यदि आप बिजली के भौतिकी में नए हैं, तो जैसे शब्द termsवोल्टेजतथाampsजिस तरह से उनका उपयोग किया जाता है, उसके आधार पर लगभग विनिमेय लग सकता है। लेकिन वास्तव में, वे बहुत भिन्न मात्राएँ हैं, हालाँकि वे एक विद्युत परिपथ में एक साथ काम करने के तरीके से निकटता से जुड़े हुए हैं, जैसा कि ओम के नियम द्वारा वर्णित है।
वास्तव में, "एम्प्स" विद्युत प्रवाह का एक माप है (जिसे में मापा जाता है)एम्पीयर), और वोल्टेज एक शब्द है जिसका अर्थ है विद्युत क्षमता (में मापा जाता हैवोल्ट), लेकिन जब तक आपने विवरण नहीं सीखा है, यह समझ में आता है कि आप दोनों को एक दूसरे के साथ भ्रमित कर सकते हैं।
अंतर को समझने के लिए - और उन्हें फिर कभी मिश्रित न करें - आपको बस एक बुनियादी प्राइमर की आवश्यकता है कि उनका क्या मतलब है और वे इलेक्ट्रिक सर्किट से कैसे संबंधित हैं।
वोल्टेज क्या है?
वोल्टेज दो बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर के लिए एक और शब्द है, और इसे केवल प्रति यूनिट चार्ज विद्युत संभावित ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।
जिस तरह गुरुत्वाकर्षण क्षमता वह संभावित ऊर्जा है जो किसी वस्तु की स्थिति के आधार पर होती है a गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र, विद्युत क्षमता वह संभावित ऊर्जा है जो एक आवेशित वस्तु की स्थिति के आधार पर होती है a बिजली क्षेत्र। वोल्टेज विशेष रूप से विद्युत आवेश की प्रति इकाई इसका वर्णन करता है, और इसलिए इसे लिखा जा सकता है:
वी=\frac{E_{el}}{q}
कहा पेवीवोल्टेज है,इएली विद्युत संभावित ऊर्जा है औरक्यूविद्युत आवेश है। चूँकि विद्युत स्थितिज ऊर्जा की इकाई जूल (J) है और विद्युत आवेश की इकाई कूलम्ब है (सी), वोल्टेज की इकाई वोल्ट (वी) है, जहां 1 वी = 1 जे/सी, या शब्दों में, एक वोल्ट प्रति जूल के बराबर है कूलम्ब
यह आपको बताता है कि यदि आप 1 कूलम्ब के आवेश को 1 वोल्ट के विभवान्तर (अर्थात् वोल्टेज) से गुजरने देते हैं, तो यह 1 J ऊर्जा प्राप्त करें, या इसके विपरीत, 1 के संभावित अंतर के माध्यम से आवेश के एक कूलम्ब को स्थानांतरित करने में एक जूल ऊर्जा लगेगी वी वोल्टेज को कभी-कभी के रूप में भी जाना जाता हैविद्युत प्रभावन बल(ईएमएफ)।
दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज अंतर (या संभावित अंतर), जैसे कि किसी तत्व के दोनों ओर एक विद्युत परिपथ, एक वोल्टमीटर को उस तत्व के समानांतर जोड़कर मापा जा सकता है जिसमें आप रुचि रखते हैं में। जैसा कि नाम से पता चलता है, वोल्टमीटर सर्किट पर दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज को मापता है, लेकिन जब आप एक का उपयोग कर रहे हों, तो इसे कनेक्ट किया जाना चाहिएसमानांतर मेंवोल्टेज पढ़ने या डिवाइस को नुकसान के साथ हस्तक्षेप से बचने के लिए।
वर्तमान क्या है?
