विद्युत
अध्याय 11: विद्युत
1. विद्युत धारा
प्रमुख अवधारणाएँ
- विद्युत धारा: कंडक्टर के माध्यम से विद्युत आवेशों (इलेक्ट्रॉनों) का प्रवाह।
- परंपरागत धारा: सकारात्मक से नकारात्मक टर्मिनल तक सकारात्मक आवेशों का प्रवाह (ऐतिहासिक अवधारणा)।
- इलेक्ट्रॉन प्रवाह: नकारात्मक से सकारात्मक टर्मिनल तक इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक गति।
- चालक: वे पदार्थ जो विद्युत धारा को आसानी से प्रवाहित होने देते हैं (जैसे तांबा, चांदी जैसी धातुएँ)।
- विद्युतरोधक: वे पदार्थ जो विद्युत धारा का विरोध करते हैं (जैसे रबर, प्लास्टिक, कांच)।
महत्वपूर्ण सूत्र
- धारा (I) = आवेश (Q) / समय (t) → I = Q/t (इकाई: एम्पीयर, A)।
परीक्षा युक्तियाँ
- चित्र: पारंपरिक और इलेक्ट्रॉन प्रवाह दिखाने के लिए बैटरी, बल्ब और तारों वाला एक सरल परिपथ बनाएँ।
- प्रश्न: चालक/विद्युतरोधक पहचानें, पारंपरिक और इलेक्ट्रॉन प्रवाह की व्याख्या करें और I = Q/t का उपयोग करकर धारा की गणना करें।
उदाहरण
- बैटरी से जुड़ा बल्ब: इलेक्ट्रॉन नकारात्मक टर्मिनल से बल्ब के माध्यम से सकारात्मक टर्मिनल तक प्रवाहित होते हैं।
2. ओम का नियम
प्रमुख अवधारणाएँ
- ओम का नियम: कंडक्टर में वोल्टेज (V), धारा (I) और प्रतिरोध (R) को जोड़ता है।
- सूत्र: V = IR (वोल्टेज = करंट × प्रतिरोध)।
- प्रतिरोध (R): धारा प्रवाह के विरोध (इकाई: ओम, Ω)।
- प्रतिरोधकता (ρ): किसी पदार्थ का आंतरिक गुण जो प्रतिरोध निर्धारित करता है।
- सूत्र: ρ = RA/L (प्रतिरोधकता = प्रतिरोध × क्षेत्रफल / लंबाई)।
महत्वपूर्ण सूत्र
- प्रतिरोध (R) = वोल्टेज (V) / धारा (I) → R = V/I।
- प्रतिरोधकता (ρ) = (प्रतिरोध × लंबाई) / क्षेत्रफल → ρ = (R × L)/A।
परीक्षा युक्तियाँ
- ग्राफ़: ओमिक और गैर-ओमिक कंडक्टर्स के लिए V-I ग्राफ़ प्लॉट करें (क्रमशः सीधी रेखा और वक्र)।
- प्रश्न: प्रतिरोध की गणना करें, प्रतिरोधकता की व्याख्या करें और V = IR का उपयोग करके समस्याएँ हल करें।
- प्रमेय: ओम का नियम नियत तापमान पर धात्विक चालकों पर लागू होता है।
उदाहरण
- 10 Ω प्रतिरोध को 5 V की बैटरी से जोड़ने पर: धारा = 5 V / 10 Ω = 0.5 A।
3. श्रृंखला और समानांतर परिपथ
प्रमुख अवधारणाएँ
श्रृंखला परिपथ
- धारा: सभी घटकों में समान।
- वोल्टेज: प्रत्येक घटक पर वोल्टेज का योग।
- प्रतिरोध: कुल प्रतिरोध = R₁ + R₂ + R₃ + …
- सूत्र: R_total = R₁ + R₂ + R₃।
समानांतर परिपथ
- वोल्टेज: सभी घटकों पर समान।
- धारा: प्रत्येक शाखा में धाराओं का योग।
- प्रतिरोध: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃।
महत्वपूर्ण चित्र
- श्रृंखला परिपथ: घटक अंत-से-अंत जुड़े हुए (जैसे स्ट्रिंग में बल्ब)।
- समानांतर परिपथ: घटक अलग-अलग शाखाओं में जुड़े हुए (जैसे घरेलू वायरिंग)।
परीक्षा युक्तियाँ
- प्रश्न: श्रृंखला और समानांतर परिपथों की तुलना करें, कुल प्रतिरोध की गणना करें और विभिन्न विन्यासों में धारा/वोल्टेज निर्धारित करें।
