सरल शब्दों में सर्किट के एक खंड के लिए ओम का नियम। ओम का नियम - एक श्रृंखला का गैर-समान खंड एक श्रृंखला का सजातीय और गैर-समान खंड

श्रृंखला के सजातीय खंड के लिए ओम का नियम:

सर्किट के एक खंड को सजातीय कहा जाता है यदि इसमें वर्तमान स्रोत शामिल नहीं है। I=U/R, 1 ओम - एक कंडक्टर का प्रतिरोध जिसमें 1A का बल 1V पर प्रवाहित होता है।

प्रतिरोध की मात्रा चालक सामग्री के आकार और गुणों पर निर्भर करती है। एक सजातीय बेलनाकार कंडक्टर के लिए, इसका R=ρl/S, ρ उपयोग की गई सामग्री के आधार पर एक मान है - पदार्थ की प्रतिरोधकता, ρ=RS/l से यह इस प्रकार है कि (ρ) = 1 ओम*m। ρ का व्युत्क्रम विशिष्ट चालकता γ=1/ρ है।

यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि बढ़ते तापमान के साथ धातुओं का विद्युत प्रतिरोध बढ़ता है। बहुत कम तापमान पर धातुओं की प्रतिरोधकता बढ़ जाती है

निरपेक्ष तापमान p = α*p 0 *T, p 0 - 0 o C पर प्रतिरोधकता, α - तापमान गुणांक। अधिकांश धातुओं के लिए α = 1/273 = 0.004 K -1. पी = पी 0 *(1+ α*t), टी - ओ सी में तापमान।

धातुओं के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के अनुसार, एक आदर्श क्रिस्टल जाली वाली धातुओं में, इलेक्ट्रॉन प्रतिरोध (पी = 0) का अनुभव किए बिना चलते हैं।

विद्युत प्रतिरोध की उपस्थिति का कारण क्रिस्टल जाली में विदेशी अशुद्धियाँ और भौतिक दोष, साथ ही परमाणुओं की थर्मल गति है। परमाणु कंपन का आयाम t पर निर्भर करता है। टी पर प्रतिरोधकता की निर्भरता एक जटिल कार्य है:

पी(टी) = पी रेस्ट + पी आईडी। , पी बाकी - अवशिष्ट प्रतिरोधकता, पी आईडी। - आदर्श धातु प्रतिरोध।

आदर्श प्रतिरोध बिल्कुल शुद्ध धातु से मेल खाता है और यह केवल परमाणुओं के थर्मल कंपन से निर्धारित होता है। सामान्य विचारों के आधार पर, प्रतिरोध आईडी. धातु को T → 0 पर 0 की ओर प्रवृत्त होना चाहिए। हालाँकि, एक फलन के रूप में प्रतिरोधकता स्वतंत्र पदों के योग से बनी होती है, इसलिए, t → में कमी के साथ प्रतिरोधकता के क्रिस्टल जाली में अशुद्धियों और अन्य दोषों की उपस्थिति के कारण कुछ डीसी में वृद्धि पी आराम. कभी-कभी कुछ धातुओं के लिए पी की तापमान निर्भरता न्यूनतम से गुजरती है। रेस. मूल्य मारो प्रतिरोध जाली में दोषों की उपस्थिति और अशुद्धता सामग्री पर निर्भर करता है।

j=γ*E - विभेदित रूप में ओम का नियम, कंडक्टर के प्रत्येक बिंदु पर प्रक्रिया का वर्णन करता है, जहां j वर्तमान घनत्व है, E विद्युत क्षेत्र की ताकत है।

सर्किट में एक अवरोधक आर और एक वर्तमान स्रोत शामिल है। सर्किट के एक गैर-समान खंड में, वर्तमान वाहक पर इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के अलावा बाहरी बलों द्वारा कार्य किया जाता है। बाहरी ताकतें इलेक्ट्रोस्टैटिक जैसे वर्तमान वाहकों की क्रमबद्ध गति का कारण बन सकती हैं। सर्किट के एक गैर-समान खंड में, ईएमएफ स्रोत द्वारा बनाए गए बाहरी बलों के क्षेत्र को विद्युत आवेशों के क्षेत्र में जोड़ा जाता है। विभेदित रूप में ओम का नियम: j=γE. एक गैर-समान कंडक्टर j=γ(E+E*)(1) के मामले में सूत्र को सामान्य बनाना।

श्रृंखला के एक अमानवीय खंड के लिए विभेदित रूप में ओम के नियम से, कोई इस खंड के लिए ओम के नियम के अभिन्न रूप की ओर बढ़ सकता है। ऐसा करने के लिए, एक विषम क्षेत्र पर विचार करें। इसमें कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शन परिवर्तनशील हो सकता है। आइए मान लें कि सर्किट के इस खंड के अंदर एक लाइन है, जिसे हम करंट सर्किट कहेंगे, जो संतोषजनक है:

1. समोच्च के लंबवत प्रत्येक खंड में, मात्राएँ j, γ, E, E* का मान समान है।

2. प्रत्येक बिंदु पर j, E और E* समोच्च के स्पर्शरेखा से निर्देशित हैं।

आइए हम मनमाने ढंग से समोच्च के साथ गति की दिशा चुनें। मान लीजिए कि चुनी गई दिशा 1 से 2 तक की गति के अनुरूप है। क्षेत्र एस और समोच्च तत्व डीएल के साथ एक कंडक्टर तत्व लें। आइए हम (1) में शामिल वैक्टर को समोच्च तत्व dl पर प्रोजेक्ट करें: j=γ(E+E*) (2)।

समोच्च के साथ I क्षेत्र पर वर्तमान घनत्व के प्रक्षेपण के बराबर है: I=jS (3)।

विशिष्ट चालकता: γ=1/ρ. (2) I/S=1/ρ(E+E*) में प्रतिस्थापित करके dl से गुणा करें और समोच्च ∫Iρdl/S=∫Eedl+∫E*edl के साथ एकीकृत करें। आइए इस बात को ध्यान में रखें कि ∫ρdl/S=R, और ∫Eedl=(φ 1 -φ 2), ∫E*edl= ε 12, IR= ε 12 +(φ 1 -φ 2)। ε 12, I की तरह, एक बीजगणितीय मात्रा है, इसलिए यह सहमति हुई कि जब ع चुनी हुई दिशा 1-2 में सकारात्मक वर्तमान वाहक की गति को बढ़ावा देता है, तो ε 12 >0 पर विचार करें। लेकिन व्यवहार में, यह मामला है, जब सर्किट के एक खंड के चारों ओर घूमते समय, पहले एक नकारात्मक ध्रुव का सामना करना पड़ता है, फिर एक सकारात्मक ध्रुव का। यदि ع चुनी हुई दिशा में सकारात्मक वाहकों की गति को रोकता है, तो ε 12

ओम का नियम सर्किट का अमानवीय खंड

1.8. बिजली. ओम कानून

यदि किसी इंसुलेटेड कंडक्टर को विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो कंडक्टर में मुक्त आवेशों q पर एक बल कार्य करेगा, जिसके परिणामस्वरूप कंडक्टर में मुक्त आवेशों का एक अल्पकालिक संचलन होता है। यह प्रक्रिया तब समाप्त होगी जब कंडक्टर की सतह पर उत्पन्न होने वाले आवेशों का अपना विद्युत क्षेत्र बाहरी क्षेत्र की पूरी तरह से भरपाई कर देगा। कंडक्टर के अंदर परिणामी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र शून्य होगा (§ 1.5 देखें)।

हालाँकि, कंडक्टरों में, कुछ शर्तों के तहत, मुक्त विद्युत आवेश वाहकों की निरंतर क्रमबद्ध गति हो सकती है। इस गति को विद्युत धारा कहते हैं। विद्युत धारा की दिशा को धनात्मक मुक्त आवेशों की गति की दिशा माना जाता है। किसी चालक में विद्युत धारा के अस्तित्व के लिए उसमें एक विद्युत क्षेत्र बनाना आवश्यक है।

विद्युत धारा का एक मात्रात्मक माप वर्तमान शक्ति I है - समय अंतराल Δ t से इस समय अंतराल पर कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन के माध्यम से स्थानांतरित चार्ज Δ q के अनुपात के बराबर एक अदिश भौतिक मात्रा :

यदि धारा की शक्ति और उसकी दिशा समय के साथ नहीं बदलती है, तो ऐसी धारा को स्थिरांक कहा जाता है।

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) में करंट को एम्पीयर (ए) में मापा जाता है। 1 ए की वर्तमान इकाई वर्तमान के साथ दो समानांतर कंडक्टरों की चुंबकीय बातचीत द्वारा स्थापित की जाती है (देखें § 1.16)।

प्रत्यक्ष विद्युत धारा केवल एक बंद सर्किट में बनाई जा सकती है जिसमें मुक्त आवेश वाहक बंद प्रक्षेप पथ के साथ घूमते हैं। ऐसे सर्किट के विभिन्न बिंदुओं पर विद्युत क्षेत्र समय के साथ स्थिर रहता है। नतीजतन, प्रत्यक्ष धारा सर्किट में विद्युत क्षेत्र में जमे हुए इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का चरित्र होता है। लेकिन जब एक विद्युत आवेश एक बंद पथ के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में चलता है, तो विद्युत बलों द्वारा किया गया कार्य शून्य होता है (§ 1.4 देखें)। इसलिए, प्रत्यक्ष धारा के अस्तित्व के लिए, विद्युत परिपथ में एक उपकरण का होना आवश्यक है जो गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक मूल की शक्तियों के कार्य के कारण सर्किट के अनुभागों में संभावित अंतर पैदा करने और बनाए रखने में सक्षम हो। ऐसे उपकरणों को प्रत्यक्ष धारा स्रोत कहा जाता है। वर्तमान स्रोतों से मुक्त आवेश वाहकों पर कार्य करने वाले गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक मूल के बलों को बाहरी बल कहा जाता है।

बाह्य शक्तियों की प्रकृति भिन्न-भिन्न हो सकती है। गैल्वेनिक कोशिकाओं या बैटरियों में वे विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं; प्रत्यक्ष धारा जनरेटर में, जब कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र में चलते हैं तो बाहरी बल उत्पन्न होते हैं। विद्युत सर्किट में वर्तमान स्रोत पंप के समान भूमिका निभाता है, जो एक बंद हाइड्रोलिक प्रणाली में तरल पदार्थ को पंप करने के लिए आवश्यक है। बाहरी बलों के प्रभाव में, विद्युत आवेश इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकतों के विरुद्ध वर्तमान स्रोत के अंदर चलते हैं, जिसके कारण एक बंद सर्किट में निरंतर विद्युत प्रवाह बनाए रखा जा सकता है।

जब विद्युत आवेश प्रत्यक्ष धारा परिपथ के साथ चलते हैं, तो धारा स्रोतों के अंदर कार्य करने वाली बाहरी शक्तियां कार्य करती हैं।

कार्य के अनुपात के बराबर एक भौतिक मात्रा वर्तमान स्रोत के नकारात्मक ध्रुव से सकारात्मक ध्रुव तक चार्ज q को स्थानांतरित करते समय बाहरी बलों का एक सेंट इस चार्ज के मूल्य को स्रोत का इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) कहा जाता है:

इस प्रकार, ईएमएफ एक सकारात्मक चार्ज को स्थानांतरित करते समय बाहरी बलों द्वारा किए गए कार्य से निर्धारित होता है। संभावित अंतर की तरह इलेक्ट्रोमोटिव बल को वोल्ट (वी) में मापा जाता है।

