विद्युत धारा और धार्मिक घनत्व

विद्युत धारा:

• परिभाषा (NCERT भौतिकी कक्षा १२, अध्याय १):

  • विद्युत धारा को विद्युत आवेश की धारा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
  • इसे एम्पियर (A) में मापा जाता है, जो फ्रांसीसी भौतिक शास्त्री अंद्रे-मारी एम्पियर के नाम पर रखा गया है।

• पारंपरिक धारित्री प्रवाह बन्द करें बन्दों के साथ इलेक्ट्रॉन विलय:

  • परंपरागत धारित्री तरंग मानता है कि सकारात्मक आवेश की धारित्री में से धारित्री उत्पन्न होती है, जो बैटरी की सकारात्मक बंद से नकारात्मक बंद तक चलती है।
  • वास्तविकता में, इलेक्ट्रॉन जो कि नकारात्मक धारित्री होते हैं, अधिकांश सामग्री में गतिशील धारक होते हैं। वे नकारात्मक धारित्री से सकारात्मक धारित्री की ओर चलते हैं।

• ड्रिफ्ट वेलोसिटी (NCERT भौतिकी कक्षा १२, अध्याय १):

  • एक धातु में एक विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो सामग्री के मुक्त इलेक्ट्रॉनों को एक बल का अनुभव होता है और वे चलना शुरू कर देते हैं।
  • जिस दिशा में इन इलेक्ट्रोनों की औसत वेग सहा लगातारता को ड्रिफ्ट वेलोसिटी कहा जाता है।

• ड्रिफ्ट वेलोसिटी पर असर डालने वाले कारक:

  • लागू विद्युत क्षेत्र की शक्ति: अधिक विद्युत क्षेत्र की शक्ति के परिणामस्वरूप अधिक ड्रिफ्ट वेलोसिटी होती है।
  • तापमान: उच्च तापमान इलेक्ट्रॉनों की गर्मी को बढ़ाता है, जिससे ड्रिफ्ट वेलोसिटी में कमी होती है।
  • सामग्री का प्रकार: विभिन्न सामग्री में विभिन्न इलेक्ट्रॉन घनत्व और जाली संरचनाएं होती हैं, जो ड्रिफ्ट वेलोसिटी पर प्रभाव डालती हैं।

धार्मिक घनत्व:

• परिभाषा (NCERT भौतिकी कक्षा १२, अध्याय १):

  • धार्मिक घनत्व एकीक्षेत्र के द्वारा बहती विद्युत धारा की मात्रा की माप है।
  • यह एक धातु के एक संचार स्क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से बहती विद्युत धारा को वर्ग-मीटर में विभाजित करके गणना की जाती है।

• SI मात्रक:

  • धार्मिक घनत्व का SI मात्रक एम्पियर प्रति वर्ग-मीटर (A/m²) है।

• ड्रिफ्ट वेलोसिटी के साथ संबंध:

  • धार्मिक घनत्व निरंतर अनियमितता में होने वाले इलेक्ट्रॉनों की ड्रिफ्ट वेलोसिटी के समानुपातिक है।
  • अधिक ड्रिफ्ट वेलोसिटी यह अर्थ करती है कि दिए गए संचार के माध्यम से अधिक इलेक्ट्रॉन बह रहे हैं, जिससे धार्मिक घनत्व अधिक होती है।

• विष्णुता के साथ संबंध:

  • धार्मिक घनत्व भी सीधे विभंग संवेदनशीलता के साथ समानुपातिक है।
  • विभंग संवेदनशीलता सामग्री के विद्युत धारण क्षमता की माप है।

ओम का नियम:

• वक्तव्य (NCERT भौतिकी कक्षा १२, अध्याय १):

  • ओम का नियम कहता है कि दो बिंदुओं के बीच एक धातु द्वारा बहती विद्युत धारा, यदि भौतिक स्थितियाँ और तापमान स्थिर रहें, सीधे प्रतिशतानुपातिक होती है।

• गणितीय व्यक्ति:

  • V = I * R, जहां:
    • V वोल्ट (V) में वोल्टेज है।
    • I एम्पीयर (A) में धारा है।
    • R ओहम (Ω) में प्रतिरोध है।

• प्रमाणीकरण प्रयोग (NCERT भौतिकी कक्षा १२, अध्याय १):

  • यह प्रयोग एक धातु के माध्यम से बहती विद्युत धारा को औरे भौतिक स्थितियों की सठिकता बनाए रखने के लिए अलग-अलग लागू होने वाले वोल्टेज के माध्यम से मापन करना सम्मिलित होता है।

• वोल्टेज (V) बनाम विद्युतधारी (I) का ग्राफ बनाया जाता है, और यदि यह मूलस्थान से गुजरने वाली एक सीधी रेखा है, तो इससे ओहम का नियम स्पष्ट होता है।

