैटरी, जनरेटर, बिजली आपूर्ति प्रणाली। और इलेक्ट्रिक ड्राइव, इलेक्ट्रिक भट्टियां, इलेक्ट्रिक मोटर आदि का आविष्कार किया गया, अन्य।

ओम की खोजें बिजली के अध्ययन के विकास और अनुप्रयुक्त विद्युत इंजीनियरिंग के विकास दोनों के लिए बहुत महत्वपूर्ण थीं। उन्होंने प्रत्यक्ष धारा और उसके बाद प्रत्यावर्ती धारा के लिए विद्युत परिपथों के गुणों की आसानी से भविष्यवाणी करना संभव बना दिया। 1826 में, ओम ने एक पुस्तक प्रकाशित की जिसमें उन्होंने सैद्धांतिक निष्कर्ष और प्रयोगात्मक परिणामों को रेखांकित किया। लेकिन उनकी आशाएँ उचित नहीं थीं; पुस्तक का उपहास के साथ स्वागत किया गया। ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि उस युग में जब कई लोग दर्शनशास्त्र में रुचि रखते थे, कच्चे प्रयोग की पद्धति अनाकर्षक लगती थी।

उनके पास अपना शिक्षण पद छोड़ने के अलावा कोई विकल्प नहीं था। इसी कारण से उन्हें विश्वविद्यालय में नियुक्ति नहीं मिली। 6 वर्षों तक, वैज्ञानिक गरीबी में रहे, भविष्य में कोई विश्वास नहीं था, कड़वी निराशा की भावना का अनुभव कर रहे थे।

लेकिन धीरे-धीरे उनके कार्यों को प्रसिद्धि मिली, पहले जर्मनी के बाहर। ओम को विदेशों में सम्मान मिला और उनके शोध से उन्हें फायदा हुआ। इस संबंध में, उनके हमवतन लोगों को उन्हें अपनी मातृभूमि में पहचानने के लिए मजबूर होना पड़ा। 1849 में उन्हें म्यूनिख विश्वविद्यालय में प्रोफेसर की उपाधि प्राप्त हुई।

ओम ने तार के एक टुकड़े (सर्किट के एक हिस्से के लिए, पूरे सर्किट के लिए) के लिए करंट और वोल्टेज के बीच संबंध स्थापित करने वाला एक सरल नियम खोजा। इसके अलावा, उन्होंने ऐसे नियम संकलित किए जो आपको यह निर्धारित करने की अनुमति देते हैं कि यदि आप एक अलग आकार का तार लेते हैं तो क्या बदल जाएगा। ओम का नियम निम्नानुसार तैयार किया गया है: सर्किट के एक खंड में वर्तमान ताकत इस खंड में वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है और खंड के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती है।

जूल-लेन्ज़ कानून. परिपथ के किसी भी भाग में विद्युत धारा कुछ कार्य करती है। उदाहरण के लिए, आइए सर्किट के किसी भी खंड को लें जिसके सिरों के बीच एक वोल्टेज (यू) है। विद्युत वोल्टेज की परिभाषा के अनुसार, दो बिंदुओं के बीच आवेश की एक इकाई को ले जाने पर किया गया कार्य यू के बराबर होता है। यदि सर्किट के किसी दिए गए खंड में वर्तमान ताकत आई के बराबर है, तो समय टी में यह आवेश गुजर जाएगा, और इसलिए इस खंड में विद्युत धारा का कार्य होगा:

ए = यूआईटी

यह अभिव्यक्ति किसी भी मामले में, सर्किट के किसी भी अनुभाग के लिए प्रत्यक्ष धारा के लिए मान्य है, जिसमें कंडक्टर, इलेक्ट्रिक मोटर इत्यादि शामिल हो सकते हैं। वर्तमान शक्ति, यानी प्रति यूनिट समय कार्य, बराबर है:

पी = ए/टी = यूआई

वोल्टेज की इकाई निर्धारित करने के लिए एसआई प्रणाली में इस सूत्र का उपयोग किया जाता है।

आइए मान लें कि सर्किट का अनुभाग एक स्थिर कंडक्टर है। इस मामले में, सारा काम गर्मी में बदल जाएगा, जो इस कंडक्टर में जारी किया जाएगा। यदि कंडक्टर सजातीय है और ओम के नियम का पालन करता है (इसमें सभी धातुएं और इलेक्ट्रोलाइट्स शामिल हैं), तो:

