वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध क्या हैं: व्यवहार में इनका उपयोग कैसे किया जाता है

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, विद्युत सर्किट में होने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए "वर्तमान", "वोल्टेज" और "प्रतिरोध" शब्द का उपयोग किया जाता है। उनमें से प्रत्येक का विशिष्ट विशेषताओं के साथ अपना उद्देश्य है।

बिजली

किसी पदार्थ के एक निश्चित माध्यम के माध्यम से आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों, छिद्रों, धनायनों और आयनों) की गति को चिह्नित करने के लिए इस शब्द का उपयोग किया जाता है। आवेश वाहकों की दिशा और संख्या धारा के प्रकार और शक्ति को निर्धारित करती है।

वर्तमान की मुख्य विशेषताएं इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग को प्रभावित करती हैं

आवेशों के प्रवाह के लिए एक शर्त एक सर्किट की उपस्थिति है या दूसरे शब्दों में, एक बंद लूप है जो उनके आंदोलन के लिए स्थितियां बनाता है। यदि गतिमान कणों के अंदर एक शून्य बन जाता है, तो उनकी दिशात्मक गति तुरंत रुक जाती है।

बिजली में इस्तेमाल होने वाले सभी स्विच और प्रोटेक्शन इसी सिद्धांत पर काम करते हैं।वे प्रवाहकीय भागों के गतिमान संपर्कों के बीच एक अलगाव पैदा करते हैं और इस क्रिया के माध्यम से विद्युत प्रवाह के प्रवाह को बाधित करते हैं, डिवाइस को बंद कर देते हैं।

ऊर्जा में, तारों, टायरों या अन्य प्रवाहकीय भागों के रूप में बनी धातुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण विद्युत प्रवाह का निर्माण सबसे आम तरीका है।

इस पद्धति के अलावा, अंदर करंट बनाने का भी उपयोग किया जाता है:

1. इलेक्ट्रॉनों या धनायनों और आयनों की गति के कारण गैसें और इलेक्ट्रोलाइटिक तरल पदार्थ - धनात्मक और ऋणात्मक आवेश वाले आयन;

2. थर्मोनिक विकिरण की घटना के कारण इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन के अधीन निर्वात, वायु और गैसों का वातावरण;

3. इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की गति के कारण अर्धचालक पदार्थ।

बिजली का झटका तब लग सकता है जब:

• आवेशित कणों पर बाह्य विद्युत विभवान्तर लागू करना;

• हीटिंग तार जो वर्तमान में सुपरकंडक्टर्स नहीं हैं;

• नए पदार्थों की रिहाई से संबंधित रासायनिक प्रतिक्रियाओं का क्रम;

• तार पर लागू चुंबकीय क्षेत्र का प्रभाव।

विद्युत धारा का तरंग रूप हो सकता है:

1. समयरेखा पर एक सीधी रेखा के रूप में एक स्थिरांक;

2. बुनियादी त्रिकोणमितीय संबंधों द्वारा अच्छी तरह से वर्णित एक चर साइनसोइडल हार्मोनिक;

3. मेन्डर, मोटे तौर पर एक साइन लहर जैसा दिखता है, लेकिन तेज, स्पष्ट कोणों के साथ, जो कुछ मामलों में अच्छी तरह से चिकना हो सकता है;

4. स्पंदित होना, जब दिशा बिना परिवर्तन के समान रहती है, और आयाम समय-समय पर शून्य से अधिकतम मूल्य तक एक अच्छी तरह से परिभाषित कानून के अनुसार उतार-चढ़ाव करता है।

विद्युत धारा किसी व्यक्ति के लिए तब उपयोगी हो सकती है जब:

• प्रकाश विकिरण में परिवर्तित;

• थर्मल तत्वों का ताप बनाता है;

• जंगम आर्मेचर के आकर्षण या प्रतिकर्षण या बीयरिंगों में तय ड्राइव के साथ रोटर्स के रोटेशन के कारण यांत्रिक कार्य करता है;

• कुछ अन्य मामलों में विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न करता है।

जब विद्युत धारा तारों से होकर गुजरती है, तो क्षति निम्न कारणों से हो सकती है:

• वर्तमान ले जाने वाले सर्किट और संपर्कों का अत्यधिक ताप;

• शिक्षा एड़ी धाराएं विद्युत मशीनों के चुंबकीय सर्किट में;

