आपके घर में बिजली के तार जो आपके लैपटॉप, फोन चार्जर, और कम उपकरण जैसे रेफ्रिजरेटर और स्टोव को गुनगुनाते रहते हैं, में कई इंटरकनेक्टेड इलेक्ट्रिकल सर्किट होते हैं। ये आपके घर में बिजली की आपूर्ति करने वाले किसी भी बिजली स्रोत से जुड़े होते हैं।
सर्किट का उद्देश्य बिजली और इसकी काफी ऊर्जा क्षमता को ठीक उसी स्थान पर प्राप्त करना है जहां इसे जाना है, और इस प्रक्रिया में बिजली के संभावित हानिकारक प्रभावों को शामिल करना है।
उन सभी तारों के अंदर क्या चल रहा है, जो खुद आपकी नजरों से ओझल हैं? बुनियादी बातों के साथ शुरू करने के लिए, भौतिक कारणों से मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में आगे बढ़ेंगे, जिन्हें बाद में वर्णित किया जाएगा। यदि उन्हें एक बंद-लूप पथ दिया जाता है जिसमें प्रवाह करना है, तो एक विद्युत सर्किट बनाया जा सकता है।
एक साधारण सर्किट में केवल वोल्टेज का स्रोत होता है (विद्युत संभावित अंतर); एक माध्यम जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन प्रवाहित हो सकते हैं, आमतौर पर एक तार; और सर्किट में विद्युत प्रतिरोध के कुछ स्रोत। अधिकांश वास्तविक दुनिया के उदाहरण कहीं अधिक जटिल हैं, हालांकि, और कई प्रकार के विद्युत सर्किट मौजूद हैं, जो सभी बिजली के कुशल प्रवाह के लिए महत्वपूर्ण हैं।
इलेक्ट्रिक चार्ज और करंट
बिजली की दुनिया में बुनियादी वैचारिक तत्व वर्तमान, वोल्टेज और प्रतिरोध हैं। इनकी खोज करने से पहले, मुक्त इलेक्ट्रॉनों के विचार पर थोड़ा और गहराई से देखना आवश्यक है। परंपरा के अनुसार एक इलेक्ट्रॉन 1.60 × 10. के परिमाण के साथ एक ऋणात्मक आवेश वहन करता है-19 कूलम्ब्स, या सी। चूंकि यह इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है जो वर्तमान को निर्धारित करता है, सर्किट में आवेश ऋणात्मक टर्मिनल से दूर और धनात्मक टर्मिनल की दिशा में प्रवाहित होते हैं।
भौतिकी में "इकाई चार्ज" को सकारात्मक के रूप में मानकीकृत किया गया है और चार्ज के समान परिमाण हैइएक इलेक्ट्रॉन पर। एक सकारात्मक टर्मिनल के पास रखा गया एक सकारात्मक चार्ज टर्मिनल से दूर जाने के लिए "प्रतिकर्षण" और "चाहता" का अनुभव करेगा, और अधिक दृढ़ता से दूरी शून्य के करीब हो जाएगी। इस अवस्था में, आवेश की विद्युत क्षमता उससे कहीं अधिक दूर होती है।
इस प्रकार एक "चार्ज" ("सकारात्मक" निहित किया जा रहा है जब तक कि अन्यथा न कहा गया हो) उच्च वोल्टेज के क्षेत्रों से कम वोल्टेज वाले क्षेत्रों में प्रवाहित होता है। यह भौतिकी में संदर्भित संभावित अंतर या वोल्टेज है, और इसका परिमाण भाग में एक सर्किट में वर्तमान प्रवाह को निर्धारित करता है। विद्युत धारा प्रत्यावर्ती धारा (एक "घबराहट," चरणीय प्रवाह) और प्रत्यक्ष धारा (समान प्रवाह) रूपों में आती है; उत्तरार्द्ध विद्युत शक्ति ग्रिड में उपयोग में आधुनिक मानक है।
- करंट फ्लो को an device नामक उपकरण का उपयोग करके मापा जाता हैएम्मीटर. एक ही उपकरण को आमतौर पर aवाल्टमीटरसंभावित अंतर को मापने के लिए।
ओम कानून
पिछले खंड को मोटे तौर पर ओम के नियम नामक एक साधारण गणितीय कानून द्वारा संक्षेपित किया जा सकता है:
मैं = \ फ़्रेक {वी} {आर}
कहां हैमैंवर्तमान में हैएम्पीयर(सी/एस), वी वोल्टेज है, या संभावित अंतर, inवोल्ट(जूल प्रति सी, या जे/सी; हर में ऊर्जा शब्द नोट करें) औरआरमें प्रतिरोध हैओम (Ω).