जब एक एकल सकारात्मक चार्ज एक बंद प्रत्यक्ष वर्तमान सर्किट के साथ चलता है, तो बाहरी बलों द्वारा किया गया कार्य इस सर्किट में कार्यरत ईएमएफ के योग के बराबर होता है, और इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य शून्य होता है।

एक डीसी सर्किट को अलग-अलग खंडों में विभाजित किया जा सकता है। वे क्षेत्र जहां कोई बाहरी ताकतें कार्य नहीं करतीं (अर्थात् वे क्षेत्र जिनमें विद्युत धारा के स्रोत नहीं हैं) सजातीय कहलाते हैं। जिन क्षेत्रों में वर्तमान स्रोत शामिल होते हैं उन्हें अमानवीय कहा जाता है।

जब एक एकल सकारात्मक चार्ज सर्किट के एक निश्चित खंड के साथ चलता है, तो कार्य इलेक्ट्रोस्टैटिक (कूलम्ब) और बाहरी बलों दोनों द्वारा किया जाता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों का कार्य अमानवीय खंड के प्रारंभिक (1) और अंतिम (2) बिंदुओं के बीच संभावित अंतर Δφ 12 = φ 1 - φ 2 के बराबर है। परिभाषा के अनुसार, बाहरी बलों का कार्य किसी दिए गए क्षेत्र में कार्यरत इलेक्ट्रोमोटिव बल 12 के बराबर होता है। अतः कुल कार्य बराबर है

यू 12 के मान को आमतौर पर सर्किट सेक्शन 1-2 में वोल्टेज कहा जाता है। एक सजातीय क्षेत्र के मामले में, वोल्टेज संभावित अंतर के बराबर है:

जर्मन भौतिक विज्ञानी जी. ओम ने 1826 में प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया था कि एक सजातीय धातु कंडक्टर (यानी, एक कंडक्टर जिसमें कोई बाहरी बल कार्य नहीं करता है) के माध्यम से बहने वाली वर्तमान शक्ति कंडक्टर के सिरों पर वोल्टेज यू के समानुपाती होती है:

मान R को आमतौर पर विद्युत प्रतिरोध कहा जाता है। जिस कंडक्टर में विद्युत प्रतिरोध होता है उसे प्रतिरोधक कहा जाता है। यह संबंध सर्किट के एक सजातीय खंड के लिए ओम के नियम को व्यक्त करता है: कंडक्टर में वर्तमान ताकत लागू वोल्टेज के सीधे आनुपातिक और कंडक्टर के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

चालकों के विद्युत प्रतिरोध की SI इकाई ओम (Ω) है। 1 ओम के प्रतिरोध में सर्किट का एक भाग होता है जिसमें 1 V के वोल्टेज पर 1 A का करंट होता है।

ओम के नियम का पालन करने वाले कंडक्टर रैखिक कहलाते हैं। वोल्टेज यू पर वर्तमान I की ग्राफिकल निर्भरता (ऐसे ग्राफ़ को वर्तमान-वोल्टेज विशेषताएँ कहा जाता है, जिसे संक्षेप में VAC कहा जाता है) को निर्देशांक की उत्पत्ति से गुजरने वाली एक सीधी रेखा द्वारा दर्शाया गया है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ऐसी कई सामग्रियां और उपकरण हैं जो ओम के नियम का पालन नहीं करते हैं, उदाहरण के लिए, अर्धचालक डायोड या गैस-डिस्चार्ज लैंप। धातु के कंडक्टरों के साथ भी, पर्याप्त उच्च धाराओं पर, ओम के रैखिक नियम से विचलन देखा जाता है, क्योंकि धातु के कंडक्टरों का विद्युत प्रतिरोध बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है।

ईएमएफ वाले सर्किट के एक खंड के लिए, ओम का नियम निम्नलिखित रूप में लिखा गया है:

इस संबंध को आमतौर पर श्रृंखला के एक अमानवीय खंड के लिए सामान्यीकृत ओम का नियम या ओम का नियम कहा जाता है।

चित्र में. 1.8.2 एक बंद डीसी सर्किट दिखाता है। श्रृंखला अनुभाग (सीडी) एक समान है।

सर्किट के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम

व्यवहार में, यह स्पष्ट है कि एक बंद सर्किट में एक स्थिर धारा बनाए रखने के लिए, कूलम्ब बलों की तुलना में मौलिक रूप से भिन्न प्रकृति के बलों की आवश्यकता होती है, तब एक मामला देखा जाता है, जब सर्किट के एक खंड में, मुक्त विद्युत आवेश एक साथ होते हैं विद्युत क्षेत्र बलों और बाह्य बलों (विद्युत प्रतिरोध बलों (कूलम्ब बल) के अपवाद के साथ, प्रति चार्ज कार्य करने वाले किसी भी गैर-रूढ़िवादी बल) दोनों द्वारा कार्य किया जाता है। ऐसे अनुभाग को श्रृंखला का विषमांगी अनुभाग कहा जाता है। नीचे दिया गया चित्र ऐसे अनुभाग का एक उदाहरण दिखाता है।

सर्किट में किसी भी बिंदु पर क्षेत्र की ताकत कूलम्ब बलों के क्षेत्र और बाहरी बलों के क्षेत्र के वेक्टर योग के बराबर है:

आइए सर्किट के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम बनाएं - वर्तमान ताकत इस खंड में वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है और इसके कुल प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती है:

- श्रृंखला के गैर-समान खंड के लिए ओम के नियम का सूत्र।

• मैं - वर्तमान ताकत,
• U12 - क्षेत्र में वोल्टेज,
• R परिपथ का कुल प्रतिरोध है।

संभावित अंतर एक इकाई सकारात्मक चार्ज (क्यू) को बिंदु 1 से बिंदु 2 तक स्थानांतरित करने के लिए विद्युत क्षेत्र बल के कार्य को दर्शाता है:

- जहां φ1 और φ 2 अनुभाग के अंत में क्षमताएं हैं।

EMF बिंदु 1 के एकल धनात्मक आवेश को बिंदु 2 पर स्थानांतरित करने के लिए बाहरी बलों के कार्य को दर्शाता है: - जहां ε12 इस क्षेत्र में कार्यरत ईएमएफ है, जो संख्यात्मक रूप से समोच्च के साथ एकल सकारात्मक चार्ज को स्थानांतरित करने के कार्य के बराबर है।

सर्किट के एक खंड पर वोल्टेज विद्युत बलों और बाहरी बलों के कुल कार्य को दर्शाता है:



तब ओम का नियम इस प्रकार बनेगा:

ईएमएफ या तो सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है। यह अनुभाग में ईएमएफ को शामिल करने की ध्रुवीयता पर निर्भर करता है। यदि वर्तमान स्रोत के अंदर सर्किट को नकारात्मक ध्रुव से सकारात्मक ध्रुव तक बनाया जाता है, तो ईएमएफ सकारात्मक है (आंकड़ा देखें)। ऐसे में बाहरी ताकतें सकारात्मक कार्य करती हैं। यदि सकारात्मक ध्रुव से ऋणात्मक ध्रुव की ओर चक्कर लगाया जाता है, तो ईएमएफ ऋणात्मक होता है। सीधे शब्दों में कहें, यदि ईएमएफ सकारात्मक आवेशों की गति को बढ़ावा देता है, तो ε>0, अन्यथा ε



चित्र में दिखाए गए खंड AB से बहने वाली धारा का निर्धारण करें। स्रोत ईएमएफ 20 वी, आंतरिक प्रतिरोध 1 ओम, बिंदु ए और बी की क्षमता क्रमशः 15 वी और 5 वी, तार प्रतिरोध 3 ओम।



• ε = 20 वी
• आर = 1 ओम
• φ1 = 15 वी
• φ2 = 5 वी
• आर = 3 ओम
• मैं - ?
• आइए सर्किट के एक गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम लिखें -
• यह मानते हुए कि बिंदु A खंड की शुरुआत है, और बिंदु B अंत है, हम EMF को ऋण चिह्न के साथ लेते हैं और, प्रारंभिक डेटा को प्रतिस्थापित करते हुए, हमें मिलता है
• ऋण चिह्न इंगित करता है कि धारा बिंदु B से बिंदु A की ओर प्रवाहित होती है, कम क्षमता वाले बिंदु से अधिक क्षमता वाले बिंदु की ओर प्रवाहित होती है, जो वर्तमान स्रोतों के लिए सामान्य है।
• उत्तर:-2.5 ए

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, दोनों तत्व एक दूसरे की ओर "जुड़े हुए हैं"। बिंदु A और B के बीच संभावित अंतर निर्धारित करें यदि ε1 = 1.4 V, r1 = 0.4 ओम, ε2 = 1.8 V, r2 = 0.6 ओम।

बिजली

जब एक बंद सर्किट में विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो मुक्त आवेश एक स्थिर विद्युत क्षेत्र और बाहरी बलों के अधीन होते हैं। इस मामले में, इस सर्किट के कुछ खंडों में, करंट केवल एक स्थिर विद्युत क्षेत्र द्वारा निर्मित होता है। श्रृंखला के ऐसे खंडों को सजातीय कहा जाता है। इस सर्किट के कुछ खंडों में, स्थिर विद्युत क्षेत्र की ताकतों के अलावा, बाहरी ताकतें भी कार्य करती हैं। श्रृंखला का वह भाग जिस पर बाहरी बल कार्य करते हैं, श्रृंखला का गैर-समान खंड कहलाता है।

यह पता लगाने के लिए कि इन क्षेत्रों में वर्तमान ताकत किस पर निर्भर करती है, वोल्टेज की अवधारणा को स्पष्ट करना आवश्यक है।

आइए पहले श्रृंखला के एक सजातीय खंड पर विचार करें (चित्र 1, ए)। इस मामले में, चार्ज को स्थानांतरित करने का कार्य केवल एक स्थिर विद्युत क्षेत्र की ताकतों द्वारा किया जाता है, और यह खंड संभावित अंतर Δφ द्वारा विशेषता है। अनुभाग के अंत में संभावित अंतर , जहां AK एक स्थिर विद्युत क्षेत्र की शक्तियों द्वारा किया गया कार्य है। सर्किट के अमानवीय खंड (छवि 1, बी) में, सजातीय खंड के विपरीत, ईएमएफ का एक स्रोत होता है, और इस खंड में इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र बलों का काम बाहरी बलों के काम में जोड़ा जाता है। परिभाषा के अनुसार, जहां q सकारात्मक चार्ज है जो श्रृंखला में किन्हीं दो बिंदुओं के बीच चलता है; - विचाराधीन अनुभाग की शुरुआत और अंत में बिंदुओं के बीच संभावित अंतर; . फिर वे तनाव के बदले तनाव की बात करते हैं: एस्टैटिक। इ। पी. = ईई/स्टेट. n. + स्था. सर्किट के एक खंड में वोल्टेज यू एक भौतिक अदिश राशि है जो इस खंड में एक सकारात्मक चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए बाहरी बलों और इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र बलों के कुल कार्य के बराबर है:



इस सूत्र से यह स्पष्ट है कि सामान्य स्थिति में, सर्किट के किसी दिए गए खंड में वोल्टेज इस खंड में संभावित अंतर और ईएमएफ के बीजगणितीय योग के बराबर है। यदि क्षेत्र पर केवल विद्युत बल कार्य करते हैं (ε = 0), तो। इस प्रकार, केवल सर्किट के एक सजातीय खंड के लिए वोल्टेज और संभावित अंतर की अवधारणाएं मेल खाती हैं।