यू = आईआर

जहाँ r चालक प्रतिरोध है। इस मामले में:

ए = आरटी2आई

यह नियम सबसे पहले प्रयोगात्मक रूप से ई. लेन्ज़ द्वारा और उनसे स्वतंत्र रूप से जूल द्वारा प्रतिपादित किया गया था।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हीटिंग कंडक्टरों के प्रौद्योगिकी में कई अनुप्रयोग हैं। उनमें से सबसे आम और महत्वपूर्ण गरमागरम प्रकाश लैंप हैं।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम. 19वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी एम. फैराडे ने चुंबकीय प्रेरण की घटना की खोज की। इस तथ्य ने, कई शोधकर्ताओं की संपत्ति बनकर, इलेक्ट्रिकल और रेडियो इंजीनियरिंग के विकास को एक शक्तिशाली प्रोत्साहन दिया।

प्रयोगों के दौरान, फैराडे ने पाया कि जब एक बंद लूप से घिरी सतह में प्रवेश करने वाली चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की संख्या बदलती है, तो उसमें एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। यह संभवतः भौतिकी के सबसे महत्वपूर्ण नियम - विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम - का आधार है। परिपथ में जो धारा उत्पन्न होती है उसे प्रेरण कहते हैं। इस तथ्य के कारण कि किसी सर्किट में विद्युत धारा तभी उत्पन्न होती है जब मुक्त आवेश बाहरी ताकतों के संपर्क में आते हैं, फिर एक बंद सर्किट की सतह से गुजरने वाले बदलते चुंबकीय प्रवाह के साथ, वही बाहरी ताकतें इसमें दिखाई देती हैं। भौतिकी में बाह्य बलों की क्रिया को इलेक्ट्रोमोटिव बल या प्रेरित ईएमएफ कहा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण खुले चालकों में भी प्रकट होता है। जब कोई कंडक्टर चुंबकीय बल रेखाओं को पार करता है, तो उसके सिरों पर वोल्टेज दिखाई देता है। ऐसे वोल्टेज की उपस्थिति का कारण प्रेरित ईएमएफ है। यदि किसी बंद लूप से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह नहीं बदलता है, तो कोई प्रेरित धारा प्रकट नहीं होती है।

"प्रेरण ईएमएफ" की अवधारणा का उपयोग करते हुए, हम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के बारे में बात कर सकते हैं, यानी, एक बंद लूप में प्रेरण ईएमएफ लूप से घिरी सतह के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के परिमाण के बराबर है।

लेन्ज़ का नियम. जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, किसी चालक में प्रेरित धारा उत्पन्न होती है। इसकी उपस्थिति की स्थितियों के आधार पर, इसकी एक अलग दिशा होती है। इस अवसर पर, रूसी भौतिक विज्ञानी लेनज़ ने निम्नलिखित नियम तैयार किया: एक बंद सर्किट में उत्पन्न होने वाली प्रेरित धारा की हमेशा ऐसी दिशा होती है कि इसके द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय प्रवाह को बदलने की अनुमति नहीं देता है। यह सब एक प्रेरण धारा की घटना का कारण बनता है।

किसी भी अन्य धारा की तरह प्रेरण धारा में भी ऊर्जा होती है। इसका मतलब यह है कि प्रेरण धारा की स्थिति में विद्युत ऊर्जा प्रकट होती है। ऊर्जा के संरक्षण एवं परिवर्तन के नियम के अनुसार उपर्युक्त ऊर्जा किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा की मात्रा के कारण ही उत्पन्न हो सकती है। इस प्रकार, लेन्ज़ का नियम पूरी तरह से ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के नियम से मेल खाता है।

प्रेरण के अलावा, कुंडल में तथाकथित स्व-प्रेरण भी दिखाई दे सकता है। इसका सार इस प्रकार है. यदि कुंडल में करंट उत्पन्न होता है या उसकी शक्ति बदलती है, तो एक बदलता चुंबकीय क्षेत्र प्रकट होता है। और यदि कुंडल से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह बदलता है, तो इसमें एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है, जिसे स्व-प्रेरण ईएमएफ कहा जाता है।

