कक्षा 10 विज्ञान - अध्याय: विद्युत (Electricity)

कक्षा 10 विज्ञान - अध्याय: विद्युत (Electricity)

भूमिका

विद्युत (Electricity) आधुनिक जीवन का एक अनिवार्य हिस्सा बन गया है। बिना बिजली के आज की दुनिया की कल्पना करना कठिन है। इस अध्याय में हम विद्युत धारा, प्रतिरोध, ओम का नियम, विद्युत परिपथ, विद्युत शक्ति और ऊर्जा आदि के बारे में विस्तार से अध्ययन करेंगे।

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1. विद्युत क्या है?

विद्युत चार्ज के प्रवाह को ही विद्युत या बिजली कहा जाता है। यह दो प्रकार की होती है:

1. स्थिर विद्युत (Static Electricity) - जब आवेशित कण स्थिर रहते हैं।
2. गतिशील विद्युत (Current Electricity) - जब आवेशित कण गति करते हैं।

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2. विद्युत धारा (Electric Current)

किसी चालक (Conductor) में आवेशों के प्रवाह को विद्युत धारा कहा जाता है। इसे I से दर्शाया जाता है।

समीकरण:

$$I = \frac{Q}{t}$$

जहाँ,

• I = विद्युत धारा (Ampere में)
• Q = आवेश (Coulomb में)
• t = समय (सेकंड में)

विद्युत धारा की SI इकाई: एम्पियर (Ampere, A)

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3. विद्युत विभव एवं विभवांतर (Electric Potential & Potential Difference)

विद्युत विभव (Electric Potential)

किसी आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने के लिए आवश्यक कार्य को विद्युत विभव कहते हैं।

विद्युत विभवांतर (Potential Difference)

किसी चालक के दो सिरों के बीच विद्युत विभव के परिवर्तन को विभवांतर कहते हैं। इसे V से दर्शाया जाता है।

समीकरण:

$$V = \frac{W}{Q}$$

जहाँ,

• V = विभवांतर (Volt में)
• W = किया गया कार्य (Joule में)
• Q = आवेश (Coulomb में)

SI इकाई: वोल्ट (Volt, V)

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4. ओम का नियम (Ohm’s Law)

ओम के नियम के अनुसार, किसी चालक में बहने वाली विद्युत धारा उसके सिरों के विभवांतर के समानुपाती होती है, यदि तापमान स्थिर रहे।

समीकरण:

$$V = IR$$

जहाँ,

• V = विभवांतर (Volt)
• I = विद्युत धारा (Ampere)
• R = प्रतिरोध (Ohm)

SI इकाई: ओम (Ω)

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5. प्रतिरोध (Resistance)

विद्युत धारा के प्रवाह में अवरोध डालने वाले गुण को प्रतिरोध कहते हैं।

प्रतिरोध के कारक:

1. चालक की लंबाई (L): प्रतिरोध लंबाई के समानुपाती होता है।
2. चालक का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल (A): प्रतिरोध क्षेत्रफल के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
3. चालक की प्रकृति: विभिन्न पदार्थों के प्रतिरोध अलग-अलग होते हैं।
4. तापमान: तापमान बढ़ने पर अधिकांश धातुओं का प्रतिरोध बढ़ता है।

समीकरण:

$$R = \rho \frac{L}{A}$$

जहाँ,

• R = प्रतिरोध (Ohm)
• ρ = पदार्थ का विशिष्ट प्रतिरोध (Resistivity)
• L = लंबाई (meter)
• A = क्षेत्रफल (m²)

SI इकाई: ओम-मीटर (Ωm)

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6. प्रतिरोधों का संयोजन (Combination of Resistors)

श्रृंखला क्रम (Series Connection)

जब प्रतिरोध एक के बाद एक जोड़े जाते हैं, तो उन्हें श्रृंखला क्रम में जोड़ा गया कहते हैं।

कुल प्रतिरोध:

$$R_{\text{eq}} = R_1 + R_2 + R_3$$

समानांतर क्रम (Parallel Connection)

जब प्रतिरोधों को समानांतर में जोड़ा जाता है, तो कुल प्रतिरोध कम हो जाता है।

कुल प्रतिरोध:

$$\frac{1}{R_{\text{eq}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$$

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7. विद्युत शक्ति और ऊर्जा (Electric Power & Energy)

विद्युत शक्ति (Electric Power)

विद्युत शक्ति वह दर है, जिससे विद्युत ऊर्जा खर्च होती है।

समीकरण:

$$P = VI$$

या

$$P = I^2 R$$

या

$$P = \frac{V^2}{R}$$

SI इकाई: वाट (Watt, W)

विद्युत ऊर्जा (Electric Energy)

विद्युत उपकरणों द्वारा उपभोग की गई कुल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा कहते हैं।

समीकरण:

$$E = P \times t$$

SI इकाई: जूल (Joule, J)

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8. घरेलू विद्युत परिपथ (Household Electric Circuit)

घरों में विद्युत आपूर्ति 220V AC द्वारा की जाती है। इसमें निम्नलिखित घटक होते हैं:

1. मुख्य फ्यूज (Main Fuse) - विद्युत प्रणाली को सुरक्षा प्रदान करता है।
2. मीटर (Electric Meter) - ऊर्जा खपत को मापता है।
3. मुख्य स्विच (Main Switch) - पूरे घर की बिजली को नियंत्रित करता है।
4. समानांतर संयोजन (Parallel Connection) - जिससे सभी उपकरण अलग-अलग नियंत्रित किए जा सकते हैं।

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9. विद्युत सुरक्षा (Electrical Safety)

विद्युत सुरक्षा के लिए कुछ महत्वपूर्ण बिंदु:

• कभी भी गीले हाथों से बिजली के उपकरण न छुएं।
• ओवरलोडिंग से बचें।
• सर्किट में फ्यूज या सर्किट ब्रेकर का उपयोग करें।
• अर्थिंग (Earthing) आवश्यक है।

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निष्कर्ष

विद्युत विज्ञान का एक महत्वपूर्ण विषय है, जो हमारे दैनिक जीवन में बहुत उपयोगी है। विद्युत धारा, प्रतिरोध, ओम का नियम, विद्युत ऊर्जा एवं शक्ति का ज्ञान हमें न केवल परीक्षा में बल्कि व्यावहारिक जीवन में भी सहायता करता है।

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