चुंबक: चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ, धारावाही चालक के कारण चुंबकीय क्षेत्र, दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम, एक वृत्ताकार लूप के माध्यम से धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र। परिनालिका में धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र।
चुंबक एक ऐसी वस्तु है जो लोहे, कोबाल्ट और निकल से बनी वस्तुओं को अपनी ओर आकर्षित करती है। स्वतंत्र रूप से लटकाने पर चुम्बक उत्तर-दक्षिण दिशा में रुक जाता है।
चुम्बक का उपयोग: चुम्बक का प्रयोग किया जाता है
- रेफ्रिजरेटर में।
- रेडियो और स्टीरियो स्पीकर में।
- ऑडियो और वीडियो कैसेट प्लेयर में।
- बच्चों के खिलौनों में और;
- कंप्यूटर की हार्ड डिस्क और फ्लॉपी पर।
चुंबक के गुण
- एक मुक्त लटका हुआ चुंबक हमेशा उत्तर और दक्षिण दिशा की ओर इशारा करता है।
- चुम्बक का वह ध्रुव जो उत्तर दिशा की ओर संकेत करता है, उत्तर ध्रुव या उत्तरमुखी कहलाता है।
- दक्षिण दिशा की ओर संकेत करने वाले चुम्बक के ध्रुव को दक्षिण ध्रुव या दक्षिण मांग कहा जाता है।
- चुम्बक के समान ध्रुव एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं जबकि चुंबक के विपरीत ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करते हैं।
चुंबकीय क्षेत्र: चुम्बक के चारों ओर का वह क्षेत्र जहाँ चुम्बकीय बल का अनुभव होता है, चुम्बकीय क्षेत्र कहलाता है। यह एक मात्रा है जिसमें दिशा और परिमाण दोनों होते हैं, (अर्थात, वेक्टर मात्रा)।
चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र रेखाएँ: चुंबक के चारों ओर के बल के प्रभाव को चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है। चुंबकीय क्षेत्र में, चुंबक द्वारा लगाए गए बल को कंपास या किसी अन्य चुंबक का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है।
चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है।
चुंबक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की काल्पनिक रेखाओं को चुंबक की क्षेत्र रेखा या क्षेत्र रेखा कहते हैं। जब लोहे के भरावों को एक बार चुंबक के चारों ओर व्यवस्थित करने की अनुमति दी जाती है, तो वे एक ऐसे पैटर्न में व्यवस्थित हो जाते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की नकल करता है। कम्पास का उपयोग करके चुंबक की क्षेत्र रेखा का भी पता लगाया जा सकता है। चुंबकीय क्षेत्र एक सदिश राशि है, अर्थात इसमें दिशा और परिमाण दोनों होते हैं।
क्षेत्र रेखा की दिशा चुम्बक के बाहर चुम्बकीय क्षेत्र रेखा की दिशा उत्तरी ध्रुव से दक्षिणी ध्रुव की ओर ली जाती है। चुम्बक के अन्दर चुम्बकीय क्षेत्र रेखा की दिशा दक्षिणी ध्रुव से उत्तरी ध्रुव की ओर ली जाती है।
चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता: क्षेत्र रेखाओं की निकटता चुंबकीय क्षेत्र की आपेक्षिक प्रबलता दर्शाती है, अर्थात निकट रेखाएं प्रबल चुंबकीय क्षेत्र दर्शाती हैं और इसके विपरीत। चुम्बक के ध्रुवों के निकट घनी क्षेत्र रेखाएँ अधिक प्रबलता प्रदर्शित करती हैं।
चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के गुण
(i) ये एक दूसरे को नहीं काटती हैं।
(ii) परिपाटी के अनुसार यह माना जाता है कि चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ उत्तरी ध्रुव से निकलती हैं और दक्षिणी ध्रुव पर विलीन हो जाती हैं। चुम्बक के अन्दर इनकी दिशा दक्षिणी ध्रुव से उत्तरी ध्रुव की ओर होती है। इसलिए चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ बंद वक्र होती हैं।
विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले सीधे चालक के कारण चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ धारा प्रवाहित करने
वाले सीधे चालक के चारों ओर संकेंद्रित वृत्तों के रूप में चुंबकीय क्षेत्र होता है। धारावाही सीधे चालक के चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं द्वारा दिखाया जा सकता है।
धारावाही चालक के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र की दिशा प्रवाहित विद्युत धारा की दिशा पर निर्भर करती है।
मान लीजिए कि एक करंट ले जाने वाला कंडक्टर लंबवत रूप से लटका हुआ है और विद्युत धारा दक्षिण से उत्तर की ओर प्रवाहित हो रही है। इस स्थिति में चुंबकीय क्षेत्र की दिशा वामावर्त होगी। यदि धारा उत्तर से दक्षिण की ओर प्रवाहित हो रही है तो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा दक्षिणावर्त होगी।
विद्युत की दिशा के संबंध में चुंबकीय क्षेत्र की दिशा
दाहिने हाथ के अंगूठे के नियम का उपयोग करके एक सीधे कंडक्टर के माध्यम से करंट को दर्शाया जा सकता है। इसे मैक्सवेल का कॉर्कस्क्रू नियम भी कहते हैं।
दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम: यदि किसी धारावाही चालक को दाहिने हाथ से अंगुठे को सीधा रखते हुए पकड़ा जाए और यदि विद्युत धारा की दिशा अंगूठे की दिशा में हो तो अन्य अंगुलियों के लपेटने की दिशा चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताएगी .
मैक्सवेल का कॉर्कस्क्रू नियम: मैक्सवेल के कॉर्कस्क्रू नियम के अनुसार, यदि स्क्रू के आगे बढ़ने की दिशा धारा की दिशा दर्शाती है, तो स्क्रू के घूमने की दिशा चुंबकीय क्षेत्र की दिशा दर्शाती है।
चुंबकीय क्षेत्र के गुण
- चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण विद्युत धारा में वृद्धि के साथ बढ़ता है और विद्युत प्रवाह में कमी के साथ घटता है।
- विद्युत धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण दूरी में वृद्धि के साथ घटता है और इसके विपरीत। चालक से दूरी के साथ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के संकेंद्रित वृत्तों का आकार बढ़ता है, जिससे पता चलता है कि चुंबकीय क्षेत्र दूरी के साथ घटता है।
- चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हमेशा एक दूसरे के समानांतर होती हैं।
- कोई भी दो क्षेत्र रेखाएँ एक दूसरे को नहीं काटती हैं।
एक वृत्ताकार लूप
के माध्यम से विद्युत धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक वृत्ताकार धारावाही चालक के मामले में, चुंबकीय क्षेत्र उसी तरह उत्पन्न होता है जैसे कि एक सीधे धारावाही चालक के मामले में होता है।
एक वृत्ताकार धारावाही चालक के मामले में, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ चालक के FllmSs परिधि के प्रत्येक भाग के चारों ओर लोहे के संकेंद्रित वृत्तों के रूप में होंगी। चूंकि, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं कंडक्टर के पास होने पर करीब रहती हैं, इसलिए लूप की परिधि के पास चुंबकीय क्षेत्र मजबूत होगा। दूसरी ओर, जब हम धारावाही लूप के केंद्र की ओर बढ़ते हैं तो चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक दूसरे से दूर होती हैं। अंत में, केंद्र में, बड़े वृत्तों के चाप एक सीधी रेखा के रूप में दिखाई देंगे।
दाहिने हाथ के अंगूठे के नियम का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र की दिशा की पहचान की जा सकती है। मान लीजिए कि लूप में धारा वामावर्त दिशा में चल रही है। उस स्थिति में, चुंबकीय क्षेत्र लूप के शीर्ष पर दक्षिणावर्त दिशा में होगा। इसके अलावा, यह लूप के नीचे वामावर्त दिशा में होगा।
क्लॉक फेस रूल: करंट ले जाने वाला लूप डिस्क चुंबक की तरह काम करता है। क्लॉक फेस रूल की मदद से इस चुंबक की ध्रुवता को आसानी से समझा जा सकता है। यदि धारा वामावर्त दिशा में प्रवाहित हो रही है, तो लूप का मुख उत्तर ध्रुव को दर्शाता है। दूसरी ओर, यदि धारा दक्षिणावर्त दिशा में प्रवाहित हो रही है, तो लूप का मुख दक्षिण ध्रुव को दर्शाता है।
चुंबकीय क्षेत्र और कुंडली के फेरों की संख्या: कुंडली के घुमावों की संख्या में वृद्धि के साथ चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण जुड़ जाता है। यदि कुण्डली के 'n' फेरे हैं, तो कुण्डली के एक चक्कर की स्थिति में चुम्बकीय क्षेत्र का परिमाण चुम्बकीय क्षेत्र का 'n' गुना होगा।
लूप (कुण्डली) के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति निर्भर करती है:
(i) कुंडली की त्रिज्या: चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति कुंडली की त्रिज्या के व्युत्क्रमानुपाती होती है। यदि त्रिज्या बढ़ जाती है, तो केंद्र पर चुंबकीय शक्ति कम हो जाती है
(ii) कुंडली में घुमावों की संख्या: जैसे-जैसे कुंडल में घुमावों की संख्या बढ़ती है, केंद्र पर चुंबकीय शक्ति बढ़ती जाती है, क्योंकि प्रत्येक वृत्ताकार मोड़ में धारा होती है एक ही दिशा में, इस प्रकार, प्रत्येक मोड़ के कारण क्षेत्र जुड़ जाता है।
