संक्षेप में डीसी डीसी विद्युत प्रवाह

2.1. नियत बिजली.
वर्तमान ताकत। वर्तमान घनत्व

एक विद्युत प्रवाह विद्युत आवेशों की एक निर्देशित गति है। यदि पदार्थ में मुक्त आवेश वाहक होते हैं - इलेक्ट्रॉन, आयन, जो काफी दूरी तक चलने में सक्षम होते हैं, तो एक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में वे एक निर्देशित गति प्राप्त करते हैं, जो उनके थर्मल अराजक आंदोलन पर आरोपित होता है। नतीजतन, मुक्त चार्ज वाहक एक निश्चित दिशा में बहते हैं।

विद्युत प्रवाह की मात्रात्मक विशेषता सतह के माध्यम से प्रति इकाई समय में स्थानांतरित चार्ज की परिमाण है। इसे वर्तमान शक्ति कहा जाता है। यदि एक आवेश D को समय में सतह पर स्थानांतरित कर दिया जाता है क्यू, तो वर्तमान के बराबर है:

इकाइयों की एसआई प्रणाली में वर्तमान ताकत की इकाई एम्पीयर (ए) है, . वह धारा जो समय के साथ नहीं बदलती है, नियत धारा कहलाती है।

सकारात्मक और नकारात्मक दोनों वाहक धारा के निर्माण में भाग ले सकते हैं; विद्युत क्षेत्रउन्हें विपरीत दिशाओं में ले जाता है। धारा की दिशा आमतौर पर सकारात्मक वाहकों की गति की दिशा से निर्धारित होती है। वास्तव में, ज्यादातर मामलों में करंट इलेक्ट्रॉनों की गति से निर्मित होता है, जो कि नकारात्मक रूप से चार्ज होने के कारण, करंट की दिशा के लिए ली गई दिशा के विपरीत दिशा में चलता है। यदि किसी विद्युत क्षेत्र में धनात्मक और ऋणात्मक वाहक एक साथ गति करते हैं, तो कुल धारा को प्रत्येक चिन्ह के वाहकों द्वारा निर्मित धाराओं के योग के रूप में परिभाषित किया जाता है।

विद्युत प्रवाह को मापने के लिए, एक अन्य मान का भी उपयोग किया जाता है, जिसे वर्तमान घनत्व कहा जाता है। वर्तमान घनत्व आवेशों की गति की दिशा के लंबवत एक इकाई क्षेत्र के माध्यम से प्रति इकाई समय गुजरने वाले आवेश के बराबर मान है। वर्तमान घनत्व एक वेक्टर मात्रा है।

चावल। 3.1

द्वारा निरूपित करें एनवर्तमान वाहकों की सांद्रता, अर्थात् उनकी संख्या प्रति इकाई आयतन। आइए हम एक धारावाही चालक में एक अपरिमित रूप से छोटा क्षेत्र D खींचते हैं एस, आवेशित कणों के वेग के लंबवत। आइए हम इस पर ऊंचाई के साथ एक असीम रूप से छोटे सीधे सिलेंडर की रचना करें, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 3.1. इस सिलेंडर के अंदर संलग्न सभी कण समय के साथ क्षेत्र से होकर गुजरेंगे, इसके माध्यम से गति की दिशा में एक विद्युत आवेश को स्थानांतरित करेंगे:

इस प्रकार, एक विद्युत आवेश को प्रति इकाई समय में एक इकाई क्षेत्र में स्थानांतरित किया जाता है। आइए हम वेग वेक्टर के साथ दिशा में मेल खाने वाले वेक्टर का परिचय दें। परिणामी वेक्टर विद्युत प्रवाह घनत्व होगा। चूंकि एक वॉल्यूमेट्रिक चार्ज घनत्व है, इसलिए वर्तमान घनत्व बराबर होगा। यदि वर्तमान वाहक धनात्मक और ऋणात्मक दोनों आवेश हैं, तो वर्तमान घनत्व सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

,

जहाँ और धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के आयतन घनत्व हैं, और उनकी क्रमबद्ध गति के वेग हैं।

वेक्टर क्षेत्र को स्ट्रीमलाइन का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है, जो उसी तरह से निर्मित होते हैं जैसे कि तीव्रता वेक्टर की रेखाएं, अर्थात कंडक्टर के प्रत्येक बिंदु पर वर्तमान घनत्व वेक्टर को वर्तमान रेखा पर स्पर्शरेखा रूप से निर्देशित किया जाता है।

विद्युत प्रभावन बल

यदि कंडक्टर में एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है और इस क्षेत्र को बनाए नहीं रखा जाता है, तो वर्तमान वाहक की गति के कारण कंडक्टर के अंदर का क्षेत्र गायब हो जाएगा, और करंट रुक जाएगा। सर्किट में करंट को लंबे समय तक बनाए रखने के लिए, एक बंद प्रक्षेपवक्र के साथ आवेशों की गति को पूरा करना आवश्यक है, अर्थात रेखाएँ बनाना एकदिश धाराबन्द है। इसलिए, एक बंद सर्किट में ऐसे खंड होने चाहिए जहां चार्ज वाहक बलों के खिलाफ आगे बढ़ेंगे इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र, यानी कम क्षमता वाले बिंदुओं से लेकर अधिक क्षमता वाले बिंदुओं तक। यह केवल गैर-विद्युत बलों की उपस्थिति में संभव है, जिन्हें बाहरी बल कहा जाता है। कूलम्ब को छोड़कर बाहरी ताकतें किसी भी प्रकृति की ताकतें हैं।

सर्किट के किसी दिए गए खंड में एक यूनिट चार्ज को स्थानांतरित करते समय बाहरी बलों के काम के बराबर भौतिक मात्रा को कहा जाता है विद्युत प्रभावन बल(ईएमएफ) इस क्षेत्र में काम कर रहा है:

इलेक्ट्रोमोटिव बल स्रोत की सबसे महत्वपूर्ण ऊर्जा विशेषता है। इलेक्ट्रोमोटिव बल को वोल्ट में क्षमता की तरह मापा जाता है।

किसी भी वास्तविक में विद्युत सर्किटआप हमेशा उस अनुभाग का चयन कर सकते हैं जो वर्तमान (वर्तमान स्रोत) को बनाए रखने के लिए कार्य करता है, और बाकी को "लोड" के रूप में मान सकता है। बाहरी बल आवश्यक रूप से वर्तमान स्रोत में कार्य करते हैं, इसलिए, सामान्य स्थिति में, यह एक इलेक्ट्रोमोटिव बल और प्रतिरोध द्वारा विशेषता है आर,जिसे स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध कहते हैं। बाहरी बल भी भार में कार्य कर सकते हैं, लेकिन सरलतम मामलों में वे अनुपस्थित हैं, और भार केवल प्रतिरोध की विशेषता है।

परिपथ के प्रत्येक बिंदु पर आवेश पर लगने वाला परिणामी बल विद्युत और तृतीय-पक्ष बलों के योग के बराबर होता है:

इस बल द्वारा परिपथ 1-2 के किसी भाग में आवेश पर किया गया कार्य बराबर होगा:

खंड 1-2 के सिरों के बीच संभावित अंतर कहां है, इस खंड पर कार्यरत इलेक्ट्रोमोटिव बल है।

एकल धनात्मक आवेश को स्थानांतरित करते समय विद्युत और बाहरी बलों द्वारा किए गए कार्य के बराबर संख्यात्मक रूप से मान को सर्किट के किसी दिए गए खंड में वोल्टेज ड्रॉप या बस वोल्टेज कहा जाता है। फलस्वरूप, .

श्रृंखला का वह भाग जिस पर बाह्य बल कार्य नहीं करते हैं, समांगी कहलाती है। वह क्षेत्र जहाँ बाह्य बल धारा वाहकों पर कार्य करते हैं, अमानवीय (inhomogeneous) कहलाता है। सर्किट के एक सजातीय खंड के लिए, यानी वोल्टेज सर्किट सेक्शन के सिरों पर संभावित अंतर के साथ मेल खाता है।

ओम का नियम

ओम ने प्रयोगात्मक रूप से कानून की स्थापना की जिसके अनुसार एक सजातीय धातु कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली धारा की ताकत कंडक्टर में वोल्टेज ड्रॉप के समानुपाती होती है:

कंडक्टर की लंबाई कहां है, क्षेत्रफल है क्रॉस सेक्शन, एक गुणांक है जो सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है, जिसे विद्युत प्रतिरोधकता कहा जाता है। प्रतिरोधकता संख्यात्मक रूप से एक कंडक्टर की एक इकाई लंबाई के प्रतिरोध के बराबर होती है जिसका क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र एकता के बराबर होता है।

चावल। 3.2

एक आइसोट्रोपिक कंडक्टर में, विद्युत क्षेत्र की ताकत वेक्टर की दिशा में वर्तमान वाहकों की क्रमबद्ध गति होती है। इसलिए, वैक्टर की दिशा और संयोग। आइए कंडक्टर के बीच और उसी बिंदु पर कनेक्शन खोजें। ऐसा करने के लिए, हम मानसिक रूप से एक निश्चित बिंदु के आसपास वैक्टर के समानांतर जनरेटर के साथ एक प्राथमिक बेलनाकार मात्रा का चयन करते हैं और (चित्र। 3.2)। सिलेंडर के क्रॉस सेक्शन से करंट प्रवाहित होता है। चूंकि चयनित आयतन के अंदर के क्षेत्र को एक समान माना जा सकता है, सिलेंडर पर लगाया गया वोल्टेज बराबर होता है, किसी दिए गए स्थान पर क्षेत्र की ताकत कहां है। (3.2) के अनुसार बेलन का प्रतिरोध है। इन मानों को सूत्र (3.1) में प्रतिस्थापित करते हुए, हम संबंध पर पहुँचते हैं:

,

इस तथ्य का लाभ उठाते हुए कि वैक्टर और एक ही दिशा है, हम लिख सकते हैं

आइए हम (3.4) को रूप में फिर से लिखें

.

