વોલ્ટેજ, વર્તમાન અને પ્રતિકાર શું છે: વ્યવહારમાં તેનો ઉપયોગ કેવી રીતે થાય છે

વિદ્યુત ઇજનેરીમાં, "વર્તમાન", "વોલ્ટેજ" અને "પ્રતિકાર" શબ્દોનો ઉપયોગ વિદ્યુત સર્કિટમાં થતી પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે. તેમાંના દરેકનો ચોક્કસ લાક્ષણિકતાઓ સાથેનો પોતાનો હેતુ છે.

વીજળી

આ શબ્દનો ઉપયોગ પદાર્થના ચોક્કસ માધ્યમ દ્વારા ચાર્જ થયેલા કણો (ઇલેક્ટ્રોન, છિદ્રો, કેશન અને આયન) ની હિલચાલને દર્શાવવા માટે થાય છે. ચાર્જ કેરિયર્સની દિશા અને સંખ્યા વર્તમાનનો પ્રકાર અને તાકાત નક્કી કરે છે.

વર્તમાનની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ તેની વ્યવહારિક એપ્લિકેશનને અસર કરે છે

શુલ્કના પ્રવાહ માટે પૂર્વશરત એ સર્કિટની હાજરી છે અથવા, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, એક બંધ લૂપ જે તેમની હિલચાલ માટે શરતો બનાવે છે. જો ગતિશીલ કણોની અંદર એક રદબાતલ રચાય છે, તો તેમની દિશાત્મક હિલચાલ તરત જ બંધ થઈ જાય છે.

વીજળીમાં વપરાતા તમામ સ્વીચો અને રક્ષણ આ સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે.તેઓ વાહક ભાગોના ફરતા સંપર્કો વચ્ચે વિભાજન બનાવે છે અને આ ક્રિયા દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહને અવરોધે છે, ઉપકરણને બંધ કરે છે.

ઊર્જામાં, સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ વાયર, ટાયર અથવા અન્ય વાહક ભાગોના સ્વરૂપમાં બનેલી ધાતુઓની અંદર ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલને કારણે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સર્જન છે.

આ પદ્ધતિ ઉપરાંત, અંદર વર્તમાનની રચનાનો પણ ઉપયોગ થાય છે:

1. ઇલેક્ટ્રોન અથવા કેશન અને આયનોની હિલચાલને કારણે ગેસ અને ઇલેક્ટ્રોલિટીક પ્રવાહી - હકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જ ચિહ્નો સાથે આયનો;

2. શૂન્યાવકાશ, હવા અને વાયુઓનું વાતાવરણ જે થર્મિઓનિક રેડિયેશનની ઘટનાને કારણે ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલને આધિન છે;

3. ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોની હિલચાલને કારણે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી.

ઇલેક્ટ્રિક આંચકો ત્યારે આવી શકે છે જ્યારે:

• ચાર્જ થયેલા કણો પર બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત તફાવત લાગુ કરવો;

• હીટિંગ વાયર કે જે હાલમાં સુપરકન્ડક્ટર નથી;

• નવા પદાર્થોના પ્રકાશનથી સંબંધિત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનો કોર્સ;

• વાયર પર લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્રની અસર.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું વેવફોર્મ આ હોઈ શકે છે:

1. સમયરેખા પર સીધી રેખાના રૂપમાં સ્થિર;

2. મૂળભૂત ત્રિકોણમિતિ સંબંધો દ્વારા સારી રીતે વર્ણવેલ ચલ સિનુસોઇડલ હાર્મોનિક;

3. મેન્ડર, આશરે સાઈન વેવ જેવું લાગે છે, પરંતુ તીક્ષ્ણ, ઉચ્ચારણ ખૂણાઓ સાથે, જે કેટલાક કિસ્સાઓમાં સારી રીતે સુંવાળી શકાય છે;

4. ધબકારા, જ્યારે દિશા બદલાયા વિના સમાન રહે છે, અને કંપનવિસ્તાર સમયાંતરે સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત કાયદા અનુસાર શૂન્યથી મહત્તમ મૂલ્ય સુધી વધઘટ કરે છે.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વ્યક્તિને ઉપયોગી થઈ શકે છે જ્યારે:

• પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગમાં રૂપાંતરિત;