(iii) कुण्डली में प्रवाहित धारा की प्रबलता: जैसे-जैसे धारा की प्रबलता बढ़ती है, तीन चुंबकीय क्षेत्रों की शक्ति भी बढ़ती है।
परिनालिका में विद्युत धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र: परिनालिका एक कुंडल है जिसमें एक सिलिंडर के आकार में बारीकी से लिपटे विद्युतरोधी तांबे के तार के कई गोलाकार घुमाव होते हैं। धारावाही परिनालिका छड़ चुम्बक के समान चुंबकीय क्षेत्र का प्रतिरूप उत्पन्न करती है। परिनालिका का एक सिरा उत्तरी ध्रुव की भाँति व्यवहार करता है और दूसरा सिरा दक्षिणी ध्रुव की भाँति व्यवहार करता है।
परिनालिका के भीतर चुम्बकीय क्षेत्र रेखाएँ दंड चुम्बक के समान समानान्तर होती हैं, जिससे पता चलता है कि परिनालिका के भीतर सभी बिन्दुओं पर चुम्बकीय क्षेत्र समान होता है।
परिनालिका द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र दंड चुंबक के समान होता है।
चुंबकीय क्षेत्र की ताकत घुमावों की संख्या और धारा के परिमाण के समानुपाती होती है।
सोलनॉइड के अंदर एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करके चुंबकीय सामग्री को चुंबकित किया जा सकता है। किसी परिनालिका के भीतर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करके बनने वाले चुंबक को विद्युत चुंबक कहते हैं।
इलेक्ट्रोमैग्नेट, फ्लेमिंग का लेफ्ट-हैंड रूल, इलेक्ट्रिक मोटर, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन, फ्लेमिंग का राइट हैंड रूल, इलेक्ट्रिक जनरेटर और घरेलू इलेक्ट्रिक सर्किट।
इलेक्ट्रोमैग्नेट: एक इलेक्ट्रोमैग्नेट में एक नरम लोहे पर लिपटे इंसुलेटेड तांबे के तार का एक लंबा तार होता है।
किसी परिनालिका के भीतर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करके बनने वाले चुंबक को विद्युत चुंबक कहते हैं।
चुंबकीय क्षेत्र में करंट ले जाने वाले कंडक्टर पर बल: एक करंट ले जाने वाला कंडक्टर एक बल लगाता है जब उसके आसपास एक चुंबक रखा जाता है। इसी प्रकार चुंबक भी धारावाही चालक पर समान और विपरीत बल आरोपित करता है। यह एक फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी मैरी एम्पीयर द्वारा सुझाया गया था और विद्युत चुंबकत्व के विज्ञान के संस्थापक के रूप में माना जाता है।
चालक पर बल की दिशा विद्युत धारा के प्रवाह की दिशा में परिवर्तन के साथ उलट जाती है। यह देखा गया है कि बल का परिमाण सबसे अधिक होता है जब धारा की दिशा चुंबकीय क्षेत्र के समकोण पर होती है।
फ्लेमिंग का वामहस्त नियम: यदि विद्युत धारा की दिशा चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत है, तो बल की दिशा भी दोनों के लंबवत होती है। फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम में कहा गया है कि यदि बाएं हाथ को इस तरह से फैलाया जाए कि तर्जनी, मध्यमा और अंगूठा परस्पर लंबवत दिशाओं में हों, तो बाएं हाथ की तर्जनी और मध्य उंगली चुंबकीय की दिशा दर्शाती हैं। क्षेत्र और विद्युत प्रवाह की दिशा क्रमशः और अंगूठा चालक पर कार्य करने वाली गति या बल की दिशा को दर्शाता है। विद्युत धारा, चुंबकीय क्षेत्र और बल की दिशाएँ तीन परस्पर लंबवत अक्षों, यानी x, y और z-अक्षों के समान हैं।
अनेक उपकरण, जैसे विद्युत मोटर, विद्युत जनित्र, लाउडस्पीकर आदि फ्लेमिंग के बाएँ हाथ के नियम पर कार्य करते हैं।
विद्युत मोटर: एक उपकरण जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह दो प्रकार की होती है एसी और डीसी मोटर।