लेनज़ के नियम के अनुसार, सर्किट बंद करते समय स्व-प्रेरक ईएमएफ वर्तमान ताकत में हस्तक्षेप करता है और इसे बढ़ने से रोकता है। जब सर्किट बंद हो जाता है, तो स्व-प्रेरक ईएमएफ वर्तमान ताकत को कम कर देता है। ऐसे मामले में जब कुंडल में वर्तमान ताकत एक निश्चित मूल्य तक पहुंच जाती है, चुंबकीय क्षेत्र बदलना बंद हो जाता है और स्व-प्रेरण ईएमएफ शून्य हो जाता है।

बिजली के कार्य से संबंधित पहली खोज 7वीं शताब्दी ईसा पूर्व में शुरू हुई। प्राचीन यूनानी दार्शनिक थेल्स ऑफ मिलिटस ने पाया कि जब एम्बर को ऊन के खिलाफ रगड़ा जाता है, तो यह बाद में हल्की वस्तुओं को आकर्षित करने में सक्षम होता है। ग्रीक से "बिजली" का अनुवाद "एम्बर" के रूप में किया जाता है। 1820 में, आंद्रे-मैरी एम्पीयर ने प्रत्यक्ष धारा का नियम स्थापित किया। इसके बाद, धारा का परिमाण या विद्युत धारा को किसमें मापा जाता है, इसे एम्पीयर में दर्शाया जाने लगा।

शब्द का अर्थ

विद्युत धारा की अवधारणा किसी भी भौतिकी पाठ्यपुस्तक में पाई जा सकती है। विद्युत प्रवाह- यह एक दिशा में विद्युत आवेशित कणों की क्रमबद्ध गति है। आम आदमी को यह समझाने के लिए कि विद्युत धारा क्या है, आपको इलेक्ट्रीशियन के शब्दकोश का उपयोग करना चाहिए। इसमें, यह शब्द एक कंडक्टर के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों या एक इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से आयनों की गति के लिए है।

किसी चालक के अंदर इलेक्ट्रॉनों या आयनों की गति के आधार पर, निम्नलिखित को प्रतिष्ठित किया जाता है: धाराओं के प्रकार:

• स्थिर;
• चर;
• आवधिक या स्पंदनशील.

बुनियादी माप मात्राएँ

विद्युत धारा की शक्ति- मुख्य संकेतक जो इलेक्ट्रीशियन अपने काम में उपयोग करते हैं। विद्युत धारा की ताकत एक निश्चित समयावधि में विद्युत परिपथ से प्रवाहित होने वाले आवेश की मात्रा पर निर्भर करती है। स्रोत की एक शुरुआत से अंत तक प्रवाहित होने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या जितनी अधिक होगी, इलेक्ट्रॉनों द्वारा स्थानांतरित चार्ज उतना ही अधिक होगा।

एक मात्रा जिसे किसी चालक में कणों के क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से प्रवाहित होने वाले विद्युत आवेश और उसके पारित होने के समय के अनुपात से मापा जाता है। चार्ज को कूलम्ब में मापा जाता है, समय को सेकंड में मापा जाता है, और विद्युत प्रवाह की एक इकाई को चार्ज के समय (कूलम्ब से सेकंड) या एम्पीयर के अनुपात से निर्धारित किया जाता है। विद्युत धारा (इसकी शक्ति) का निर्धारण विद्युत परिपथ में दो टर्मिनलों को क्रमिक रूप से जोड़ने से होता है।

जब विद्युत धारा संचालित होती है, तो आवेशित कणों की गति विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके पूरी की जाती है और यह इलेक्ट्रॉन गति के बल पर निर्भर करती है। वह मान जिस पर विद्युत धारा का कार्य निर्भर करता है, वोल्टेज कहलाता है और यह परिपथ के एक विशिष्ट भाग में धारा के कार्य और उसी भाग से गुजरने वाले आवेश के अनुपात से निर्धारित होता है। माप वोल्ट की इकाई को वोल्टमीटर द्वारा मापा जाता है जब डिवाइस के दो टर्मिनल समानांतर में एक सर्किट से जुड़े होते हैं।

