મૂળભૂત વિદ્યુત જથ્થો: ચાર્જ, વોલ્ટેજ, વર્તમાન, શક્તિ, પ્રતિકાર

મૂળભૂત વિદ્યુત જથ્થા: વર્તમાન, વોલ્ટેજ, પ્રતિકાર અને શક્તિ.

ચાર્જિંગ

વિદ્યુત સર્કિટમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ ભૌતિક ઘટના ગતિ છે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ… પ્રકૃતિમાં બે પ્રકારના શુલ્ક છે - હકારાત્મક અને નકારાત્મક. જેમ ચાર્જ આકર્ષે છે, જેમ ચાર્જ ભગાડે છે. આ એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે સમાન માત્રામાં નકારાત્મક રાશિઓ સાથે સકારાત્મક શુલ્કને જૂથ બનાવવાનું વલણ છે.

અણુમાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ઈલેક્ટ્રોનના વાદળથી ઘેરાયેલું સકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ન્યુક્લિયસ હોય છે. નિરપેક્ષ મૂલ્યમાં કુલ નકારાત્મક ચાર્જ ન્યુક્લિયસના હકારાત્મક ચાર્જ સમાન છે. તેથી, અણુમાં શૂન્ય કુલ ચાર્જ છે, તે ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ પણ કહેવાય છે.

સામગ્રી કે જે પકડી શકે છે વીજળી, કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન અણુઓથી અલગ પડે છે અને વાહક સામગ્રીમાં ખસેડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. આ ઇલેક્ટ્રોનને મોબાઇલ ચાર્જ અથવા ચાર્જ કેરિયર્સ કહેવામાં આવે છે.

પ્રારંભિક અવસ્થામાં દરેક અણુ તટસ્થ હોવાથી, નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોનને અલગ કર્યા પછી, તે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન બની જાય છે.સકારાત્મક આયનો મુક્તપણે ખસેડી શકતા નથી અને સ્થિર, નિશ્ચિત શુલ્કની સિસ્ટમ બનાવી શકતા નથી (જુઓ - કયા પદાર્થો વીજળીનું સંચાલન કરે છે).

સેમિકન્ડક્ટર્સમાંસામગ્રીના મહત્વપૂર્ણ વર્ગની રચના કરીને, મોબાઇલ ઇલેક્ટ્રોન બે રીતે આગળ વધી શકે છે: અથવા ઇલેક્ટ્રોન ફક્ત નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા વાહકો તરીકે વર્તે છે. અથવા ઘણા ઈલેક્ટ્રોન્સનો જટિલ સંગ્રહ એવી રીતે ફરે છે કે જાણે સામગ્રીમાં ધન ચાર્જ થયેલ મોબાઈલ કેરિયર્સ હોય. નિશ્ચિત શુલ્ક કોઈપણ પાત્રના હોઈ શકે છે.

વાહક સામગ્રીને મોબાઇલ ચાર્જ કેરિયર્સ (જેમાં બેમાંથી એક ચિહ્નો હોઈ શકે છે) અને વિરોધી ધ્રુવીયતાના નિશ્ચિત ચાર્જ ધરાવતી સામગ્રી તરીકે વિચારી શકાય છે.

ઇન્સ્યુલેટર નામની સામગ્રી પણ છે જે વીજળીનું સંચાલન કરતી નથી. ઇન્સ્યુલેટરમાં તમામ શુલ્ક નિશ્ચિત છે. ઇન્સ્યુલેટરના ઉદાહરણો હવા, અભ્રક, કાચ, ઓક્સાઇડના પાતળા સ્તરો છે જે ઘણી ધાતુઓની સપાટી પર રચાય છે, અને, અલબત્ત, શૂન્યાવકાશ (જેમાં બિલકુલ ચાર્જ નથી).