चावल। 3.3

यह सूत्र श्रृंखला के एक अमानवीय खंड के लिए ओम के नियम को व्यक्त करता है।

वर्तमान स्रोत और प्रतिरोध के साथ भार वाले सरलतम बंद सर्किट पर विचार करें आर(चित्र 3.3)। हम लीड तारों के प्रतिरोध की उपेक्षा करते हैं। रखने पर, हम एक बंद सर्किट के लिए ओम के नियम की अभिव्यक्ति प्राप्त करते हैं:

एक आदर्श वाल्टमीटर, जो एक चालू चालू स्रोत के टर्मिनलों से जुड़ा होता है, वोल्टेज दिखाता है, जैसा कि सर्किट के एक सजातीय खंड के लिए ओम के नियम से होता है - इस मामले में, लोड प्रतिरोध के लिए। एक बंद सर्किट के लिए ओम के नियम में इस अभिव्यक्ति से वर्तमान ताकत को प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

इससे यह देखा जा सकता है कि वोल्टेज यूकिसी कार्य स्रोत के टर्मिनलों पर हमेशा उसके EMF से कम होता है। यह के करीब है अधिक प्रतिरोधभार आर।पर सीमा में, एक खुले स्रोत के टर्मिनलों पर वोल्टेज उसके EMF के बराबर होता है। विपरीत स्थिति में, जब आर = 0, जो वर्तमान स्रोत के शॉर्ट सर्किट से मेल खाती है, यू = 0, और शॉर्ट सर्किट करंट अधिकतम है:।

ओम का नियम आपको किसी भी जटिल परिपथ की गणना करने की अनुमति देता है। एक शाखित परिपथ को इसके वर्गों से बहने वाली धाराओं की ताकत, वर्गों के प्रतिरोध और इन वर्गों में शामिल ईएमएफ की विशेषता है। वर्तमान ताकत और ईएमएफ बीजीय मात्राएं हैं, अर्थात, उन्हें सकारात्मक माना जाता है यदि इलेक्ट्रोमोटिव बल चुने हुए दिशा में सकारात्मक चार्ज की गति में योगदान देता है, और इस दिशा में वर्तमान प्रवाह होता है, और विपरीत मामले में नकारात्मक होता है। हालांकि, शाखित जंजीरों की सीधी गणना मुश्किल हो सकती है। किरचॉफ द्वारा प्रस्तावित नियमों का उपयोग करके यह गणना बहुत सरल है।

किरचॉफ नियम

जी। किरचॉफ (1824-1887) ने ओम के नियम का विस्तार से अध्ययन किया और विद्युत सर्किट में प्रत्यक्ष धाराओं की गणना के लिए एक सामान्य विधि विकसित की, जिसमें ईएमएफ के कई स्रोत शामिल हैं। यह विधि किरचॉफ के नियम कहे जाने वाले दो नियमों पर आधारित है। किरचॉफ का पहला नियम नोड्स पर लागू होता है, यानी ऐसे बिंदु जहां कम से कम तीन कंडक्टर अभिसरण करते हैं। चूंकि हम प्रत्यक्ष धाराओं के मामले पर विचार कर रहे हैं, सर्किट में किसी भी बिंदु पर, किसी भी नोड सहित, उपलब्ध चार्ज स्थिर रहना चाहिए, इसलिए नोड में बहने वाली धाराओं का योग बहिर्वाह के योग के बराबर होना चाहिए। यदि हम नोड के पास आने वाली धाराओं को सकारात्मक और आउटगोइंग धाराओं को नकारात्मक मानने के लिए सहमत हैं, तो हम कह सकते हैं कि नोड में धाराओं की ताकत का बीजगणितीय योग शून्य के बराबर है:

आप समान अनुपात प्राप्त कर सकते हैं यदि आप सहमत हैं, एक निश्चित दिशा में सर्किट को दरकिनार करते हुए, उदाहरण के लिए, दक्षिणावर्त, उन धाराओं को सकारात्मक मानें जिनकी दिशा बाईपास की दिशा के साथ मेल खाती है और नकारात्मक - जिनकी दिशा बाईपास की दिशा के विपरीत है . हम उन ईएमएफ को भी सकारात्मक मानेंगे जो सर्किट को बायपास करने की दिशा में क्षमता बढ़ाते हैं और नकारात्मक - वे जो बायपास करने की दिशा में क्षमता को कम करते हैं।

यह तर्क किसी भी बंद लूप पर लागू किया जा सकता है, इसलिए किरचॉफ का दूसरा नियम सामान्य रूप से निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

,

कहाँ पे एनसर्किट में वर्गों की संख्या है, और एम ईएमएफ स्रोतों की संख्या है। किरचॉफ का दूसरा नियम स्पष्ट परिस्थिति को व्यक्त करता है कि जब हम पूरी तरह से सर्किट के चारों ओर घूमते हैं, तो हम उसी क्षमता के साथ शुरुआती बिंदु पर लौटते हैं।

इस प्रकार, किसी भी बंद लूप में, मनमाने ढंग से चुना गया branched श्रृंखलाकंडक्टर, सर्किट के संबंधित वर्गों के प्रतिरोधों के माध्यम से बहने वाली धाराओं की ताकत के उत्पादों का बीजगणितीय योग इस सर्किट में आने वाले ईएमएफ के बीजगणितीय योग के बराबर है।

कक्षा 11 के लिए भौतिकी में (कास्यानोव वी.ए., 2002),
एक कार्य №17
अध्याय के लिए " लगातार विद्युत प्रवाह। मुख्य प्रावधान».

बिजली

बिजली- आवेशित कणों की क्रमबद्ध (निर्देशित) गति एक बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में एक कंडक्टर में मुक्त आवेशों (वर्तमान वाहक) की निर्देशित गति संभव है

धनावेशित कणों की गति की दिशा को धारा की दिशा के रूप में लिया जाता है।

एक निश्चित समय पर वर्तमान ताकत- विद्युत आवेश के परिमाण के अनुपात की सीमा के बराबर एक अदिश भौतिक मात्रा जो कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन से उसके पारित होने के समय अंतराल तक से गुजरी है

धारा की इकाई (एसआई आधार इकाई) - एम्पीयर (1 ए) 1 ए = 1 सी / एस

प्रत्यक्ष विद्युत धारा -करंट जो समय के साथ नहीं बदलता

वर्तमान स्रोत- एक उपकरण जो सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज को अलग करता है

तृतीय पक्ष बल- गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक मूल के बल, जिससे वर्तमान स्रोत में आवेश अलग हो जाते हैं

ईएमएफ-वर्तमान स्रोत के ऋणात्मक ध्रुव से धनात्मक आवेश को इस आवेश के मान तक ले जाने के लिए बाह्य बलों के कार्य के अनुपात के बराबर अदिश भौतिक मात्रा:

ईएमएफ एक खुले वर्तमान स्रोत के ध्रुवों के बीच वोल्टेज के बराबर है।

एक सजातीय कंडक्टर (सर्किट सेक्शन) के लिए ओम का नियम:एक सजातीय कंडक्टर में करंट लागू वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होता है और कंडक्टर के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है

एक कंडक्टर का प्रतिरोध उसकी प्रतिरोधकता और लंबाई के सीधे आनुपातिक होता है, और इसके क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

प्रतिरोध की इकाई है ओम (1 ओम) 1 ओम = 1 वी/ए

अवरोध- एक निश्चित निरंतर प्रतिरोध वाला कंडक्टर

प्रतिरोधकता- अदिश भौतिक मात्रा, संख्यात्मक रूप से इकाई लंबाई और इकाई क्षेत्र के एक सजातीय बेलनाकार कंडक्टर के प्रतिरोध के बराबर।

प्रतिरोधकता की इकाई एक ओममीटर (1 ओम मीटर) है।

एक धातु कंडक्टर का विशिष्ट प्रतिरोध तापमान के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है:

जहाँ 0 - T 0 \u003d 293 K, T \u003d T- T 0, α पर प्रतिरोधकता - प्रतिरोध का तापमान गुणांक। इकाई तापमान गुणांकप्रतिरोध के -1। विद्युत प्रवाह को ले जाने में सक्षम मुक्त आवेशों की संख्या में वृद्धि के कारण बढ़ते तापमान के साथ अर्धचालक की प्रतिरोधकता कम हो जाती है।

छेद- क्रिस्टल जाली में एक खाली इलेक्ट्रॉनिक अवस्था, जिसमें अतिरिक्त धनात्मक आवेश होता है।

अतिचालकता- एक भौतिक घटना जिसमें किसी पदार्थ के प्रतिरोध में अचानक गिरावट शून्य हो जाती है।

क्रांतिक तापमानसामान्य अवस्था से अतिचालक अवस्था में पदार्थ के अचानक संक्रमण का तापमान है।

समस्थानिक प्रभाव- क्रिस्टल जालक में आयनों के द्रव्यमान पर क्रांतिक तापमान की निर्भरता।

एक सुपरकंडक्टर में विद्युत प्रवाह क्रिस्टल जाली के साथ परस्पर क्रिया द्वारा परस्पर जुड़े इलेक्ट्रॉनों के जोड़े के समन्वित आंदोलन के कारण होता है

पर सीरियल कनेक्शनप्रतिरोधों, परिपथ का कुल प्रतिरोध उनके प्रतिरोधों के योग के बराबर होता है। समानांतर कनेक्शनप्रतिरोधों, परिपथ की चालकता उनकी चालकता के योग के बराबर होती है बंद सर्किट के लिए ओम का नियम:एक बंद सर्किट में वर्तमान ताकत सीधे स्रोत के ईएमएफ के समानुपाती होती है और सर्किट के प्रतिबाधा के व्युत्क्रमानुपाती होती है:

जहां आर और आर सर्किट के बाहरी और आंतरिक प्रतिरोध हैं।

श्रृंखला में जुड़े कई मौजूदा स्रोतों के साथ एक बंद सर्किट के लिए ओम का नियम:

श्रृंखला से जुड़े वर्तमान स्रोतों के साथ एक बंद सर्किट में वर्तमान ताकत सीधे उनके ईएमएफ के बीजगणितीय योग के समानुपाती होती है और सर्किट के प्रतिबाधा के व्युत्क्रमानुपाती होती है:

एम्मिटरविद्युत प्रवाह की ताकत को मापता है, श्रृंखला में सर्किट में शामिल है

अलग धकेलना- अपने माप की सीमा बढ़ाने के लिए एमीटर के समानांतर जुड़ा एक कंडक्टर *

जहां आर ए एमीटर का प्रतिरोध है, एन माप सीमा में परिवर्तन की बहुलता है।

वाल्टमीटरविद्युत वोल्टेज को मापता है। समानांतर में जुड़ा हुआ

अतिरिक्त प्रतिरोध -इसकी माप सीमा बढ़ाने के लिए एक वोल्टमीटर के साथ श्रृंखला में जुड़ा एक कंडक्टर।

जहां आर वी वाल्टमीटर का प्रतिरोध है कंडक्टर में जारी गर्मी की मात्रा विद्युत प्रवाह के काम के बराबर है।

जूल-लेन्ज़ कानून:धारा के साथ एक कंडक्टर में जारी गर्मी की मात्रा वर्तमान ताकत के वर्ग के गुणनफल के बराबर होती है, कंडक्टर का प्रतिरोध और करंट को इससे गुजरने में लगने वाला समय:

विद्युत धारा शक्ति -एक चालक में आवेशित कणों की क्रमबद्ध गति के दौरान एक विद्युत क्षेत्र द्वारा प्रति इकाई समय में किया गया कार्य

अधिकतम शक्ति उपभोक्ता को हस्तांतरित की जाती है यदि भार प्रतिरोध वर्तमान स्रोत और आपूर्ति तारों के कुल प्रतिरोध के बराबर है

तरल पदार्थ, ठोस की तरह, विद्युत प्रवाह के संवाहक हो सकते हैं।

इलेक्ट्रोलाइट्स- वे पदार्थ जिनके विलयन और गलन में आयनिक चालकता होती है।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण -एक विलायक की क्रिया के तहत इलेक्ट्रोलाइट अणुओं को सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में विभाजित करना

इलेक्ट्रोलीज़- इलेक्ट्रोलाइट बनाने वाले पदार्थों के इलेक्ट्रोड पर रिलीज, जब एक विद्युत प्रवाह इसके समाधान के माध्यम से बहता है (या पिघलता है)

फैराडे का नियम:इलेक्ट्रोड पर छोड़े गए पदार्थ का द्रव्यमान उस आवेश के समानुपाती होता है जो इलेक्ट्रोलाइट के घोल (पिघल) से होकर गुजरा है। जहां k पदार्थ का विद्युत रासायनिक समतुल्य है।

विद्युत रासायनिक समतुल्य की इकाई किलोग्राम प्रति पेंडेंट (1 किग्रा/सी) है।

संयुक्त फैराडे का नियम:

जहाँ M दाढ़ द्रव्यमान है, n संयोजकता है रासायनिक तत्व; फैराडे का स्थिरांक F = 9.65-10 4 C/mol।

विषय 4. प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह

अध्ययन प्रश्न:

1. प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह के नियम।

2. एक साधारण विद्युत परिपथ।

परिचय

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स विद्युतीकृत निकायों (आवेशों) की बातचीत का अध्ययन करता है जो नहीं हैं

एक दूसरे के सापेक्ष चलती है।लेकिन प्रकृति में, और विशेष रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में,

घटनाएँ अक्सर से जुड़ी होती हैं चलती शुल्क, अर्थात्, विद्युत

स्की धाराएं। एक घटना के रूप में विद्युत प्रवाह का अध्ययन और बनाने (उत्पन्न करने) के तरीकों की खोज यह वह कारक था जिसने विद्युत ऊर्जा उद्योग, इलेक्ट्रॉनिक्स, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के विकास को सुनिश्चित किया और इस तरह कई आधुनिक प्रौद्योगिकियों के विकास में योगदान दिया।

प्राप्त करने और संचारित करने के आधुनिक तरीके विद्युतीय ऊर्जा 19वीं शताब्दी में खोजे गए कई कानूनों पर आधारित हैं। विद्युत प्रवाह से जुड़ी घटनाओं और प्रक्रियाओं का अध्ययन बिजली के सिद्धांत के खंड में किया जाता है, जिसे कहा जाता है विद्युतगतिकी।आज तक, इन कानूनों के आवेदन ने कई तकनीकी विज्ञानों का निर्माण किया है, उनकी जटिलता में इलेक्ट्रोडायनामिक्स से काफी अधिक है।

इस व्याख्यान में सरलतम प्रकार के करंट के बुनियादी नियमों पर चर्चा की गई है - प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह, साथ ही धातु के कंडक्टरों में करंट के लिए इसके नियम और कंडक्टरों की एक सरल प्रणाली, जिसे विद्युत सर्किट कहा जाता है।

एक । प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह के नियम

1.1 बिजली। चालन धारा

1. एक साधारण प्रयोग में विद्युत धारा की घटना का पता चलता है। यदि दो विपरीत आवेशित पिंड (उदाहरण के लिए, कैपेसिटर प्लेट) एक धातु के तार (चित्र। 1.1.1) से जुड़े होते हैं, तो तार के तापमान में एक अल्पकालिक वृद्धि का पता लगाया जा सकता है, जब तक कि पर्याप्त संधारित्र के साथ इसके पिघलने तक नहीं शुल्क। इसका कारण यह है कि आवेशित पिंडों में अलग-अलग क्षमताएं और एक सामान्य विद्युत क्षेत्र होता है, और जब वे एक तार से जुड़े होते हैं, तो क्षेत्र ने काम किया और

एक पिण्ड से दूसरे पिण्ड में तार के अनुदिश गतिमान आवेश। स्थानांतरित ("प्रवाह") शुल्क ने एक दूसरे को मुआवजा दिया, प्लेटों का संभावित अंतर शून्य हो गया, और चलती शुल्क की प्रक्रिया बंद हो गई। आवेशों की यह गति एक विद्युत धारा है। विचाराधीन मामले में, वर्तमान था लघु अवधि. व्यवहार में, अल्पकालिक और दीर्घकालिक दोनों धाराओं का उपयोग किया जाता है।

परिभाषा । एक विद्युत प्रवाह को विद्युत आवेशों की क्रमबद्ध गति कहा जाता है - सूक्ष्म और मैक्रोस्कोपिक विद्युतीकृत निकाय।

ज्ञात तीन किस्मेंविद्युत प्रवाह:

1) मैक्रोस्कोपिक धाराएंप्रकृति में, वायुमंडल में गरज के बादलों की गति के कारण या मैग्मा आंतरिक रूप से प्रवाहित होता है

ग्लोब के री, बिजली के बिजली के निर्वहन; 2) चालन धाराएंमामले में; आवेश वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं और io-

3) निर्वात में धाराएँ, अर्थात् अंतरिक्ष के उन क्षेत्रों में जहाँ पदार्थ अनुपस्थित है या बहुत कम सांद्रता है (उदाहरण के लिए, कैथोड-रे ट्यूबों में इलेक्ट्रॉनों की धाराएँ, कॉस्मिक किरणों और त्वरक में प्राथमिक कण)।

बाहरी निकायों पर उनके प्रभाव से विद्युत धाराओं का पता लगाया जाता है। ये प्रभाव हैं:

1) थर्मल - धाराएं उन निकायों को गर्म करती हैं जिनसे वे गुजरते हैं;

2) यांत्रिक - धाराएँ एक चुंबकीय सुई या अन्य धाराओं को विक्षेपित करती हैं;

3) रासायनिक - धाराएं पदार्थों (इलेक्ट्रोलाइट्स) के समाधान में इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया प्रदान करती हैं;

4) जैविक - धाराएं मांसपेशियों के संकुचन की शुरुआत करती हैं और जैविक वस्तुओं के महत्वपूर्ण कार्यों को प्रभावित करती हैं।

2. सबसे बड़े व्यावहारिक महत्व के हैं चालन धाराएं.

परिभाषा । चालन धारा निकायों में विद्युत प्रवाह है।

एक चालन धारा के अस्तित्व के लिए, (1) शरीर के बिंदुओं के बीच संभावित अंतर और (2) निकायों में विद्युत आवेश के मुक्त वाहक होना आवश्यक है।

जिन पिंडों में एक चालन धारा का अस्तित्व संभव है, कहलाते हैं विद्युत चालक . वे ठोस या तरल अवस्था में होने चाहिए। कंडक्टर में धातु और इलेक्ट्रोलाइट्स शामिल हैं - नमक समाधान। धातुओं में, विद्युत आवेश के मुक्त वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं, और इलेक्ट्रोलाइट्स में

– आयन (धनायन और आयन)।

बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, कंडक्टरों के अंदर चार्ज वाहक भी चलते हैं, लेकिन यह आंदोलन थर्मल है, यानी अराजक है। कंडक्टरों में मौजूद माइक्रोक्यूरेंट एक दूसरे की भरपाई करते हैं। एक बाहरी विद्युत क्षेत्र सभी आवेशों को प्रदान करता है दिशात्मक गति घटक, जो अराजक पर आरोपित है।

परिभाषा । विद्युत धारा वाले चालक में आवेश वाहकों की क्रमबद्ध गति की गति को आवेश वाहकों का अपवाह वेग कहते हैं

वी डॉ.

