बिजली

विद्युत धारा क्या है

बिजली - प्रभाव के तहत विद्युत आवेशित कणों का निर्देशित संचलन विद्युत क्षेत्र... ऐसे कण हो सकते हैं: कंडक्टरों में - इलेक्ट्रॉनों, इलेक्ट्रोलाइट्स में - आयनों (उद्धरण और आयनों), अर्धचालकों में - इलेक्ट्रॉनों और तथाकथित "छेद" ("इलेक्ट्रॉन छिद्रों की चालकता")। एक "बायस करंट" भी है, जिसका प्रवाह कैपेसिटेंस को चार्ज करने की प्रक्रिया के कारण होता है, जो कि प्लेटों के बीच संभावित अंतर में बदलाव से होता है। प्लेटों के बीच कोई कण गति नहीं होती है, लेकिन संधारित्र के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है।

विद्युत परिपथों के सिद्धांत में, धारा को विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत प्रवाहकीय माध्यम में आवेश वाहकों की निर्देशित गति माना जाता है।

विद्युत परिपथों के सिद्धांत में चालन धारा (सिर्फ वर्तमान) एक तार के अनुप्रस्थ काट के माध्यम से प्रति यूनिट समय प्रवाहित होने वाली बिजली की मात्रा है: i = q /T, जहाँ i — धारा। ए; q = 1.6·109 — इलेक्ट्रॉन आवेश, С; टी - समय, एस।

यह अभिव्यक्ति डीसी सर्किट के लिए मान्य है। प्रत्यावर्ती धारा परिपथों के लिए, तथाकथित समय के साथ आवेश परिवर्तन की दर के बराबर तात्कालिक वर्तमान मूल्य: i (t) = dq /dt।

माना प्रकार के विद्युत प्रवाह के दीर्घकालिक अस्तित्व के लिए पहली शर्त एक स्रोत या जनरेटर की उपस्थिति है जो आवेश वाहकों के बीच संभावित अंतर को बनाए रखती है। दूसरी शर्त है सड़क का बंद होना। विशेष रूप से, दिष्टधारा के अस्तित्व के लिए, एक बंद पथ होना आवश्यक है जिसके साथ आवेश अपने मान को बदले बिना परिपथ में गति कर सकें।

जैसा कि आप जानते हैं, विद्युत आवेशों के संरक्षण के नियम के अनुसार, उन्हें न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है। इसलिए, यदि अंतरिक्ष का कोई आयतन जहाँ विद्युत धाराएँ प्रवाहित होती हैं, एक बंद सतह से घिरा हुआ है, तो उस आयतन में बहने वाली धारा उसमें से बहने वाली धारा के बराबर होनी चाहिए।

इस पर अधिक: विद्युत प्रवाह के अस्तित्व के लिए शर्तें

जिस बंद रास्ते से विद्युत धारा प्रवाहित होती है उसे विद्युत परिपथ या विद्युत परिपथ कहते हैं। इलेक्ट्रिक सर्किट - दो भागों में विभाजित: आंतरिक भाग, जिसमें विद्युत आवेशित कण इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों की दिशा के विरुद्ध चलते हैं, और बाहरी भाग, जिसमें ये कण इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों की दिशा में चलते हैं। इलेक्ट्रोड के सिरे जिनसे बाहरी सर्किट जुड़ा होता है, क्लैम्प कहलाते हैं।

तो, एक विद्युत प्रवाह तब होता है जब एक विद्युत क्षेत्र एक विद्युत परिपथ के एक खंड पर प्रकट होता है, या एक तार पर दो बिंदुओं के बीच एक संभावित अंतर होता है। दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर विद्युत सर्किट सर्किट के उस हिस्से में वोल्टेज या वोल्टेज ड्रॉप कहा जाता है।

"वर्तमान" ("वर्तमान मात्रा") शब्द के बजाय, "वर्तमान शक्ति" शब्द का प्रयोग अक्सर किया जाता है।हालाँकि, बाद को सफल नहीं कहा जा सकता है, क्योंकि वर्तमान ताकत शब्द के शाब्दिक अर्थों में कोई बल नहीं है, बल्कि कंडक्टर में विद्युत आवेशों की गति की तीव्रता है, क्रॉस के माध्यम से प्रति यूनिट समय से गुजरने वाली बिजली की मात्रा- कंडक्टर का अनुभागीय क्षेत्र।
वर्तमान की विशेषता है एम्परेज, जिसे एसआई प्रणाली में एम्पीयर (ए) और वर्तमान घनत्व में मापा जाता है, जिसे एसआई प्रणाली में एम्पीयर प्रति वर्ग मीटर में मापा जाता है।