ચાર્જ કુલમ્બ્સ (C) માં માપવામાં આવે છે અને સામાન્ય રીતે Q દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોન દીઠ ચાર્જની માત્રા અથવા નકારાત્મક વીજળીની માત્રા અસંખ્ય પ્રયોગો દ્વારા સ્થાપિત કરવામાં આવી છે અને તે 1.601 × 10-19 CL અથવા 4.803 x 10-10 ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ચાર્જ હોવાનું જણાયું છે.

પ્રમાણમાં ઓછા પ્રવાહમાં પણ વાયરમાંથી વહેતા ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યાનો થોડો ખ્યાલ નીચે મુજબ મેળવી શકાય છે. ઈલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ 1.601 • 10-19 CL હોવાથી, કૂલમ્બ સમાન ચાર્જ બનાવતા ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા આપેલની પરસ્પર છે, એટલે કે, તે લગભગ 6 • 1018 જેટલી છે.

1 A નો પ્રવાહ 1 C પ્રતિ સેકન્ડના પ્રવાહને અનુલક્ષે છે, અને વાયરના ક્રોસ સેક્શન દ્વારા માત્ર 1 μmka (10-12 A) ના પ્રવાહ પર, લગભગ 6 મિલિયન ઇલેક્ટ્રોન પ્રતિ સેકન્ડ.આવા તીવ્રતાના પ્રવાહો તે જ સમયે એટલા નાના હોય છે કે તેમની શોધ અને માપ નોંધપાત્ર પ્રાયોગિક મુશ્કેલીઓ સાથે સંકળાયેલા છે.

ધન આયન પરનો ચાર્જ એ ઇલેક્ટ્રોન પરના ચાર્જનો પૂર્ણાંક ગુણાંક છે, પરંતુ તેની વિરુદ્ધ ચિહ્ન છે. કણો માટે કે જેઓ એકલા આયનોઇઝ્ડ હોય છે, ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોનના ચાર્જ સમાન હોય છે.

ન્યુક્લિયસની ઘનતા ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતા કરતા ઘણી વધારે છે. એકંદરે પરમાણુ દ્વારા કબજે કરવામાં આવેલ મોટા ભાગનો જથ્થો ખાલી છે.

વિદ્યુત ઘટનાનો ખ્યાલ

બે જુદા જુદા શરીરને એકસાથે ઘસવાથી, તેમજ ઇન્ડક્શન દ્વારા, શરીરને વિશિષ્ટ ગુણધર્મો આપી શકાય છે - ઇલેક્ટ્રિકલ. આવા શરીરને ઇલેક્ટ્રિફાઇડ કહેવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બોડીની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સાથે સંકળાયેલી ઘટના કહેવામાં આવે છે વિદ્યુત ઘટના.

ઇલેક્ટ્રિફાઇડ સંસ્થાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કહેવાતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે વિદ્યુત દળો કે જે અન્ય પ્રકૃતિના દળોથી અલગ પડે છે કારણ કે તેઓ ચાર્જ્ડ બોડીને તેમની ગતિની ગતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના એકબીજાને ભગાડે છે અને આકર્ષે છે.

આ રીતે, ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અલગ પડે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગુરુત્વાકર્ષણથી, જે ફક્ત શરીરના આકર્ષણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, અથવા ચુંબકીય ઉત્પત્તિના દળોથી, જે ચાર્જની હિલચાલની સંબંધિત ગતિ પર આધાર રાખે છે, જેના કારણે ચુંબકીય ઘટના

ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ મુખ્યત્વે ગુણધર્મોના બાહ્ય અભિવ્યક્તિના નિયમોનો અભ્યાસ કરે છે ઇલેક્ટ્રિફાઇડ સંસ્થાઓ - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રોના નિયમો.

વિદ્યુત્સ્થીતિમાન

વિરોધી ચાર્જ વચ્ચેના મજબૂત આકર્ષણને કારણે, મોટાભાગની સામગ્રી ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ હોય છે. સકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કને અલગ કરવા માટે તે ઊર્જા લે છે.