विद्युत मोटर का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। इलेक्ट्रिक मोटर मैरी एम्पीयर और फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम द्वारा सुझाए गए नियम के आधार पर काम करती है।
इलेक्ट्रिक मोटर का सिद्धांत: जब एक आयताकार कॉइल को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और इसके माध्यम से करंट पास किया जाता है, तो कॉइल पर बल कार्य करता है, जो इसे लगातार घुमाता है। कुंडली के घूमने के साथ ही इससे जुड़ा शाफ्ट भी घूमता है।
निर्माण: इसमें निम्नलिखित भाग होते हैं:
- आर्मेचर: यह एक आयताकार कुंडली (ABCD) है जो एक चुंबकीय क्षेत्र के दो ध्रुवों के बीच निलंबित है।
कॉइल को विद्युत आपूर्ति एक कम्यूटेटर के साथ जुड़ा हुआ है। - कम्यूटेटर या स्प्लिट-रिंग: कम्यूटेटर एक उपकरण है जो सर्किट के माध्यम से विद्युत प्रवाह के प्रवाह की दिशा को उलट देता है। यह एक ही धात्विक वलय के दो भाग हैं।
- चुंबक: स्थायी चुंबक एनएस द्वारा चुंबकीय क्षेत्र की आपूर्ति की जाती है।
- स्लाइडिंग कॉन्टैक्ट्स या ब्रश Q जो फिक्स हैं।
- बैटरी: इनमें कुछ सेल होते हैं।
कार्य करना: जब विद्युत मोटर की कुण्डली में विद्युत धारा की आपूर्ति की जाती है, तो यह चुंबकीय क्षेत्र के कारण विक्षेपित हो जाती है। जैसे ही यह आधे रास्ते तक पहुंचता है, स्प्लिट रिंग जो कम्यूटेटर के रूप में कार्य करता है, विद्युत प्रवाह के प्रवाह की दिशा को उलट देता है। धारा की दिशा का उत्क्रमण, कुंडली पर कार्यरत बलों की दिशा को उलट देता है। बल की दिशा में परिवर्तन कुंडली को धक्का देता है, और यह एक और आधा चक्कर लगाती है। इस प्रकार कुंडली धुरी के चारों ओर एक चक्कर पूरा करती है। इस प्रक्रिया के जारी रहने से मोटर रोटेशन में रहती है।
व्यावसायिक मोटर में स्थायी चुम्बक एवं आर्मेचर के स्थान पर विद्युत चुम्बक का प्रयोग किया जाता है। आर्मेचर एक नरम लोहे की कोर है जिसके ऊपर बड़ी संख्या में चालक तार घूमते हैं। चालक तार के घुमावों की बड़ी संख्या आर्मेचर द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ा देती है।
मोटरों का उपयोग :
- बिजली के पंखे में उपयोग किया जाता है।
- पम्पिंग पानी के लिए उपयोग किया जाता है।
- विभिन्न खिलौनों में प्रयुक्त।
इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन: माना जाता है कि एक अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे ने एक चुंबकीय क्षेत्र और एक कंडक्टर का उपयोग करके विद्युत प्रवाह की पीढ़ी का अध्ययन किया है।
चुंबकत्व (प्रेरित धारा) के परिणामस्वरूप विद्युत उत्पादन को विद्युत चुम्बकीय प्रेरण कहा जाता है।
जब एक कंडक्टर को एक चुंबकीय क्षेत्र के अंदर जाने के लिए सेट किया जाता है या एक कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बदलने के लिए सेट किया जाता है, तो कंडक्टर में विद्युत प्रवाह प्रेरित होता है। यह एक चुंबकीय क्षेत्र के अंदर एक धारावाही चालक द्वारा बल के प्रयोग के ठीक विपरीत है। दूसरे शब्दों में, जब एक कंडक्टर को एक चुंबकीय क्षेत्र की तुलना में सापेक्ष गति में लाया जाता है, तो इसमें एक संभावित अंतर प्रेरित होता है। इसे विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के रूप में जाना जाता है।
फ्लेमिंग का दाएँ हाथ का नियम: फ्लेमिंग के दाहिने हाथ के नियम की मदद से विद्युत चुम्बकीय प्रेरण को समझाया जा सकता है। यदि दाहिना हाथ इस तरह से संरचित है कि तर्जनी, मध्यमा और अंगूठा परस्पर लंबवत दिशाओं में हैं, तो अंगूठा चालक में प्रेरित धारा की दिशा को दर्शाता है, चालक में चालक की गति की दिशा, चुंबकीय क्षेत्र और प्रेरित धारा की तुलना तीन परस्पर लंबवत अक्षों, यानी x, y और z अक्षों से की जा सकती है।