• बिजली का विकिरण विद्युतचुम्बकीय तरंगें पर्यावरण और कुछ इसी तरह की घटनाओं में।

विद्युत उपकरणों के डिजाइनर और विभिन्न सर्किटों के डेवलपर्स अपने उपकरणों में विद्युत प्रवाह की सूचीबद्ध संभावनाओं को ध्यान में रखते हैं। उदाहरण के लिए, ट्रांसफार्मर, मोटर और जेनरेटर में एड़ी धाराओं के हानिकारक प्रभावों को चुंबकीय प्रवाह को प्रसारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कोर को मिलाकर कम किया जाता है। इसी समय, प्रेरण सिद्धांत पर चलने वाले इलेक्ट्रिक ओवन और माइक्रोवेव ओवन में माध्यम को गर्म करने के लिए एड़ी की धारा का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

साइनसॉइडल तरंग के साथ एक वैकल्पिक विद्युत प्रवाह में प्रति यूनिट समय दोलन की एक अलग आवृत्ति हो सकती है - एक सेकंड। विभिन्न देशों में विद्युत प्रतिष्ठानों की औद्योगिक आवृत्ति 50 या 60 हर्ट्ज की संख्या के साथ मानकीकृत है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और रेडियो व्यवसाय के अन्य उद्देश्यों के लिए, संकेतों का उपयोग किया जाता है:

• कम आवृत्ति, कम मूल्यों के साथ;

• उच्च आवृत्ति, औद्योगिक उपकरणों की सीमा से काफी अधिक।

यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि विद्युत प्रवाह एक निश्चित मैक्रोस्कोपिक माध्यम में आवेशित कणों की गति से उत्पन्न होता है और इसे चालन धारा कहा जाता है। .

धातुओं में विद्युत धारा कैसे बनती है

उन पर लगाए गए एक स्थिर बल के प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों की गति की तुलना एक पैराशूटिस्ट के खुले चंदवा के साथ की जा सकती है। दोनों ही मामलों में, समान रूप से त्वरित गति प्राप्त होती है।

स्काइडाइवर गुरुत्वाकर्षण के कारण जमीन की ओर बढ़ता है, जिसका विरोध वायु प्रतिरोध बल करता है। इलेक्ट्रॉन उन पर लगाए गए बल से प्रभावित होते हैं विद्युत क्षेत्र, और इसकी गति अन्य कणों - क्रिस्टल लैटिस के आयनों के साथ निरंतर टकराव से बाधित होती है, जिसके कारण लागू बल के प्रभाव का हिस्सा बुझ जाता है।

दोनों ही मामलों में, पैराशूटिस्ट की औसत गति और इलेक्ट्रॉन की गति एक स्थिर मान तक पहुँच जाती है।

यह एक अनोखी स्थिति पैदा करता है जहां गति:

• एक इलेक्ट्रॉन की उचित गति 0.1 मिलीमीटर प्रति सेकंड के क्रम के मान से निर्धारित होती है;

• विद्युत प्रवाह का प्रवाह बहुत अधिक मूल्य से मेल खाता है - प्रकाश तरंगों के प्रसार की गति: लगभग 300 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड।

इस प्रकार, विद्युत प्रवाह का प्रवाह वहां बनाया जाता है जहां इलेक्ट्रॉनों पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, और इसके परिणामस्वरूप वे प्रवाहकीय माध्यम के अंदर प्रकाश की गति से चलना शुरू कर देते हैं।

जब इलेक्ट्रॉन किसी धातु के क्रिस्टल जालक में गति करते हैं, तो एक और दिलचस्प नियमितता उत्पन्न होती है: यह लगभग हर दसवें काउंटर के साथ टकराता है।यानी, यह लगभग 90% आयन टकरावों से सफलतापूर्वक बचता है।

इस घटना को न केवल मौलिक शास्त्रीय भौतिकी के नियमों द्वारा समझाया जा सकता है, जैसा कि आमतौर पर अधिकांश लोगों द्वारा समझा जाता है, बल्कि क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत द्वारा वर्णित अतिरिक्त परिचालन कानूनों द्वारा भी समझाया जा सकता है।

यदि हम उनकी क्रिया को संक्षेप में व्यक्त करते हैं, तो हम कल्पना कर सकते हैं कि धातुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों की गति भारी «झूलते हुए» बड़े आयनों द्वारा बाधित होती है जो अतिरिक्त प्रतिरोध प्रदान करते हैं।