અંજીરમાં. 1 એ બે વાહકતા બતાવે છે, શરૂઆતમાં ચાર્જ વગરની પ્લેટો એક અંતરે d.એવું માનવામાં આવે છે કે પ્લેટો વચ્ચેની જગ્યા ઇન્સ્યુલેટરથી ભરેલી છે, જેમ કે હવા, અથવા તે વેક્યૂમમાં છે.

ચોખા. 1. બે વાહક, શરૂઆતમાં અનચાર્જ્ડ પ્લેટ્સ: a — પ્લેટો ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ હોય છે; b — ચાર્જ -Q ને નીચેની પ્લેટમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે (પ્લેટ વચ્ચે સંભવિત તફાવત અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર છે).

અંજીરમાં. 1, બંને પ્લેટો તટસ્થ છે, અને ઉપલા પ્લેટ પરનો કુલ શૂન્ય ચાર્જ +Q અને -Q ના સરવાળા દ્વારા દર્શાવી શકાય છે. અંજીરમાં. 1b, ચાર્જ -Q ઉપલા પ્લેટમાંથી નીચલા પ્લેટમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. જો અંજીરમાં. 1b, અમે પ્લેટોને વાયર વડે જોડીએ છીએ, પછી વિપરીત ચાર્જના આકર્ષણના બળને કારણે ચાર્જ ઝડપથી પાછું સ્થાનાંતરિત થશે અને અમે ફિગમાં બતાવેલ પરિસ્થિતિ પર પાછા આવીશું. 1, એ. સકારાત્મક ચાર્જ નકારાત્મક ચાર્જવાળી પ્લેટમાં જશે અને નકારાત્મક ચાર્જ ધન ચાર્જવાળી પ્લેટ પર જશે.

અમે કહીએ છીએ કે ફિગમાં બતાવેલ ચાર્જ્ડ પ્લેટો વચ્ચે. 1b, ત્યાં સંભવિત તફાવત છે અને તે કે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઉપલી પ્લેટ પર સંભવિત નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ નીચલા પ્લેટ કરતા વધારે છે. સામાન્ય રીતે, બે બિંદુઓ વચ્ચે સંભવિત તફાવત હોય છે જો તે બિંદુઓ વચ્ચે વહન ચાર્જ ટ્રાન્સફરમાં પરિણમે છે.

સકારાત્મક શુલ્ક ઉચ્ચ સંભવિતતાના બિંદુથી નીચી સંભવિતતાના બિંદુ તરફ જાય છે, નકારાત્મક શુલ્કની હિલચાલની દિશા વિરુદ્ધ છે - ઓછી સંભવિતતાના બિંદુથી ઉચ્ચ સંભવિતતાના બિંદુ સુધી.

સંભવિત તફાવતને માપવા માટેનું એકમ વોલ્ટ (V) છે. સંભવિત તફાવતને વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે અને સામાન્ય રીતે U અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

બે બિંદુઓ વચ્ચેના તણાવને માપવા માટે, ખ્યાલનો ઉપયોગ થાય છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર… ફિગ માં બતાવેલ કિસ્સામાં.1b, ઉચ્ચ સંભવિત (પોઝિટિવ પ્લેટમાંથી) નીચી સંભવિતતાના પ્રદેશ (નકારાત્મક પ્લેટ તરફ) તરફ નિર્દેશિત પ્લેટો વચ્ચે એક સમાન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર છે.

આ ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ, જે મીટર દીઠ વોલ્ટમાં દર્શાવવામાં આવે છે, તે પ્લેટો પરના ચાર્જના પ્રમાણસર છે અને જો ચાર્જનું વિતરણ જાણીતું હોય તો ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો પરથી તેની ગણતરી કરી શકાય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની તીવ્રતા અને પ્લેટો વચ્ચેના વોલ્ટેજ U વચ્ચેનો સંબંધ U = E NS e (વોલ્ટ = વોલ્ટ / મીટર x મીટર) સ્વરૂપ ધરાવે છે.