श्रृंखला के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम इस प्रकार है:



जहाँ R अमानवीय खंड का कुल प्रतिरोध है।

ईएमएफ ε या तो सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है। यह अनुभाग में ईएमएफ को शामिल करने की ध्रुवीयता के कारण है: यदि वर्तमान स्रोत द्वारा बनाई गई दिशा अनुभाग में वर्तमान प्रवाह की दिशा के साथ मेल खाती है (अनुभाग में वर्तमान की दिशा स्रोत के अंदर मेल खाती है) नकारात्मक ध्रुव से सकारात्मक दिशा), अर्थात। EMF किसी दिए गए दिशा में धनात्मक आवेशों की गति को बढ़ावा देता है, तो ε > 0, अन्यथा, यदि EMF किसी दिए गए दिशा में धनात्मक आवेशों की गति को रोकता है, तो ε

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वैद्युतवाहक बल। सर्किट के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम। किरचॉफ का नियम

हमने सर्किट के एक सजातीय खंड के लिए ओम के नियम (98.1) पर विचार किया, यानी, जिसमें ईएमएफ कार्य नहीं करता है (बाहरी बल कार्य नहीं करते हैं)। अब आइये विचार करें श्रृंखला का विषम खंड।

यदि करंट प्रवाहित होता है स्तब्धअनुभाग बनाने वाले कंडक्टर 1-2, फिर काम करो ए 12ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के नियम के अनुसार, वर्तमान वाहक पर किए गए सभी बल (बाह्य और इलेक्ट्रोस्टैटिक) क्षेत्र में जारी गर्मी के बराबर हैं। किसी आवेश को स्थानांतरित करते समय किए गए बलों का कार्य प्र0स्थान चालू 1-2, (97.4) के अनुसार, ए 12 = क्यू 0 ई 0 + क्यू 0 ()

ईएमएफ ई 12, धारा शक्ति/की तरह, एक अदिश राशि है। बाहरी ताकतों द्वारा किए गए कार्य के संकेत के आधार पर इसे सकारात्मक या नकारात्मक संकेत के साथ लिया जाना चाहिए। यदि ईएमएफ चुनी हुई दिशा में धनात्मक आवेशों की गति को बढ़ावा देता है (दिशा में)। 1 - 2), फिर ई 12 > 0. यदि ईएमएफ किसी दिए गए दिशा में सकारात्मक चार्ज की गति को रोकता है, तो ई 12

अभिव्यक्ति (1) या (2) दर्शाता है अभिन्न रूप में सर्किट के एक अमानवीय खंड के लिए ओम का नियम, जो है सामान्यीकृत ओम का नियम.

यदि श्रृंखला के इस खंड में कोई वर्तमान स्रोत नहीं (ई 12 = 0), फिर (4) से हम पहुंचते हैं श्रृंखला के एक सजातीय खंड के लिए ओम का नियम(98.1): I = Ф1-Ф2/R = यू/आर

यदि विद्युत परिपथ बंद किया हुआ,फिर चयनित बिंदु 1 और 2संपाती, φ 1 = φ 2

तब (4) से हम प्राप्त करते हैं बंद सर्किट के लिए ओम का नियम: आई=ई/आर + आर 1

यदि आप जर्मन भौतिक विज्ञानी जी. आर. किरचॉफ द्वारा तैयार किए गए नियमों का उपयोग करते हैं तो शाखित श्रृंखलाओं की गणना बहुत सरल हो जाती है। इनमें से दो नियम हैं.

इनमें से पहला श्रृंखला के नोड्स से संबंधित है। नोड वह बिंदु है जहां दो से अधिक कंडक्टर मिलते हैं।(चित्र 4.4)। नोड में प्रवाहित होने वाली धारा को सकारात्मक माना जाता है, नोड से प्रवाहित होने वाली धारा का संकेत विपरीत होता है। किरचॉफ का पहला नियम बताता है कि एक नोड पर अभिसरण धाराओं का बीजगणितीय योग शून्य के बराबर है: .

यह नियम सातत्य समीकरण से अर्थात् अंततः आवेश संरक्षण के नियम से चलता है। किरचॉफ के पहले नियम के अनुसार संकलित समीकरणों की संख्या होनी चाहिए अध्ययनाधीन श्रृंखला में नोड्स की संख्या से एक कम. यह परिणामी समीकरणों की रैखिक स्वतंत्रता सुनिश्चित करता है।

दूसरा नियम शाखित सर्किट में किसी भी पृथक बंद लूप पर लागू होता है (उदाहरण के लिए, 1-3-2) (चित्र 4.5 देखें)। आइए ट्रैवर्सल की दिशा निर्धारित करें, इसे एक तीर से चित्रित करें। आइए हम सर्किट के प्रत्येक अशाखित अनुभाग पर ओम का नियम लागू करें: ; .

इन व्यंजकों को जोड़ने पर एक समीकरण प्राप्त होता है;
जो व्यक्त करता है किरचॉफ का दूसरा नियम: किसी भी बंद सर्किट के लिए, सभी वोल्टेज बूंदों का बीजगणितीय योग इस सर्किट में सभी ईएमएफ के योग के बराबर है.

सभी बंद लूपों, संज्ञाओं के लिए समान समीकरण बनाए जा सकते हैं। किसी दिए गए शाखित सर्किट में, हालांकि, उनकी संख्या स्वतंत्र सर्किट के समीकरणों द्वारा सीमित होनी चाहिए जिसमें कम से कम एक करंट होता है जो अन्य में शामिल नहीं होता है।
किरचॉफ के दूसरे नियम के अनुसार समीकरण बनाते समय, धाराओं और ईएमएफ को यात्रा की चुनी हुई दिशा के अनुसार संकेत दिए जाने चाहिए।
उदाहरण के लिए, धारा को "+" माना जाना चाहिए, यह बाईपास की दिशा में बहती है। ईएमएफ को प्लस चिह्न भी निर्दिष्ट करने की आवश्यकता है, क्योंकि यह बाईपास दिशा में कार्य करता है। करंट और ईएमएफ को ऋण चिह्न दिया गया है।
व्यवहार में, समस्याओं को हल करते समय, समीकरण बनाते समय, धाराओं की दिशाओं को मनमाने ढंग से चुना जाता है और, इसके अनुसार, संकेत नियम लागू किया जाता है।
समस्या को हल करके धाराओं की वास्तविक दिशा निर्धारित की जाएगी: यदि कोई धारा सकारात्मक निकलती है, तो उसकी दिशा सही चुनी जाती है, यदि नकारात्मक होती है, तो वास्तव में वह चुनी हुई दिशा के विपरीत बहती है। किरचॉफ के पहले और दूसरे नियम के अनुसार संकलित स्वतंत्र समीकरणों की संख्या, विभिन्न धाराओं की संख्या के बराबर, एक शाखित शृंखला में बह रही है। इसलिए, यदि ईएमएफ और प्रतिरोध दिया गया है, तो सभी धाराओं की गणना की जा सकती है।

यदि किसी सर्किट में केवल इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकतें वर्तमान वाहकों पर कार्य करती हैं, तो वाहक उच्च क्षमता वाले बिंदुओं से कम क्षमता वाले बिंदुओं की ओर बढ़ते हैं (उन्हें सकारात्मक माना जाता है)। इससे सर्किट के सभी बिंदुओं पर संभावित समीकरण और विद्युत क्षेत्र गायब हो जाता है। इसलिए, प्रत्यक्ष धारा के अस्तित्व के लिए, सर्किट में एक उपकरण का होना आवश्यक है जो बलों के कार्य के कारण संभावित अंतर पैदा करने और बनाए रखने में सक्षम हो। गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक उत्पत्ति.ऐसे उपकरणों को कहा जाता है वर्तमान स्रोत. पॉवर्स गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक उत्पत्ति,वर्तमान स्रोतों से आरोपों पर कार्रवाई करना कहा जाता है तीसरे पक्ष।

बाहरी ताकतों की प्रकृति भिन्न-भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, गैल्वेनिक कोशिकाओं में वे इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट्स के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा के कारण उत्पन्न होते हैं; जनरेटर में - जनरेटर रोटर आदि के घूर्णन की यांत्रिक ऊर्जा के कारण विद्युत सर्किट में वर्तमान स्रोत की भूमिका,

लाक्षणिक रूप से कहें तो, पंप की भूमिका के समान, जो हाइड्रोलिक प्रणाली में तरल पदार्थ को पंप करने के लिए आवश्यक है। बाहरी बलों के निर्मित क्षेत्र के प्रभाव में, विद्युत आवेश इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकतों के विरुद्ध वर्तमान स्रोत के अंदर चले जाते हैं, जिसके कारण सर्किट के सिरे समर्थित होते हैं

एक संभावित अंतर मौजूद है और सर्किट में एक निरंतर विद्युत धारा प्रवाहित होती है।

बाहरी ताकतें विद्युत आवेशों को स्थानांतरित करने का कार्य करती हैं। किसी इकाई धनात्मक आवेश को हिलाने पर बाहरी बलों द्वारा किए गए कार्य से निर्धारित भौतिक मात्रा कहलाती है वैद्युतवाहक बल (ईएमएफ) सर्किट में अभिनय: (97.1)

यह कार्य वर्तमान स्रोत में व्यय हुई ऊर्जा के कारण होता है, इसलिए मूल्य इइसे किसी सर्किट में शामिल वर्तमान स्रोत का इलेक्ट्रोमोटिव बल भी कहा जा सकता है। अक्सर, यह कहने के बजाय: "बाहरी ताकतें सर्किट में कार्य करती हैं," वे कहते हैं: "ईएमएफ सर्किट में कार्य करता है," यानी। शब्द "इलेक्ट्रोमोटिव बल" का प्रयोग बाहरी बलों की विशेषता के रूप में किया जाता है। ईएमएफ, क्षमता की तरह, वोल्ट में व्यक्त किया जाता है। बाह्य बल F CT आवेश पर कार्य करता है क्यूओ,जहाँ के रूप में व्यक्त किया जा सकता है खाना- बाहरी ताकतों की क्षेत्र शक्ति. किसी आवेश को स्थानांतरित करने के लिए बाह्य बलों का कार्य प्रश्न ओसर्किट के एक बंद खंड पर

(97.2) से विभाजित करना क्यूओ,हम सर्किट में अभिनय करने वाले ईएमएफ के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त करते हैं:

वे। एक बंद सर्किट में अभिनय करने वाले ईएमएफ को बाहरी बलों के क्षेत्र शक्ति वेक्टर के परिसंचरण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। ईएमएफ साइट पर कार्य कर रहा है 1 - 2, (97.3) के बराबर

प्रति शुल्क प्र0बाह्य बलों के अतिरिक्त, स्थिरवैद्युत क्षेत्र के बल Fe = प्र0 ई.इस प्रकार, परिपथ में आवेश पर कार्य करने वाला परिणामी बल है क्यूओ,के बराबर एफ = एफ सीटी+ एफ सी= प्र0 (ई सीटी+ई)।

आवेश पर परिणामी बल द्वारा किया गया कार्य प्र0स्थान चालू 1 - 2, के बराबर

भावों का उपयोग करना (97.3) और(84.8), हम लिख सकते हैं

एक बंद सर्किट के लिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा किया गया कार्य शून्य है (देखें)। § 83), इसलिए इस मामले में ए 12 =क्यू 0 ई 12.