विद्युत प्रवाह, जिसे कभी-कभी एम्परेज के रूप में संदर्भित किया जाता है (क्योंकि इसमें एम्पीयर की इकाई होती है), एक सर्किट में एक बिंदु से पहले विद्युत आवेश के प्रवाह की दर है। विद्युत आवेश इलेक्ट्रॉनों द्वारा किया जाता है, नकारात्मक आवेशित कण जो एक परमाणु के नाभिक को घेरते हैं, इसलिए करंट की मात्रा वास्तव में आपको इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की दर बताती है। विद्युत धारा की एक सरल गणितीय परिभाषा है:
मैं=\frac{q}{t}
कहा पेमैंवर्तमान है (एम्पीयर में),क्यूविद्युत आवेश है (कूलम्ब में) तथातोबीता हुआ समय है (सेकंड में)। जैसा कि यह समीकरण दिखाता है, एक एम्पीयर (ए) की परिभाषा 1 ए = 1 सी / एस है, या प्रति सेकंड 1 कूलम्ब के विद्युत आवेश का प्रवाह है। इलेक्ट्रॉनों के संदर्भ में, यह लगभग 6.2 × 10. है18 इलेक्ट्रॉन (लगभग छह अरब अरब) केवल 1 ए के वर्तमान प्रवाह के लिए प्रति सेकंड संदर्भ बिंदु से आगे बढ़ते हैं।
एक एमीटर को श्रृंखला में जोड़कर विद्युत परिपथ में धारा को मापा जा सकता है - जिसका अर्थ है मुख्य धारा का पथ - परिपथ के उस भाग से जिसे आप धारा की मात्रा मापना चाहते हैं के माध्यम से।
जल प्रवाह: एक सादृश्य
यदि आप अभी भी वोल्टेज अंतर और विद्युत प्रवाह की भूमिका को समझने के लिए संघर्ष कर रहे हैं एक विद्युत सर्किट के भीतर, बिजली और पानी के बीच व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सादृश्यता को स्पष्ट करने में मदद करनी चाहिए चीजें। विद्युत परिपथ में वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करने के लिए दो अलग-अलग परिदृश्यों का उपयोग किया जा सकता है: या तो एक पहाड़ी के नीचे चलने वाला पानी का पाइप, या नीचे एक आउटपुट टोंटी से भरा पानी का टैंक।
पानी के पाइप के लिए एक छोर पहाड़ी की चोटी पर और दूसरा छोर तल पर, आपके अंतर्ज्ञान को होना चाहिए आपको बता दें कि अगर पहाड़ी ऊंची होती तो पानी तेजी से बहता और पहाड़ी नीची होती तो धीमी होती। पानी की टंकी के उदाहरण के लिए, यदि अलग-अलग स्तरों पर पानी की दो टंकियां भरी हुई हों, तो आप उम्मीद करेंगे आउटलेट से पानी को निचले स्तर पर भरे टैंक की तुलना में तेज दर से पानी छोड़ने के लिए अधिक भरा हुआ टैंक स्तर।
चाहे वह पहाड़ी की ऊंचाई से विभव हो (गुरुत्वाकर्षण क्षमता के कारण) या विभव टैंक में पानी के दबाव से निर्मित, ये दोनों उदाहरण वोल्टेज के बारे में एक महत्वपूर्ण तथ्य बताते हैं मतभेद। जितनी अधिक क्षमता होगी, उतनी ही तेजी से पानी (यानी करंट) बहेगा।
पानी का प्रवाह स्वयं विद्युत प्रवाह के अनुरूप होता है। यदि आप पाइप पर प्रति सेकंड एक बिंदु से बहने वाले पानी को मापते हैं, तो यह एक सर्किट में वर्तमान प्रवाह की तरह है, सिवाय इलेक्ट्रॉनों के रूप में विद्युत आवेश के स्थान पर पानी को छोड़कर। तो अगर सब कुछ बराबर है, तो एक उच्च वोल्टेज एक उच्च धारा की ओर जाता है, और इसके विपरीत। चित्र का अंतिम भाग प्रतिरोध है, जो. की दीवारों के बीच घर्षण के समान है पाइप और पानी, या पाइप में रखा गया एक भौतिक अवरोध आंशिक रूप से पानी को अवरुद्ध करता है बहे।
समानताएं और भेद