- उदाहरण: श्रृंखला बनाम समानांतर में दो बल्ब।
उदाहरण
- श्रृंखला: दो 2 Ω प्रतिरोधक → R_total = 4 Ω।
- समानांतर: दो 2 Ω प्रतिरोधक → R_total = 1 Ω।
4. धारा का ऊष्मीय प्रभाव
प्रमुख अवधारणाएँ
- जूल का नियम: एक प्रतिरोधक में उत्पन्न ऊष्मा I²Rt के समानुपाती होती है।
- सूत्र: H = I²Rt (ऊष्मा = करंट² × प्रतिरोध × समय)।
- विद्युत हीटर: ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए ऊष्मीय प्रभाव का उपयोग करता है (जैसे इलेक्ट्रिक केतली, आयरन)।
- फ्यूज: सुरक्षा उपकरण जो सुरक्षित सीमा से अधिक धारा होने पर पिघल जाता है (जैसे 5 A फ्यूज)।
महत्वपूर्ण सूत्र
- शक्ति (P) = किया गया कार्य / समय → P = VI।
- शक्ति (P) = I²R या V²/R।
परीक्षा युक्तियाँ
- प्रश्न: जूल के नियम की व्याख्या करें, शक्ति की गणना करें और फ्यूज की भूमिका का वर्णन करें।
- चित्र: एक परिपथ में फ्यूज ड्रा करें और इसके घटकों को लेबलें।
उदाहरण
- 220 V पर 100 W का बल्ब:
- धारा = 100 W / 220 V ≈ 0.45 A।
- प्रतिरोध = 220 V / 0.45 A ≈ 489 Ω।
महत्वपूर्ण बिंदुओं का सारांश
- विद्युत धारा: इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह; इकाई: एम्पीयर।
- ओम का नियम: V = IR; ओमिक चालकों पर लागू।
- परिपथ: श्रृंखला (समान धारा) बनाम समानांतर (समान वोल्टेज)।
- ऊष्मीय प्रभाव: H = I²Rt; हीटर और फ्यूज में उपयोग।
- शक्ति: P = VI, I²R, V²/R; इकाई: वाट।
सूत्र पत्रक
| अवधारणा | सूत्र | इकाई |
|---|---|---|
| धारा | I = Q/t | एम्पीयर (A) |
| प्रतिरोध | R = V/I | ओम (Ω) |
| प्रतिरोधकता | ρ = (R × L)/A | ओम-मीटर (Ω·m) |
| शक्ति | P = VI, P = I²R, P = V²/R | वाट (W) |
| ऊष्मा | H = I²Rt | जूल (J) |
संभावित परीक्षा प्रश्न
- विद्युत धारा को परिभाषित करें और पारंपरिक धारा बनाम इलेक्ट्रॉन प्रवाह को समझाएँ।
- प्रतिरोध की परिभाषा से ओम के नियम को निकालें।
- 2 Ω, 3 Ω और 5 Ω के प्रतिरोधक वाले श्रृंखला परिपथ में कुल प्रतिरोध की गणना करें।
- विद्युत परिपथ में फ्यूज के कार्य की व्याख्या करें।
- एक 100 W बल्ब को 220 V सप्लाई से जोड़ा गया है। धारा और प्रतिरोध की गणना करें।
चित्र बनाना (विवरण)
- श्रृंखला परिपथ: बैटरी → प्रतिरोधक 1 → प्रतिरोधक 2 → बल्ब → बैटरी वापस।
- समानांतर परिपथ: बैटरी → शाखा 1 (प्रतिरोधक 1 → बल्ब) → शाखा 2 (प्रतिरोधक 2) → बैटरी वापस।
- परिपथ में फ्यूज: घरेलू परिपथ की लाइव तार में रखा गया फ्यूज।
महत्वपूर्ण तथ्य
- चालक धारा प्रवाहित करते हैं, विद्युतरोधक इसे रोकते हैं।
- ओम का नियम V, I, R की गणना के लिए मौलिक है।
- समानांतर परिपथ घरेलू उपयोग के लिए सुरक्षित होते हैं।
- फ्यूज परिपथ को अत्यधिक धारा से बचाते हैं।
- शक्ति और ऊष्मा की गणना उपकरणों और सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।