वोल्टेज यूस्थान चालू 1 - 2 कुल इलेक्ट्रोस्टैटिक (कूलम्ब) क्षेत्र द्वारा किए गए कार्य द्वारा निर्धारित एक भौतिक मात्रा है औरसर्किट के किसी दिए गए खंड में एकल धनात्मक आवेश को स्थानांतरित करते समय बाहरी बल। इस प्रकार, (97.4) के अनुसार,

तनाव की अवधारणा है सामान्यकरणसंभावित अंतर की अवधारणा: सर्किट अनुभाग के सिरों पर वोल्टेज संभावित अंतर के बराबर है परइस क्षेत्र में कोई ईएमएफ नहीं है, टी।यानी कोई बाहरी ताकतें नहीं हैं.

• 21 नवंबर 2011 का संघीय कानून एन 323-एफजेड "रूसी संघ में नागरिकों के स्वास्थ्य की रक्षा के बुनियादी सिद्धांतों पर" (संशोधन और परिवर्धन के साथ) 21 नवंबर 2011 का संघीय कानून एन 323-एफजेड "सुरक्षा के बुनियादी सिद्धांतों पर [संशोधन और परिवर्धन के साथ" ...]
• आपूर्तिकर्ता से अग्रिम की वापसी: लेखांकन और कर लेखांकन अग्रिम या पूर्व भुगतान वह भुगतान है जो आपूर्तिकर्ता (विक्रेता) द्वारा उत्पादों की वास्तविक शिपमेंट की तारीख से पहले या सेवाओं के प्रावधान से पहले प्राप्त किया जाता है [...]
• कार्य अनुबंधों के तहत विवादों को हल करने की प्रथा की समीक्षा "कार्य अनुबंधों के तहत विवादों को हल करने की प्रथा की समीक्षा" यूराल जिले के संघीय मध्यस्थता न्यायालय के प्रेसिडियम द्वारा अनुमोदित। 30 मार्च 2007 का प्रोटोकॉल नंबर 5 1. […]
• एक स्वायत्त पूर्वस्कूली शिक्षा संस्थान के परिचालन प्रबंधन में एक अचल संपत्ति संपत्ति (किंडरगार्टन भवन) शामिल है। संपत्ति कर का मूल्यांकन और भुगतान एक स्वायत्त संस्था द्वारा किया जाता है [...]
• किसी अपराध के संकेतों की संख्या कानूनी दृष्टिकोण का सार अपराध को एक सामूहिक अवधारणा के रूप में मानना ​​​​है - तुरंत txt fb2 ePub html चयनित प्रारूप की फ़ाइल का एक लिंक आपके फ़ोन पर भेजा जाएगा […]
• यदि अपार्टमेंट के लिए सुरक्षा जमा/जमा राशि वापस नहीं की जाती है तो क्या करें। वापसी के लिए विस्तृत निर्देश, कानूनी रूप से कैसे कार्य करें और पैसे वापस कैसे करें। एक सामान्य स्थिति तब होती है, जब मासिक किराए के अलावा, […]

सर्किट के एक सजातीय अनुभाग में धारा की ताकत अनुभाग के निरंतर प्रतिरोध पर वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होती है और निरंतर वोल्टेज पर अनुभाग के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

कहाँयू - क्षेत्र में वोल्टेज, आर- क्षेत्र का प्रतिरोध.

प्रत्यक्ष धारा स्रोत वाले सर्किट के मनमाने खंड के लिए ओम का नियम।

कहाँφ 1 - φ 2 + ε = यू सर्किट के किसी दिए गए खंड पर वोल्टेज,आर - सर्किट के किसी दिए गए खंड का विद्युत प्रतिरोध।

संपूर्ण परिपथ के लिए ओम का नियम.

एक पूर्ण सर्किट में वर्तमान ताकत स्रोत के इलेक्ट्रोमोटिव बल के अनुपात के बराबर होती है और सर्किट के बाहरी और आंतरिक वर्गों के प्रतिरोधों के योग के बराबर होती है।

कहाँआर - सर्किट के बाहरी खंड का विद्युत प्रतिरोध,आर - सर्किट के आंतरिक खंड का विद्युत प्रतिरोध।

शार्ट सर्किट।

एक पूर्ण सर्किट के लिए ओम के नियम से यह पता चलता है कि किसी दिए गए वर्तमान स्रोत वाले सर्किट में वर्तमान ताकत केवल बाहरी सर्किट आर के प्रतिरोध पर निर्भर करती है।

यदि प्रतिरोध R वाला एक कंडक्टर किसी धारा स्रोत के ध्रुवों से जुड़ा है<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.

विद्युत प्रतिरोध (आर) एक भौतिक मात्रा है जो संख्यात्मक रूप से अनुपात के बराबर है
कंडक्टर के सिरों पर वोल्टेज कंडक्टर से गुजरने वाली धारा तक।
सर्किट के एक सेक्शन के लिए प्रतिरोध मान को सर्किट के एक सेक्शन के लिए ओम के नियम के सूत्र से निर्धारित किया जा सकता है।

हालाँकि, किसी कंडक्टर का प्रतिरोध सर्किट में करंट और वोल्टेज पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल कंडक्टर के आकार, आकार और सामग्री से निर्धारित होता है।

जहां एल कंडक्टर की लंबाई (एम) है, एस क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र (वर्ग मीटर) है,
आर (आरओ) - प्रतिरोधकता (ओम एम)।

प्रतिरोधकता

किसी दिए गए पदार्थ से बने किसी चालक का प्रतिरोध दर्शाता है,
1 मीटर लंबा और 1 वर्ग मीटर के क्रॉस सेक्शन के साथ।

प्रतिरोधकता की एसआई इकाई: 1 ओम मीटर

हालाँकि, व्यवहार में, तारों की मोटाई 1 वर्ग मीटर से काफी कम है।
इसलिए, प्रतिरोधकता के मापन की एक गैर-सिस्टम इकाई का अधिक बार उपयोग किया जाता है:

एसआई में सिस्टम में प्रतिरोध की माप की इकाई:

किसी चालक का प्रतिरोध 1 ओम है, यदि उसके सिरों पर विभवान्तर 1 V है,
इसमें 1 A की धारा प्रवाहित होती है।

किसी चालक में प्रतिरोध की उपस्थिति का कारण चालक के क्रिस्टल जाली के आयनों के साथ गतिमान इलेक्ट्रॉनों की परस्पर क्रिया है। विभिन्न पदार्थों से बने चालकों के लिए क्रांतिक जाली की संरचना में अंतर के कारण उनके प्रतिरोध एक दूसरे से भिन्न होते हैं।

एन39

सीरियल और समानांतर कनेक्शनइलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में - विद्युत सर्किट के तत्वों को जोड़ने के दो मुख्य तरीके। एक श्रृंखला कनेक्शन में, सभी तत्व एक-दूसरे से इस तरह से जुड़े होते हैं कि सर्किट के जिस हिस्से में वे शामिल होते हैं, उसमें एक भी नोड नहीं होता है। एक समानांतर कनेक्शन में, श्रृंखला में शामिल सभी तत्व दो नोड्स द्वारा एकजुट होते हैं और अन्य नोड्स के साथ कोई संबंध नहीं होता है, जब तक कि यह स्थिति का खंडन न करे।

जब कंडक्टर श्रृंखला में जुड़े होते हैं, तो सभी कंडक्टरों में करंट समान होता है।

समानांतर कनेक्शन में, सर्किट के तत्वों को जोड़ने वाले दो नोड्स के बीच वोल्टेज ड्रॉप सभी तत्वों के लिए समान है। इस मामले में, सर्किट के कुल प्रतिरोध का पारस्परिक मान समानांतर-जुड़े कंडक्टरों के प्रतिरोधों के पारस्परिक मूल्यों के योग के बराबर है।

जब कंडक्टर श्रृंखला में जुड़े होते हैं, तो सर्किट के किसी भी हिस्से में वर्तमान ताकत समान होती है:

श्रृंखला कनेक्शन में सर्किट में कुल वोल्टेज, या वर्तमान स्रोत के ध्रुवों पर वोल्टेज, सर्किट के अलग-अलग वर्गों में वोल्टेज के योग के बराबर है:

एन40

वैद्युतवाहक बल(ईएमएफ) एक अदिश भौतिक मात्रा है जो प्रत्यक्ष या प्रत्यावर्ती धारा स्रोतों में बाहरी (गैर-संभावित) बलों के कार्य को दर्शाती है। एक बंद संचालन सर्किट में, ईएमएफ सर्किट के साथ एक सकारात्मक चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए इन बलों के काम के बराबर है।

ईएमएफ को बाहरी बलों की विद्युत क्षेत्र की ताकत के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है ()। एक बंद लूप () में ईएमएफ बराबर होगा:

, समोच्च लंबाई का तत्व कहां है।

ईएमएफ, वोल्टेज की तरह, वोल्ट में मापा जाता है। हम सर्किट के किसी भी भाग पर इलेक्ट्रोमोटिव बल के बारे में बात कर सकते हैं। यह पूरे सर्किट में नहीं, बल्कि केवल एक दिए गए क्षेत्र में बाहरी ताकतों का विशिष्ट कार्य है। गैल्वेनिक सेल का ईएमएफ बाहरी बलों का कार्य है जब तत्व के अंदर एक सकारात्मक चार्ज को एक ध्रुव से दूसरे ध्रुव तक ले जाया जाता है। बाह्य शक्तियों के कार्य को संभावित अंतर के माध्यम से व्यक्त नहीं किया जा सकता है, क्योंकि बाह्य शक्तियां गैर-संभावित होती हैं और उनका कार्य प्रक्षेपवक्र के आकार पर निर्भर करता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, स्रोत के बाहर वर्तमान टर्मिनलों के बीच चार्ज ले जाने पर बाहरी बलों का कार्य शून्य होता है।

[संपादित करें] प्रेरण ईएमएफ

इलेक्ट्रोमोटिव बल का कारण आसपास के स्थान में चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन हो सकता है। इस घटना को विद्युत चुम्बकीय प्रेरण कहा जाता है। सर्किट में प्रेरित ईएमएफ का परिमाण अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है

एक समोच्च से घिरी बंद सतह के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र का प्रवाह कहां है। अभिव्यक्ति से पहले "-" चिन्ह दर्शाता है कि प्रेरित ईएमएफ द्वारा निर्मित प्रेरित धारा सर्किट में चुंबकीय प्रवाह में बदलाव को रोकती है

n41

विद्युत धारा द्वारा किया गया कार्य दर्शाता है कि किसी चालक के अनुदिश आवेशों को स्थानांतरित करते समय विद्युत क्षेत्र द्वारा कितना कार्य किया गया।

दो सूत्र जानना:
मैं = क्यू/टी ...... और... यू = ए/क्यू
आप विद्युत धारा के कार्य की गणना के लिए एक सूत्र प्राप्त कर सकते हैं:

विद्युत धारा द्वारा किया गया कार्य धारा और वोल्टेज के गुणनफल के बराबर होता है
और सर्किट में धारा प्रवाह की अवधि के लिए।

एसआई प्रणाली में विद्युत धारा कार्य के मापन की इकाई:
[ए] = 1 जे = 1ए। बी। सी

विद्युत धारा की शक्ति प्रति इकाई समय में धारा द्वारा किये गये कार्य को दर्शाती है।
और किए गए कार्य और उस समय के अनुपात के बराबर है जिसके दौरान यह कार्य किया गया था।