एक श्रृंखला सर्किट में, व्यक्ति के प्रतिरोधप्रतिरोधोंपूरे सर्किट के प्रतिरोध की गणना करने के लिए एक साथ जोड़ा जाता है। समानांतर सर्किट में, जिसके बारे में आप जल्द ही पढ़ेंगे, नियम यह है:
\frac{1}{R_{tot}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+...+\frac{1}{R_n}
कहां हैआर1, र2और इसी तरह के व्यक्तिगत मूल्य हैंनहींसमानांतर सर्किट में प्रतिरोधक।
एक सर्किट की परिभाषा
एक सर्किट एक बंद लूप है जिसके माध्यम से ड्राइविंग वोल्टेज के परिणामस्वरूप विद्युत आवेश प्रवाहित होता है। करंट प्रवाह की दर है, जिसे प्रति यूनिट समय में सर्किट में दिए गए बिंदु से गुजरने वाले चार्ज की मात्रा के रूप में मापा जाता है।
कभी-कभी तार सर्किट में करंट को पाइप से बहने वाले पानी के अनुरूप समझना मददगार होता है। पानी उच्च क्षमता वाले क्षेत्रों से कम संभावित ऊर्जा वाले क्षेत्रों में प्रवाहित होगा। किसी स्रोत को पानी को ऊपर उठाने के लिए ऊर्जा का उपयोग करने की आवश्यकता होगी ताकि वह नीचे की ओर बह सके। पानी के निरंतर प्रवाह के लिए, एक बार जब पानी नीचे पहुँच जाता है, तो उसे वापस ऊपर की ओर उठाना चाहिए।पानी को वापस ऊपर की ओर उठाने की यह क्रिया अनिवार्य रूप से वही है जो एक बैटरी या शक्ति स्रोत एक विद्युत परिपथ में करता है।
एक सर्किट का लक्ष्य चार्ज के इस प्रवाह के साथ कुछ उपयोगी करना है। सभी सर्किटों में कुछ प्रकार के प्रतिरोधक तत्व शामिल होते हैं जो चार्ज के प्रवाह को धीमा कर देते हैं, जैसे कि एक बांध जलाशय से पानी के प्रवाह को धीमा कर देता है। उदाहरण के लिए, यदि एक सर्किट में एक प्रकाश बल्ब जोड़ा जाता है, तो यह चार्ज के प्रवाह को धीमा कर देता है और संबंधित ऊर्जा को प्रकाश में बदल देता है।
सर्किट आरेख और सर्किट तत्व
अक्सर सर्किट के आरेख को स्केच करना उपयोगी होता है यदि आपको कुछ संयोजन दिया जाता हैवी, आईतथाआरऔर अज्ञात मात्रा के लिए हल करने को कहा। ऐसा करने के लिए, स्केच को सरल बनाने के लिए प्रतीकों के एक सेट का उपयोग करें।
•••दाना चेन | विज्ञान
सर्किट आरेख बनाने के लिए इन प्रतीकों को फिर सीधी रेखाओं से जोड़ा जाता है।
•••दाना चेन | विज्ञान
सर्किट के प्रकार
एसीरिज़ सर्किटश्रृंखला में जुड़े तत्व हैं, या एक के बाद एक तार शाखा के बिना। श्रृंखला में जुड़े सभी तत्वों के माध्यम से बहने वाली धारा समान है, चाहे रास्ते में कितने भी प्रतिरोधों का सामना करना पड़े।
एसमानांतर सर्किटसमानांतर में जुड़े हुए तत्व हैं - यानी, सर्किट शाखाओं में एक बिंदु, दो अलग-अलग तत्वों में जाने वाले तारों के साथ, और फिर शाखाएं फिर से जुड़ जाती हैं।समानांतर में जुड़े प्रत्येक तत्व में वोल्टेज समान है।