एक एम्पीयर एक कूलम्ब (सी) की मात्रा में बिजली के चार्ज के एक सेकंड (एस) में तार के क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से आंदोलन से मेल खाता है:

1 ए = 1 सी / एस।

सामान्य स्थिति में, I और चार्ज q के साथ करंट को निरूपित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

मैं = डीक्यू / डीटी।

करंट की इकाई को एम्पीयर (ए) कहा जाता है।

एम्पीयर (ए) - एक प्रत्यक्ष धारा की ताकत, जो एक दूसरे से 1 मीटर की दूरी पर एक निर्वात में स्थित अनंत लंबाई और नगण्य क्रॉस-सेक्शन के दो समानांतर सीधे कंडक्टरों से गुजरते समय, इन कंडक्टरों के बीच 2·10 बनाता है लंबाई के प्रत्येक मीटर के लिए -7 एच।

तार में धारा 1 A है यदि 1 कूलॉम के बराबर विद्युत आवेश तार के अनुप्रस्थ काट से 1 s में गुजरता है।

चावल। 1. किसी चालक में इलेक्ट्रॉनों की दिशात्मक गति

यदि तार पर कोई वोल्टेज कार्य करता है, तो तार के अंदर एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। क्षेत्र की ताकत E के साथ, एक बल f = Ee आवेश e के इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करता है। मात्रा ई और ई वेक्टर मात्रा हैं। मुक्त पथ के दौरान, इलेक्ट्रॉन अराजक गति के साथ-साथ एक निर्देशित गति प्राप्त करते हैं। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन का ऋणात्मक आवेश होता है और सदिश E (चित्र 1) के विपरीत वेग का घटक प्राप्त करता है। आदेशित गति, इलेक्ट्रॉनों वीसीपी की एक निश्चित औसत गति की विशेषता, विद्युत प्रवाह के प्रवाह को निर्धारित करती है।

दुर्लभ गैसों में इलेक्ट्रॉनों की गति निर्देशित हो सकती है। इलेक्ट्रोलाइट्स और आयनित गैसों में, करंट मुख्य रूप से आयनों की गति के कारण होता है। इस तथ्य के अनुरूप कि धनावेशित आयन इलेक्ट्रोलाइट्स में धनात्मक ध्रुव से ऋणात्मक ध्रुव की ओर बढ़ते हैं, ऐतिहासिक रूप से धारा की दिशा को इलेक्ट्रॉन प्रवाह की दिशा के विपरीत माना गया है।

धारा की दिशा को उस दिशा के रूप में लिया जाता है जिसमें सकारात्मक रूप से आवेशित कण चलते हैं, अर्थात। इलेक्ट्रॉन गति के विपरीत दिशा।
विद्युत परिपथों के सिद्धांत में, एक निष्क्रिय परिपथ (ऊर्जा स्रोतों के बाहर) में धारा की दिशा को धनात्मक रूप से आवेशित कणों की गति की दिशा के रूप में लिया जाता है, जो उच्च विभव से निम्न विभव की ओर होता है। यह दिशा इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास की शुरुआत में ली गई थी और आवेश वाहकों के संचलन की सही दिशा का खंडन करती है - प्रवाहकीय मीडिया में माइनस से प्लस तक जाने वाले इलेक्ट्रॉन।

इलेक्ट्रोलाइट में विद्युत प्रवाह की दिशा और कंडक्टर में मुक्त इलेक्ट्रॉन

क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र एस के वर्तमान के अनुपात के बराबर मात्रा को वर्तमान घनत्व कहा जाता है: I / S

इस मामले में, यह माना जाता है कि वर्तमान तार के क्रॉस सेक्शन पर समान रूप से वितरित किया जाता है। तारों में वर्तमान घनत्व आमतौर पर A / mm2 में मापा जाता है।

विद्युत आवेशों के वाहक के प्रकार और उनके संचलन के माध्यम के अनुसार, उन्हें प्रवाहकीय धाराओं और विस्थापन धाराओं में विभाजित किया जाता है। चालकता को इलेक्ट्रॉनिक और आयनिक में विभाजित किया गया है। स्थिर मोड के लिए, दो प्रकार की धाराएँ प्रतिष्ठित हैं: प्रत्यक्ष और वैकल्पिक।

विद्युत आघात का स्थानांतरण मुक्त स्थान में गतिमान आवेशित कणों या पिंडों से विद्युत आवेशों के स्थानांतरण की परिघटना कहलाती है।विद्युत प्रवाह का मुख्य प्रकार प्राथमिक आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉन ट्यूबों में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति) की गुहा में गति है, गैस निर्वहन उपकरणों में मुक्त आयनों की गति।