विद्युत प्रतिरोध की मात्रा सीधे प्रयुक्त कंडक्टर के प्रकार, उसकी लंबाई और क्रॉस-सेक्शन पर निर्भर करती है। इसे ओम में मापा जाता है।

शक्ति का निर्धारण धारा की गति द्वारा किए गए कार्य और उस कार्य के घटित होने के समय के अनुपात से होता है। शक्ति को वाट में मापा जाता है।

कैपेसिटेंस जैसी भौतिक मात्रा एक कंडक्टर के चार्ज और उसी कंडक्टर और पड़ोसी के बीच संभावित अंतर के अनुपात से निर्धारित होती है। जब कंडक्टरों को विद्युत आवेश प्राप्त होता है तो वोल्टेज जितना कम होगा, उनकी क्षमता उतनी ही अधिक होगी। इसे फैराड में मापा जाता है।

श्रृंखला में एक निश्चित अंतराल पर बिजली द्वारा किए गए कार्य की मात्रा वर्तमान, वोल्टेज और उस समय अवधि के उत्पाद का उपयोग करके पाई जाती है जिसके दौरान कार्य किया गया था। उत्तरार्द्ध को जूल में मापा जाता है। विद्युत धारा का संचालन एक मीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है जो सभी मात्राओं, अर्थात् वोल्टेज, बल और समय की रीडिंग को जोड़ता है।

विद्युत सुरक्षा तकनीक

विद्युत सुरक्षा नियमों का ज्ञान किसी आपात स्थिति को रोकने और मानव स्वास्थ्य और जीवन की रक्षा करने में मदद करेगा। चूंकि बिजली कंडक्टर को गर्म करती है, इसलिए स्वास्थ्य और जीवन के लिए खतरनाक स्थिति की संभावना हमेशा बनी रहती है। घर पर सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए का पालन करना होगानिम्नलिखित सरल लेकिन महत्वपूर्ण नियम:

1. ओवरलोड या शॉर्ट सर्किट की संभावना से बचने के लिए नेटवर्क इन्सुलेशन हमेशा अच्छी स्थिति में होना चाहिए।
2. बिजली के उपकरणों, तारों, पैनलों आदि पर नमी नहीं लगनी चाहिए। इसके अलावा, आर्द्र वातावरण शॉर्ट सर्किट को भड़काता है।
3. सभी विद्युत उपकरणों को ग्राउंड करना सुनिश्चित करें।
4. बिजली के तारों पर अधिक भार डालने से बचें क्योंकि इससे तारों में आग लगने का खतरा रहता है।

बिजली के साथ काम करते समय सुरक्षा सावधानियों में रबरयुक्त दस्ताने, दस्ताने, मैट, डिस्चार्ज डिवाइस, कार्य क्षेत्रों के लिए ग्राउंडिंग डिवाइस, सर्किट ब्रेकर या थर्मल और करंट सुरक्षा वाले फ़्यूज़ का उपयोग शामिल है।

अनुभवी बिजली मिस्त्री जब बिजली का झटका लगने की आशंका हो तो एक हाथ से काम करते हैं और दूसरा हाथ अपनी जेब में रखते हैं। इस तरह, ढाल या अन्य ग्राउंडेड उपकरण के अनैच्छिक स्पर्श की स्थिति में हैंड-टू-हैंड सर्किट बाधित हो जाता है। यदि नेटवर्क से जुड़े उपकरण में आग लग जाती है, तो आग को विशेष रूप से पाउडर या कार्बन डाइऑक्साइड बुझाने वाले यंत्र से बुझाएं।

विद्युत धारा का अनुप्रयोग

विद्युत धारा में कई गुण हैं जो इसे मानव गतिविधि के लगभग सभी क्षेत्रों में उपयोग करने की अनुमति देते हैं। विद्युत धारा का उपयोग करने के तरीके:

बिजली आज ऊर्जा का सबसे पर्यावरण अनुकूल रूप है। आधुनिक अर्थव्यवस्था में, विद्युत ऊर्जा उद्योग का विकास वैश्विक महत्व का है। भविष्य में, यदि कच्चे माल की कमी है, तो बिजली ऊर्जा के एक अटूट स्रोत के रूप में अग्रणी स्थान लेगी।