• प्रतिरोधता (NCERT भौतिकी कक्षा 12, अध्याय 1):

  • प्रतिरोधता विद्युत धारा के प्रवाह के प्रति सामग्री की प्रतिरोधता का माप है।
  • यह ओहम-मीटर (Ω-मीटर) में व्यक्त की जाती है।
  • प्रतिरोधता प्रतिलोम अनुपात में होती है।

किरचहोफ के नियम:

करंट के किरचहोफ का नियम (KCL) (NCERT भौतिकी कक्षा 12, अध्याय 3):

• कथन:

  • KCL बताता है कि किसी भी जंक्शन में प्रवेश करने वाली करंटों का योग उस जंक्शन से निकलने वाली करंटों के योग के बराबर होता है।

• प्रयोग:

  • असंयोज्य शाखाओं और जंक्शन्स के साथ संयुक्त विधुत परिपथों का विश्लेषण करना
  • लूप नियमों (किरचहोफ के वोल्टेज नियम) को लागू करके लूप्स की पहचान करना

किरचहोफ के वोल्टेज नियम (KVL) (NCERT भौतिकी कक्षा 12, अध्याय 3):

• कथन:

  • KVL बताता है कि किसी भी बंद परिपथ में विधुत चढ़ाने का योग उस परिपथ में विधुत गिराने के योग के बराबर होता है।

• प्रयोग:

  • जटिल परिपथों का विश्लेषण करना
  • परिपथों में अज्ञात वोल्टेज या करंट निर्धारित करना

विधुत परिपथों में शक्ति और ऊर्जा:

• विधुत शक्ति (NCERT भौतिकी कक्षा 12, अध्याय 3):

  • परिभाषा: विधुत शक्ति विद्युतीय उपकरण या परिपथ द्वारा संचालित या उपभोक्त की जाने वाली विधुतीय ऊर्जा की दर है।
  • गणना: शक्ति (P) इसे प्रकार करते हुए विद्युतीय उपकरण या परिपथ पर वोल्टेज (V) को करंट (I) से गुणित करके गणित की जाती है: P = V * I।
  • इकाई: शक्ति की एसआई इकाई वॉट (W) है, जो स्कॉटिश इंजीनियर जेम्स वाट के नाम पर रखी गई है।

• ऊर्जा उपभोक्ति (NCERT भौतिकी कक्षा 12, अध्याय 3):

  • विधुत परिपथ में ऊर्जा उपभोक्ति जूल (J) में मापी जाती है।
  • यह शक्ति को उपभोक्त करने वाले अवधि से गुणा करके गणित की जाती है: ऊर्जा = शक्ति * समय।

• विधुत धारा के तापीय प्रभाव (जूल का नियम):

  • जब विधुत धारा किसी वेयर में प्रवाहित होती है, तो वह वेयर गर्म होता है जिसके कारण ताप उत्पन्न होती है।
  • प्रदत्त ताप ऊर्जा जूल के नियम द्वारा दी जाती है: ताप ऊर्जा (H) = I² * R * t, जहाँ:
    • I विद्युत प्रवाह एम्पियर में है (A)
    • आर ओहम में प्रतिरोध है (Ω)
    • t सेकंड में समय है (s)

कैपेसिटन्स:

• परिभाषा:

  • कैपेसिटन्स एक प्रणाली की क्षमता होती है जो विद्युत चार्ज को संग्रहित करने की क्षमता होती है।
  • यह फैराड (F) में मापी जाती है, जो अंग्रेजी भौतिकविद माइकल फैराडे के नाम पर रखी गई है।

• कैपेसिटर:

  • कैपेसिटर एक उपकरण है जो विद्युतीय चार्ज को संग्रहित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
  • इसमें दो निर्धारकों को एक इंसुलेटिंग सामग्री से अलग किया जाता है, जिसे डाईइलेक्ट्रिक कहा जाता है।

डाईइलेक्ट्रिक सामग्री:

• गुण:

  • उच्च प्रतिरोधिता वाले इन्सुलेटर्स
  • कम चालकता
  • उच्च परमितात्मकता, जो कैपेसिटर की चार्ज संग्रह क्षमता को बढ़ाती है

• डाईइलेक्ट्रिक संख्या:

  • सामग्री की डाईइलेक्ट्रिक संख्या (कैपेसिटर की चार्ज क्षमता की तुलना में इसकी क्षमता)

• उच्चतम अपघटित संबंधक कांति अधिक प्रतिष्ठान धारण क्षमता का अर्थ होता है।

संदर्भ:

• एनसीईआरटी भौतिकी कक्षा 11, अध्याय 12: “विद्युत आधार और क्षेत्र”
• एनसीईआरटी भौतिकी कक्षा 12, अध्याय 1: “विद्युत आधार और क्षेत्र”
• एनसीईआरटी भौतिकी कक्षा 12, अध्याय 3: “विद्युत बिजली”