તેથી, નીચી સંભવિતતામાંથી ઉચ્ચમાં સંક્રમણ ક્ષેત્રની દિશા સામેની હિલચાલને અનુરૂપ છે. વધુ જટિલ રચનામાં, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દરેક જગ્યાએ એકસરખું ન હોઈ શકે, અને બે બિંદુઓ વચ્ચે સંભવિત તફાવત નક્કી કરવા માટે, U = E NS e સમીકરણનો વારંવાર ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે.

અમને રસના મુદ્દાઓ વચ્ચેનું અંતરાલ ઘણા વિભાગોમાં વહેંચાયેલું છે, જેમાંથી પ્રત્યેક ક્ષેત્ર તેનામાં સમાન હોય તેટલું નાનું છે. પછી સમીકરણ દરેક સેગમેન્ટ U = E NS e પર ક્રમિક રીતે લાગુ કરવામાં આવે છે અને દરેક વિભાગ માટે સંભવિત તફાવતોનો સરવાળો કરવામાં આવે છે. આમ, ચાર્જ અને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના કોઈપણ વિતરણ માટે, તમે કોઈપણ બે બિંદુઓ વચ્ચે સંભવિત તફાવત શોધી શકો છો.

સંભવિત તફાવત નક્કી કરતી વખતે, માત્ર બે બિંદુઓ વચ્ચેના વોલ્ટેજની તીવ્રતા જ નહીં, પણ કયા બિંદુમાં સૌથી વધુ સંભવિત છે તે પણ દર્શાવવું જરૂરી છે. જો કે, વિવિધ તત્વો ધરાવતા વિદ્યુત સર્કિટમાં, કયા બિંદુમાં સૌથી વધુ સંભાવના છે તે અગાઉથી નક્કી કરવું હંમેશા શક્ય નથી. મૂંઝવણ ટાળવા માટે, ચિહ્નો માટે શરત સ્વીકારવી જરૂરી છે (ફિગ. 2).

ચોખા. 2... વોલ્ટેજ પોલેરિટી નક્કી કરવી (વોલ્ટેજ હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક હોઈ શકે છે).

દ્વિધ્રુવી સર્કિટ તત્વ બે ટર્મિનલ (ફિગ. 2, એ) થી સજ્જ બોક્સ દ્વારા રજૂ થાય છે. બોક્સથી ટર્મિનલ તરફ જતી રેખાઓ વિદ્યુત પ્રવાહના આદર્શ વાહક હોવાનું માનવામાં આવે છે. એક ટર્મિનલ વત્તા ચિહ્ન સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે, અન્ય બાદબાકી ચિહ્ન સાથે. આ અક્ષરો સંબંધિત ધ્રુવીયતાને ઠીક કરે છે. અંજીરમાં વોલ્ટેજ યુ. 2, અને U = (ટર્મિનલ «+» ની સંભવિત) — (ટર્મિનલ «-« ની સંભવિત) શરત દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે.

અંજીરમાં. 2b, ચાર્જ થયેલ પ્લેટો ટર્મિનલ્સ સાથે જોડાયેલ હોય છે જેથી કરીને «+» ટર્મિનલ ઉચ્ચ સંભવિત સાથે પ્લેટ સાથે જોડાયેલ હોય. અહીં વોલ્ટેજ U એ ધન સંખ્યા છે. અંજીરમાં. 2, «+» ટર્મિનલ નીચલા સંભવિત પ્લેટ સાથે જોડાયેલ છે. પરિણામે, અમને નકારાત્મક વોલ્ટેજ મળે છે.

તણાવની રજૂઆતના બીજગણિત સ્વરૂપ વિશે યાદ રાખવું અગત્યનું છે. એકવાર ધ્રુવીયતા નિર્ધારિત થઈ જાય પછી, હકારાત્મક વોલ્ટેજનો અર્થ એ થાય છે કે «+» ટર્મિનલ પાસે (ઉચ્ચ સંભવિત) છે અને નકારાત્મક વોલ્ટેજનો અર્થ છે કે «-» ટર્મિનલ ઊંચી સંભાવના ધરાવે છે.