• થર્મલ તત્વોની ગરમી બનાવે છે;

• જંગમ આર્મચર્સના આકર્ષણ અથવા વિકારને કારણે અથવા બેરિંગ્સમાં નિશ્ચિત ડ્રાઇવ્સ સાથેના રોટર્સના પરિભ્રમણને કારણે યાંત્રિક કાર્ય કરે છે;

• કેટલાક અન્ય કિસ્સાઓમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન પેદા કરે છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વાયરમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે નુકસાન આના કારણે થઈ શકે છે:

• વર્તમાન-વહન સર્કિટ અને સંપર્કોની અતિશય ગરમી;

• શિક્ષણ એડી કરંટ ઇલેક્ટ્રિકલ મશીનોના ચુંબકીય સર્કિટમાં;

• વીજળીનું રેડિયેશન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પર્યાવરણમાં અને કેટલીક સમાન ઘટનાઓ.

ઇલેક્ટ્રિકલ ઉપકરણોના ડિઝાઇનર્સ અને વિવિધ સર્કિટના વિકાસકર્તાઓ તેમના ઉપકરણોમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની સૂચિબદ્ધ શક્યતાઓને ધ્યાનમાં લે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટ્રાન્સફોર્મર્સ, મોટર્સ અને જનરેટરમાં એડી કરંટની હાનિકારક અસરો ચુંબકીય પ્રવાહને પ્રસારિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કોરોને મિશ્રિત કરીને ઘટાડવામાં આવે છે. તે જ સમયે, ઇન્ડક્શન સિદ્ધાંત પર કાર્યરત ઇલેક્ટ્રિક ઓવન અને માઇક્રોવેવ ઓવનમાં માધ્યમને ગરમ કરવા માટે એડી કરંટનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ થાય છે.

સાઇનસાઇડલ વેવફોર્મ સાથે વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહમાં એકમ સમય દીઠ ઓસિલેશનની અલગ આવર્તન હોઈ શકે છે - એક સેકન્ડ. વિવિધ દેશોમાં વિદ્યુત સ્થાપનોની ઔદ્યોગિક આવર્તનને 50 અથવા 60 હર્ટ્ઝની સંખ્યા સાથે પ્રમાણિત કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ અને રેડિયો વ્યવસાયના અન્ય હેતુઓ માટે, સિગ્નલોનો ઉપયોગ થાય છે:

• ઓછી-આવર્તન, નીચા મૂલ્યો સાથે;

• ઉચ્ચ આવર્તન, નોંધપાત્ર રીતે ઔદ્યોગિક ઉપકરણોની શ્રેણીને ઓળંગે છે.

તે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે ચોક્કસ મેક્રોસ્કોપિક માધ્યમમાં ચાર્જ કરાયેલા કણોની હિલચાલ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવવામાં આવે છે અને તેને વહન પ્રવાહ કહેવામાં આવે છે... જો કે, જ્યારે મેક્રોસ્કોપિકલી ચાર્જ થયેલ પદાર્થો ખસેડે છે ત્યારે અન્ય પ્રકારનો પ્રવાહ આવી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, વરસાદના ટીપાં .

ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ કેવી રીતે રચાય છે

તેમના પર લાગુ સતત બળના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલને ખુલ્લી છત્ર સાથે પેરાશૂટિસ્ટના વંશ સાથે સરખાવી શકાય છે. બંને કિસ્સાઓમાં, એકસરખી પ્રવેગક ગતિ પ્રાપ્ત થાય છે.

સ્કાયડાઇવર ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે જમીન તરફ આગળ વધે છે, જે હવાના પ્રતિકારના બળ દ્વારા વિરોધ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોન તેમના પર લાગુ બળથી પ્રભાવિત થાય છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, અને તેની હિલચાલ અન્ય કણો સાથે સતત અથડામણ દ્વારા અવરોધાય છે - સ્ફટિક જાળીના આયનો, જેના કારણે લાગુ બળની અસરનો ભાગ ઓલવાઈ જાય છે.

બંને કિસ્સાઓમાં, પેરાશૂટિસ્ટની સરેરાશ ઝડપ અને ઇલેક્ટ્રોન ચળવળ સતત મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે.