अध्याय 11 नोट्स समाप्त
अभ्यास प्रश्न
#### कौन सा कथन पारंपरिक धारा और इलेक्ट्रॉन प्रवाह का सही वर्णन करता है?
1. [x] पारंपरिक धारा सकारात्मक से नकारात्मक की ओर बहती है, जबकि इलेक्ट्रॉन प्रवाह नकारात्मक से सकारात्मक की ओर होता है।
2. [ ] पारंपरिक धारा नकारात्मक से सकारात्मक की ओर होती है, और इलेक्ट्रॉन प्रवाह सकारात्मक से नकारात्मक की ओर होता है।
3. [ ] पारंपरिक धारा और इलेक्ट्रॉन प्रवाह की दिशा समान होती है।
4. [ ] पारंपरिक धारा इलेक्ट्रॉन प्रवाह से तेज होती है।
#### कौन सा पदार्थ एक इन्सुलेटर का उदाहरण है?
1. [ ] ताँबा
2. [ ] चाँदी
3. [ ] रबड़
4. [x] ग्रेफाइट
#### विद्युत धारा का सही सूत्र क्या है?
1. [ ] I = V × R
2. [ ] I = Q × t
3. [x] I = Q/t
4. [ ] I = R/t
#### 2 Ω, 3 Ω, और 5 Ω प्रतिरोधकों वाले श्रृंखला परिपथ में कुल प्रतिरोध क्या होता है?
1. [ ] 10 Ω
2. [x] 10 Ω
3. [ ] 5 Ω
4. [ ] 3 Ω
#### विद्युत परिपथ में शक्ति को कौन सा सूत्र दर्शाता है?
1. [ ] P = V/R
2. [ ] P = I²/R
3. [x] P = VI
4. [ ] P = V²/R
#### प्रतिरोधकता (ρ) का सही सूत्र क्या है?
1. [ ] ρ = R × A × L
2. [x] ρ = (R × L)/A
3. [ ] ρ = (A × R)/L
4. [ ] ρ = R × A/L
#### विद्युत परिपथ में फ्यूज का प्राथमिक कार्य क्या है?
1. [ ] धारा प्रवाह बढ़ाना
2. [ ] विद्युत ऊर्जा संग्रहीत करना
3. [x] सुरक्षित सीमा से अधिक धारा होने पर पिघलकर परिपथ तोड़ना
4. [ ] वोल्टेज नियंत्रित करना
#### श्रृंखला परिपथ में धारा कैसे व्यवहार करती है?
1. [x] सभी घटकों में धारा समान होती है
2. [ ] धारा प्रतिरोध के साथ विपरीत अनुपात में बदलती है
3. [ ] सभी घटकों में धारा शून्य होती है
4. [ ] बैटरी पर धारा सबसे अधिक होती है
#### समानांतर परिपथ में प्रत्येक घटक के साथ वोल्टेज कैसे व्यवहार करता है?
1. [ ] वोल्टेज प्रतिरोध के साथ विपरीत अनुपात में बदलता है
2. [x] सभी घटकों पर वोल्टेज समान होता है
3. [ ] बैटरी पर वोल्टेज सबसे अधिक होता है
4. [ ] सभी घटकों पर वोल्टेज शून्य होता है
#### विद्युत धारा के ऊष्मीय प्रभाव को कौन सा सूत्र सही रूप से दर्शाता है?
1. [ ] H = V × I
2. [ ] H = I × R
3. [x] H = I²Rt
4. [ ] H = V²/Rt
बीटा