विस्थापन करंट (ध्रुवीकरण करंट) विद्युत आवेशों के संबद्ध वाहकों के क्रमबद्ध संचलन को कहते हैं। इस प्रकार का करंट डाइलेक्ट्रिक्स में देखा जा सकता है।

कुल विद्युत धारा - विचाराधीन सतह के माध्यम से विद्युत चालन धारा, विद्युत अंतरण धारा और विद्युत विस्थापन धारा के योग के बराबर एक अदिश मान।

स्थिरांक वह धारा कहलाती है जो परिमाण में बदल सकती है, लेकिन मनमाने ढंग से लंबे समय तक अपना संकेत नहीं बदलती। इस बारे में यहां और पढ़ें: डीसी

चुम्बकीय धारा - एक निरंतर सूक्ष्म (एम्पीयर) धारा, जो चुंबकीय पदार्थों के आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र के अस्तित्व का कारण है।

वेरिएबल्स को करंट कहा जाता है जो समय-समय पर परिमाण और संकेत दोनों में बदलता रहता है। प्रत्यावर्ती धारा की विशेषता वाली मात्रा आवृत्ति है (SI प्रणाली में इसे हर्ट्ज़ में मापा जाता है), यदि इसकी ताकत समय-समय पर बदलती रहती है।

एक उच्च-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा को तार की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है। पिघलने वाली धातुओं के लिए धातु विज्ञान में भागों की सतहों और वेल्डिंग के गर्मी उपचार के लिए मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उच्च आवृत्ति धाराओं का उपयोग किया जाता है। प्रत्यावर्ती धाराओं को साइनसोइडल और गैर-साइनसॉइडल में विभाजित किया गया है ... एक साइनसॉइडल करंट एक करंट है जो एक हार्मोनिक कानून के अनुसार बदलता है:

मैं = पाप भार,

मैं कहाँ हूँ, - चोटी (उच्चतम) वर्तमान मूल्य, आह,

प्रत्यावर्ती धारा के परिवर्तन की दर इसकी विशेषता है आवृत्ति, प्रति इकाई समय में पूर्ण दोहराव वाले दोलनों की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है।फ़्रीक्वेंसी को f अक्षर से निरूपित किया जाता है और इसे हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है। तो 50 हर्ट्ज की एक मुख्य वर्तमान आवृत्ति प्रति सेकंड 50 पूर्ण दोलनों से मेल खाती है। कोणीय आवृत्ति w प्रति सेकंड रेडियन में धारा के परिवर्तन की दर है और एक साधारण संबंध द्वारा आवृत्ति से संबंधित है:

डब्ल्यू = 2पीआई एफ

प्रत्यक्ष और प्रत्यावर्ती धाराओं के स्थिर (निश्चित) मूल्यों का अर्थ बड़े अक्षर I गैर-स्थिर (तात्कालिक) मूल्यों के साथ है - अक्षर i के साथ। आमतौर पर करंट की सकारात्मक दिशा धनात्मक आवेशों की गति की दिशा होती है।

प्रत्यावर्ती धारा यह एक करंट है जो समय के साथ साइनसोइडल कानून के अनुसार बदलता है।

अल्टरनेटिंग करंट का अर्थ पारंपरिक सिंगल-फेज और थ्री-फेज नेटवर्क में करंट भी है। इस मामले में, प्रत्यावर्ती धारा के पैरामीटर हार्मोनिक कानून के अनुसार बदलते हैं।

चूंकि समय के साथ एसी करंट बदलता है, डीसी सर्किट के लिए उपयुक्त सरल समाधान यहां सीधे लागू नहीं होते हैं। बहुत उच्च आवृत्तियों पर, आवेश दोलन कर सकते हैं - सर्किट में एक स्थान से दूसरे स्थान पर प्रवाहित हो सकते हैं और फिर से वापस आ सकते हैं। इस मामले में, डीसी सर्किट के विपरीत, श्रृंखला से जुड़े तारों में धाराएं असमान हो सकती हैं।

एसी सर्किट में मौजूद कैपेसिटेंस इस प्रभाव को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, जब वर्तमान में परिवर्तन होता है, तो आत्म-प्रेरण प्रभाव महसूस होता है, जो कम आवृत्तियों पर भी महत्वपूर्ण हो जाता है यदि उच्च-अधिष्ठापन कॉइल का उपयोग किया जाता है।

अपेक्षाकृत कम आवृत्तियों पर, एसी सर्किट का उपयोग करके अभी भी गणना की जा सकती है किरचॉफ के नियमहालांकि, तदनुसार संशोधित किया जाना चाहिए।

विभिन्न प्रतिरोधों, प्रेरकों और कैपेसिटर वाले एक सर्किट को श्रृंखला में जुड़े एक सामान्यीकृत अवरोधक, संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला के रूप में माना जा सकता है।

साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंट जनरेटर से जुड़े ऐसे सर्किट के गुणों पर विचार करें। वैकल्पिक सर्किट की गणना के लिए नियम तैयार करने के लिए, आपको ऐसे सर्किट के प्रत्येक घटक के लिए वोल्टेज ड्रॉप और करंट के बीच संबंध खोजने की आवश्यकता है।

कंडेनसर एसी और डीसी सर्किट में पूरी तरह से अलग भूमिका निभाते हैं। यदि, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल सर्किट से जुड़ा है, तो कैपेसिटर चार्ज होना शुरू हो जाएगाजब तक उसमें वोल्टेज तत्व के ईएमएफ के बराबर न हो जाए। फिर चार्जिंग बंद हो जाएगी और करंट शून्य हो जाएगा।

यदि सर्किट एक अल्टरनेटर से जुड़ा है, तो एक आधे चक्र में इलेक्ट्रॉन संधारित्र की बाईं प्लेट से प्रवाहित होंगे और दाईं ओर जमा होंगे, और दूसरे में - इसके विपरीत।

ये गतिमान इलेक्ट्रॉन एक प्रत्यावर्ती धारा का निर्माण करते हैं जिसकी शक्ति संधारित्र के दोनों ओर समान होती है। जब तक एसी आवृत्ति बहुत अधिक नहीं होती है, तब तक प्रतिरोधक और प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से धारा भी समान होती है।

प्रत्यावर्ती धारा का उपभोग करने वाले उपकरणों में, प्रत्यावर्ती धारा को अक्सर सुधारा जाता है रेक्टिफायर्स प्रत्यक्ष वर्तमान प्राप्त करने के लिए।

विद्युत प्रवाह के लिए कंडक्टर

विद्युत प्रवाह अपने सभी रूपों में एक गतिज घटना है, जो बंद हाइड्रोलिक सिस्टम में तरल पदार्थ के प्रवाह के समान है। सादृश्य से, वर्तमान संचलन की प्रक्रिया को "प्रवाह" (वर्तमान प्रवाह) कहा जाता है।

वह पदार्थ जिसमें धारा प्रवाहित होती है कहलाती है कंडक्टर... कुछ पदार्थ कम तापमान पर अतिचालकता में चले जाते हैं। इस स्थिति में, वे वर्तमान के लिए लगभग कोई प्रतिरोध नहीं दिखाते हैं, उनका प्रतिरोध शून्य हो जाता है।

अन्य सभी मामलों में, कंडक्टर वर्तमान के प्रवाह का विरोध करता है, और परिणामस्वरूप, विद्युत कणों की ऊर्जा का हिस्सा गर्मी में परिवर्तित हो जाता है।एम्परेज की गणना किसके द्वारा की जा सकती है ओम कानून सर्किट के क्रॉस सेक्शन के लिए और पूरे सर्किट के लिए ओम का नियम।

तारों में कणों की गति की गति तार की सामग्री, कण के द्रव्यमान और आवेश, पर्यावरण के तापमान, लागू संभावित अंतर पर निर्भर करती है और प्रकाश की गति से बहुत कम होती है। हालाँकि, विद्युत प्रवाह के प्रसार की गति किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति के बराबर होती है, अर्थात विद्युत चुम्बकीय तरंग के अग्र भाग के प्रसार की गति।

बिजली मानव शरीर को कैसे प्रभावित करती है

मानव या पशु शरीर के माध्यम से प्रवाहित करंट बिजली से जलने, फिब्रिलेशन या मौत का कारण बन सकता है। दूसरी ओर, मानसिक बीमारियों, विशेष रूप से अवसाद के इलाज के लिए गहन देखभाल में विद्युत प्रवाह का उपयोग किया जाता है, मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों की विद्युत उत्तेजना का उपयोग पार्किंसंस रोग और मिर्गी जैसे रोगों के इलाज के लिए किया जाता है, एक पेसमेकर जो स्पंदित हृदय की मांसपेशियों को उत्तेजित करता है ब्रैडीकार्डिया के लिए करंट का उपयोग किया जाता है। मनुष्यों और जानवरों में, तंत्रिका आवेगों को प्रसारित करने के लिए करंट का उपयोग किया जाता है।

सुरक्षा कारणों से, किसी व्यक्ति के लिए न्यूनतम ग्रहणशील धारा 1 mA है। करंट लगभग 0.01 ए की ताकत से शुरू होकर व्यक्ति के जीवन के लिए खतरनाक हो जाता है। करंट लगभग 0.1 ए की ताकत से शुरू होने वाले व्यक्ति के लिए घातक हो जाता है। 42 वी से कम वोल्टेज को सुरक्षित माना जाता है।