આ એક જગ્યાએ અનન્ય પરિસ્થિતિ બનાવે છે જ્યાં ઝડપ:

• ઇલેક્ટ્રોનની યોગ્ય ગતિ 0.1 મિલીમીટર પ્રતિ સેકન્ડના ક્રમના મૂલ્ય દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે;

• વિદ્યુત પ્રવાહનો પ્રવાહ ખૂબ ઊંચા મૂલ્યને અનુરૂપ છે - પ્રકાશ તરંગોના પ્રસારની ગતિ: લગભગ 300 હજાર કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ.

આમ, વિદ્યુત પ્રવાહનો પ્રવાહ જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યાં બનાવવામાં આવે છે, અને પરિણામે તેઓ વાહક માધ્યમની અંદર પ્રકાશની ઝડપે આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ધાતુની સ્ફટિક જાળીમાં ફરે છે, ત્યારે બીજી રસપ્રદ નિયમિતતા ઊભી થાય છે: તે લગભગ દરેક દસમા કાઉન્ટરિયન સાથે અથડાય છે.એટલે કે, તે લગભગ 90% આયન અથડામણને સફળતાપૂર્વક ટાળે છે.

આ ઘટનાને માત્ર મૂળભૂત શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો દ્વારા જ સમજાવી શકાય છે, જેમ કે મોટાભાગના લોકો સામાન્ય રીતે સમજે છે, પરંતુ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના સિદ્ધાંત દ્વારા વર્ણવેલ વધારાના ઓપરેટિંગ કાયદાઓ દ્વારા પણ.

જો આપણે તેમની ક્રિયાને સંક્ષિપ્તમાં વ્યક્ત કરીએ, તો આપણે કલ્પના કરી શકીએ છીએ કે ધાતુઓની અંદર ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલને ભારે “સ્વિંગિંગ” મોટા આયનો દ્વારા અવરોધાય છે જે વધારાના પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે.

ધાતુઓને ગરમ કરતી વખતે આ અસર ખાસ કરીને નોંધનીય છે, જ્યારે ભારે આયનોનો "સ્વિંગ" વધે છે અને વાયરની સ્ફટિક જાળીની વિદ્યુત વાહકતા ઘટાડે છે.

તેથી, જ્યારે ધાતુઓ ગરમ થાય છે, ત્યારે તેમની વિદ્યુત પ્રતિકાર હંમેશા વધે છે, અને જ્યારે ઠંડુ થાય છે, ત્યારે તેમની વાહકતા વધે છે. જ્યારે ધાતુનું તાપમાન નિરપેક્ષ શૂન્યના મૂલ્યની નજીકના નિર્ણાયક મૂલ્યો સુધી ઘટી જાય છે, ત્યારે તેમાંના ઘણામાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીની ઘટના જોવા મળે છે.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ, તેના મૂલ્યના આધારે, વિવિધ વસ્તુઓ કરવા સક્ષમ છે. તેની ક્ષમતાઓના જથ્થાત્મક મૂલ્યાંકન માટે, એમ્પેરેજ નામનું મૂલ્ય લેવામાં આવે છે. આંતરરાષ્ટ્રીય માપન પ્રણાલીમાં તેનું કદ 1 એમ્પીયર છે. તકનીકી સાહિત્યમાં વર્તમાન તાકાત દર્શાવવા માટે, અનુક્રમણિકા «I» અપનાવવામાં આવે છે.

વિદ્યુત્સ્થીતિમાન

આ શબ્દનો ઉપયોગ ભૌતિક જથ્થાની લાક્ષણિકતા તરીકે થાય છે જે સક્રિય ક્ષેત્ર સ્ત્રોતો પર બાકીના શુલ્કના પ્લેસમેન્ટની પ્રકૃતિને બદલ્યા વિના પરીક્ષણ એકમના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને એક બિંદુથી બીજા સ્થાને સ્થાનાંતરિત કરવામાં ખર્ચવામાં આવેલ કાર્યને વ્યક્ત કરે છે.

પ્રારંભિક અને અંતિમ બિંદુઓ અલગ અલગ ઉર્જા સંભવિતતા ધરાવતા હોવાથી, ચાર્જ અથવા વોલ્ટેજને ખસેડવા માટે કરવામાં આવેલું કાર્ય આ પોટેન્શિયલ વચ્ચેના તફાવતના ગુણોત્તર જેટલું છે.