\def\arraystretch{1.5} \शुरू {सरणी} {c: c} \text{समानता} और \text{मतभेद} \\ \hline\hline \text{दोनों इलेक्ट्रिक सर्किट से संबंधित हैं} और \text{विभिन्न इकाइयां, वोल्टेज है वोल्ट में मापा जाता है, जहां 1 वी = 1 जे/सी} \\ और \पाठ{जबकि वर्तमान को एम्पीयर में मापा जाता है, जहां 1 ए = 1 सी/एस} \\ \hline \text{दोनों प्रभावित करते हैं कि कितनी शक्ति का प्रसार होता है एक सर्किट तत्व} और \ पाठ {श्रृंखला में होने पर सभी घटकों में करंट समान रूप से वितरित किया जाता है} \\ और \ पाठ {जबकि घटकों में वोल्टेज ड्रॉप भिन्न हो सकता है} \\ \ hline \ text {दोनों बारी-बारी से हो सकते हैं ध्रुवीयता (उदाहरण के लिए वैकल्पिक} और \ पाठ {वोल्टेज ड्रॉप सभी के बराबर है} \\ \ पाठ {वर्तमान या वैकल्पिक वोल्टेज) या प्रत्यक्ष ध्रुवीयता} और \ पाठ {समानांतर में जुड़े घटक, जबकि करंट डिफरेंस} \\ \hline \text{वे ओम के नियम के अनुरूप एक दूसरे के सीधे आनुपातिक हैं} और \text{वोल्टेज एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है जबकि करंट एक चुंबकीय उत्पन्न करता है फ़ील्ड} \\ \hline और \text{वोल्टेज करंट का कारण बनता है, जबकि करंट वोल्टेज का प्रभाव है} \\ \hline और \text{वर्तमान केवल तभी प्रवाहित होता है जब सर्किट पूरा हो जाता है, लेकिन वोल्टेज अंतर बने रहें} \ अंत {सरणी}
जैसा कि तालिका से पता चलता है, विद्युत प्रवाह और वोल्टेज में समानता की तुलना में अधिक अंतर है, लेकिन कुछ समानताएं भी हैं। दोनों के बीच सबसे बड़ा अंतर यह है कि वे अलग-अलग मात्राओं का पूरी तरह से वर्णन करते हैं, इसलिए एक बार जब आप मूल बातें समझ लेते हैं कि हर एक क्या है, तो आप उन्हें एक के साथ भ्रमित होने की संभावना नहीं रखते हैं दूसरा।
वोल्टेज और करंट के बीच संबंध
वोल्टेज अंतर और विद्युत प्रवाह ओम के नियम के अनुरूप एक दूसरे के सीधे आनुपातिक हैं, जो विद्युत सर्किट के भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण समीकरणों में से एक है। समीकरण वोल्टेज से संबंधित है (यानी, बैटरी या अन्य शक्ति स्रोत द्वारा बनाया गया संभावित अंतर) सर्किट में करंट और के घटकों द्वारा बनाए गए करंट के प्रवाह का प्रतिरोध सर्किट।
ओम का नियम कहता है:
वी = आईआर
कहा पेवीवोल्टेज है,मैंविद्युत प्रवाह है औरआरप्रतिरोध है (ओम में मापा जाता है, )। इस कारण से, ओम के नियम को कभी-कभी वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध समीकरण के रूप में जाना जाता है। यदि आप इस समीकरण में किन्हीं दो राशियों को जानते हैं, तो आप अन्य को खोजने के लिए समीकरण को फिर से व्यवस्थित कर सकते हैं मात्रा, जो भौतिकी में आपके सामने आने वाली अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक्स समस्याओं को हल करने में उपयोगी बनाती है कक्षा।
यह ध्यान देने योग्य है कि ओम का नियम नहीं हैहमेशामान्य है, और इस तरह यह भौतिकी का "सच्चा" नियम नहीं है, बल्कि जो कहा जाता है उसके लिए एक उपयोगी सन्निकटन हैओमिकसामग्री। करंट और वोल्टेज के बीच इसका जो रैखिक संबंध है, वह फिलामेंट जैसी चीजों के लिए नहीं है बल्ब, जहां तापमान में वृद्धि प्रतिरोध में वृद्धि का कारण बनती है और इस प्रकार रैखिक को प्रभावित करती है संबंध। हालांकि, ज्यादातर मामलों में (और निश्चित रूप से अधिकांश भौतिकी समस्याओं से आपको वोल्टेज और विद्युत प्रवाह को शामिल करने के लिए कहा जाएगा) इसका उपयोग बिना किसी समस्या के किया जा सकता है।
शक्ति के लिए ओम का नियम
ओम का नियम मुख्य रूप से वोल्टेज को करंट और प्रतिरोध से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है; हालांकि, कानून का एक विस्तार है जो आपको सर्किट में विलुप्त विद्युत शक्ति की गणना करने के लिए समान मात्रा का उपयोग करने की अनुमति देता है, जहां बिजलीपीवाट में ऊर्जा हस्तांतरण की दर है (जहाँ 1 W = 1 J/s)। इस समीकरण का सबसे सरल रूप है:
पी = चतुर्थ