धातुओं को गर्म करते समय यह प्रभाव विशेष रूप से ध्यान देने योग्य होता है, जब भारी आयनों का "स्विंग" बढ़ जाता है और तारों के क्रिस्टल लैटिस की विद्युत चालकता कम हो जाती है।

इसलिए, जब धातुओं को गर्म किया जाता है, तो उनका विद्युत प्रतिरोध हमेशा बढ़ता है और ठंडा होने पर उनकी चालकता बढ़ जाती है। जब धातु का तापमान पूर्ण शून्य के मान के करीब महत्वपूर्ण मूल्यों तक गिर जाता है, तो उनमें से कई में अतिचालकता की घटना होती है।

विद्युत प्रवाह, इसके मूल्य के आधार पर, विभिन्न कार्य करने में सक्षम है। इसकी क्षमताओं के मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए, एम्परेज नामक मान लिया जाता है। अंतर्राष्ट्रीय माप प्रणाली में इसका आकार 1 एम्पीयर है। तकनीकी साहित्य में वर्तमान ताकत को इंगित करने के लिए, सूचकांक «I» को अपनाया जाता है।

वोल्टेज

इस शब्द का उपयोग एक भौतिक मात्रा की विशेषता के रूप में किया जाता है जो सक्रिय क्षेत्र स्रोतों पर शेष आवेशों की नियुक्ति की प्रकृति को बदले बिना एक परीक्षण इकाई के विद्युत आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक स्थानांतरित करने में लगने वाले कार्य को व्यक्त करता है।

चूंकि शुरुआती और अंतिम बिंदुओं में अलग-अलग ऊर्जा क्षमताएं होती हैं, चार्ज या वोल्टेज को स्थानांतरित करने के लिए किया गया कार्य इन संभावितों के बीच के अंतर के अनुपात के बराबर होता है।

बहने वाली धाराओं के आधार पर वोल्टेज की गणना करने के लिए विभिन्न नियमों और विधियों का उपयोग किया जाता है। हो नहीं सकता:

1. निरंतर - इलेक्ट्रोस्टैटिक और निरंतर वर्तमान सर्किट में;

2. प्रत्यावर्ती - प्रत्यावर्ती और साइनसोइडल करंट वाले सर्किट में।

दूसरे मामले के लिए, ऐसी अतिरिक्त विशेषताओं और तनाव के प्रकारों का उपयोग इस प्रकार किया जाता है:

• आयाम - भुज अक्ष की शून्य स्थिति से सबसे बड़ा विचलन;

• तात्कालिक मूल्य, जो एक निश्चित समय पर व्यक्त किया जाता है;

• प्रभावी, प्रभावी या, अन्यथा कहा जाता है, रूट माध्य वर्ग मान, एक आधे अवधि के लिए किए गए सक्रिय कार्य द्वारा निर्धारित;

• संशोधित औसत मूल्य परिकलित सापेक्ष एक हार्मोनिक अवधि का संशोधित मूल्य।

वोल्टेज के मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए, 1 वोल्ट की अंतर्राष्ट्रीय इकाई पेश की गई और प्रतीक «यू» इसका पदनाम बन गया।

ओवरहेड लाइनों के माध्यम से विद्युत ऊर्जा का परिवहन करते समय, समर्थन का डिज़ाइन और उनके आयाम उपयोग किए गए वोल्टेज के मूल्य पर निर्भर करते हैं। चरणों के कंडक्टरों के बीच इसका मूल्य रैखिक कहा जाता है और प्रत्येक कंडक्टर और पृथ्वी चरण के सापेक्ष होता है।

यह नियम सभी तरह की एयरलाइंस पर लागू होता है।

हमारे देश के घरेलू विद्युत नेटवर्क में, मानक 380/220 वोल्ट का तीन-चरण वोल्टेज है।

विद्युतीय प्रतिरोध

इस शब्द का उपयोग किसी पदार्थ के गुणों को उसके माध्यम से विद्युत प्रवाह के मार्ग को कमजोर करने के लिए किया जाता है।इस मामले में, विभिन्न वातावरणों को चुना जा सकता है, पदार्थ का तापमान या उसके आयामों को बदला जा सकता है।