एकखुला सर्किटवह है जिसमें कोई धारा प्रवाहित नहीं हो सकती क्योंकि लूप किसी बिंदु पर टूट जाता है। एबन्द परिपथवह है जिसमें पूरा लूप बनता है और करंट प्रवाहित हो सकता है। जाहिर है, उत्तरार्द्ध अध्ययन के लिए और अधिक दिलचस्प हो जाता है।
एशार्ट सर्किटवह है जिसमें प्रतिरोधक तत्वों को बायपास किया जाता है और धारा प्रवाह बहुत अधिक होता है। ये आम तौर पर अवांछनीय होते हैं, और सर्किट ब्रेकर नामक उपकरणों को सर्किट में "ब्रेक" (खुला) करने के लिए स्थापित किया जाता है सर्किट और बिजली के उपकरणों को नुकसान से बचाने के लिए और इसके खिलाफ सुरक्षा के लिए सर्किट और वर्तमान प्रवाह को रोकें आग
इलेक्ट्रिक सर्किट उदाहरण
1. एक श्रृंखला सर्किट में 9-वी पावर स्रोत (इस मामले में एक बैटरी) और 1.5, 4.5, 2 और 1 के प्रतिरोध मूल्यों वाले चार प्रतिरोधक शामिल हैं। वर्तमान प्रवाह क्या है?
सबसे पहले, कुल प्रतिरोध की गणना करें। पिछले अनुभाग में दिए गए नियम को याद करते हुए, यह केवल 1.5 + 4.5 + 2 + 1 = 9 है। इस प्रकार वर्तमान प्रवाह है
मैं=\frac{V}{R_{tot}}=\frac{9}{9}=1\text{ A}
2. अब समान वोल्टेज और चार प्रतिरोधों की कल्पना करें, लेकिन 1.5-Ω और 4.5-Ω प्रतिरोधों को समानांतर में रखा गया है और अन्य पहले की तरह ही व्यवस्थित हैं। वर्तमान प्रवाह क्या है?
इस बार, सर्किट के समानांतर भाग में प्रतिरोध की गणना करें। यह 1/ द्वारा दिया गया हैआर = 1/1.5 + 1/4.5 = 8/9 = 0.89. पाने के लिए इस नंबर का व्युत्क्रम लेना न भूलेंआर!यह 1/0.89 = 1.13 द्वारा दिया गया है।
अब आप सर्किट के इस हिस्से को 0.89 के प्रतिरोध के साथ एक प्रतिरोधक तत्व के रूप में मान सकते हैं, और पूरी समस्या एक श्रृंखला सर्किट के साथ हल हो जाती है: आरमुन्ना = 1.125 + 2 + 1 = 4.13 Ω. यह आपको एक बार फिर करंट के लिए हल करने की अनुमति देता है:वी/आरमुन्ना= 9 वी/4.13 =2.18 ए.
3. अंत में, पिछले उदाहरण में सेट-अप पर निर्माण, समानांतर सर्किट में 2-Ω और 1-Ω प्रतिरोधों को गठबंधन करें, समानांतर सर्किट के दो सेट उत्पन्न करते हैं जो स्वयं श्रृंखला में व्यवस्थित होते हैं। वर्तमान प्रवाह क्या है?
नए समानांतर परिपथ के प्रतिरोध के लिए हल करें: 1/आर= 1/1 + 1/2 = 1.5; आर = 2/3 = 0.67. इस प्रकार कुल प्रतिरोध 1.13 + 0.67 = 1.79 है। इस प्रकार पुन: संशोधित परिपथ में धारा 9 V/1.79 =. है5.03 ए.
ये उदाहरण बताते हैं कि समानांतर प्रतिरोधों में प्रतिरोध को वितरित करने से कुल प्रतिरोध को कम करके वर्तमान प्रवाह की मात्रा बढ़ जाती है, क्योंकि वोल्टेज नहीं बदलता है।