⚡ अध्याय 12: विद्युत (Electricity) ⚡
कक्षा 10 विज्ञान | RBSE/NCERT | Marwari Mission 100™
1. विद्युत धारा (Electric Current)
परिभाषा: किसी चालक में आवेश के प्रवाह की दर को विद्युत धारा कहते हैं।
I = Q/t
I = धारा (ऐम्पियर), Q = आवेश (कूलॉम), t = समय (सेकंड)
🔑 महत्वपूर्ण बिंदु:
- SI मात्रक: ऐम्पियर (A) | मापन यंत्र: ऐमीटर (श्रेणीक्रम में)
- 1 ऐम्पियर = 1 कूलॉम/सेकंड | 1 कूलॉम = 6.25 × 10¹⁸ इलेक्ट्रॉन
- धारा की दिशा = धन आवेश की गति की दिशा (इलेक्ट्रॉन प्रवाह के विपरीत)
2. विभवान्तर (Potential Difference)
परिभाषा: एकांक धन आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने में किया गया कार्य।
V = W/Q
V = विभवान्तर (वोल्ट), W = कार्य (जूल), Q = आवेश (कूलॉम)
📌 याद रखें:
- SI मात्रक: वोल्ट (V) | मापन: वोल्टमीटर (पार्श्वक्रम में)
- 1 वोल्ट = 1 जूल/कूलॉम | विभवान्तर धारा प्रवाहित करने का कारण है
3. ओम का नियम (Ohm's Law)
कथन: स्थिर ताप पर किसी चालक के सिरों के बीच विभवान्तर उसमें प्रवाहित धारा के समानुपाती होता है।
V = IR
V ∝ I (स्थिर ताप पर) | R = प्रतिरोध (ओम, Ω) | 1Ω = 1V/1A
📐 VIR त्रिभुज:
- V = I × R
- I = V / R
- R = V / I
⚡ विशेषताएं:
- केवल स्थिर ताप पर लागू
- V-I ग्राफ = सीधी रेखा
- ढाल = 1/R
4. प्रतिरोध एवं प्रतिरोधकता
प्रतिरोध: चालक का वह गुण जो विद्युत धारा के प्रवाह का विरोध करता है।
R = ρL/A
ρ = प्रतिरोधकता (Ω·m), L = लंबाई, A = क्षेत्रफल
📊 प्रतिरोध पर निर्भर कारक:
- लंबाई: R ∝ L | क्षेत्रफल: R ∝ 1/A | प्रतिरोधकता: पदार्थ पर निर्भर
- ताप: धातुओं में ताप↑ → R↑
प्रतिरोधकता तालिका:
| पदार्थ | प्रतिरोधकता (Ω·m) | प्रकार | उपयोग |
|---|---|---|---|
| चाँदी (Ag) | 1.60 × 10⁻⁸ | सुचालक | विद्युत संपर्क |
| तांबा (Cu) | 1.69 × 10⁻⁸ | सुचालक | विद्युत तार |
| टंगस्टन (W) | 5.20 × 10⁻⁸ | सुचालक | बल्ब फिलामेंट |
| नाइक्रोम | 100 × 10⁻⁸ | मिश्र धातु | हीटर, इस्त्री |
| रबड़/कांच | 10¹⁰ - 10¹⁶ | कुचालक | इन्सुलेशन |
5. श्रेणीक्रम संयोजन (Series Connection)
परिभाषा: जब प्रतिरोधों को एक के बाद एक जोड़ा जाता है।
Rₛ = R₁ + R₂ + R₃ + ...
तुल्य प्रतिरोध = सभी प्रतिरोधों का योग
✓ श्रेणीक्रम के गुण:
- धारा: समान (I = I₁ = I₂ = I₃) | विभवान्तर: विभाजित (V = V₁ + V₂ + V₃)
- Rₛ > सबसे बड़ा R | n समान R के लिए: Rₛ = nR
- एक खराब → पूरा परिपथ बंद | उपयोग: सजावटी लाइट
6. पार्श्वक्रम संयोजन (Parallel Connection)
परिभाषा: जब प्रतिरोधों के सिरों को एक साथ जोड़ा जाता है।
1/Rₚ = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃
दो R के लिए: Rₚ = (R₁ × R₂)/(R₁ + R₂)
✓ पार्श्वक्रम के गुण:
- विभवान्तर: समान (V = V₁ = V₂) | धारा: विभाजित (I = I₁ + I₂ + I₃)
- Rₚ < सबसे छोटा R | n समान R के लिए: Rₚ = R/n
- एक खराब → बाकी चलें | उपयोग: घरेलू परिपथ
📊 श्रेणीक्रम vs पार्श्वक्रम:
| विशेषता | श्रेणीक्रम | पार्श्वक्रम |
|---|---|---|
| धारा (I) | समान: I = I₁ = I₂ | विभाजित: I = I₁ + I₂ |
| वोल्टेज (V) | विभाजित: V = V₁ + V₂ | समान: V = V₁ = V₂ |
| तुल्य R | Rₛ = R₁ + R₂ | Rₚ = R₁R₂/(R₁+R₂) |
| n समान R | Rₛ = nR | Rₚ = R/n |
| R मान | Rₛ > सबसे बड़ा | Rₚ < सबसे छोटा |
| एक खराब | परिपथ बंद | बाकी चलें |
7. तापीय प्रभाव (Heating Effect)
जूल का नियम: चालक में धारा प्रवाहित होने पर ऊष्मा उत्पन्न होती है।
H = I²Rt जूल