परस्पर लंबवत दिशाएँ भी एक महत्वपूर्ण तथ्य की ओर इशारा करती हैं कि जब चुंबकीय क्षेत्र और चालक की गति लंबवत होती है, तो प्रेरित धारा का परिमाण अधिकतम होगा।
विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का उपयोग गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने के लिए किया जाता है।
विद्युत जनित्र : यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने वाली युक्ति विद्युत जनित्र कहलाती है।
विद्युत जनरेटर दो प्रकार के होते हैं: एसी जनरेटर और डीसी जनरेटर। विद्युत जनित्र का सिद्धांत : विद्युत मोटर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के आधार पर कार्य करती है।
निर्माण और कार्यप्रणाली: एक विद्युत जनरेटर की संरचना एक विद्युत मोटर के समान होती है। एक विद्युत जनरेटर के मामले में, एक स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र के भीतर एक आयताकार आर्मेचर रखा जाता है। आर्मेचर तार से जुड़ा होता है और इस तरह से स्थित होता है कि यह एक एक्सल के चारों ओर घूम सके। जब आर्मेचर चुंबकीय क्षेत्र के भीतर गति करता है, तो एक विद्युत धारा प्रेरित होती है। प्रेरित धारा की दिशा बदल जाती है, जब आर्मेचर अपने रोटेशन के आधे रास्ते को पार कर जाता है।
इस प्रकार, धारा की दिशा प्रत्येक घूर्णन में एक बार बदलती है। इसके कारण, विद्युत जनरेटर आमतौर पर वैकल्पिक धारा उत्पन्न करता है, अर्थात एसी एक एसी जनरेटर को डीसी जनरेटर में बदलने के लिए, एक स्प्लिट रिंग कम्यूटेटर का उपयोग किया जाता है। यह डायरेक्ट करंट पैदा करने में मदद करता है।
विद्युत जनरेटर का उपयोग यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने के लिए किया जाता है।
AC और DC करंट
A.C - अल्टरनेट करंट: जिस करंट की दिशा समय-समय पर बदलती रहती है, उसे अल्टरनेट करंट कहा जाता है। भारत में, अधिकांश बिजलीघर वैकल्पिक धारा उत्पन्न करते हैं। भारत में प्रत्येक 1/100 सेकेंड के बाद करंट की दिशा बदल जाती है, यानी भारत में एसी की फ्रीक्वेंसी 50 हर्ट्ज है। ऊर्जा की अधिक हानि के बिना एसी लंबी दूरी तक प्रसारित होता है, डीसी पर एसी का लाभ है
डीसी - डायरेक्ट करंट: वह करंट जो केवल एक दिशा में प्रवाहित होता है, डायरेक्ट करंट कहलाता है। विद्युत रासायनिक कोशिकाएं प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करती हैं।
डीसी पर एसी के फायदे
- एसी के जेनरेटर की लागत डीसी की तुलना में बहुत कम है
- AC को आसानी से DC में बदला जा सकता है
- एसी को चोक के उपयोग से नियंत्रित किया जा सकता है जिसमें बिजली की कम हानि होती है जबकि डीसी को प्रतिरोधों का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है जिसमें उच्च ऊर्जा हानि शामिल होती है।
- एसी को ऊर्जा की अधिक हानि के बिना लंबी दूरी तक प्रेषित किया जा सकता है।
- एसी मशीनें मजबूत और टिकाऊ होती हैं और इन्हें ज्यादा रखरखाव की जरूरत नहीं होती है।
एसी के नुकसान
- एसी का उपयोग इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया या इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म दिखाने के लिए नहीं किया जा सकता क्योंकि यह इसकी ध्रुवीयता को उलट देता है।
- डीसी से ज्यादा खतरनाक है एसी
घरेलू विद्युत परिपथ: हम खंभों या केबलों द्वारा समर्थित मुख्यों के माध्यम से विद्युत आपूर्ति प्राप्त करते हैं। हमारे घरों में, हम 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ 220 वी की एसी विद्युत शक्ति प्राप्त करते हैं।