(यांत्रिकी में शक्ति को आमतौर पर अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है एन, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में - पत्र आर)
क्योंकि ए = आईयूटी, तो विद्युत धारा की शक्ति बराबर है:

एसआई प्रणाली में विद्युत धारा शक्ति की इकाई:

[पी] = 1 डब्ल्यू (वाट) = 1 ए.बी

एन42

सेमीकंडक्टर- एक सामग्री जो अपनी विशिष्ट चालकता के संदर्भ में, इंटरकंडक्टर और डाइइलेक्ट्रिक्स के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखती है और अशुद्धियों, तापमान और विभिन्न प्रकार के विकिरण के संपर्क पर विशिष्ट चालकता की मजबूत निर्भरता में कंडक्टर से भिन्न होती है। अर्धचालक का मुख्य गुण बढ़ते तापमान के साथ विद्युत चालकता में वृद्धि है।

अर्धचालक वे पदार्थ होते हैं जिनका बैंड गैप कई इलेक्ट्रॉन वोल्ट (ईवी) के क्रम पर होता है। उदाहरण के लिए, हीरे को इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है विस्तृत बैंडगैप अर्धचालक, और इंडियम आर्सेनाइड - को संकरी खाई. अर्धचालकों में कई रासायनिक तत्व (जर्मेनियम, सिलिकॉन, सेलेनियम, टेल्यूरियम, आर्सेनिक और अन्य), बड़ी संख्या में मिश्र धातु और रासायनिक यौगिक (गैलियम आर्सेनाइड, आदि) शामिल हैं। हमारे आस-पास की दुनिया में लगभग सभी अकार्बनिक पदार्थ अर्धचालक हैं। प्रकृति में सबसे आम अर्धचालक सिलिकॉन है, जो पृथ्वी की पपड़ी का लगभग 30% हिस्सा बनाता है।

इस पर निर्भर करते हुए कि अशुद्धता परमाणु एक इलेक्ट्रॉन छोड़ता है या उसे ग्रहण करता है, अशुद्धता परमाणुओं को दाता या स्वीकर्ता कहा जाता है। अशुद्धता की प्रकृति इस बात पर निर्भर करती है कि यह क्रिस्टल जाली के किस परमाणु को प्रतिस्थापित करती है और किस क्रिस्टलोग्राफिक विमान में यह अंतर्निहित है।

अर्धचालकों की चालकता तापमान पर अत्यधिक निर्भर होती है। पूर्ण शून्य तापमान के निकट, अर्धचालकों में ढांकता हुआ गुण होते हैं।

एन43

चुंबकीय घटनाएँ प्राचीन विश्व में ज्ञात थीं। कम्पास का आविष्कार 4,500 वर्ष से भी पहले हुआ था। यह 12वीं शताब्दी ई. के आसपास यूरोप में प्रकट हुआ। हालाँकि, 19वीं शताब्दी में ही बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंध की खोज और विचार किया गया था चुंबकीय क्षेत्र .

पहला प्रयोग (1820 में किया गया) जिसने दिखाया कि विद्युत और चुंबकीय घटनाओं के बीच गहरा संबंध है, डेनिश भौतिक विज्ञानी एच. ओर्स्टेड के प्रयोग थे। इन प्रयोगों से पता चला कि करंट ले जाने वाले कंडक्टर के पास स्थित एक चुंबकीय सुई पर उन ताकतों द्वारा कार्य किया जाता है जो इसे घुमाती हैं। उसी वर्ष, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ए. एम्पीयर ने धाराओं के साथ दो चालकों की बल अंतःक्रिया का अवलोकन किया और धाराओं की परस्पर क्रिया का नियम स्थापित किया।

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टर सीधे तौर पर नहीं, बल्कि अपने आस-पास के चुंबकीय क्षेत्रों के माध्यम से एक-दूसरे पर बल लगाते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत हैं चलतीविद्युत आवेश (धाराएँ)। विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले चालकों के आसपास के स्थान में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, ठीक उसी प्रकार जैसे स्थिर विद्युत आवेशों के आसपास के स्थान में एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। स्थायी चुम्बकों का चुंबकीय क्षेत्र भी किसी पदार्थ के अणुओं (एम्पीयर की परिकल्पना) के अंदर घूमने वाले विद्युत सूक्ष्म धाराओं द्वारा निर्मित होता है।

19वीं सदी के वैज्ञानिकों ने तथाकथित को ध्यान में रखते हुए, इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के अनुरूप चुंबकीय क्षेत्र का एक सिद्धांत बनाने की कोशिश की चुंबकीय आवेशदो चिन्ह (उदाहरण के लिए, उत्तर एनऔर दक्षिणी एसचुंबकीय सुई के ध्रुव)। हालाँकि, अनुभव से पता चलता है कि पृथक चुंबकीय आवेश मौजूद नहीं हैं।

धाराओं का चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र से मौलिक रूप से भिन्न होता है। विद्युत क्षेत्र के विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र में बल प्रभाव होता है केवलगतिमान आवेशों (धाराओं) के लिए।

चुंबकीय क्षेत्र का वर्णन करने के लिए, विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के समान एक क्षेत्र शक्ति विशेषता का परिचय देना आवश्यक है। यह विशेषता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टर जो चुंबकीय क्षेत्र में धाराओं या गतिमान आवेशों पर कार्य करने वाले बलों को निर्धारित करता है।

सकारात्मक के लिए वेक्टर दिशादिशा चुंबकीय सुई के दक्षिणी ध्रुव S से उत्तरी ध्रुव N तक ली जाती है, जो चुंबकीय क्षेत्र में स्वतंत्र रूप से उन्मुख होती है। इस प्रकार, एक छोटी चुंबकीय सुई का उपयोग करके करंट या स्थायी चुंबक द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करके, अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर वेक्टर की दिशा निर्धारित करना संभव है। इस तरह के शोध से हमें चुंबकीय क्षेत्र की स्थानिक संरचना की कल्पना करने की अनुमति मिलती है . इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में बल की रेखाओं के समान, कोई भी निर्माण कर सकता है चुंबकीय प्रेरण लाइनें , प्रत्येक बिंदु पर वेक्टर एक स्पर्शरेखा के अनुदिश निर्देशित होता है।

एन44

एम्पीयर के नियम से यह पता चलता है कि एक दिशा में बहने वाली विद्युत धाराओं वाले समानांतर कंडक्टर आकर्षित करते हैं, और विपरीत दिशाओं में वे प्रतिकर्षित करते हैं। एम्पीयर का नियम वह कानून भी है जो उस बल को निर्धारित करता है जिसके साथ एक चुंबकीय क्षेत्र धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टर के एक छोटे खंड पर कार्य करता है। इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) में प्रेरण के साथ चुंबकीय क्षेत्र में स्थित वर्तमान घनत्व वाले कंडक्टर के वॉल्यूम तत्व पर चुंबकीय क्षेत्र जिस बल के साथ कार्य करता है, उसके लिए अभिव्यक्ति का रूप है:

.

यदि धारा किसी पतले चालक से प्रवाहित होती है, तो चालक की "लंबाई का तत्व" कहां है - एक वेक्टर जो परिमाण में बराबर है और धारा के साथ दिशा में मेल खाता है। फिर पिछली समानता को इस प्रकार फिर से लिखा जा सकता है:

बल की दिशा वेक्टर उत्पाद की गणना के नियम द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसे बाएं हाथ के नियम का उपयोग करके याद रखना सुविधाजनक है।

एम्पीयर बल मापांक सूत्र का उपयोग करके पाया जा सकता है:

चुंबकीय प्रेरण और वर्तमान वैक्टर के बीच का कोण कहां है।

बल अधिकतम तब होता है जब धारा वाला चालक तत्व चुंबकीय प्रेरण की रेखाओं के लंबवत स्थित होता है ():

एन45

आइए स्थिर तारों और उनके साथ सरकने वाले लंबाई के एक जंगम जम्पर द्वारा निर्मित एक विद्युत धारा-वाहक सर्किट पर विचार करें एल(चित्र 2.17)। यह सर्किट सर्किट के तल के लंबवत एक बाहरी समान चुंबकीय क्षेत्र में है। चित्र में दर्शाई गई वर्तमान दिशा के साथ मैं, वेक्टर के साथ कोड-दिशात्मक है।

प्रति वर्तमान तत्व मैं(चल तार) लंबाई एलएम्पीयर बल दाहिनी ओर कार्य करता है:

चलो कंडक्टर एलदूरी d पर स्वयं के समानांतर गति करेगा एक्स. यह निम्नलिखित कार्य करेगा:

,

(2.9.1)

काम , चलते समय, संख्यात्मक रूप से, वर्तमान-वाहक कंडक्टर द्वारा किया जाता है धारा और चुंबकीय प्रवाह के उत्पाद के बराबर, इस कंडक्टर द्वारा पार किया गया।

यदि किसी भी आकार का कंडक्टर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की रेखाओं के किसी भी कोण पर चलता है तो सूत्र मान्य रहता है।

लोरेंत्ज़ बल

किसी गतिशील विद्युत आवेशित कण पर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा लगाया गया बल।

जहाँ q कण का आवेश है;
वी - चार्ज गति;
बी - चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण;
a आवेश वेग वेक्टर और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर के बीच का कोण है।

लोरेंत्ज़ बल की दिशा निर्धारित की जाती है द्वाराबाएँ हाथ का नियम:

यदि आप अपना बायां हाथ रखते हैं ताकि गति के लंबवत प्रेरण वेक्टर का घटक हथेली में प्रवेश कर सके, और चार उंगलियां सकारात्मक चार्ज की गति की गति की दिशा में (या गति की दिशा के विपरीत) स्थित हों ऋणात्मक आवेश), तो मुड़ा हुआ अंगूठा लोरेंत्ज़ बल की दिशा का संकेत देगा

.

चूँकि लोरेंत्ज़ बल हमेशा आवेश की गति के लंबवत होता है, यह कार्य नहीं करता है (अर्थात्, यह आवेश गति और उसकी गतिज ऊर्जा के मान को नहीं बदलता है)।

यदि कोई आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के समानांतर चलता है, तो Fl = 0, और चुंबकीय क्षेत्र में आवेश समान रूप से और सीधा चलता है।

यदि कोई आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लंबवत गति करता है, तो लोरेंत्ज़ बल अभिकेन्द्रीय होता है

और के बराबर एक अभिकेन्द्रीय त्वरण बनाता है

इस स्थिति में, कण एक वृत्त में घूमता है।

.