परिभाषा । वे रेखाएँ जिनके अनुदिश किसी चालक में आवेश वाहकों की क्रमबद्ध गति होती है, धारा रेखाएँ कहलाती हैं।

ड्रिफ्ट वेलोसिटी वैक्टर को संगत स्ट्रीमलाइन पर स्पर्शरेखा के रूप में निर्देशित किया जाता है।

नियम: धन आवेश वाहकों के अपवाह वेग की दिशा (q0 0 .

इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र द्वारा, धनात्मक आवेश निरपेक्ष मान में अधिक क्षमता वाले बिंदुओं से कम क्षमता वाले बिंदुओं की ओर बढ़ते हैं।

धातु के कंडक्टरों में, करंट की दिशा इलेक्ट्रॉनों की गति की सही दिशा के विपरीत होती है - वास्तविक आवेश वाहक।

3. विद्युत प्रवाह का वर्णन करने के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य मात्रात्मक मात्राएं वर्तमान शक्ति और वर्तमान घनत्व हैं।

हम कंडक्टर के अंदर कुछ बिंदु N का चयन करते हैं और इसके माध्यम से बहाव वेग वेक्टर v DR और संबंधित स्ट्रीमलाइन खींचते हैं (चित्र 1.1.2)। फिर हम एक प्रारंभिक (असीम रूप से छोटा) क्षेत्र dS बनाते हैं, जो t. Nperpendi- से होकर गुजरता है।

सदिश v DR के लिए : dS v DR ।

कंडक्टर में करंट की उपस्थिति में, एक चार्ज dq क्षेत्र dS से समय dt में गुजरता है। जाहिर सी बात है

डी क्यूडी टीडी क्यू = आईडी टी।

परिभाषा। किसी दिए गए बिंदु के आसपास के क्षेत्र में वर्तमान ताकत एन कंडक्टर कहा जाता है

प्रारंभिक क्षेत्र से गुजरने वाले विद्युत आवेश के बराबर एक अदिश भौतिक मात्रा d एस प्रति यूनिट समय:

मैं = डीक्यू/डीटी.

यदि चालक में आवेश वाहकों की सांद्रता n है, और प्रत्येक वाहक का आवेश q 0 है,

तो यह दिखाना आसान है कि dq =q 0 n v DS dS dt । फिर चित्र 1.1.2 कंडक्टर के बिंदु एन पर वर्तमान घनत्व और वर्तमान ताकत

अभिव्यक्तियों द्वारा वर्णित हैं:

j =q 0 n v DR ,j =q 0 n v DR;

मैं = जेडी एस = क्यू0 एनवी डीआर डी एस।

वर्तमान ताकत को मापने के लिए मूल इकाई "एम्पीयर" है: \u003d 1A, और वर्तमान घनत्व - "एम्पीयर द्वारा विभाजित वर्ग मीटर": \u003d 1 ए / एम 2।

अनुमान से पता चलता है कि तांबे के कंडक्टर में एक वर्तमान I = 1A पर, जिसके लिए वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की मात्रा एकाग्रता n 1028 m–3 है, उनका बहाव वेग v DR 10–2 m/s है। यह गति चालक के आयतन (v 106 m/s) में संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की अराजक गति की औसत गति से बहुत कम है।

4. व्यवहार में, धातु कंडक्टर बहुत व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। निरंतर सामान्य क्रॉस सेक्शन: एस = idem. उनके लिए, स्ट्रीमलाइन समानांतर हैं, और वेक्टर

आरई वर्तमान घनत्वएक ही मो में किसी भी सामान्य खंड के सभी बिंदुओं पर-

समय बिंदु समान हैं, अर्थात, वे समानांतर हैं, एक दिशा में निर्देशित हैं और निरपेक्ष मान में बराबर हैं: j S , j = = const. निरंतर क्रॉस सेक्शन के कंडक्टरों में वर्तमान ताकत सभी n प्राथमिक क्षेत्रों dS i के माध्यम से वर्तमान ताकत का योग है, जिसमें किसी भी सामान्य खंड S को विभाजित किया जा सकता है:

5. परिभाषा। एक विद्युत धारा को स्थिर कहा जाता है यदि धारा

समय के साथ नहीं बदलता।

वर्तमान ताकत की परिभाषा से, यह निम्नानुसार है कि कंडक्टर के दिए गए खंड एस के माध्यम से निरंतर वर्तमान में समान अवधि के लिए टी समान मात्रा में गुजरता है

चार्ज क्यू:

IPOST =const d q = Id t q= Id t= IPOST d t = IPOST t IPOST = q/ t।

एक ही वर्तमान ताकत (I 1 \u003d I 2) पर विभिन्न क्रॉस-सेक्शन S 1 और S 2 के दो कंडक्टरों के लिए, वर्तमान घनत्व मॉड्यूल, कंडक्टरों के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रों के व्युत्क्रमानुपाती (j \u003d I / S) ) निम्नलिखित अभिव्यक्ति के अनुसार संबंधित हैं:

j1 / j2 = S2 / S1।

1.2 कंडक्टर में करंट के लिए ओम का नियम

1. एक कंडक्टर में एक विद्युत प्रवाह तब होता है जब कंडक्टर के सिरों पर विद्युत क्षेत्र (इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज) में संभावित अंतर होता है। प्रयोगात्मक रूप से, वर्तमान शक्ति और वोल्टेज के बीच संबंध जर्मन भौतिक विज्ञानी जी. ओह्म द्वारा स्थापित किया गया था

एक कंडक्टर में करंट के लिए ओम का नियम: एक सजातीय कंडक्टर में करंट की ताकत उसके सिरों पर इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होती है -

आनुपातिकता के गुणांक (ग्रीक "लैम्ब्डा") को कहा जाता है इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी(इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी) कंडक्टर।

लेकिन आमतौर पर, विद्युत चालकता के बजाय, व्युत्क्रमानुपाती

इसका मूल्य -कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध R 1/ ।

इस मामले में, कंडक्टर के लिए ओम के नियम का रूप है:

मैं = यू / आर।

माप की मूल इकाई विद्युतीय प्रतिरोध"ओम" है: [ आर ] \u003d 1 वी / ए \u003d 1 ओम - यह कंडक्टर का प्रतिरोध है, जिसमें, 1V के संभावित अंतर के साथ, एक प्रत्यक्ष वर्तमान 1A प्रवाहित होता है।

2. यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि विद्युत प्रतिरोध निर्भर करता है (1) पर रासायनिक संरचनाकंडक्टर, (2) उनका आकार और आकार, और (3) उनका तापमान।

निरंतर क्रॉस सेक्शन के एक सजातीय कंडक्टर का प्रतिरोध इसकी लंबाई के सीधे आनुपातिक और इसके क्षेत्रफल के व्युत्क्रमानुपातीसामान्य क्रॉस सेक्शन:

आर = एल / एस।

इस अभिव्यक्ति में आनुपातिकता का गुणांक उस पदार्थ की भौतिक विशेषता है जिसमें कंडक्टर होता है, और कहा जाता है विशिष्ट विद्युत

उस पदार्थ का रासायनिक प्रतिरोध जिससे कंडक्टर बना है।

प्रतिरोधकता की इकाई "ओम टाइम्स" है

मीटर ": \u003d 1 ओम मीटर। चांदी में सबसे कम प्रतिरोधकता होती है

(= 1.6 10–8 ओम मीटर) और तांबा (= 1.7 10–8 ओम मीटर)।

3. तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता के कारण होती है। तापमान पर सामान्य से बहुत अलग नहीं, पहले सन्निकटन में इस निर्भरता का निम्न रूप है:

0 (1 +टी) = 0 टी, आर = आर 0 (1 + टी) = आर 0 टी;

यहाँ और 0 ,R और R 0 - प्रतिरोधकताऔर तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध, क्रमशः टी और 0 सी (टी और 273.15 के)। आनुपातिकता का गुणांक (1/273)K -1 सभी धातु कंडक्टरों के लिए लगभग समान है:

(1/273) के -1 - और प्रतिरोध का तापमान गुणांक कहा जाता है।

बढ़ते तापमान के साथ विद्युत प्रतिरोध में वृद्धि मुख्य विशेषता है, जिसके अनुसार सभी प्रवाहकीय पदार्थों से, कंडक्टरों का समूह. पदार्थों के अन्य समूहों को बढ़ते तापमान के साथ प्रतिरोध में कमी की विशेषता है; वे मेक अप कर रहे हैं अर्धचालक समूहजाओ-

बिजली मिस्त्री

4. विद्युत और रेडियो सर्किट में, कंडक्टरों के प्रतिरोध के कुछ विशिष्ट मूल्यों का होना अक्सर आवश्यक होता है। उन्हें प्रतिरोधक नामक मानकीकृत कंडक्टरों का चयन करके स्थापित किया जाता है। प्रतिरोधों को सिस्टम में संयोजित किया जाता है। प्रतिरोधक प्रणाली के प्रतिरोध की गणना ( . के बराबर)

सिस्टम प्रतिरोध) निर्भरताओं पर आधारित है, जो के अधीन हैं

तिवलेनिया दो सरल प्रणाली- समानांतर और धारावाहिक श्रृंखला-

ज़िस्टर

योजना समानांतर श्रृंखलाप्रतिरोध R 1, R 2, R 3, .., R n के साथ प्रतिरोधों को अंजीर में दिखाया गया है। 1.2.1a: पहले, प्रत्येक प्रतिरोधक के दो टर्मिनलों में से एक जुड़ा हुआ है और पहला नोड A बनाता है, और फिर दूसरा निष्कर्ष दूसरे नोड बी में जुड़े हुए हैं। नोड पर-

ly ए और बी वोल्टेज यू लागू किया जाता है, सभी प्रतिरोधों के लिए समान:

यू 1 \u003d यू 2 \u003d यू 3 \u003d ... \u003d यू एन \u003d यू।

स्रोत के धनात्मक ध्रुव से नोड A में बल की धारा I प्रवाहित होती है। यहां इसे I 1, I 2, I 3,.., I n धाराओं में विभाजित किया गया है, जो नोड B पर उसी के प्रवाह में जुड़ जाएगा प्रारंभिक ताकत I. अर्थात्, वर्तमान शक्ति I सभी प्रतिरोधों में वर्तमान शक्तियों के योग के बराबर है:

दूसरी ओर, ओम के नियम के अनुसार, I \u003d U / R PAR, जहां R PAR प्रतिरोधों की एक समानांतर श्रृंखला का समतुल्य प्रतिरोध है। अंतिम भावों के सही भागों की बराबरी करना

zhenii, हम गणना करने के लिए एक सूत्र प्राप्त करते हैं RPAR : प्रतिरोधों के समानांतर स्ट्रिंग के समतुल्य प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती मान उनके प्रतिरोधों के व्युत्क्रमानुपाती मानों के योग के बराबर होता है:

5. योजना धारावाहिक श्रृंखलाप्रतिरोध R 1, R 2, R 3, .., R n के साथ प्रतिरोधों को चित्र 1.2.1b में दिखाया गया है: प्रतिरोधों को उनके टर्मिनलों जैसे ट्रेन कारों से जोड़ा जाता है।

यदि चरम प्रतिरोधों R 1 और R n के मुक्त टर्मिनलों पर वोल्टेज लागू किया जाता है, तो

ला करंट सभी प्रतिरोधों में समान होगा:

मैं 1 \u003d मैं 2 \u003d मैं 3 \u003d ... \u003d मैं n \u003d मैं,

और ओम के नियम के अनुसार प्रत्येक प्रतिरोधक में वोल्टेज, अपने स्वयं के प्रतिरोध पर निर्भर करता है:

उई = द्वितीय री = आईआरआई।

जाहिर है, श्रृंखला के सिरों पर वोल्टेज यू प्रत्येक प्रतिरोधी में वोल्टेज के योग के बराबर है:

दूसरी ओर, यू = आईआर लास्ट, जहां आर लास्ट माना सर्किट के बराबर प्रतिरोध है। अंतिम भावों के सही भागों की तुलना करते हुए, हम प्राप्त करते हैं कि समतुल्य

प्रतिरोधों की एक श्रृंखला श्रृंखला का टेप प्रतिरोध उनके प्रतिरोधों के योग के बराबर होता है:

आर लास्ट = आर मैं। मैं 0

प्राप्त अनुपात R PAR और R LATCH का उपयोग करके, प्रतिरोधों की किसी भी प्रणाली के प्रतिरोध की गणना करना संभव है, धीरे-धीरे इसमें धारावाहिक और / या समानांतर श्रृंखलाओं को उजागर करना।

1.3 किसी चालक में धारा के लिए जूल-लेन्ज़ नियम

1. कंडक्टर के साथ एक सकारात्मक चार्ज स्थानांतरित करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र द्वारा किए गए कार्य के कारण कंडक्टर में विद्युत प्रवाह मौजूद है:

एआर \u003d क्यू (1 - 2) \u003d क्यू यू।

प्रत्यक्ष वर्तमान q \u003d I t पर। फिर, विचार करते हुए कंडक्टर में करंट के लिए ओम का नियम, हम वर्तमान मापदंडों के संदर्भ में इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के कार्य को व्यक्त कर सकते हैं:

एआर \u003d I2 आर टी \u003d (यू 2 / आर) टी \u003d आईयू टी

2. जे.पी. जूल और, उनसे स्वतंत्र रूप से, रूसी भौतिक विज्ञानी ई.के.एच. लेन्ज़ (1804-1865) in

1841-42 प्रयोगात्मक रूप से स्थापित: यदि करंट को एक स्टेशनरी से गुजारा जाता है

धातु कंडक्टर, तो एकमात्र मनाया प्रभाव कंडक्टर का हीटिंग है, यानी गर्मी क्यू को आसपास के स्थान में छोड़ना है।

इस मामले में, ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के कानून के आधार पर

क्यूआर = एआर = आई2 आर टी।

यह समानता एक कंडक्टर के लिए जूल-लेन्ज़ कानून की मात्रात्मक अभिव्यक्ति है: जारी गर्मी की मात्राकिसी में कंडक्टर जब प्रो-

जब इसके माध्यम से एक प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित की जाती है, तो यह वर्तमान शक्ति के वर्ग के गुणनफल और कंडक्टर के विद्युत प्रतिरोध और धारा के पारित होने में लगने वाले समय के बराबर होती है।

ओम के नियम का उपयोग करने से आप जूल-लेन्ज़ के नियम की अभिव्यक्ति को संशोधित कर सकते हैं:

क्यूआर = आई2 आर टी = (यू2 / आर) टी = आईयू टी।

यह स्पष्ट है कि यदि कोई धारावाही चालक की क्रिया के अंतर्गत गति करता है चुंबकीय क्षेत्र(इलेक्ट्रिक मोटर) या रासायनिक प्रक्रियाएं (इलेक्ट्रोलिसिस) इसमें होती हैं, तो करंट का काम निकलने वाली गर्मी की मात्रा से अधिक हो जाएगा।

गर्मी रिलीज की तीव्रता वर्तमान की शक्ति की विशेषता है - भौतिक

समय की प्रति इकाई वर्तमान के काम के बराबर मूल्य के साथ:

एन ए / टी \u003d आई 2 आर \u003d यू 2 / आर \u003d आईयू।

3. गर्मी की रिहाई को इस तथ्य से समझाया गया है कि चार्ज वाहक कंडक्टर के क्रिस्टल जाली के साथ बातचीत करते हैं और इसे उनके आदेशित गति की ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं।

वर्तमान के ऊष्मीय प्रभाव ने प्रौद्योगिकी में व्यापक अनुप्रयोग पाया है, जो 1873 में आविष्कार के साथ शुरू हुआ था। रूसी इंजीनियर ए.एन. लॉडगिन (1847-1923) लाइट बल्बगरमागरम इलेक्ट्रिक मफल फर्नेस, इलेक्ट्रिक आर्क के लिए उपकरण और धातुओं के प्रतिरोध वेल्डिंग, घरेलू इलेक्ट्रिक हीटर और बहुत कुछ की कार्रवाई इस घटना पर आधारित है।

2. सरल विद्युत परिपथ

2.1 प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत। वर्तमान स्रोत का इलेक्ट्रोमोटिव बल

1. यदि चालक (प्रतिरोधक) में आवेश वाहकों पर केवल स्थिरवैद्युत क्षेत्र का बल कार्य करता है (जैसा कि चित्र 1.1.1 में दर्शाए गए प्रयोग में है), तो वाहक उच्च विभव वाले चालक के बिंदुओं से बिंदुओं की ओर गति करते हैं। कम क्षमता के साथ। इससे कंडक्टर के सभी बिंदुओं पर क्षमता बराबर हो जाती है और तदनुसार, करंट गायब हो जाता है।

मुख्य व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रत्यक्ष धाराओं सहित निरंतर धाराओं के लिए है। अस्तित्व के लिए एकदिश धाराऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है जो कंडक्टर के सिरों पर बनाने और बनाए रखने में सक्षम हों निरंतर संभावित अंतर. टा

किन उपकरणों को कहा जाता है प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत.वर्तमान स्रोतों में, प्रो-

स्रोत के ध्रुवों पर धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों का निरंतर स्थानिक पृथक्करण आता है , जो उनके बीच एक संभावित अंतर प्रदान करता है।

वर्तमान स्रोत के ध्रुवों तक (चित्र 2.1.1)।

यह महत्वपूर्ण है कि कंडक्टर में करंट के विपरीत, अंदरूनी स्रोतवर्तमान (as

सकारात्मक आरोप) निर्देशित है नकारात्मक . सेध्रुव सकारात्मक है

नोमु . इस दिशा को कहा जाता हैस्रोत में धारा की प्राकृतिक दिशा।

यह वर्तमान स्रोत में प्रक्रियाओं के सार को भौतिक रूप से सही ढंग से दर्शाता है और उस नियम से मेल खाता है जो स्रोत के ध्रुवों से जुड़े प्रतिरोधी में वर्तमान की दिशा निर्धारित करता है।

शक्ति स्रोत की भूमिका एक पंप की भूमिका के समान है, जो हाइड्रोलिक सिस्टम के पाइप के माध्यम से तरल पदार्थ को पंप करने के लिए आवश्यक है। औपचारिक रूप से, वर्तमान स्रोत अपने नकारात्मक ध्रुव से सकारात्मक चार्ज को "पंप" करता है।

2. बाहरी बल काम करते हैं स्रोत के अंदर विद्युत आवेशों के पृथक्करण और गति और इसके ध्रुवों के बीच एक विद्युत क्षेत्र के निर्माण पर एक रोक।

परिभाषा । एक वर्तमान स्रोत का इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) एक भौतिक मात्रा है जो सकारात्मक चार्ज की एक इकाई के उत्पादन में स्रोत में किए गए बाहरी बलों के काम के बराबर है:

ई ए स्टोर / क्यू +।

वर्तमान स्रोत के ईएमएफ की परिभाषा और विद्युत क्षेत्र की क्षमता की समानता बताती है कि ईएमएफ की माप की मुख्य इकाई भी "वोल्ट" है:

[ ई ] \u003d 1 जे / सी \u003d 1 वी।

3. सभी वर्तमान स्रोतों का आधार विद्युत प्रवाहकीय पदार्थ हैं। इसलिए, स्रोतों में विद्युत प्रतिरोध होता है, जिसे कहा जाता है आंतरिक प्रतिरोधऔर अक्षर r द्वारा निरूपित किया जाता है। आंतरिक प्रतिरोध स्वयं को ऑपरेटिंग मोड में स्रोत को गर्म करने में प्रकट होता है, अर्थात, जब एक रोकनेवाला एक वर्तमान स्रोत से जुड़ा होता है। वर्तमान स्रोतों में जारी ऊष्मा की मात्रा जूल-लेन्ज़ नियम का पालन करती है:

क्यूआर = I2 आर टी।

तापमान के साथ आंतरिक प्रतिरोध बढ़ता है।

2.2 विद्युत परिपथ का खंड। सरल बंद सर्किट

1. विद्युत धाराएं बनाने के लिए, प्रतिरोधों और धारा स्रोतों का एक साथ उपयोग किया जाना चाहिए।

परिभाषा । सरल विद्युत परिपथ सिस्टम कहलाते हैं, राज्य-

श्रृंखला में जुड़े प्रतिरोधों, वर्तमान स्रोतों और कुंजियों (स्विच) से।

परिभाषा । एक साधारण श्रृंखला का खंडएक साधारण विद्युत परिपथ का एक भाग कहलाता है, जिसमें एक या अन्य संख्या में प्रतिरोधक और/या धारा स्रोत होते हैं।

परिभाषा । एक साधारण श्रृंखला का सजातीय खंड युक्त क्षेत्र कहा जाता है

केवल प्रतिरोधों को खींचना।

एक सर्किट के सजातीय खंड का एक उदाहरण प्रतिरोधों की एक श्रृंखला श्रृंखला है (चित्र 1.2.1 बी)। सर्किट के एक सजातीय खंड में प्रत्यक्ष धारा की घटना, प्रतिरोधों से मिलकर, कंडक्टर में करंट के लिए ओम और जूल-लेनज़ कानूनों द्वारा वर्णित है।

2. परिभाषा। श्रृंखला का अमानवीय खंडश्रृंखला से जुड़े प्रतिरोधों और वर्तमान स्रोतों वाले एक खंड को कहा जाता है।

परिभाषा । एक साधारण सर्किट के एक अमानवीय खंड में प्रतिरोधों के प्रतिरोधों का योग और वर्तमान स्रोतों के आंतरिक प्रतिरोधों का योग कहलाता है कुल प्रतिरोध

श्रृंखला के एक अमानवीय खंड के गठन से।

क्षेत्र में कोव वर्तमान।

परिभाषा । सर्किट के अमानवीय खंड पर विद्युत वोल्टेज A-

बी बाहरी विद्युत वोल्टेज और ईएमएफ (संकेतों को ध्यान में रखते हुए योग) के बीजगणितीय योग के बराबर है, जो अनुभाग में शामिल वर्तमान स्रोतों का है:

यू एबी (ए-बी) + ई एबी \u003d यू + ई एबी;

यहाँ E AB \u003d E 1 + E 2 + ... खंड में वर्तमान स्रोतों के EMF का बीजगणितीय योग (संकेतों को ध्यान में रखते हुए) है।

टिप्पणी। यह देखा जा सकता है कि सर्किट के एक सजातीय खंड के लिए, वोल्टेज समान रूप से बराबर है इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेजवर्तमान प्रवेश और निकास बिंदुओं के बीच:

(यू एबी) एक (ए - बी) एक = यू।

E AB के व्यंजक में EMF E i हैं बीजीय मात्रा: ई का मान i

"+" चिह्न के साथ लिया जाता है यदिसर्किट खंड में वर्तमान IAB की दिशा i-th स्रोत में धनात्मक आवेशों की गति की प्राकृतिक दिशा के साथ मेल खाती है (चित्र 2.2.1 E 1 0 में); यदि धारा IAB की दिशा स्रोत में धन आवेशों की गति की प्राकृतिक दिशा के विपरीत है, तो E का मान लिया जाता है

चिह्न "-" (चित्र 2.2.1E 2 0 में)। इस तरह,

ई एबी \u003d ई 1 ई 2 ...।

3. यदि एक अमानवीय खंड के संवाहक हैं चेन ए-बीगतिहीन हैं, तो ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के नियम के अनुसार, क्षेत्र में कार्यरत इलेक्ट्रोस्टैटिक और बाहरी बलों का कार्य प्रतिरोधी और वर्तमान स्रोतों में जारी गर्मी के बराबर है:

ए एबी \u003d क्यू एबी।

आंतरिक प्रतिरोध r (इस मामले में, E AB \u003d E 1 ) के साथ केवल एक वर्तमान स्रोत वाले सर्किट अनुभाग पर विचार करें। जाहिर सी बात है

ए एबी \u003d ए आर + ए आर + ए एसटीओआर,

जहाँ (А R +А r ) =q + (А -В ) धन आवेश q + को गतिमान करते समय स्थिरवैद्युत बलों का कार्य है।

EMF की परिभाषा से यह इस प्रकार है कि A STOR \u003d q + E AB। फिर

ए एबी \u003d क्यू + (ए - बी) + क्यू + ई एबी \u003d क्यू + (ए - बी) + ई एबी \u003d क्यू + यू एबी।

दूसरी ओर, ऊष्मा की मात्रा Q AB \u003d Q R + Q r और जूल-लेन्ज़ नियम के अनुसार

और विद्युत प्रवाह की परिभाषा (I t \u003d q + )

QAB = I2 R t+ I2 r t= I(R+ r)(I t) = I(R+ r) q+ ।

A AB और Q AB के लिए अंतिम व्यंजकों के दाहिने भागों की बराबरी करने पर व्यंजक प्राप्त होता है

एक अमानवीय श्रृंखला खंड के लिए सामान्यीकृत ओम का नियम:

एक विद्युत परिपथ के एक अमानवीय खंड में वर्तमान ताकत सीधे आनुपातिक है विद्युत वोल्टेजखंड के सिरों पर और खंड के कुल प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है -

मैं \u003d (ए-बी) + ई एबी / (आर + आर) \u003d यू एबी / (आर + आर)।

इसलिए यह इस प्रकार है कि

यू एबी \u003d मैं (आर + आर) \u003d आईआर + इर यू आर + यू आर,

जहां यू आर आईआर और यू आर इर प्रतिरोधी और आंतरिक में इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज हैं

श्रृंखला खंड प्रतिरोध। वह हैसर्किट के अमानवीय खंड के सिरों पर विद्युत वोल्टेज प्रतिरोधक पर इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज और वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध के योग के बराबर है:

यू आर + यू आर \u003d ( ए - बी) + ई एबी।

टिप्पणी। सर्किट के एक सजातीय खंड के लिए (ई एबी \u003d 0, आर \u003d 0, यू आर \u003d 0) समकक्ष प्रतिरोध आर के साथ, सामान्यीकृत ओम का नियम कंडक्टर में वर्तमान के लिए ओम के नियम में बदल जाता है:

यू = यूआर = आईआर।

टिप्पणी। सामान्यीकृत ओम का नियम न केवल प्रत्यक्ष धारा (U = स्थिरांक) के लिए है, बल्कि समय के साथ वर्तमान में किसी भी परिवर्तन के लिए भी है। इस मामले में, सर्किट अनुभाग में अन्य विद्युत तत्व भी हो सकते हैं: (1) उनकी प्लेटों पर वोल्टेज यू सी \u003d क्यू / सी के साथ कैपेसिटर और (2) सोलनॉइड जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का ईएमएफ बनाते हैं ई i \u003d -LdI / dt। फिर मात्राओं यू सी तथा ई मैं सामान्यीकृत ओम के नियम के समीकरण के बाएँ और दाएँ भागों में क्रमशः ध्यान में रखा जाना चाहिए:

यू आर + यू आर + यू सी \u003d ( ए - बी) + ई एबी + ई आई]।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि अक्षर A सर्किट सेक्शन के अंत को दर्शाता है जहाँ से करंट (q 0) सेक्शन में प्रवाहित होता है।

4. सामान्यीकृत ओम का नियम वर्तमान स्रोत के ईएमएफ को मापने के लिए एक विधि को इंगित करता है। यदि अमानवीय खंड (I = 0) में कोई धारा नहीं है, तो इससे यह निकलता है कि

ई एबी \u003d - (ए-बी) \u003d (बी-ए),

अर्थात्, एक अमानवीय सर्किट में अभिनय करने वाला ईएमएफ मोड में सर्किट के सिरों पर इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित अंतर के बराबर होता है, जब वे अन्य वर्गों के माध्यम से बंद नहीं होते हैं।

यह माप स्रोत के ध्रुवों को वोल्टमीटर के टर्मिनलों से जोड़कर प्राप्त किया जाता है।

2.3 सरल बंद सर्किट

1. परिभाषा। सरल बंद सर्किटएक श्रृंखला कहलाती है, जो कुंजी K को एक साधारण श्रृंखला के एक खंड के सिरों से जोड़कर (बंद) करके प्राप्त की जाती है (चित्र 2.3.1)।

एक साधारण बंद परिपथ में प्रतिरोध R कहलाता है बाहरी प्रतिरोध

खाना खा लो।

कंडक्टर में करंट के लिए ओम के नियम का उपयोग करके, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि EMF E का कौन सा अंश बाहरी प्रतिरोध R पर वोल्टेज U R है:

मैं \u003d यू आर / आर यू आर \u003d आई आर \u003d ई आर / (आर + आर) \u003d ई / (1 + (आर / आर )) \u003d ई (1 - (आर / आर )), आर आर के साथ।

यह देखा जा सकता है कि सर्किट का बाहरी प्रतिरोध जितना अधिक होगा, U R का मान E के मान के उतना ही करीब होगा।

यदि परिपथ का बाह्य प्रतिरोध आंतरिक से बहुत कम है

(आर आर ), फिर श्रृंखला जाएगी शॉर्ट सर्किट करेंट:

मैं कोर \u003d ई / आर।

शॉर्ट सर्किट मोड करंट सोर्स के लिए बेहद खतरनाक है। उनके आंतरिक प्रतिरोध का मान 1 ओम (r 1 ओम) के करीब है। इसलिए, कम ईएमएफ पर भी शॉर्ट-सर्किट धाराएं दसियों एम्पीयर तक पहुंच सकती हैं। इस मामले में जारी जूल गर्मी, वर्तमान ताकत (क्यू I 2) के वर्ग के समानुपाती, स्रोत को अक्षम कर सकती है।

एक निरंतर विद्युत प्रवाह एक धातु के तार जैसे प्रवाहकीय सामग्री के माध्यम से नकारात्मक (-) के क्षेत्र से सकारात्मक (+) चार्ज के क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की निरंतर गति है। हालांकि स्थैतिक निर्वहन एक नकारात्मक चार्ज सतह से एक सकारात्मक चार्ज सतह पर चार्ज कणों की सहज गति है, लेकिन कंडक्टर के माध्यम से कणों की निरंतर गति नहीं होती है।

इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह बनाने के लिए, एक निरंतर विद्युत प्रवाह सर्किट की आवश्यकता होती है। यह ऊर्जा का एक स्रोत है (उदाहरण के लिए, एक बैटरी) और एक कंडक्टर जो सकारात्मक ध्रुव से नकारात्मक तक जाता है। सर्किट में विभिन्न विद्युत उपकरणों को शामिल किया जा सकता है।

इलेक्ट्रॉनों की निरंतर गति

प्रत्यक्ष धारा एक प्रवाहकीय सामग्री जैसे धातु के तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की निरंतर गति है। आवेशित कण धनात्मक (+) विभव की ओर गति करते हैं। बिजली का प्रवाह बनाने के लिए, एक डीसी पावर स्रोत और एक बंद लूप बनाने वाले तार से मिलकर एक विद्युत सर्किट की आवश्यकता होती है। ऐसे सर्किट का एक अच्छा उदाहरण टॉर्च है।

यद्यपि ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन तार के माध्यम से विद्युत आपूर्ति के धनात्मक (+) ध्रुव की ओर बढ़ते हैं, वर्तमान गति विपरीत दिशा में इंगित की जाती है। यह एक दुर्भाग्यपूर्ण और भ्रमित करने वाली परंपरा का परिणाम है। धाराओं के साथ प्रयोग करने वाले वैज्ञानिकों का मानना ​​​​था कि बिजली (+) से (-) में चली गई, और यह आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों की खोज से पहले ही स्वीकार कर लिया गया था। वास्तव में, ऋणात्मक आवेशित कण धारा प्रवाह की दिशा के रूप में इंगित दिशा के विपरीत, धनात्मक ध्रुव की ओर बढ़ते हैं। यह भ्रमित करने वाला है, लेकिन एक बार समझौता हो जाने के बाद, चीजों को ठीक करना कठिन होता है।

वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध

एक तार या अन्य कंडक्टर के माध्यम से गुजरने वाली बिजली वोल्टेज यू, वर्तमान I और प्रतिरोध आर द्वारा विशेषता है। वोल्टेज संभावित ऊर्जा है। करंट एक कंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है, और प्रतिरोध इसका घर्षण बल है।

एक निरंतर विद्युत प्रवाह के बारे में सोचने का एक अच्छा तरीका एक नली से बहने वाले पानी की सादृश्यता का उपयोग करना है। वोल्टेज वह क्षमता है जो नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों की अधिकता के कारण तार के एक छोर पर उठती है। यह एक नली में पानी का बढ़ा हुआ दबाव जैसा है। संभावित इलेक्ट्रॉनों को तार के माध्यम से सकारात्मक चार्ज के क्षेत्र में स्थानांतरित करने का कारण बनता है। इस संभावित ऊर्जा को वोल्टेज कहा जाता है और इसे वोल्ट में मापा जाता है।

प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है, जिसे एम्पीयर में मापा जाता है। यह एक नली से पानी की गति के समान है।

ओम विद्युत प्रतिरोध के माप की एक इकाई है। कंडक्टर के परमाणुओं को व्यवस्थित किया जाता है ताकि इलेक्ट्रॉन थोड़े घर्षण के साथ गुजरें। इन्सुलेटर या खराब कंडक्टर में, परमाणु मजबूत प्रतिरोध प्रदान करते हैं या आवेशित कणों की गति को बाधित करते हैं। यह नली में पानी के घर्षण के समान है क्योंकि यह इससे होकर गुजरता है।

इस प्रकार, वोल्टेज दबाव की तरह है, प्रवाह धारा की तरह है, और हाइड्रोलिक प्रतिरोध विद्युत की तरह है।

प्रत्यक्ष धारा का निर्माण

यद्यपि स्थैतिक बिजली को धातु के तार के माध्यम से छुट्टी दी जा सकती है, यह प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत नहीं है। वे बैटरी और जनरेटर हैं।

डीसी बिजली बनाने के लिए बैटरियां रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती हैं। उदाहरण के लिए, कार बैटरीसल्फ्यूरिक एसिड के घोल में रखी गई लेड प्लेट्स होती हैं। जब प्लेटों को ग्रिड या कार के अल्टरनेटर से चार्ज मिलता है, तो वे रासायनिक रूप से बदल जाते हैं और चार्ज को पकड़ लेते हैं। इस डीसी स्रोत का उपयोग कार हेडलाइट्स आदि को बिजली देने के लिए किया जा सकता है। समस्या यह है कि गंधक का तेजाबबहुत संक्षारक और खतरनाक।

नींबू से स्वतंत्र रूप से एक और बैटरी बनाई जा सकती है। इसे चार्ज करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन विभिन्न धातुओं की एसिड प्रतिक्रिया पर निर्भर करता है। कॉपर और जिंक सबसे अच्छा काम करते हैं। आप तांबे के तार या सिक्के का उपयोग कर सकते हैं। एक जस्ती कील को दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। लोहा भी काम करेगा, लेकिन उतना नहीं। चिपकाने के लिए पर्याप्त तांबे का तारऔर एक साधारण नींबू में एक जस्ती कील और एक वाल्टमीटर के साथ उनके बीच वोल्टेज को मापें। कुछ इस बैटरी से टॉर्च भी जलाने में कामयाब रहे।

एक विश्वसनीय स्रोत जनरेटर है, जो चुंबक के उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के बीच तार के घाव से बना होता है।

इस प्रकार, प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह एक धातु के तार जैसे कंडक्टर के ऋणात्मक से धनात्मक ध्रुव तक इलेक्ट्रॉनों की निरंतर गति है। आवेशित कणों के पारित होने के लिए एक परिपथ की आवश्यकता होती है। इसमें करंट की गति की दिशा इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के विपरीत होती है। सर्किट को वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध जैसी मात्राओं की विशेषता है। डीसी स्रोत बैटरी और जनरेटर हैं।

इलेक्ट्रिक सर्किट्स

प्रत्यक्ष धारा के विद्युत परिपथ में एक स्रोत होता है, जिसके ध्रुवों से कंडक्टर जुड़े होते हैं, एक बंद सर्किट में रिसीवर को जोड़ते हैं। यह करंट के पारित होने के लिए एक शर्त है। सर्किट श्रृंखला, समानांतर या संयोजन हो सकते हैं।

यदि आप एक बैटरी जैसे प्रत्यक्ष धारा स्रोत लेते हैं, और इसके सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवों को तारों से जोड़ते हैं, जैसे कि एक प्रकाश बल्ब, तो एक विद्युत परिपथ बनता है। दूसरे शब्दों में, बिजली एक बैटरी टर्मिनल से दूसरे में प्रवाहित होती है। दीपक के साथ श्रृंखला में एक स्विच स्थापित किया जा सकता है, जो यदि आवश्यक हो, प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह की आपूर्ति को नियंत्रित करेगा।

डीसी स्रोत

सर्किट को एक शक्ति स्रोत की आवश्यकता होती है। एक नियम के रूप में, इसके लिए बैटरी या संचायक का उपयोग किया जाता है। ऊर्जा का एक अन्य स्रोत डीसी जनरेटर है। इसके अलावा, रेक्टिफायर के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा को पारित करना संभव है। कुछ पोर्टेबल उपकरणों (जैसे स्मार्टफोन) के साथ उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य एडेप्टर 220V एसी को . में परिवर्तित करता है स्थिर वोल्टेज 5 वी.