વર્તમાન

તે ઉપર નોંધ્યું હતું કે હકારાત્મક ચાર્જ કેરિયર્સ ઉચ્ચ સંભવિત પ્રદેશમાંથી નીચા સંભવિત પ્રદેશમાં જાય છે, જ્યારે નકારાત્મક ચાર્જ કેરિયર્સ ઓછી સંભવિત પ્રદેશમાંથી ઉચ્ચ સંભવિત પ્રદેશમાં જાય છે. ફીના કોઈપણ ટ્રાન્સફરનો અર્થ છે સમાપ્તિ વીજળી.

અંજીરમાં. 3 વિદ્યુત પ્રવાહના કેટલાક સરળ કિસ્સાઓ બતાવે છે, સપાટી C પસંદ કરવામાં આવે છે અને કાલ્પનિક હકારાત્મક દિશા બતાવવામાં આવે છે. જો સમય જતાં dt વિભાગ S દ્વારા, કુલ ચાર્જ Q પસંદ કરેલ દિશામાં પસાર થશે, તો પછી S દ્વારા વર્તમાન I = dV/dT ની બરાબર હશે. વર્તમાનના માપનનું એકમ એમ્પીયર (A) (1A = 1C/s) છે.

ચોખા. 3... વર્તમાનની દિશા અને મોબાઈલ ચાર્જના પ્રવાહની દિશા વચ્ચેનો સંબંધ.જો અમુક સપાટી C દ્વારા સકારાત્મક શુલ્કનો પરિણામી પ્રવાહ પસંદ કરેલી દિશા સાથે એકરુપ હોય તો વર્તમાન ધન (a અને b) છે. જો સમગ્ર સપાટી પર હકારાત્મક શુલ્કનો પરિણામી પ્રવાહ પસંદ કરેલી દિશાની વિરુદ્ધ હોય તો વર્તમાન નકારાત્મક (b અને d) છે.

વર્તમાન Iz ની નિશાની નક્કી કરવામાં ઘણીવાર મુશ્કેલીઓ ઊભી થાય છે. જો મોબાઈલ ચાર્જ કેરિયર્સ પોઝિટિવ હોય, તો પોઝિટિવ કરંટ પસંદ કરેલી દિશામાં મોબાઈલ કેરિયર્સની વાસ્તવિક હિલચાલનું વર્ણન કરે છે, જ્યારે નેગેટિવ કરંટ પસંદ કરેલી દિશામાં વિરુદ્ધ મોબાઈલ ચાર્જ કેરિયર્સના પ્રવાહનું વર્ણન કરે છે.

જો મોબાઈલ ઓપરેટરો નકારાત્મક હોય, તો તમારે વર્તમાનની દિશા નક્કી કરતી વખતે સાવચેત રહેવું જોઈએ. ફિગ ધ્યાનમાં લો. 3d જેમાં નકારાત્મક મોબાઇલ ચાર્જ કેરિયર્સ પસંદ કરેલી દિશામાં Sને પાર કરે છે. ધારો કે દરેક વાહક પાસે ચાર્જ -q છે અને S મારફતે પ્રવાહ દર n વાહક પ્રતિ સેકન્ડ છે. dt દરમિયાન પસંદ કરેલ દિશામાં શુલ્ક C નો કુલ પેસેજ dV = -n NS q NS dt હશે, જે વર્તમાન I = dV/ dT ને અનુરૂપ છે.

તેથી, Fig.3d માં વર્તમાન નકારાત્મક છે. તદુપરાંત, આ પ્રવાહ પસંદ કરેલ (ફિગ. 3, b) ની વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રતિ સેકન્ડ n વાહકોની ઝડપે સપાટી S દ્વારા ચાર્જ + q સાથે હકારાત્મક વાહકોની હિલચાલ દ્વારા બનાવેલ વર્તમાન સાથે એકરુપ છે. આમ, ડબલ-અંકના શુલ્ક ડબલ-અંકના પ્રવાહમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે. ઈલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, વર્તમાનની નિશાની નોંધપાત્ર હોય છે અને તે કોઈ વાંધો નથી કે કયા ચાર્જ કેરિયર્સ (પોઝિટિવ કે નેગેટિવ) તે વર્તમાન વહન કરે છે. તેથી, ઘણીવાર જ્યારે તેઓ વિદ્યુત પ્રવાહ વિશે વાત કરે છે, ત્યારે તેઓ ધારે છે કે ચાર્જ કેરિયર્સ હકારાત્મક છે (જુઓ — વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા).

સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોમાં, જોકે, સકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જ કેરિયર્સ વચ્ચેનો તફાવત ઉપકરણના સંચાલન માટે મહત્વપૂર્ણ છે.આ ઉપકરણોના સંચાલનની વિગતવાર પરીક્ષાએ મોબાઇલ ચાર્જ કેરિયર્સના સંકેતોને સ્પષ્ટપણે અલગ પાડવું જોઈએ. ચોક્કસ વિસ્તારમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની વિભાવનાને સર્કિટ તત્વ દ્વારા વર્તમાનમાં સરળતાથી સામાન્યીકરણ કરી શકાય છે.

અંજીરમાં. 4 એ દ્વિધ્રુવી તત્વ બતાવે છે. હકારાત્મક પ્રવાહની દિશા તીર દ્વારા બતાવવામાં આવે છે.

ચોખા. 4. સર્કિટ તત્વ દ્વારા વર્તમાન. ચાર્જિસ ટર્મિનલ A મારફતે કોષમાં i (કુલમ્બ્સ પ્રતિ સેકન્ડ) દરે પ્રવેશે છે અને તે જ દરે ટર્મિનલ A' મારફતે સેલ છોડે છે.

જો સર્કિટ તત્વમાંથી સકારાત્મક પ્રવાહ વહે છે, તો હકારાત્મક ચાર્જ ટર્મિનલ Aમાં i કૂલમ્બ પ્રતિ સેકન્ડના દરે પ્રવેશે છે. પરંતુ, પહેલેથી જ નોંધ્યું છે તેમ, સામગ્રી (અને સર્કિટ તત્વો) સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રિકલી તટસ્થ રહે છે. (ફિગ. 1 માં "ચાર્જ કરેલ" કોષમાં પણ શૂન્ય કુલ ચાર્જ છે.) તેથી, જો ચાર્જ ટર્મિનલ A દ્વારા કોષમાં વહે છે, તો સમાન ચાર્જ એક સાથે ટર્મિનલ A' દ્વારા કોષની બહાર વહેવો જોઈએ. સર્કિટ તત્વ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહની આ સાતત્ય સમગ્ર તત્વની તટસ્થતાને અનુસરે છે.

શક્તિ

સર્કિટમાં કોઈપણ દ્વિધ્રુવી તત્વ તેના ટર્મિનલ્સ વચ્ચે વોલ્ટેજ ધરાવી શકે છે અને તેમાંથી પ્રવાહ વહે છે. વર્તમાન અને વોલ્ટેજના ચિહ્નો સ્વતંત્ર રીતે નક્કી કરી શકાય છે, પરંતુ વોલ્ટેજ અને વર્તમાનની ધ્રુવીયતા વચ્ચે એક મહત્વપૂર્ણ શારીરિક સંબંધ છે, જેની સ્પષ્ટતા માટે સામાન્ય રીતે કેટલીક વધારાની શરતો લેવામાં આવે છે.

અંજીરમાં. 4 બતાવે છે કે વોલ્ટેજ અને વર્તમાનની સંબંધિત ધ્રુવીયતા કેવી રીતે નક્કી થાય છે. જ્યારે વર્તમાન દિશા પસંદ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે «+» ટર્મિનલમાં વહે છે. જ્યારે આ વધારાની સ્થિતિ પૂરી થાય છે, ત્યારે એક મહત્વપૂર્ણ વિદ્યુત જથ્થો-વિદ્યુત શક્તિ-નિર્ધારિત કરી શકાય છે. ફિગમાં સર્કિટ તત્વને ધ્યાનમાં લો. 4.