न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार: लोरेंत्ज़ बल कण के द्रव्यमान और अभिकेन्द्रीय त्वरण के गुणनफल के बराबर है

फिर वृत्त की त्रिज्या

और चुंबकीय क्षेत्र में आवेश क्रांति की अवधि है

चूँकि विद्युत धारा आवेशों की क्रमबद्ध गति को दर्शाती है, धारा प्रवाहित करने वाले किसी चालक पर चुंबकीय क्षेत्र का प्रभाव व्यक्तिगत गतिमान आवेशों पर इसकी क्रिया का परिणाम होता है।

पदार्थ के चुंबकीय गुण

एम्पीयर की परिकल्पना के अनुसार पदार्थ के चुंबकीय गुणों को किसी भी पदार्थ के अंदर घूमने वाली बंद धाराओं द्वारा समझाया जाता है:

परमाणुओं के अंदर, कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण, प्राथमिक विद्युत धाराएँ होती हैं जो प्राथमिक चुंबकीय क्षेत्र बनाती हैं।
इसीलिए:
1. यदि पदार्थ में चुंबकीय गुण नहीं हैं, तो प्राथमिक चुंबकीय क्षेत्र दिशाहीन होते हैं (थर्मल गति के कारण);

2. यदि किसी पदार्थ में चुंबकीय गुण हैं, तो प्राथमिक चुंबकीय क्षेत्र समान रूप से निर्देशित (उन्मुख) होते हैं और पदार्थ का अपना आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र बनता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन- एक बंद परिपथ में विद्युत धारा के घटित होने की घटना जब उसमें से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह बदलता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन की खोज माइकल फैराडे ने 29 अगस्त को की थी। स्रोत 253 दिन निर्दिष्ट नहीं है] 1831. उन्होंने पाया कि एक बंद संचालन सर्किट में उत्पन्न होने वाला इलेक्ट्रोमोटिव बल इस सर्किट से घिरी सतह के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है। इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) का परिमाण इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि फ्लक्स परिवर्तन का कारण क्या है - चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन या चुंबकीय क्षेत्र में सर्किट (या उसके हिस्से) की गति में परिवर्तन। इस ईएमएफ के कारण उत्पन्न विद्युत धारा को प्रेरित धारा कहा जाता है।

फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, जब किसी विद्युत परिपथ से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह बदलता है, तो उसमें प्रेरण नामक धारा उत्तेजित हो जाती है। इस धारा के लिए जिम्मेदार इलेक्ट्रोमोटिव बल का परिमाण समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

जहां ऋण चिह्न का अर्थ है कि प्रेरित ईएमएफ इस तरह से कार्य करता है कि प्रेरित धारा प्रवाह में परिवर्तन को रोकती है। यह तथ्य लेन्ज़ के शासन में परिलक्षित होता है।

एन48

अब तक हमने चुंबकीय क्षेत्र बदलने पर विचार किया है, बिना इस बात पर ध्यान दिए कि उनका स्रोत क्या है। व्यवहार में, चुंबकीय क्षेत्र अक्सर विभिन्न प्रकार के सोलेनोइड का उपयोग करके बनाए जाते हैं, अर्थात। करंट के साथ मल्टी-टर्न सर्किट।

यहां दो संभावित मामले हैं:जब परिपथ में धारा बदलती है, तो चुंबकीय प्रवाह बदलता है: a ) वही सर्किट ; बी ) आसन्न सर्किट.

परिपथ में उत्पन्न होने वाले प्रेरित ईएमएफ को ही कहा जाता है स्व-प्रेरित ईएमएफ, और घटना स्वयं - स्वप्रेरण.

यदि प्रेरित ईएमएफ आसन्न सर्किट में होता है, तो वे घटना के बारे में बात करते हैं पारस्परिक प्रेरण.

यह स्पष्ट है कि घटना की प्रकृति एक ही है, लेकिन उस स्थान पर जोर देने के लिए अलग-अलग नामों का उपयोग किया जाता है जहां प्रेरित ईएमएफ उत्पन्न होता है।

स्व-प्रेरण घटना अमेरिकी वैज्ञानिक जे. हेनरी द्वारा खोजा गया।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार

लेकिन ΔФ=LΔI, इस तरह:

एन49

विद्युत मोटर विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करने का एक उपकरण मात्र है।

इस परिवर्तन का आधार चुम्बकत्व है। इलेक्ट्रिक मोटरें इन अद्भुत उपकरणों को बनाने के लिए स्थायी चुम्बकों और विद्युत चुम्बकों का उपयोग करती हैं और विभिन्न सामग्रियों के चुंबकीय गुणों का भी उपयोग करती हैं।

विद्युत मोटरें कई प्रकार की होती हैं। आइए दो मुख्य वर्गों पर ध्यान दें: एसी और डीसी।

एसी (प्रत्यावर्ती धारा) श्रेणी के विद्युत मोटरों को संचालित करने के लिए एक प्रत्यावर्ती धारा या वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता होती है (आप ऐसा स्रोत घर के किसी भी विद्युत आउटलेट में पा सकते हैं)।

डीसी (डायरेक्ट करंट) वर्ग की इलेक्ट्रिक मोटरों को संचालित करने के लिए डायरेक्ट करंट या वोल्टेज के स्रोत की आवश्यकता होती है (आप ऐसा स्रोत किसी भी बैटरी में पा सकते हैं)।

यूनिवर्सल मोटर्स को किसी भी प्रकार के स्रोत द्वारा संचालित किया जा सकता है।

न केवल मोटरों के डिज़ाइन अलग-अलग हैं, गति और टॉर्क को नियंत्रित करने के तरीके भी अलग-अलग हैं, हालाँकि ऊर्जा रूपांतरण का सिद्धांत सभी प्रकार के लिए समान है।

विद्युत धारा एक अप्रतिपूरित विद्युत आवेश की क्रमबद्ध गति है। यदि यह गति किसी चालक में होती है तो विद्युत धारा को चालन धारा कहते हैं। कूलम्ब बलों के कारण विद्युत धारा उत्पन्न हो सकती है। इन बलों के क्षेत्र को कूलम्ब कहा जाता है और इसकी तीव्रता ई कूल होती है।

आवेशों की गति गैर-विद्युत बलों के प्रभाव में भी हो सकती है, जिन्हें बाहरी बल (चुंबकीय, रासायनिक) कहा जाता है। ईएसटी इन बलों की क्षेत्र शक्ति है।

विद्युत आवेशों की क्रमबद्ध गति बाहरी बलों (वर्तमान स्रोत में प्रसार, रासायनिक प्रतिक्रियाओं) की कार्रवाई के बिना हो सकती है। तर्क की व्यापकता के लिए, इस मामले में हम एक प्रभावी बाहरी क्षेत्र ई सेंट का परिचय देंगे।

किसी सर्किट के एक खंड के साथ चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए किया गया कुल कार्य:

आइए अंतिम समीकरण के दोनों पक्षों को इस क्षेत्र में स्थानांतरित चार्ज की मात्रा से विभाजित करें।

.

सर्किट के एक अनुभाग में संभावित अंतर।

सर्किट के एक खंड पर वोल्टेज, इस खंड में चार्ज को ले जाने पर किए गए कुल कार्य और चार्ज की मात्रा के अनुपात के बराबर होता है। वे। एक सर्किट अनुभाग पर वोल्टेज, अनुभाग के चारों ओर एक एकल सकारात्मक चार्ज को स्थानांतरित करने का कुल कार्य है।

किसी दिए गए क्षेत्र में ईएमएफ को चार्ज को इस चार्ज के मूल्य पर ले जाने पर गैर-विद्युत ऊर्जा स्रोतों द्वारा किए गए कार्य के अनुपात के बराबर मूल्य कहा जाता है। ईएमएफ एक सर्किट के एक खंड पर एकल सकारात्मक चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए बाहरी ताकतों का काम है।

विद्युत परिपथ में तृतीय-पक्ष बल, एक नियम के रूप में, वर्तमान स्रोतों में कार्य करते हैं। यदि परिपथ के किसी अनुभाग पर कोई धारा स्रोत है, तो ऐसे अनुभाग को अमानवीय कहा जाता है।

सर्किट के एक गैर-समान खंड पर वोल्टेज इस खंड के सिरों पर संभावित अंतर और इसमें स्रोतों के ईएमएफ के योग के बराबर है। इस मामले में, ईएमएफ को सकारात्मक माना जाता है यदि वर्तमान की दिशा बाहरी बलों की कार्रवाई की दिशा के साथ मेल खाती है, अर्थात। माइनस सोर्स से प्लस तक।

यदि हमारे हित के क्षेत्र में कोई वर्तमान स्रोत नहीं हैं, तो इसमें और केवल इस मामले में वोल्टेज संभावित अंतर के बराबर है।

एक बंद सर्किट में, एक बंद लूप बनाने वाले प्रत्येक अनुभाग के लिए, हम लिख सकते हैं:

क्योंकि आरंभ और समाप्ति बिंदुओं की क्षमताएँ समान हैं।

इसलिए, (2),

वे। किसी भी विद्युत परिपथ के बंद लूप में वोल्टेज ड्रॉप का योग ईएमएफ के योग के बराबर होता है।

आइए हम समीकरण (1) के दोनों पक्षों को खंड की लंबाई से विभाजित करें।

जहां कुल क्षेत्र की ताकत है, बाहरी क्षेत्र की ताकत है, कूलम्ब क्षेत्र की ताकत है।

एक सजातीय श्रृंखला अनुभाग के लिए.

धारा घनत्व का अर्थ विभेदक रूप में ओम का नियम है। सर्किट के एक सजातीय खंड में वर्तमान घनत्व कंडक्टर में इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत के सीधे आनुपातिक है।

यदि कूलम्ब और बाहरी क्षेत्र (सर्किट का अमानवीय खंड) सर्किट के दिए गए खंड पर कार्य करता है, तो वर्तमान घनत्व कुल क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होगा:

. मतलब, ।

सर्किट के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम: सर्किट के एक अमानवीय खंड में वर्तमान ताकत इस खंड में वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है और इसके प्रतिरोध के विपरीत आनुपातिक है।

यदि E c t और E कूल की दिशाएं मेल खाती हैं, तो ईएमएफ और संभावित अंतर का चिह्न समान होता है।

एक बंद सर्किट में V=O, क्योंकि कूलम्ब क्षेत्र रूढ़िवादी है।

यहाँ से: ,

जहां R सर्किट के बाहरी भाग का प्रतिरोध है, r सर्किट के आंतरिक भाग (यानी, वर्तमान स्रोत) का प्रतिरोध है।

बंद सर्किट के लिए ओम का नियम: एक बंद सर्किट में वर्तमान ताकत स्रोतों के ईएमएफ के सीधे आनुपातिक और सर्किट के पूर्ण प्रतिरोध के विपरीत आनुपातिक है।

किरचॉफ के नियम.

किरचॉफ के नियमों का उपयोग शाखित विद्युत परिपथों की गणना के लिए किया जाता है।

सर्किट में वह बिंदु जहां तीन या अधिक कंडक्टर प्रतिच्छेद करते हैं, नोड कहलाता है। आवेश संरक्षण के नियम के अनुसार, नोड में प्रवेश करने और छोड़ने वाली धाराओं का योग शून्य है। . (किरचॉफ का पहला नियम)। नोड से गुजरने वाली धाराओं का बीजगणितीय योग शून्य के बराबर है।

नोड में प्रवेश करने वाली धारा को सकारात्मक माना जाता है, नोड को छोड़ने वाली धारा को नकारात्मक माना जाता है। सर्किट के अनुभागों में धाराओं की दिशा मनमाने ढंग से चुनी जा सकती है।

समीकरण (2) से यह निष्कर्ष निकलता है किसी भी बंद सर्किट को बायपास करते समय, वोल्टेज ड्रॉप का बीजगणितीय योग इस सर्किट में ईएमएफ के बीजगणितीय योग के बराबर होता है , - (किरचॉफ का दूसरा नियम)।

समोच्च को पार करने की दिशा मनमाने ढंग से चुनी जाती है। सर्किट के एक सेक्शन में वोल्टेज को सकारात्मक माना जाता है यदि इस सेक्शन में करंट की दिशा सर्किट को बायपास करने की दिशा से मेल खाती है। ईएमएफ को सकारात्मक माना जाता है यदि, सर्किट के चारों ओर घूमते समय, स्रोत नकारात्मक ध्रुव से सकारात्मक ध्रुव की ओर जाता है।

यदि श्रृंखला में m नोड हैं, तो पहले नियम का उपयोग करके m-1 समीकरण का निर्माण किया जा सकता है। प्रत्येक नए समीकरण में कम से कम एक नया तत्व शामिल होना चाहिए। किरचॉफ के नियमों के अनुसार संकलित समीकरणों की कुल संख्या नोड्स के बीच अनुभागों की संख्या के साथ मेल खाना चाहिए, यानी। धाराओं की संख्या के साथ.