વહેતા પ્રવાહના આધારે વોલ્ટેજની ગણતરી કરવા માટે વિવિધ શરતો અને પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ન હોઈ શકે:

1. સતત — ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક અને સતત વર્તમાન સર્કિટમાં;

2. વૈકલ્પિક — વૈકલ્પિક અને સાઇનસૉઇડલ પ્રવાહ સાથેના સર્કિટમાં.

બીજા કિસ્સામાં, આવી વધારાની લાક્ષણિકતાઓ અને તાણના પ્રકારોનો ઉપયોગ આ રીતે થાય છે:

• કંપનવિસ્તાર - એબ્સીસા અક્ષની શૂન્ય સ્થિતિથી સૌથી મોટું વિચલન;

• ત્વરિત મૂલ્ય, જે ચોક્કસ સમયે વ્યક્ત થાય છે;

• અસરકારક, અસરકારક અથવા, અન્યથા કહેવામાં આવે છે, મૂળ સરેરાશ ચોરસ મૂલ્ય, એક અડધા સમયગાળા માટે કરવામાં આવેલ સક્રિય કાર્ય દ્વારા નિર્ધારિત;

• સુધારેલ સરેરાશ મૂલ્યની ગણતરી કરેલ મોડ્યુલો એક હાર્મોનિક સમયગાળાની સુધારેલ કિંમત.

વોલ્ટેજના જથ્થાત્મક મૂલ્યાંકન માટે, 1 વોલ્ટનું આંતરરાષ્ટ્રીય એકમ રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું અને પ્રતીક «U» તેનું નામ બની ગયું હતું.

જ્યારે ઓવરહેડ લાઇન દ્વારા વિદ્યુત ઊર્જાનું પરિવહન કરવામાં આવે છે, ત્યારે સપોર્ટની ડિઝાઇન અને તેમના પરિમાણો ઉપયોગમાં લેવાતા વોલ્ટેજના મૂલ્ય પર આધારિત છે. તબક્કાઓના વાહક વચ્ચેનું તેનું મૂલ્ય રેખીય કહેવાય છે અને દરેક વાહક અને પૃથ્વીના તબક્કાને સંબંધિત છે.

આ નિયમ તમામ પ્રકારની એરલાઈન્સને લાગુ પડે છે.

આપણા દેશના ઘરેલું વિદ્યુત નેટવર્ક્સમાં, ધોરણ એ 380/220 વોલ્ટનું ત્રણ-તબક્કાનું વોલ્ટેજ છે.

વિદ્યુત પ્રતિકાર

આ શબ્દનો ઉપયોગ પદાર્થના ગુણધર્મોને લાક્ષણિકતા આપવા માટે થાય છે જેથી તેમાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થાય.આ કિસ્સામાં, વિવિધ વાતાવરણ પસંદ કરી શકાય છે, પદાર્થનું તાપમાન અથવા તેના પરિમાણો બદલી શકાય છે.

ડીસી સર્કિટ્સમાં, પ્રતિકાર સક્રિય કાર્ય કરે છે, તેથી જ તેને સક્રિય કહેવામાં આવે છે. દરેક વિભાગ માટે, તે લાગુ કરેલ વોલ્ટેજ માટે સીધું પ્રમાણસર છે અને પસાર થતા પ્રવાહના વિપરિત પ્રમાણસર છે.

વૈકલ્પિક વર્તમાન યોજનાઓમાં નીચેની વિભાવનાઓ રજૂ કરવામાં આવી છે:

• અવબાધ

• તરંગ પ્રતિકાર.

વિદ્યુત અવબાધને જટિલ અથવા ઘટક અવબાધ પણ કહેવાય છે:

• સક્રિય;

• પ્રતિક્રિયાશીલ

પ્રતિક્રિયાશીલતા, બદલામાં, આ હોઈ શકે છે:

• કેપેસિટીવ;

• પ્રેરક

પ્રતિકાર ત્રિકોણના અવબાધ ઘટકો વચ્ચેના જોડાણો વર્ણવેલ છે.

ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સની ગણતરીમાં, પાવર લાઇનની તરંગ અવબાધ ઘટના તરંગથી તરંગ રેખા સાથે પસાર થતા પ્રવાહના મૂલ્ય સુધીના વોલ્ટેજના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

પ્રતિકાર મૂલ્ય 1 ઓહ્મના માપના આંતરરાષ્ટ્રીય એકમ તરીકે લેવામાં આવે છે.

વર્તમાન, વોલ્ટેજ, પ્રતિકારનો સંબંધ

આ લાક્ષણિકતાઓ વચ્ચેના સંબંધને વ્યક્ત કરવાનું ઉત્તમ ઉદાહરણ એ હાઇડ્રોલિક સર્કિટ સાથેની સરખામણી છે, જ્યાં જીવનના પ્રવાહની હિલચાલનું બળ (એનાલોગ - વર્તમાનની તીવ્રતા) પિસ્ટન પર લાગુ બળના મૂલ્ય પર આધારિત છે (બનાવ્યું તણાવ) અને પ્રવાહ રેખાઓનું પાત્ર, સંકોચન (પ્રતિકાર) થી બનેલું છે.

વિદ્યુત પ્રતિકાર, વર્તમાન અને વોલ્ટેજના સંબંધનું વર્ણન કરતા ગાણિતિક કાયદાઓ પ્રથમ પ્રકાશિત અને જ્યોર્જ ઓહ્મ દ્વારા પેટન્ટ કરવામાં આવ્યા હતા. તેણે ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટના સમગ્ર સર્કિટ અને તેના વિભાગ માટે કાયદાઓ મેળવ્યા. વધુ વિગતો માટે અહીં જુઓ: વ્યવહારમાં ઓહ્મના કાયદાનો ઉપયોગ

એમીટર, વોલ્ટમીટર અને ઓહ્મમીટરનો ઉપયોગ વીજળીના મૂળભૂત વિદ્યુત જથ્થાને માપવા માટે થાય છે.

એમ્મીટર સર્કિટમાંથી વહેતા પ્રવાહને માપે છે. કારણ કે તે સમગ્ર બંધ વિસ્તારમાં બદલાતું નથી, એમ્મીટરને વોલ્ટેજ સ્ત્રોત અને વપરાશકર્તા વચ્ચે ગમે ત્યાં મૂકવામાં આવે છે, જે ઉપકરણના માપન હેડ દ્વારા ચાર્જનો માર્ગ બનાવે છે.

વોલ્ટમીટરનો ઉપયોગ વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા વપરાશકર્તાના ટર્મિનલ્સ પર વોલ્ટેજ માપવા માટે થાય છે.

ઓહ્મમીટર સાથે પ્રતિકાર માપન ફક્ત વપરાશકર્તા દ્વારા બંધ કરવામાં આવે ત્યારે જ કરી શકાય છે. આનું કારણ એ છે કે ઓહ્મમીટર માપાંકિત વોલ્ટેજનું આઉટપુટ કરે છે અને પરીક્ષણ હેડમાંથી વહેતા પ્રવાહને માપે છે, જે વર્તમાન મૂલ્ય દ્વારા વોલ્ટેજને વિભાજિત કરીને ઓહ્મમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

માપ દરમિયાન બાહ્ય લો-પાવર વોલ્ટેજનું કોઈપણ જોડાણ વધારાના પ્રવાહો બનાવશે અને પરિણામને વિકૃત કરશે. ઓહ્મમીટરની આંતરિક સર્કિટ ઓછી શક્તિના છે તે ધ્યાનમાં લેતા, પછી બાહ્ય વોલ્ટેજ લાગુ કરતી વખતે ભૂલભરેલા પ્રતિકાર માપનના કિસ્સામાં, ઉપકરણ ઘણી વાર નિષ્ફળ જાય છે કારણ કે તેની આંતરિક સર્કિટ બળી જાય છે.

વર્તમાન, વોલ્ટેજ, પ્રતિકાર અને તેમની વચ્ચેના સંબંધોની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓને જાણવાનું ઇલેક્ટ્રિશિયનને સફળતાપૂર્વક તેમનું કાર્ય કરવા અને વિદ્યુત પ્રણાલીઓને વિશ્વસનીય રીતે ચલાવવાની મંજૂરી આપે છે, અને ઘણી વખત કરવામાં આવેલી ભૂલો અકસ્માતો અને ઇજાઓમાં સમાપ્ત થાય છે.