જો વોલ્ટેજ અને પ્રવાહ ધન છે, તો ઉચ્ચ સંભવિતતાના બિંદુથી નીચી સંભવિતતાના બિંદુ સુધી હકારાત્મક ચાર્જનો સતત પ્રવાહ છે. આ પ્રવાહને જાળવવા માટે, હકારાત્મક ચાર્જને નકારાત્મકમાંથી અલગ કરવા અને તેમને «+» ટર્મિનલમાં દાખલ કરવા જરૂરી છે. આ સતત વિભાજન માટે ઊર્જાનો સતત ખર્ચ જરૂરી છે.

જેમ જેમ ચાર્જ તત્વમાંથી પસાર થાય છે, તેઓ આ ઉર્જા છોડે છે. અને ઊર્જા સંગ્રહિત થવી જ જોઈએ, તે કાં તો સર્કિટ તત્વમાં ગરમી (ઉદાહરણ તરીકે, ટોસ્ટરમાં) અથવા તેમાં સંગ્રહિત થાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, કારની બેટરી ચાર્જ કરતી વખતે). જે દરે આ ઉર્જા રૂપાંતરણ થાય છે તેને કહેવાય છે શક્તિ અને P = U NS Az (વોટ્સ = વોલ્ટ x એમ્પીયર) અભિવ્યક્તિ દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે.

શક્તિના માપનનું એકમ વોટ (W) છે, જે ઊર્જાના 1 Jના 1 સેમાં રૂપાંતરણને અનુરૂપ છે. અંજીરમાં વ્યાખ્યાયિત ધ્રુવીયતા સાથે વોલ્ટેજ અને વર્તમાનના ઉત્પાદનની સમાન શક્તિ. 4 એ બીજગણિતીય જથ્થો છે.

જો P > 0 હોય તો, ઉપરના કિસ્સામાંની જેમ, તત્વમાં શક્તિ વિખરાયેલી અથવા શોષાય છે. જો P < 0, તો આ કિસ્સામાં તત્વ સર્કિટને પાવર સપ્લાય કરે છે જેમાં તે જોડાયેલ છે.

પ્રતિરોધક તત્વો

દરેક સર્કિટ તત્વ માટે, તમે તત્વ દ્વારા ટર્મિનલ વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેનો ચોક્કસ સંબંધ લખી શકો છો. પ્રતિરોધક તત્વ એ એક તત્વ છે જેના માટે વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ રચી શકાય છે. આ ગ્રાફને વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા કહેવામાં આવે છે. આવા લક્ષણનું ઉદાહરણ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 5.

ચોખા. 5. પ્રતિકારક તત્વની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા

જો તત્વ D ના ટર્મિનલ્સ પરનું વોલ્ટેજ જાણીતું હોય, તો ગ્રાફ તત્વ D દ્વારા વર્તમાન નક્કી કરી શકે છે.તેવી જ રીતે, જો વર્તમાન જાણીતું હોય, તો વોલ્ટેજ નક્કી કરી શકાય છે.

પરફેક્ટ પ્રતિકાર

આદર્શ પ્રતિકાર (અથવા રેઝિસ્ટર) છે રેખીય પ્રતિરોધક તત્વ… રેખીયતાની વ્યાખ્યા પ્રમાણે, રેખીય પ્રતિરોધક તત્વમાં વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ એવો છે કે જ્યારે વર્તમાન બમણો થાય છે, ત્યારે વોલ્ટેજ પણ બમણું થાય છે. સામાન્ય રીતે, વોલ્ટેજ વર્તમાનના પ્રમાણસર હોવું જોઈએ.