सर्किट का वह भाग जिसमें बाहरी बल कार्य नहीं करते हैं, जिससे ईएमएफ (छवि 1) की घटना होती है, सजातीय कहा जाता है।

ओम कानूनश्रृंखला के एक सजातीय खंड के लिए प्रयोगात्मक रूप से 1826 में जी. ओम द्वारा स्थापित किया गया था।

इस कानून के अनुसार, एक सजातीय धातु कंडक्टर में वर्तमान ताकत I इस कंडक्टर के सिरों पर वोल्टेज यू के सीधे आनुपातिक है और इस कंडक्टर के प्रतिरोध आर के व्युत्क्रमानुपाती है:

चित्र 2 एक विद्युत सर्किट आरेख दिखाता है जो आपको इस कानून का प्रयोगात्मक परीक्षण करने की अनुमति देता है। स्टेशन पर एम.एन.सर्किट में वैकल्पिक रूप से विभिन्न प्रतिरोधों वाले कंडक्टर शामिल होते हैं।

कंडक्टर के सिरों पर वोल्टेज को वोल्टमीटर द्वारा मापा जाता है और इसे पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके बदला जा सकता है। वर्तमान ताकत को एक एमीटर से मापा जाता है, जिसका प्रतिरोध नगण्य है ( आरए ≈ 0). किसी चालक में धारा की उस पर वोल्टेज पर निर्भरता का एक ग्राफ - चालक की धारा-वोल्टेज विशेषता - चित्र 3 में दिखाया गया है। धारा-वोल्टेज विशेषता के झुकाव का कोण कंडक्टर के विद्युत प्रतिरोध पर निर्भर करता है आर(या इसकी विद्युत चालकता जी): .

आंतरिक प्रतिरोध वाले वर्तमान स्रोत और प्रतिरोध वाले लोड से युक्त एक बंद सर्किट में वर्तमान ताकत स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध और लोड प्रतिरोध के योग के स्रोत ईएमएफ के अनुपात के बराबर है।

8.कंडक्टरों का प्रतिरोध और चालकता। शारीरिक स्थितियों पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता

जब कोई विद्युत परिपथ बंद किया जाता है, जिसके टर्मिनलों पर विभवांतर होता है, तो विद्युत धारा उत्पन्न होती है। विद्युत क्षेत्र बलों के प्रभाव में मुक्त इलेक्ट्रॉन, चालक के अनुदिश गति करते हैं। अपनी गति में, मुक्त इलेक्ट्रॉन चालक के परमाणुओं से टकराते हैं और उन्हें अपनी गतिज ऊर्जा की आपूर्ति देते हैं।

इस प्रकार, किसी चालक से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों को अपनी गति में प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है। जब विद्युत धारा किसी चालक से होकर गुजरती है, तो चालक गर्म हो जाता है।

किसी चालक का विद्युत प्रतिरोध (लैटिन अक्षर r द्वारा दर्शाया गया) विद्युत धारा के चालक से गुजरने पर विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करने की घटना के लिए जिम्मेदार होता है। आरेखों में, विद्युत प्रतिरोध को चित्र में दिखाए अनुसार दर्शाया गया है। 18.

प्रतिरोध की इकाई 1 मानी जाती है ओम. ओम को अक्सर ग्रीक बड़े अक्षर Ω (ओमेगा) द्वारा दर्शाया जाता है। इसलिए, लिखने के बजाय: "कंडक्टर का प्रतिरोध 15 ओम है," आप बस लिख सकते हैं: r = 15 Ω।

1000 ओम को 1 किलोओम (1 ओम, या 1 kΩ) कहा जाता है।

1,000,000 ओम को 1 मेगाओम (1 मिलीग्राम ओम, या 1 MΩ) कहा जाता है।

सीरियल और समानांतर कनेक्शनइलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में - विद्युत सर्किट के तत्वों को जोड़ने के दो मुख्य तरीके। एक श्रृंखला कनेक्शन में, सभी तत्व एक-दूसरे से इस तरह से जुड़े होते हैं कि सर्किट के जिस हिस्से में वे शामिल होते हैं, उसमें एक भी नोड नहीं होता है। एक समानांतर कनेक्शन में, श्रृंखला में शामिल सभी तत्व दो नोड्स द्वारा एकजुट होते हैं और अन्य नोड्स के साथ कोई संबंध नहीं होता है, जब तक कि यह स्थिति का खंडन न करे।

जब कंडक्टर श्रृंखला में जुड़े होते हैं, तो सभी कंडक्टरों में करंट समान होता है।

समानांतर कनेक्शन में, सर्किट के तत्वों को जोड़ने वाले दो नोड्स के बीच वोल्टेज ड्रॉप सभी तत्वों के लिए समान है। इस मामले में, सर्किट के कुल प्रतिरोध का पारस्परिक मान समानांतर-जुड़े कंडक्टरों के प्रतिरोधों के पारस्परिक मूल्यों के योग के बराबर है।

किसी सर्किट का कुल प्रतिरोध कैसे निर्धारित करें,यदि हम पहले से ही इसमें शामिल सभी प्रतिरोधों को श्रृंखला में जानते हैं? इस स्थिति का उपयोग करते हुए कि वर्तमान स्रोत के टर्मिनलों पर वोल्टेज यू सर्किट के अनुभागों में वोल्टेज ड्रॉप के योग के बराबर है, हम लिख सकते हैं:

यू = यू1 + यू2 + यू3

U1 = IR1 U2 = IR2 और U3 = IR3

आईआर = आईआर1 + आईआर2 + आईआर3

दाईं ओर के कोष्ठक से समानता I निकालने पर, हमें IR = I(R1 + R2 + R3) प्राप्त होता है।

अब समानता के दोनों पक्षों को I से विभाजित करने पर, अंततः हमारे पास R = R1 + R2 + R3 होगा

इस प्रकार, हम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जब प्रतिरोध श्रृंखला में जुड़े होते हैं, तो पूरे सर्किट का कुल प्रतिरोध अलग-अलग वर्गों के प्रतिरोधों के योग के बराबर होता है।

सर्किट के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम।

किसी चालक में विद्युत धारा उत्पन्न होने के लिए यह आवश्यक है कि चालक के अंदर एक विद्युत क्षेत्र हो, जिसका एक संकेत चालक के सिरों पर विभवान्तर की उपस्थिति है।

किसी विद्युत परिपथ में मौजूद आवेशों के कारण उसमें विद्युत क्षेत्र बनाया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, विपरीत संकेतों के आरोपों को अलग करने के लिए पर्याप्त है, श्रृंखला के एक स्थान पर एक अतिरिक्त सकारात्मक चार्ज और दूसरे में एक नकारात्मक चार्ज को केंद्रित करना (ध्यान देने योग्य फ़ील्ड बनाने के लिए, यह चार्ज के एक नगण्य हिस्से को अलग करने के लिए पर्याप्त है) .

विपरीत आवेशों का पृथक्करण इलेक्ट्रोस्टैटिक (कूलम्ब) अंतःक्रिया की शक्तियों द्वारा नहीं किया जा सकता है, क्योंकि ये बल न केवल अलग नहीं होते हैं, बल्कि, इसके विपरीत, विपरीत संकेतों के आवेशों को जोड़ने की प्रवृत्ति रखते हैं, जो अनिवार्य रूप से क्षमता के समीकरण की ओर ले जाता है और कंडक्टरों में फ़ील्ड का गायब होना। विद्युत परिपथ में विपरीत आवेशों का पृथक्करण केवल गैर-विद्युत मूल की शक्तियों द्वारा ही किया जा सकता है।

वे बल जो किसी विद्युत परिपथ में आवेशों को अलग करते हैं और उसमें एक स्थिरवैद्युत क्षेत्र बनाते हैं, बाह्य बल कहलाते हैं।.

वे उपकरण जिनमें बाह्य बल कार्य करते हैं, कहलाते हैं वर्तमान स्रोत.

बाह्य शक्तियों की प्रकृति भिन्न-भिन्न हो सकती है। कुछ स्रोतों में, ये बल रासायनिक प्रक्रियाओं (गैल्वेनिक कोशिकाओं) के कारण होते हैं, दूसरों में - चार्ज वाहक और संपर्क घटना (संपर्क ईएमएफ) के प्रसार के कारण, दूसरों में - एक भंवर विद्युत क्षेत्र (विद्युत जनरेटर) की उपस्थिति आदि के कारण। . तृतीय-पक्ष बल केवल वर्तमान स्रोतों में आरोपों पर कार्य करते हैं, और वहां वे या तो स्रोत के माध्यम से आरोपों के पूरे पथ पर, या अलग-अलग वर्गों में कार्य करते हैं। इस संबंध में, वे सूत्रों के बारे में बात करते हैं वितरितऔर केंद्रितबाहरी ताकतों द्वारा. वितरित बाह्य बलों वाले स्रोत का एक उदाहरण एक विद्युत जनरेटर है - इसमें ये बल आर्मेचर वाइंडिंग की पूरी लंबाई के साथ कार्य करते हैं; संकेंद्रित बाह्य बलों वाले स्रोत का एक उदाहरण एक गैल्वेनिक सेल है - इसमें ये बल केवल इलेक्ट्रोड से सटे सबसे पतली परत में कार्य करते हैं।

चूंकि बाहरी बल केवल स्रोत में कार्य करते हैं, और इलेक्ट्रोस्टैटिक बल स्रोत और बाहरी सर्किट दोनों में कार्य करते हैं, तो प्रत्येक सर्किट में ऐसे क्षेत्र होते हैं जहां बाहरी और इलेक्ट्रोस्टैटिक बल एक साथ आवेशों पर कार्य करते हैं। सर्किट का वह भाग जिसमें केवल इलेक्ट्रोस्टैटिक बल आवेशों पर कार्य करते हैं, कहलाता है, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सजातीय. वह क्षेत्र जिसमें आवेशों पर इलेक्ट्रोस्टैटिक और बाह्य दोनों बलों द्वारा एक साथ कार्य किया जाता है, कहलाता है विजातीय. दूसरे शब्दों में, एक गैर-समान अनुभाग एक ऐसा अनुभाग है जिसमें वर्तमान स्रोत होता है।

जब आवेश ऐसे खंड के साथ चलते हैं, तो इलेक्ट्रोस्टैटिक और बाहरी बल कार्य करते हैं। बाह्य शक्तियों के कार्य की विशेषता है वैद्युतवाहक बल(संक्षिप्त ईएमएफ)।

सर्किट 1-2 के इस खंड में इलेक्ट्रोमोटिव बल एक अदिश भौतिक मात्रा है, जो संख्यात्मक रूप से एकल, सकारात्मक बिंदु चार्ज को बिंदु 1 से बिंदु 2 तक ले जाने पर बाहरी बलों द्वारा किए गए कार्य के बराबर है।

स्थिरवैद्युत बलों के कार्य की विशेषता है संभावित अंतर.