आज बिजली जैसी घटना के बिना जीवन की कल्पना करना मुश्किल है, लेकिन मानवता ने बहुत पहले ही अपने उद्देश्यों के लिए इसका उपयोग करना सीखा है। इस विशेष प्रकार के पदार्थ के सार और विशेषताओं के अध्ययन में कई शताब्दियाँ लग गईं, लेकिन अब भी हम विश्वास के साथ नहीं कह सकते कि हम इसके बारे में पूरी तरह से सब कुछ जानते हैं।

विद्युत धारा की अवधारणा और सार

विद्युत धारा, जैसा कि स्कूली भौतिकी पाठ्यक्रमों से ज्ञात होता है, किसी भी आवेशित कणों की क्रमबद्ध गति से अधिक कुछ नहीं है। उत्तरार्द्ध या तो नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन या आयन हो सकते हैं। ऐसा माना जाता है कि इस प्रकार का मामला केवल तथाकथित कंडक्टरों में ही उत्पन्न हो सकता है, लेकिन यह सच से बहुत दूर है। बात यह है कि जब कोई पिंड संपर्क में आता है, तो एक निश्चित संख्या में विपरीत आवेशित कण हमेशा उत्पन्न होते हैं, जो हिलना शुरू कर सकते हैं। डाइलेक्ट्रिक्स में, समान इलेक्ट्रॉनों की मुक्त गति बहुत कठिन होती है और इसके लिए भारी बाहरी ताकतों की आवश्यकता होती है, यही कारण है कि वे कहते हैं कि वे विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करते हैं।

सर्किट में करंट के अस्तित्व के लिए शर्तें

वैज्ञानिकों ने लंबे समय से देखा है कि यह भौतिक घटना अपने आप उत्पन्न नहीं हो सकती है और लंबे समय तक बनी नहीं रह सकती है। विद्युत धारा के अस्तित्व की शर्तों में कई महत्वपूर्ण प्रावधान शामिल हैं। सबसे पहले, यह घटना मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों की उपस्थिति के बिना असंभव है, जो चार्ज ट्रांसमीटर के रूप में कार्य करते हैं। दूसरे, इन प्राथमिक कणों को क्रमबद्ध तरीके से चलना शुरू करने के लिए, एक क्षेत्र बनाना आवश्यक है, जिसकी मुख्य विशेषता इलेक्ट्रीशियन के किसी भी बिंदु के बीच संभावित अंतर है। अंत में, तीसरा, विद्युत धारा केवल कूलम्ब बलों के प्रभाव में लंबे समय तक मौजूद नहीं रह सकती है, क्योंकि क्षमताएं धीरे-धीरे बराबर हो जाएंगी। इसीलिए कुछ ऐसे घटकों की आवश्यकता होती है जो विभिन्न प्रकार की यांत्रिक और तापीय ऊर्जा के परिवर्तक हों। इन्हें आमतौर पर वर्तमान स्रोत कहा जाता है।

वर्तमान स्रोतों के बारे में प्रश्न

विद्युत धारा स्रोत विशेष उपकरण हैं जो विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण में गैल्वेनिक सेल, सौर पैनल, जनरेटर और बैटरी शामिल हैं। उनकी शक्ति, उत्पादकता और परिचालन समय की विशेषता।

करंट, वोल्टेज, प्रतिरोध

किसी भी अन्य भौतिक घटना की तरह, विद्युत धारा में भी कई विशेषताएं होती हैं। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण में इसकी ताकत, सर्किट वोल्टेज और प्रतिरोध शामिल हैं। उनमें से पहला उस चार्ज की मात्रात्मक विशेषता है जो प्रति यूनिट समय में एक विशेष कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन से गुजरता है। वोल्टेज (जिसे इलेक्ट्रोमोटिव बल भी कहा जाता है) संभावित अंतर के परिमाण से अधिक कुछ नहीं है जिसके कारण गुजरने वाला चार्ज एक निश्चित मात्रा में काम करता है। अंत में, प्रतिरोध एक कंडक्टर की एक आंतरिक विशेषता है, जो दर्शाता है कि चार्ज को इसके माध्यम से गुजरने के लिए कितना बल खर्च करना होगा।