H = VIt = V²t/R = Pt | 1 कैलोरी = 4.18 जूल
तापीय उपकरण:
| उपकरण | तार | विशेषता |
|---|---|---|
| हीटर/इस्त्री | नाइक्रोम | उच्च R, गलनांक 1400°C |
| बल्ब | टंगस्टन | गलनांक 3380°C, निष्क्रिय गैस |
| फ्यूज | Cu/Al मिश्र | निम्न गलनांक |
8. विद्युत शक्ति एवं ऊर्जा
शक्ति: ऊर्जा उपभोग की दर | SI मात्रक: वाट (W) = 1 J/s
P = VI = I²R = V²/R
ऊर्जा: E = Pt | 1 kWh = 1 यूनिट = 3.6 × 10⁶ J
💡 बिजली बिल:
- ऊर्जा (kWh) = शक्ति (kW) × समय (h)
- उदाहरण: 100W × 10h = 1 kWh = 1 Unit
9. घरेलू विद्युत परिपथ
🏠 विशेषताएं:
- सप्लाई: 220V AC, 50 Hz
- तीन तार: Live (लाल) - Neutral (काला) - Earth (हरा)
- उपकरण पार्श्वक्रम में | फ्यूज/MCB Live तार में
📋 Quick Revision - सभी सूत्र
धारा: I = Q/t | विभवान्तर: V = W/Q | ओम: V = IR
प्रतिरोध: R = ρL/A | श्रेणी: Rₛ = R₁+R₂ | पार्श्व: 1/Rₚ = 1/R₁+1/R₂
शक्ति: P = VI = I²R = V²/R | ऊष्मा: H = I²Rt
1 kWh = 3.6×10⁶ J = 1 Unit
10. संख्यात्मक प्रश्न (Numericals)
Q1. 12V बैटरी से 6Ω प्रतिरोध जुड़ा है। धारा और शक्ति ज्ञात करें।
I = V/R = 12/6 = 2A | P = VI = 12×2 = 24W
Q2. 2Ω, 4Ω, 6Ω श्रेणीक्रम में। तुल्य R?
Rₛ = 2+4+6 = 12Ω
Q3. 3Ω और 6Ω पार्श्वक्रम में। तुल्य R?
Rₚ = (3×6)/(3+6) = 18/9 = 2Ω
Q4. 100W, 220V बल्ब का R और I?
R = V²/P = 48400/100 = 484Ω | I = P/V = 100/220 = 0.45A
Q5. 1500W हीटर, 2h/day, 30 दिन। बिल (₹8/unit)?
E = 1.5×60 = 90 kWh | बिल = 90×8 = ₹720
Q6. तांबे का तार: L=2m, A=1mm², ρ=1.69×10⁻⁸ Ω·m। R=?
R = ρL/A = (1.69×10⁻⁸×2)/(10⁻⁶) = 0.0338Ω
Q7. 5A धारा, 10Ω, 2 मिनट। ऊष्मा?
H = I²Rt = 25×10×120 = 30,000 J = 30 kJ
11. MCQs (बहुविकल्पीय प्रश्न)
1. विद्युत धारा का SI मात्रक:
(a) वोल्ट (b) ओम (c) ऐम्पियर (d) कूलॉम | ✓ (c)2. ओम का नियम:
(a) V=IR (b) V=I/R (c) R=VI (d) I=VR | ✓ (a)3. 1 कूलॉम = इलेक्ट्रॉन:
(a) 6.25×10¹⁸ (b) 6.25×10¹⁹ (c) 1.6×10⁻¹⁹ (d) 6×10²³ | ✓ (a)4. श्रेणीक्रम में धारा:
(a) विभाजित (b) समान (c) शून्य (d) अनंत | ✓ (b)5. पार्श्वक्रम में विभवान्तर:
(a) विभाजित (b) समान (c) शून्य (d) बदलता | ✓ (b)6. 1 kWh =
(a) 3.6×10⁶ J (b) 3.6×10³ J (c) 3.6 J (d) 36 J | ✓ (a)7. फ्यूज आधारित है:
(a) चुंबकीय (b) रासायनिक (c) तापीय (d) प्रकाशीय | ✓ (c)8. बल्ब का तंतु:
(a) तांबा (b) लोहा (c) टंगस्टन (d) नाइक्रोम | ✓ (c)9. हीटर का तार:
(a) तांबा (b) टंगस्टन (c) नाइक्रोम (d) Al | ✓ (c)10. ऐमीटर जोड़ते हैं:
(a) श्रेणी (b) पार्श्व (c) कहीं भी (d) बाहर | ✓ (a)11. वोल्टमीटर जोड़ते हैं:
(a) श्रेणी (b) पार्श्व (c) कहीं भी (d) बाहर | ✓ (b)12. घरों में उपकरण:
(a) श्रेणी (b) पार्श्व (c) मिश्रित (d) कोई नहीं | ✓ (b)13. भारत में मेन्स:
(a) 110V (b) 220V (c) 440V (d) 330V | ✓ (b)14. शक्ति का मात्रक:
(a) जूल (b) वाट (c) कूलॉम (d) ओम | ✓ (b)15. प्रतिरोध का मात्रक:
(a) A (b) V (c) Ω (d) W | ✓ (c)16. प्रतिरोधकता का मात्रक:
(a) Ω (b) Ω·m (c) Ω/m (d) m/Ω | ✓ (b)📊 राशियाँ, मात्रक, सूत्र:
| राशि | प्रतीक | मात्रक | सूत्र |
|---|---|---|---|
| धारा | I | A | I=Q/t |
| आवेश | Q | C | Q=It |
| विभवान्तर | V | V | V=W/Q |
| प्रतिरोध | R | Ω | R=V/I |
| प्रतिरोधकता | ρ | Ω·m | ρ=RA/L |
| शक्ति | P | W | P=VI |
| ऊर्जा | E | kWh | E=Pt |
| ऊष्मा | H | J | H=I²Rt |
No comments:
Post a Comment