कंडक्टर

तारों और भार को बिजली का संचालन करना चाहिए। कॉपर या एल्युमिनियम अच्छे चालक होते हैं और इनका प्रतिरोध कम होता है। एक गरमागरम लैंप में टंगस्टन फिलामेंट करंट का संचालन करता है लेकिन इसमें उच्च प्रतिरोध होता है जो इसे गर्म करने और चमकने का कारण बनता है।

सीरियल और समानांतर कनेक्शन

एक विद्युत परिपथ में, कई उपकरण, जैसे कि प्रकाश बल्ब, एक बैटरी के धनात्मक और ऋणात्मक ध्रुवों के बीच एक पंक्ति में जोड़े जा सकते हैं। ऐसे कनेक्शन को सीरियल कहा जाता है। इस व्यवस्था के साथ एक समस्या यह है कि यदि एक प्रकाश बल्ब जल जाता है, तो यह एक स्विच के रूप में कार्य करता है और पूरे सर्किट को बंद कर देता है।

रिसीवरों को समानांतर में भी जोड़ा जा सकता है ताकि यदि दोनों में से कोई भी दीपक बाहर चला जाए, तो सर्किट डी-एनर्जेटिक नहीं होगा। समानांतर सर्किटस्विचिंग का उपयोग न केवल क्रिसमस ट्री की माला में किया जाता है - घरों में बिजली के तारों को भी समानांतर में किया जाता है। इसलिए, प्रकाश और उपकरणों को एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से चालू और बंद किया जा सकता है।

ओम का नियम

प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह के नियमों में ओम का नियम शामिल है, जो विद्युत परिपथों के लिए सबसे मौलिक सूत्र है। उनके अनुसार, चालक से गुजरने वाली धारा उसके सिरों पर विभवान्तर के समानुपाती होती है। कानून पहली बार 1827 में तैयार किया गया था जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज ओहमीजब उन्होंने धातुओं की चालकता की जांच की। ओम का नियम सरल डीसी विद्युत परिपथों का सबसे अच्छा वर्णन करता है। हालांकि यह पर भी लागू होता है प्रत्यावर्ती धारा, इस मामले में अन्य संभावित चर को ध्यान में रखा जाना चाहिए। वर्तमान, वोल्टेज और प्रतिरोध के बीच संबंध आपको एक भौतिक मात्रा की गणना करने की अनुमति देता है यदि अन्य दो के मान ज्ञात हों।

ओम का नियम एक साधारण विद्युत परिपथ में वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध के बीच संबंध को दर्शाता है।. अपने सरलतम रूप में, इसे U = I × R के रूप में लिखा जाता है। यहाँ U वोल्ट में वोल्टेज है, I एम्पीयर में करंट है, और R ओम में प्रतिरोध है। इस प्रकार, यदि I और R ज्ञात हैं, तो U की गणना की जा सकती है। यदि आवश्यक हो, तो सूत्र को बीजीय विधियों द्वारा संशोधित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि यू और आर ज्ञात हैं और मुझे खोजने की आवश्यकता है, तो समीकरण I = U / R का उपयोग किया जाना चाहिए या, यदि U और I दिए गए हैं और R की गणना करने की आवश्यकता है, तो व्यंजक R = U / मैं प्रयोग किया जाता है।

ओम के नियम का महत्व यह है कि यदि किसी समीकरण में दो चरों का मान ज्ञात हो, तो तीसरा ज्ञात किया जा सकता है। इनमें से कोई भी भौतिक मात्रावोल्टमीटर से नापा जा सकता है। अधिकांश वोल्टमीटर या मल्टीमीटर डीसी और एसी विद्युत प्रवाह के यू, आई, आर को मापते हैं।

यू, आई, आर गणना

ज्ञात धारा और प्रतिरोध के साथ डीसी वोल्टेज सूत्र यू = आई × आर द्वारा पाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि मैं = 0.2 ए और आर = 1000 ओम, तो यू = 0.2 ए * 1000 ओम = 200 वी।

यदि वोल्टेज और प्रतिरोध ज्ञात हैं, तो समीकरण I = V / R का उपयोग करके वर्तमान की गणना की जा सकती है। उदाहरण के लिए, यदि U = 110 V और R = 22000 ओम, तो I = 110 V / 22000 ओम = 0.005 A।

यदि वोल्टेज और करंट ज्ञात हो, तो R = V / I। यदि V = 220 V और I = 5 A, तो R = 220 V / 5 A = 44 ओम।

इस तरह, ओम का नियम एक साधारण विद्युत परिपथ में वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध के बीच संबंध को दर्शाता है।. इसे डीसी और एसी सर्किट दोनों पर लागू किया जा सकता है।

एकदिश धारा बिजली

एक परिपथ में गतिमान आवेश (यदि वह अतिचालक नहीं है) ऊर्जा की खपत करता है। इससे मोटर गर्म हो सकती है या घूम सकती है। विद्युत शक्तिवह दर है जिस पर विद्युत ऊर्जा दूसरे रूप में परिवर्तित होती है जैसे यांत्रिक ऊर्जा, ऊष्मा या प्रकाश। यह करंट और वोल्टेज के गुणनफल के बराबर है: P = U × I। इसे वाट में मापा जाता है। उदाहरण के लिए, यदि यू \u003d 220 वी और मैं \u003d 0.5 ए, तो पी \u003d 220 वी * 0.5 ए \u003d 110 डब्ल्यू।

2. धातुओं में विद्युत धारा। धातुओं में विद्युत आवेश वाहकों की प्रकृति का प्रायोगिक प्रमाण। धातुओं में चालन के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के मूल तत्व।

धातुओं में आवेश वाहकों की इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति का विचार, जिसे ड्रूड और लोरेंत्ज़ के सिद्धांत में निर्धारित किया गया था, कई शास्त्रीय प्रायोगिक प्रमाणों पर आधारित है।

इनमें से पहला प्रयोग रिक्के (1901) का अनुभव है, जिसमें वर्ष के दौरान एल. धारा को सावधानीपूर्वक पॉलिश किए गए सिरों के साथ श्रृंखला में जुड़े एक ही त्रिज्या के तीन धातु सिलेंडर (Cu, Al, Cu) से गुजारा गया था। इस तथ्य के बावजूद कि सिलेंडरों से गुजरने वाला कुल चार्ज एक विशाल मूल्य (लगभग 3.5 * C) तक पहुंच गया, सबसे बाहरी धातुओं के द्रव्यमान में कोई परिवर्तन नहीं पाया गया। इसने इस धारणा को सिद्ध कर दिया कि आवेश हस्तांतरण में अत्यंत छोटे द्रव्यमान के कण शामिल होते हैं।

आवेश वाहकों के छोटे द्रव्यमान के बावजूद, उनके पास जड़त्व का गुण है, जिसका उपयोग मैंडेलस्टम और पापलेक्सी के प्रयोगों में किया गया था, और फिर स्टीवर्ट और टॉलमैन के प्रयोगों में, जिन्होंने कुंडल को बहुत बड़ी संख्या में घुमाकर एक विशाल गति (300 मीटर/सेकेंड के क्रम में), और फिर अचानक इसे ब्रेक कर दिया। जड़ता के कारण आवेशों के विस्थापन के परिणामस्वरूप, इसने एक करंट पल्स बनाया, और कंडक्टर के आयाम और प्रतिरोध और प्रयोग में दर्ज किए गए करंट के परिमाण को जानकर, चार्ज के अनुपात की गणना करना संभव था। कण का द्रव्यमान, जो एक इलेक्ट्रॉन (1.7 * C / किग्रा) के लिए प्राप्त मूल्य के बहुत करीब निकला।

धातुओं में चालन के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के मूल सिद्धांत

धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व को इस तथ्य से समझाया जाता है कि धातु के क्रिस्टल जाली के निर्माण के दौरान (पृथक परमाणुओं के दृष्टिकोण के परिणामस्वरूप), वैलेंस इलेक्ट्रॉन, परमाणु नाभिक से अपेक्षाकृत कमजोर रूप से बंधे होते हैं, धातु के परमाणुओं से अलग हो जाते हैं , "मुक्त" हो जाते हैं और मात्रा के माध्यम से आगे बढ़ सकते हैं। सकारात्मक धातु आयन क्रिस्टल जाली के नोड्स पर स्थित होते हैं, और मुक्त इलेक्ट्रॉन उनके बीच यादृच्छिक रूप से चलते हैं, एक प्रकार की इलेक्ट्रॉन गैस बनाते हैं, इलेक्ट्रॉनों का औसत मुक्त पथ लगभग एम है ( जाली नोड्स के बीच की दूरी। चालन इलेक्ट्रॉन जाली आयनों से टकराते हैं, उन्हें ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं, परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन गैस और जाली के बीच एक थर्मोडायनामिक संतुलन स्थापित होता है। ड्रूड-लोरेंत्ज़ सिद्धांत के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों में समान होता है एक आदर्श एकपरमाणुक गैस के अणुओं के रूप में ऊष्मीय गति की ऊर्जा और कमरे के तापमान पर इलेक्ट्रॉनों का तापीय वेग परिमाण / s के क्रम होगा, सभी इलेक्ट्रॉन उन्हें स्वतंत्र माना जाता है और मैक्रोस्कोपिक घटना (उदाहरण के लिए, वर्तमान) की व्याख्या करने के लिए सभी इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को निर्धारित करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन के व्यवहार को जानना पर्याप्त है। इसलिए, इस तरह के सिद्धांत को "एकल-इलेक्ट्रॉन सन्निकटन" कहा जाता है और इसके सरलीकरण के बावजूद, यह कुछ संतोषजनक परिणाम देता है।

इलेक्ट्रॉनों की ऊष्मीय अराजक गति से करंट का आभास नहीं हो सकता है। जब एक धातु कंडक्टर पर एक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो सभी इलेक्ट्रॉन एक निर्देशित गति प्राप्त करते हैं, जिसकी गति का अनुमान वर्तमान घनत्व से लगाया जा सकता है; यहां तक ​​​​कि बहुत उच्च घनत्व (10 -10 ए / एम के क्रम के) पर, गति आदेशित गति लगभग m / s है। इसलिए, गणना में, इलेक्ट्रॉन के परिणामी वेग (थर्मल + ऑर्डर किए गए) को थर्मल गति के वेग से बदला जा सकता है।

प्रश्न उठता है कि लंबी दूरी पर विद्युत संकेतों के तात्कालिक संचरण के तथ्य की व्याख्या कैसे करें? तथ्य यह है कि विद्युत संकेत उन इलेक्ट्रॉनों द्वारा नहीं किया जाता है जो ट्रांसमिशन लाइन की शुरुआत में होते हैं, लेकिन एक विद्युत क्षेत्र द्वारा लगभग 3 * m / s की गति के साथ, श्रृंखला के साथ लगभग सभी इलेक्ट्रॉनों को तुरंत शामिल करते हैं। इसलिए, सर्किट के बंद होने के साथ ही विद्युत प्रवाह लगभग तुरंत होता है

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