डीसी सर्किट में, प्रतिरोध सक्रिय कार्य करता है, इसलिए इसे सक्रिय कहा जाता है। प्रत्येक खंड के लिए, यह लागू वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है और गुजरने वाले वर्तमान के व्युत्क्रमानुपाती है।

वैकल्पिक चालू योजनाओं में निम्नलिखित अवधारणाएँ प्रस्तुत की गई हैं:

• प्रतिबाधा;

• तरंग प्रतिरोध।

विद्युत प्रतिबाधा को जटिल या घटक प्रतिबाधा भी कहा जाता है:

• सक्रिय;

• प्रतिक्रियाशील।

प्रतिक्रियाशीलता, बदले में, हो सकती है:

• कैपेसिटिव;

• आगमनात्मक।

प्रतिरोध त्रिकोण के प्रतिबाधा घटकों के बीच संबंधों का वर्णन किया गया है।

एक विद्युतगतिकी गणना में, एक विद्युत लाइन की तरंग प्रतिबाधा घटना तरंग से वोल्टेज के अनुपात से तरंग रेखा के साथ गुजरने वाले वर्तमान के मान से निर्धारित होती है।

प्रतिरोध मान को 1 ओम की माप की अंतर्राष्ट्रीय इकाई के रूप में लिया जाता है।

वर्तमान, वोल्टेज, प्रतिरोध का संबंध

इन विशेषताओं के बीच संबंध को व्यक्त करने का एक उत्कृष्ट उदाहरण एक हाइड्रोलिक सर्किट के साथ तुलना है, जहां जीवन के प्रवाह की गति का बल (एनालॉग - वर्तमान का परिमाण) पिस्टन पर लागू बल के मूल्य पर निर्भर करता है (निर्मित) तनाव) और प्रवाह रेखाओं का चरित्र, कसना (प्रतिरोध) से बना है।

विद्युत प्रतिरोध, करंट और वोल्टेज के संबंध का वर्णन करने वाले गणितीय कानूनों को सबसे पहले जॉर्ज ओम द्वारा प्रकाशित और पेटेंट कराया गया था। उन्होंने विद्युत परिपथ और उसके खंड के पूरे परिपथ के लिए नियम निकाले। अधिक विवरण के लिए यहां देखें: व्यवहार में ओम के नियम का अनुप्रयोग

बिजली की बुनियादी विद्युत मात्रा को मापने के लिए एमीटर, वोल्टमीटर और ओममीटर का उपयोग किया जाता है।

एक एमीटर सर्किट के माध्यम से बहने वाली धारा को मापता है। चूंकि यह पूरे संलग्न क्षेत्र में नहीं बदलता है, एमीटर को वोल्टेज स्रोत और उपयोगकर्ता के बीच कहीं भी रखा जाता है, जिससे डिवाइस के मापने वाले सिर के माध्यम से आवेशों का मार्ग बनता है।

वर्तमान स्रोत से जुड़े उपयोगकर्ता के टर्मिनलों पर वोल्टेज को मापने के लिए वोल्टमीटर का उपयोग किया जाता है।

एक ओममीटर के साथ प्रतिरोध माप केवल उपयोगकर्ता के बंद होने पर ही किया जा सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ओममीटर एक कैलिब्रेटेड वोल्टेज का उत्पादन करता है और परीक्षण सिर के माध्यम से प्रवाहित धारा को मापता है, जिसे वर्तमान मान से वोल्टेज को विभाजित करके ओम में परिवर्तित किया जाता है।

माप के दौरान बाहरी लो-पावर वोल्टेज का कोई भी कनेक्शन अतिरिक्त धाराएं बनाएगा और परिणाम को विकृत करेगा। यह देखते हुए कि ओममीटर के आंतरिक सर्किट कम शक्ति के होते हैं, बाहरी वोल्टेज को लागू करते समय गलत प्रतिरोध माप के मामले में, डिवाइस अक्सर इस तथ्य के कारण विफल हो जाता है कि इसका आंतरिक सर्किट जल जाता है।

करंट, वोल्टेज, प्रतिरोध और उनके बीच के संबंधों की बुनियादी विशेषताओं को जानने से इलेक्ट्रीशियन सफलतापूर्वक अपना काम कर सकते हैं और विद्युत प्रणालियों को मज़बूती से संचालित कर सकते हैं, और गलतियाँ अक्सर दुर्घटनाओं और चोटों में समाप्त हो जाती हैं।