विद्युत धारा: परिभाषा, इकाई, सूत्र, प्रकार (w / उदाहरण)

इलेक्ट्रिक चार्ज: जब आप इसे पढ़ते हैं तो वाक्यांश क्या स्वचालित प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है? एक झुनझुनी भावना, शायद, या आकाश को विभाजित करने वाले प्रकाश के बोल्ट की छवि? पेरिस या लास वेगास जैसे शहर में चमकती रोशनी का रंगीन प्रदर्शन? शायद एक कीट भी जो किसी तरह अंधेरे में चमकती है क्योंकि यह आपके कैंपसाइट में अपना रास्ता बनाती है?

हाल की शताब्दियों तक, न केवल वैज्ञानिकों के पास प्रकाश की गति को मापने का कोई तरीका नहीं था, उन्हें इस बात का कोई अंदाजा नहीं था कि भौतिक घटनाएं क्या हैं जिन्हें अब पहली जगह में "बिजली" के रूप में जाना जाता है। 1800 के दशक में, भौतिकविदों ने पहली बार वर्तमान प्रवाह (मुक्त इलेक्ट्रॉनों) में शामिल छोटे कणों के साथ-साथ उन्हें स्थानांतरित करने के लिए मजबूर करने वाले बलों की प्रकृति की समझ प्राप्त की। यह स्पष्ट था कि बिजली काफी अच्छा कर सकती है यदि इसे सुरक्षित रूप से "बनाया" या "कब्जा" किया जा सकता है और विद्युत ऊर्जा काम करती है।

विद्युत आवेश प्रवाह को वर्गीकृत पदार्थों में आसानी से होता हैप्रवाहकीय सामग्री, जबकि यह उन लोगों में बाधित है जिन्हें. के रूप में जाना जाता है

​विद्युत प्रवाहअंतरिक्ष में एक बिंदु के बाद विद्युत आवेश (अर्थात प्रति इकाई समय आवेश) के प्रवाह की औसत दर है। यह चार्ज द्वारा वहन किया जाता हैइलेक्ट्रॉनोंएक विद्युत परिपथ में एक तार के माध्यम से घूम रहा है। प्रति सेकंड इस बिंदु से आगे बढ़ने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या जितनी अधिक होगी, वर्तमान का परिमाण उतना ही अधिक होगा।

करंट की SI इकाई एम्पीयर (A) है, जिसे अक्सर अनौपचारिक रूप से "amps" कहा जाता है। विद्युत आवेश को ही कूलम्ब (C) में मापा जाता है।

• एक इलेक्ट्रॉन पर आवेश -1.60 × 10. होता है^-19 सी, जबकि उस पर एप्रोटोनपरिमाण में बराबर है लेकिनसकारात्मकसंकेत में। इस संख्या को माना जाता हैमौलिक प्रभार​ ​इ. इसलिए एम्पीयर की आधार इकाई कूलम्ब प्रति सेकंड (C/s) है।

रिवाज के सन्दर्भ मे,विद्युत धारा इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की विपरीत दिशा में प्रवाहित होती है. ऐसा इसलिए है क्योंकि वैज्ञानिकों को यह जानने से पहले करंट की दिशा का वर्णन किया गया था कि कौन से आवेश वाहक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में चल रहे थे। सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, सकारात्मक दिशा में आगे बढ़ने वाले सकारात्मक चार्ज समान भौतिक प्रदान करते हैं (कम्प्यूटेशनल) जब विद्युत की बात आती है तो ऋणात्मक आवेश ऋणात्मक दिशा में बढ़ते हैं वर्तमान।

विद्युत परिपथ में इलेक्ट्रॉन धनात्मक टर्मिनल की ओर गति करते हैं। इसलिए इलेक्ट्रॉन प्रवाह, या गतिमान आवेश ऋणात्मक टर्मिनल से दूर होता है। तांबे के तार या अन्य प्रवाहकीय सामग्री में इलेक्ट्रॉनों की गति भी उत्पन्न करती है aचुंबकीय क्षेत्रजिसमें विद्युत धारा की दिशा और इसलिए इलेक्ट्रॉनों की गति द्वारा निर्धारित दिशा और परिमाण होता है; यह वह सिद्धांत है जिस पर aविद्युतबना है।

एक तार के माध्यम से चलने वाले चार्ज के बुनियादी पारंपरिक वर्तमान परिदृश्य के लिए, वर्तमान के लिए सूत्र द्वारा दिया गया है:

कहां हैनहींप्रति घन मीटर शुल्कों की संख्या है (m³), ​इमौलिक प्रभार है,एतार का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल है, और​वी_घ​हैबहाव का वेग​.

हालाँकि करंट में परिमाण और दिशा दोनों होते हैं, यह एक अदिश राशि है, सदिश राशि नहीं, क्योंकि यह सदिश योग के नियमों का पालन नहीं करती है।

​ओम कानूनएक कंडक्टर के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा को निर्धारित करने के लिए एक सूत्र देता है:

कहां हैवीहैवोल्टेज, याविद्युत संभावित अंतर, वोल्ट में मापा जाता है, औरआरविद्युत हैप्रतिरोधवर्तमान प्रवाह के लिए, में मापा जाता हैओम​ (Ω).