विद्युत परिपथ के बिंदु 1 और 2 के बीच संभावित अंतर एक अदिश भौतिक मात्रा है जो संख्यात्मक रूप से एकल, सकारात्मक बिंदु आवेश को बिंदु 1 से बिंदु 2 तक ले जाने पर इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा किए गए कार्य के बराबर है।

.

सर्किट के किसी दिए गए खंड में बाहरी और इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों का संयुक्त कार्य वोल्टेज द्वारा विशेषता है।

इस खंड 1-2 में वोल्टेज एक भौतिक मात्रा है जो संख्यात्मक रूप से एक बिंदु से एकल, सकारात्मक बिंदु चार्ज को स्थानांतरित करते समय इलेक्ट्रोस्टैटिक और बाहरी बलों द्वारा किए गए कार्य के बीजगणितीय योग के बराबर होती है।1 बिल्कुल2 .

.

या, दूसरे शब्दों में, .

यदि एक गैर-समान क्षेत्र का प्रतिरोध 1-2 इसमें करंट भी प्रवाहित होता है मैं, फिर, ऊर्जा संरक्षण के नियम का उपयोग करके, हम श्रृंखला के एक गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम प्राप्त कर सकते हैं।

यदि सर्किट में करंट स्थिर है, सर्किट का एक खंड गतिहीन है और इसका तापमान नहीं बदलता है, तो इस खंड में करंट का एकमात्र परिणाम पर्यावरण में गर्मी का विमोचन होगा। विद्युत धारा द्वारा किया गया कुल कार्य, जिसमें उस समय के दौरान इलेक्ट्रोस्टैटिक और बाह्य बलों द्वारा किया गया कार्य शामिल होता है टीजारी ऊष्मा की मात्रा के बराबर।

और .

तब और कटौती के बाद

.

यहाँ से - अभिन्न रूप में श्रृंखला के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम: विद्युत मान के एक गैर-समान खंड में वर्तमान ताकत खंड के सिरों पर संभावित अंतर के बीजगणितीय योग और इस खंड में कार्यरत ईएमएफ के सीधे आनुपातिक है, और खंड के कुल प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती है।

इस सूत्र में वर्तमान ताकत, संभावित अंतर और ईएमएफ बीजगणितीय मात्राएं हैं। उनका चिन्ह उस क्षेत्र पर चलने की दिशा पर निर्भर करता है। यदि धारा की दिशा बायपास की दिशा से मेल खाती है तो इसे सकारात्मक माना जाता है। यदि कोई धारा स्रोत बायपास दिशा में धारा भेजता है, तो उसका ईएमएफ सकारात्मक माना जाता है। चित्र में दिखाए गए सर्किट के एक गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम लिखने का एक उदाहरण निम्नलिखित है। 52.

A से B तक जाने पर ,

बी से ए तक .

अर्थात्, जब ट्रैवर्सल की दिशा बदलती है, तो ओम के नियम में शामिल सभी मात्राएँ संकेत बदल देती हैं।

इस प्रकार, सजातीय और अमानवीय दोनों क्षेत्रों के लिए ओम का नियम ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के नियम की अभिव्यक्तियों में से एक है।

4.5. श्रृंखला के गैर-समान खंड के लिए ओम के नियम से परिणाम।

आइए श्रृंखला के एक अमानवीय खंड के लिए ओम के नियम से उत्पन्न होने वाले परिणामों पर विचार करें।

1. यदि इस क्षेत्र में कोई वर्तमान स्रोत नहीं है (  12 =0 ), फिर हम एक सजातीय क्षेत्र के लिए ओम का नियम प्राप्त करते हैं ,

जहां से यह उसका अनुसरण करता है या .

सर्किट के एक सजातीय खंड में वोल्टेज और संभावित अंतर एक दूसरे के बराबर होते हैं।

2. यदि हम एक बंद सर्किट पर विचार करें, तो या। इसे मूल सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर, हम पाते हैं,

कहाँ - सर्किट प्रतिबाधा, - सर्किट के बाहरी खंड का प्रतिरोध, - सर्किट के आंतरिक खंड (वर्तमान स्रोत) का प्रतिरोध।

तब ।

एक बंद सर्किट में वर्तमान ताकत ईएमएफ के सीधे आनुपातिक और सर्किट के कुल प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है- संपूर्ण परिपथ के लिए ओम का नियम।

3. यदि सर्किट खुला है, तो इसमें कोई करंट नहीं है ( मैं=0 ) आईआर=0 .

तब , वह है ईएमएफ निरपेक्ष मान के बराबर है और खुले वर्तमान स्रोत के टर्मिनलों पर संभावित अंतर के संकेत के विपरीत है.

4.6. डीसी सर्किट में पावर.

प्रतिरोध के साथ एक सर्किट के एक सजातीय खंड में विद्युत प्रवाह की शक्ति को कंडक्टर में चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकतों द्वारा किए गए कार्य के अनुपात के रूप में काफी सरलता से पाया जा सकता है, जिसके दौरान यह कार्य किया जाता है:

इस प्रकार, सर्किट के एक खंड में विद्युत धारा की शक्ति धारा की ताकत और खंड के प्रतिरोध के वर्ग के समानुपाती होती है।

यदि हम एक बंद सर्किट (चित्र 53) पर विचार करें, तो ऐसे सर्किट में दो प्रकार की शक्ति पर विचार करने की प्रथा है - कुल और उपयोगी। भरा हुआवे उस शक्ति को कहते हैं जो पूरे सर्किट में जारी होती है, यानी बाहरी प्रतिरोध और वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध दोनों पर। तब कुल शक्ति को धारा के वर्ग और सर्किट के कुल प्रतिरोध के उत्पाद के रूप में पाया जा सकता है:

, और एक बंद सर्किट के लिए ओम के नियम का उपयोग करते हुए, हम पाते हैं:

.

उपयोगीवह शक्ति कहलाती है जो परिपथ के बाह्य प्रतिरोध पर निकलती है, अर्थात् इसके बराबर होती है , और एक बंद सर्किट के लिए ओम के नियम को फिर से लागू करने पर, हमें मिलता है: .

दक्षता कारकएक बंद सर्किट की (दक्षता) उपयोगी शक्ति और कुल शक्ति का अनुपात है। व्युत्पन्न सूत्रों का उपयोग करके, हम पाते हैं:

आइए जानें कि उपयोगी, स्पष्ट शक्ति और दक्षता बाहरी सर्किट प्रतिरोध पर कितनी निर्भर करती है। यह देखा जा सकता है कि कुल शक्ति अधिकतम है और बढ़ते बाहरी प्रतिरोध के साथ घटती जाती है। उपयोगी शक्ति पहले शून्य से एक निश्चित मान तक बढ़ती है, और फिर बढ़ने के साथ घटती जाती है। यह पता लगाने के लिए कि किस मूल्य पर उपयोगी शक्ति अधिकतम है, व्युत्पन्न को शून्य के बराबर करना आवश्यक है।

यहाँ से संक्षिप्ताक्षरों के बाद हमें प्राप्त होता है

इस प्रकार, बाहरी सर्किट में अधिकतम शक्ति विकसित होती है बशर्ते कि बाहरी सर्किट का प्रतिरोध वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध के बराबर हो। कृपया ध्यान दें कि इस स्थिति के तहत, दक्षता केवल 0.5 है, अर्थात, वर्तमान स्रोत द्वारा विकसित शक्ति का केवल आधा हिस्सा बाहरी सर्किट में जारी किया जाता है, जबकि शेष शक्ति वर्तमान स्रोत को गर्म करने में ही खर्च हो जाती है।

चित्र में. 54 ग्राफिक रूप से सर्किट के बाहरी प्रतिरोध के मूल्य पर कुल और शुद्ध शक्ति की निर्भरता, साथ ही एक बंद सर्किट की दक्षता को दर्शाता है।

ग्रन्थसूची

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प्रस्तावना………………………………………………………………………………3

1. निर्वात में विद्युत क्षेत्र ……………………………………………………4

1.1. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र - सामग्री वाहक

विद्युत चुम्बकीय संपर्क……………………………………………………4

1.2. विद्युत आवेश……………………………………………………4

1.3. कूलम्ब का नियम……………………………………………………5

1.5. क्षेत्रों के सुपरपोजिशन का सिद्धांत……………………………………………………7

1.6. सुपरपोजीशन के सिद्धांत पर आधारित विद्युत क्षेत्र की गणना…………8

1.7. तनाव सदिश रेखाएँ…………………………………………..10

1.8. तनाव वेक्टर प्रवाह…………………………………………11

1.9. गॉस का प्रमेय ................................................. ..............13

1.10. विद्युत क्षेत्रों की गणना के लिए गॉस प्रमेय का अनुप्रयोग……………….12

1.11. स्थिरवैद्युत क्षेत्र बलों का कार्य................................................... ....18

1.12. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र शक्ति वेक्टर का परिसंचरण………………19

1.13. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र क्षमता………………………………………………20

1.14. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की तीव्रता और क्षमता के बीच संबंध.21

1.15. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में संभावित और संभावित अंतर की गणना...23

2. डाइलेक्ट्रिक्स में विद्युत क्षेत्र……………………………………………………24

2.1. कंडक्टर, डाइइलेक्ट्रिक्स, अर्धचालक………………………………24

2.2. ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण………………………………………………25

2.3. ध्रुवीकरण के प्रकार………………………………………………………….26

2.4. ध्रुवीकरण को दर्शाने वाली मात्राओं का अंतर्संबंध………………28

2.5. ढांकता हुआ में विद्युत क्षेत्र……………………………………………………..29

2.6. विद्युत विस्थापन वेक्टर……………………………………………………30

2.7. डाइलेक्ट्रिक्स की उपस्थिति में विद्युत क्षेत्र की गणना……………………33

2.8. फेरोइलेक्ट्रिक्स……………………………………………………33

2.9. पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव. इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन………………………………35

3. विद्युत क्षेत्र में चालक। विद्युत क्षेत्र ऊर्जा………………36

3.1. किसी चालक पर आवेशों का वितरण……………………………………………………36

3.2. बाह्य विद्युत क्षेत्र में चालक………………………………38

3.3. कंडक्टरों की विद्युत क्षमता………………………………………………39

3.4. पारस्परिक विद्युत समाई. कैपेसिटर……………………………………40

3.5. कैपेसिटर का कनेक्शन………………………………………………41

3.6. स्थिर बिंदु आवेशों की एक प्रणाली की ऊर्जा………………42

3.7. आवेशित चालक और संधारित्र की स्व-ऊर्जा…………43

3.8. विद्युत क्षेत्र ऊर्जा…………………………………………44

4. दिष्ट धारा के नियम…………………………………………………….45

4.1. विद्युत धारा की अवधारणा……………………………………………………45

4.2. श्रृंखला के सजातीय खंड के लिए ओम का नियम ………………………………47

4.3. जूल-लेन्ज़ कानून…………………………………………………….49

4.4. इलेक्ट्रोमोटिव बल, संभावित अंतर, वोल्टेज।

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स, गैल्वेनिज़्म किसके कारण होने वाली घटनाओं के नाम थे स्थायी विद्युत का झटका, से प्राप्त... ए.डी. भौतिक विज्ञान। इलेक्ट्रोस्टाटिक्स: अमूर्त व्याख्यान/ ए.डी. एंड्रीव, एल.एम. काला; एसपीबीएसयूटी। - सेंट पीटर्सबर्ग, 2004. डेटलाफ़, ए.ए. कुंआभौतिक विज्ञानी / ए.ए. ...

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