तो शब्दों में, बिजली वोल्टेज से गुणा करंट के बराबर होती है। इसलिए, यह एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है जिसमें वोल्टेज अंतर और विद्युत प्रवाह समान हैं: वे दोनों एक सर्किट में विलुप्त होने वाली शक्ति के साथ सीधे आनुपातिक संबंध साझा करते हैं। यदि आप वर्तमान को नहीं जानते हैं, तो आप शक्ति को व्यक्त करने के लिए ओम के नियम (I = V / R) की पुन: व्यवस्था का उपयोग कर सकते हैं:
\शुरू {गठबंधन} P&=\frac{V}{R}× V \\ &= \frac{V^2}{R} \end{aligned}
या ओम के नियम के मानक रूप का उपयोग करके, आप वोल्टेज को बदल सकते हैं और लिख सकते हैं:
पी=मैं^2आर
इन समीकरणों को फिर से व्यवस्थित करके, आप शक्ति और अन्य मात्रा के संदर्भ में वोल्टेज, प्रतिरोध या करंट भी व्यक्त कर सकते हैं।
किरचॉफ का वोल्टेज और वर्तमान कानून
किरचॉफ के नियम विद्युत सर्किट के लिए अन्य सबसे महत्वपूर्ण कानूनों में से दो हैं, और वे विशेष रूप से उपयोगी होते हैं जब आप कई घटकों वाले सर्किट का विश्लेषण कर रहे होते हैं।
किरचॉफ के पहले नियम को कभी-कभी वर्तमान कानून कहा जाता है, क्योंकि यह बताता है कि कुल धारा किसी संधि में प्रवाहित होना उसमें से बहने वाली धारा के बराबर होता है - अनिवार्य रूप से वह आवेश होता है संरक्षित।
किरचॉफ के दूसरे नियम को वोल्टेज कानून कहा जाता है, और यह बताता है कि सर्किट में किसी भी बंद लूप के लिए, सभी वोल्टेज का योग शून्य के बराबर होना चाहिए। वोल्टेज कानून के लिए, आप बैटरी को एक सकारात्मक वोल्टेज के रूप में मानते हैं और किसी भी घटक में वोल्टेज की बूंदों को नकारात्मक वोल्टेज के रूप में मानते हैं।
ओम के नियम के साथ संयोजन में, इन दो कानूनों का उपयोग अनिवार्य रूप से किसी भी समस्या को हल करने के लिए किया जा सकता है जिसका सामना आपको इलेक्ट्रिक सर्किट से करना पड़ सकता है।
वोल्टेज और करंट: उदाहरण गणना
कल्पना कीजिए कि आपके पास एक 12-वी बैटरी और दो प्रतिरोधों को शामिल करने वाला एक सर्किट है, जो 30 Ω और 15 के प्रतिरोधों के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। सर्किट के लिए कुल प्रतिरोध इन दो प्रतिरोधों के योग से दिया जाता है, इसलिए 30 + 15 Ω = 45 । ध्यान दें कि जब प्रतिरोधों को समानांतर में व्यवस्थित किया जाता है, तो संबंध में पारस्परिक शामिल होते हैं, लेकिन यह महत्वपूर्ण नहीं है वोल्टेज अंतर और करंट के बीच संबंध को समझना, इसलिए यह सरल उदाहरण वर्तमान के लिए पर्याप्त होगा उद्देश्य।
परिपथ में प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा क्या है? आगे पढ़ने से पहले ओम के नियम को स्वयं लागू करने का प्रयास करें।
ओम के नियम का निम्नलिखित रूप:
मैं = \ फ़्रेक {वी} {आर}
आपको गणना करने की अनुमति देता है:
\शुरू {गठबंधन} I&=\frac{12 \text{ V}}{45 \text{ }} \\ &=0.27 \text{ A} \end{aligned}
अब, सर्किट के माध्यम से करंट को जानकर, 15-Ω रेसिस्टर के आर-पार वोल्टेज ड्रॉप क्या है? इस प्रश्न को हल करने के लिए मानक रूप में ओम के नियम का उपयोग किया जा सकता है। के मूल्यों को सम्मिलित करनामैं= ०.२७ ए औरआर= 15 देता है:
\शुरू {गठबंधन} वी और = आईआर \\ और = 0.27 \ पाठ {ए} × 15 \ पाठ { Ω} \\ और = 4.05 \ पाठ {वी} \ अंत {गठबंधन}
Kirchhoff के नियमों का उपयोग करने के प्रयोजनों के लिए, यह एक ऋणात्मक वोल्टेज (यानी, एक वोल्टेज ड्रॉप) होगा। अंतिम अभ्यास के रूप में, क्या आप दिखा सकते हैं कि बंद लूप के चारों ओर कुल वोल्टेज शून्य के बराबर होगा? याद रखें कि बैटरी में एक सकारात्मक वोल्टेज होता है, और सभी वोल्टेज ड्रॉप नकारात्मक होते हैं।