वोल्टेज को एक "खींचने वाली शक्ति" के रूप में सोचें (हालांकि यह "इलेक्ट्रोमोटिव बल" वस्तुतः एक बल नहीं है) विद्युत आवेशों के लिए विशिष्ट है। जब विपरीत आवेशों को अलग किया जाता है, तो वे एक-दूसरे की ओर इस तरह आकर्षित होते हैं कि उनके बीच बढ़ती दूरी के साथ कम हो जाते हैं। यह शास्त्रीय यांत्रिकी में गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के समान है; गुरुत्वाकर्षण "चाहता है" उच्च चीजें पृथ्वी पर गिरती हैं, और वोल्टेज "चाहता है" अलग (विपरीत) चार्ज एक साथ दुर्घटनाग्रस्त होने के लिए।

वोल्ट जूल प्रति कूलम्ब, या जे/सी के बराबर होते हैं। इस प्रकार उनके पास प्रति यूनिट चार्ज में ऊर्जा की इकाइयाँ हैं। वर्तमान समय वोल्टेज इस प्रकार (सी / एस) (जे / सी) = (जे / एस) की इकाइयां देता है, जो (इस मामले में विद्युत) बिजली की इकाइयों में अनुवाद करता है:

इसे ओम के नियम के साथ मिलाने से अन्य उपयोगी गणितीय संबंध बनते हैं जिनमें धारा का प्रवाह शामिल होता है: P = I²आर और पी = वी²/R. ये, अन्य बातों के अलावा, दिखाते हैं कि वर्तमान के एक निश्चित स्तर पर, शक्ति प्रतिरोध के समानुपाती होती है, जबकि यदि वोल्टेज स्थिर है, तो शक्ति हैव्युत्क्रमानुपातीप्रतिरोध के समानुपाती।

जबकि गतिमान आवेश (करंट) एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करते हैं, एक चुंबकीय क्षेत्र स्वयं एक तार में वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है।

• ​डायरेक्ट करंट (डीसी):यह तब होता है जब सभी इलेक्ट्रॉन एक ही दिशा में निरंतर प्रवाहित होते हैं। यह एक मानक बैटरी से जुड़े सर्किट में करंट का प्रकार है। बैटरियों, निश्चित रूप से, मानव को शक्ति देने के लिए आवश्यक ऊर्जा की केवल एक छोटी सी मात्रा की आपूर्ति कर सकती है और कर सकती है सभ्यता, हालांकि सौर कोशिकाओं के क्षेत्र में लगातार सुधार करने वाली तकनीक के लिए बेहतर क्षमता का वादा पेश कर रही है ऊर्जा भंडारण।
• ​प्रत्यावर्ती धारा (एसी):यहां, इलेक्ट्रॉन बहुत तेजी से आगे और पीछे ("विगल," एक अर्थ में) दोलन करते हैं। इस प्रकार का करंट अक्सर बिजली संयंत्र में उत्पन्न करना आसान होता है, और इसके परिणामस्वरूप बड़ी दूरी पर कम ऊर्जा हानि होती है, यही वजह है कि यह आज का मानक है। 21वीं सदी की शुरुआत में एक मानक घर में प्रत्येक प्रकाश बल्ब और अन्य विद्युत उपकरण एसी द्वारा संचालित होते हैं।

एसी के साथ, वोल्टेज साइनसॉइडल तरीके से भिन्न होता है, और किसी भी समय दिया जाता हैतोव्यंजक V = V. द्वारा₀पाप (2πft), जहाँवी₀प्रारंभिक वोल्टेज है औरएफप्रत्येक सेकंड में आवृत्ति, या वोल्टेज के पूर्ण चक्रों की संख्या (अधिकतम से न्यूनतम वापस अधिकतम मान) है।

एक एमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत सर्किट में श्रृंखला में जोड़कर - और समानांतर में कभी नहीं - वर्तमान को मापने के लिए किया जाता है। (एक समानांतर सर्किट में जंक्शनों के बीच कई तार होते हैं - दूसरे शब्दों में, शक्ति स्रोत, कैपेसिटर और प्रतिरोधों पर - परिपथ में।) यह इस सिद्धांत पर कार्य करता है कि दो. के बीच तार के सभी भागों में धारा समान होती है जंक्शन

एक एमीटर में एक ज्ञात, कम आंतरिक प्रतिरोध होता है और इसे a. देने के लिए स्थापित किया जाता हैपूर्ण पैमाने पर विक्षेपण(FSD) किसी दिए गए वर्तमान स्तर पर, अक्सर 0.015 A या 15 mA। यदि आप वोल्टेज जानते हैं और एमीटर के शंट प्रतिरोध फ़ंक्शन का उपयोग करके प्रतिरोध में हेरफेर करते हैं, तो आप करंट का निर्धारण कर सकते हैं; आप जानते हैं कि वर्तमान प्रवाह का मूल्य क्या हैचाहिएओम के नियम का उपयोग करना।

1. एक बेलनाकार तांबे के तार में 1 मिमी, या 0.001 मीटर की त्रिज्या के साथ इलेक्ट्रॉनों के बहाव वेग की गणना करें, जिसमें 15-ए करंट होता है, यह देखते हुए कि तांबे के लिए, n = 8.342 × 10²⁸ ई / एम³.

क्षेत्रएतार के अनुप्रस्थ काट का है r², या (0.001)² = 3.14 10^-6 म².

• ऋणात्मक चिन्ह इंगित करता है कि दिशा धारा प्रवाह के विपरीत है, जैसा कि इलेक्ट्रॉनों के लिए अपेक्षित है।

2. एक 120-वी सर्किट में वर्तमान I खोजें जिसमें श्रृंखला में 2-Ω, 4-Ω और 6-Ω प्रतिरोधक हों।

श्रृंखला में प्रतिरोधक केवल योगात्मक होते हैं (समानांतर परिपथों में, कुल प्रतिरोध का योग व्यक्तिगत प्रतिरोध मानों के व्युत्क्रमों का योग होता है)। इस प्रकार:

3. एक परिपथ का कुल प्रतिरोध 15 तथा धारा प्रवाह 20 A है। इस सर्किट में शक्ति और वोल्टेज क्या हैं?