3 तार इस प्रकार हैं
- लाइव वायर - (रेड इंसुलेटेड, पॉजिटिव)
- तटस्थ तार - (काला अछूता, नकारात्मक)
- अर्थ वायर - (ग्रीन इंसुलेटेड) सुरक्षा उपाय के लिए यह सुनिश्चित करने के लिए कि धातु के शरीर में करंट का कोई रिसाव उपयोगकर्ता को कोई गंभीर झटका न दे।
शॉर्ट सर्किट: शॉर्ट-सर्किट लाइव तारों और न्यूट्रल वायर के छूने और अचानक एक बड़े करंट प्रवाह के कारण होता है।
के कारण होता है
- बिजली लाइनों में पीएफ इन्सुलेशन को नुकसान।
- एक विद्युत उपकरण में खराबी।
विद्युत परिपथ का अतिभारण (Overloading of a Electric Circuit): किसी परिपथ में विद्युत धारा के प्रवाहित होने के कारण उसमें विद्युत तार का अत्यधिक गर्म हो जाना विद्युत परिपथ का अतिभारण कहलाता है।
तार के माध्यम से अचानक बड़ी मात्रा में करंट प्रवाहित होता है, जिससे तार गर्म हो जाता है और आग भी लग सकती है।
इलेक्ट्रिक फ्यूज: यह एक सुरक्षात्मक उपकरण है जिसका उपयोग सर्किट को शॉर्ट-सर्किट और ओवरलोडिंग से बचाने के लिए किया जाता है। यह कम गलनांक और उच्च प्रतिरोध वाली सामग्री के पतले तार का एक टुकड़ा है।
- फ्यूज हमेशा लाइव वायर से जुड़ा होता है।
- फ्यूज हमेशा विद्युत परिपथ में श्रेणी क्रम में जुड़ा होता है।
- फ्यूज हमेशा विद्युत परिपथ की शुरुआत से जुड़ा होता है।
- फ्यूज ताप प्रभाव पर कार्य करता है।
चुंबकीय क्षेत्र: चुम्बक के चारों ओर का वह क्षेत्र जिसमें अन्य चुम्बक को आकर्षण या प्रतिकर्षण का बल महसूस होता है, चुम्बकीय क्षेत्र कहलाता है।
चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ: चुंबकीय क्षेत्र में बंद घुमावदार काल्पनिक रेखाएँ जो चुंबकीय क्षेत्र में उत्तरी ध्रुव की गति की दिशा को इंगित करती हैं यदि चुंबक ऐसा करने के लिए स्वतंत्र है।
चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के गुण।
- चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ चुम्बक के उत्तरी ध्रुव से निकलती हैं और उसके दक्षिणी ध्रुव पर समाप्त होती हैं।
- चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ ध्रुवों के पास सघन होती हैं लेकिन अन्य स्थानों पर दुर्लभ होती हैं।
- चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक दूसरे को नहीं काटती हैं।
ओर्स्टेड का प्रयोग: इस प्रयोग के अनुसार “एक धारावाही तार अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। चुंबकीय क्षेत्र की दिशा चालक में धारा की दिशा पर निर्भर करती है।"
- सीधे धारावाही चालक के कारण चुंबकीय क्षेत्र पैटर्न संकेंद्रित वृत्त होते हैं जिनका केंद्र तार पर स्थित होता है।
- सीधे धारावाही चालक के कारण चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दाहिने हाथ के अंगूठे के नियम द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।
दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम: इस नियम के अनुसार "यदि धारावाही चालक को दाहिने हाथ में इस प्रकार पकड़ा जाता है कि अंगूठा धारा की दिशा का संकेत देता है, तो मुड़ी हुई उंगली चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा को इंगित करती है।"
धारावाही लूप के कारण चुंबकीय क्षेत्र पैटर्न: चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ धारावाही लूप के निकट वृत्ताकार होती हैं। जैसे ही हम पाश से दूर जाते हैं, क्षेत्र रेखाएँ बड़े और बड़े वृत्त बनाती हैं। वृत्ताकार पाश के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ सीधी होती हैं।