વોલ્ટેજ અને વર્તમાન વચ્ચેના પ્રમાણસર સંબંધને કહેવામાં આવે છે સર્કિટના વિભાગ માટે ઓહ્મનો કાયદો અને બે રીતે લખાયેલ છે: U = I NS R, જ્યાં R એ તત્વનો પ્રતિકાર છે, અને I = G NS U, જ્યાં G = I/R એ તત્વની વાહકતા છે. પ્રતિકારનું એકમ ઓહ્મ (ઓહ્મ) છે અને વાહકતાનું એકમ સિમેન્સ (સેમી) છે.

આદર્શ પ્રતિકારની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 6. આલેખ એ મૂળ તરફની એક સીધી રેખા છે જેનો ઢોળાવ Az/R ની બરાબર છે.

ચોખા. 6. આદર્શ રેઝિસ્ટરનું હોદ્દો (a) અને વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (b).

સંપૂર્ણ પ્રતિકાર સાથે શક્તિ

આદર્શ પ્રતિકાર દ્વારા શોષાયેલી શક્તિને વ્યક્ત કરવી:

P = U NS I = I2NS R, P = U2/ R

જેમ આદર્શ પ્રતિકારમાં શક્તિ શોષાય છે, તે વર્તમાન (અથવા વોલ્ટેજ) ના ચોરસ પર આધાર રાખે છે, આદર્શ પ્રતિકારમાં વી શોષિત શક્તિનું ચિહ્ન R ના ચિહ્ન પર આધાર રાખે છે. જોકે નકારાત્મક પ્રતિકાર મૂલ્યો ક્યારેક ઉપયોગમાં લેવાય છે જ્યારે ચોક્કસ મોડમાં કાર્યરત અમુક પ્રકારના ઉપકરણોનું અનુકરણ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તમામ વાસ્તવિક પ્રતિકાર સામાન્ય રીતે હકારાત્મક હોય છે. આ પ્રતિકાર માટે, શોષિત શક્તિ હંમેશા હકારાત્મક હોય છે.

પ્રતિકાર દ્વારા શોષાયેલી વિદ્યુત ઊર્જા, acc ઊર્જા સંરક્ષણનો કાયદો, NS અન્ય પ્રજાતિઓમાં પરિવર્તિત થવું આવશ્યક છે.મોટેભાગે, વિદ્યુત ઉર્જા ઉષ્મા ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જેને જૌલ ગરમી કહેવાય છે. ઉત્સર્જન દર જૌલ ગરમી પ્રતિકારની દ્રષ્ટિએ, તે વિદ્યુત ઊર્જાના શોષણના દર સાથે મેળ ખાય છે. અપવાદો તે પ્રતિકારક તત્વો છે (ઉદાહરણ તરીકે, લાઇટ બલ્બ અથવા સ્પીકર), જ્યાં શોષિત ઊર્જાનો ભાગ અન્ય સ્વરૂપો (પ્રકાશ અને ધ્વનિ ઊર્જા) માં રૂપાંતરિત થાય છે.

મુખ્ય વિદ્યુત જથ્થાનો આંતરસંબંધ

સીધા પ્રવાહ માટે, મૂળભૂત એકમો ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે. 7.

ચોખા. 7. મુખ્ય વિદ્યુત જથ્થાનો આંતરસંબંધ

ચાર મૂળભૂત એકમો - વર્તમાન, વોલ્ટેજ, પ્રતિકાર અને શક્તિ - વિશ્વસનીય રીતે સ્થાપિત સંબંધો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે, જે અમને માત્ર પ્રત્યક્ષ જ નહીં, પણ પરોક્ષ માપન કરવા અથવા અન્ય માપેલા મૂલ્યોમાંથી અમને જરૂરી મૂલ્યોની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. તેથી, સર્કિટના એક ભાગમાં વોલ્ટેજ માપવા માટે, એક વોલ્ટમીટર હોવું આવશ્યક છે, પરંતુ તેની ગેરહાજરીમાં પણ, સર્કિટમાં વર્તમાન અને આ વિભાગમાં વર્તમાન પ્રતિકારને જાણીને, તમે વોલ્ટેજની કિંમતની ગણતરી કરી શકો છો.