परिनालिका विद्युतरोधित और कसकर बंधा हुआ लंबा वृत्ताकार तार होता है जिसमें घुमावों की संख्या बहुत अधिक होती है जिसकी त्रिज्या लंबाई की तुलना में कम होती है। परिनालिका द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र छड़ चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के समान होता है।
धारावाही परिनालिका को विद्युत चुंबक कहते हैं।
बल की चुंबकीय रेखाओं या चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के गुण।
- ये रेखाएँ उत्तरी ध्रुव से निकलती हैं और दक्षिणी ध्रुव पर समाप्त होती हैं।
- चुंबक की चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक निरंतर बंद लूप बनाती हैं।
- बल की दो चुंबकीय रेखाएँ एक दूसरे को नहीं काटती हैं।
- चुंबकीय रेखा के किसी भी बिंदु पर स्पर्श रेखा उस बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताती है।
फ्लेमिंग के बाएँ हाथ का नियम: इस नियम के अनुसार, “यदि बाएँ हाथ का अंगूठा, तर्जनी और मध्यमा एक दूसरे के लम्बवत् तनी हुई हों और यदि तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताए तो मध्यमा विद्युत धारा की दिशा बताए, तब अंगूठा गति की दिशा या धारावाही चालक पर कार्य करने वाले बल की दिशा बताएगा।
विद्युत मोटर का सिद्धांत: मोटर इस सिद्धांत पर कार्य करती है कि जब एक आयताकार कुंडली को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और उसमें से धारा प्रवाहित होती है, तो कुंडली पर एक बल कार्य करता है जो इसे निरंतर घुमाता है।
जब कुण्डली घूमती है तो इससे जुड़ा शाफ्ट भी घूमता है। इस प्रकार मोटर को आपूर्ति की जाने वाली विद्युत ऊर्जा घूर्णन की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
विद्युत जनित्र का सिद्धांत: यह विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित है। इसमें कहा गया है कि "एक ऐसे क्षेत्र में रखी कुंडली में एक प्रेरित धारा उत्पन्न होती है जहां चुंबकीय क्षेत्र समय के साथ बदलता है।" प्रेरित धारा की दिशा फ्लेमिंग के दायें हाथ के नियम द्वारा दी जाती है। एक विद्युत जनरेटर यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
विद्युत चुम्बकीय प्रेरण: विद्युत प्रवाह या एक प्रेरित ई.एम.आई. की स्थापना की घटना। किसी गतिमान चालक द्वारा बल की चुंबकीय रेखाओं को बदलकर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण कहा जाता है।
मैक्सवेल का दाएँ हाथ के अंगूठे का नियम: धारा की दिशा मैक्सवेल के दाहिने हाथ के अंगूठे के नियम द्वारा दी गई है, “यदि धारावाही चालक को दाहिने हाथ से इस तरह से पकड़ा जाए कि अंगूठा धारा की दिशा बता दे, तो दिशा चालक के चारों ओर उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा उंगलियों की दिशा बताती है।
फ्लेमिंग का वामहस्त नियम: चुंबकीय क्षेत्र में चालक की गति की दिशा फ्लेमिंग के वामहस्त नियम द्वारा दी जाती है। इस नियम के अनुसार यदि बाएं हाथ के अंगूठे, तर्जनी और मध्यमा को एक दूसरे के लंबवत फैलाया जाए और तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताए और मध्यमा धारा की दिशा बताए तो अंगूठा देगा करंट ले जाने वाले कंडक्टर की गति की दिशा।
फ्लेमिंग का दाएँ हाथ का नियम: प्रेरित धारा की दिशा फ्लेमिंग के दाएँ हाथ के नियम द्वारा दी जाती है। इस नियम के अनुसार यदि दाहिने हाथ का अंगूठा, तर्जनी और मध्यमा अंगुली एक दूसरे के लम्बवत् तनी हुई हो और तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताए और अंगूठा गति की दिशा बताए तो मध्यमा अंगुली देगी चालक में प्रेरित धारा की दिशा।
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