Std 10 : Science Chapter 12 વિદ્યુત

પ્રશ્ન 1. વિદ્યુતભારની ટૂંકમાં માહિતી આપો.              

ઉત્તર : વિદ્યુતભાર એ દ્રવ્યમાનની  માફક દ્રવ્યનો મૂળભૂત અને અંતર્ગત ગુણધર્મ છે.

→વિધુતભાર બે પ્રકારના હોય છે : (1) ધન વિદ્યુતભાર અને (2) ઋણ વિધુતભાર.

→રેશમી  કપડા સાથે કાચનો સળિયો ઘસવાથી કાચનો સળિયો ધન વિદ્યુતભારિત થાય છે અને ઊનના કપડા સાથે પ્લાસ્ટિકનો સળિયો ઘસવાથી પ્લાસ્ટિકનો સળિયો ઋણ વિદ્યુતભારિત થાય છે.

→ વિદ્યુતભારનો SI એકમ કુલંબ છે. તેને C વડે દર્શાવાય છે.

→એક ઇલેક્ટ્રોન 1.6 x10- 19 જેટલો ઋણ વિદ્યુતભાર ધરાવે છે. અને એક પ્રોટોન તેટલો જ ધન વિદ્યુતભાર ધરાવે છે.

પ્રશ્ન  2. મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન એટલે શું ? તેના સંદર્ભમાં સુવાહક અને અવાહક પદાર્થો સમજાવો.

ઉત્તર : 

→ધાતુના બંધારણ વખતે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન તેના પિતૃપરમાણુમાંથી મુક્ત થાય છે અને ધાતુમાં અસ્તવ્યસ્ત ગતિ કરે છે. આવા ઇલેક્ટ્રોનને  “મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન’ કહે છે. 

→વિદ્યુત પ્રવાહના વહન માટે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન જવાબદાર છે. જે પદાર્થોમાં ખૂબ મોટી સંખ્યામાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય તે પદાર્થ વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન ખુબ સરળતાથી કરે છે. તેમને  સુવાહક પદાર્થો કહે છે. દા. ત., તાંબુ, અને ઍલ્યુમિનિયમ જેવી ધાતુ સુવાહક કહેવાય છે.

→ જે પદાર્થોમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ગેરહાજર હોય તે વિદ્યુતપ્રવાહનુ વહન કરી શકતા નથી. તેમને અવાહક પદાર્થો કહે છે.

દા. ત., રબર, લાકડું, પ્લાસ્ટિક અને ચામડુ અવાહક કહેવાય છે.

 

પ્રશ્ન 3. વિધુતપરિપથ એટલે શું?

ઉત્તર : વિદ્યુતપરિપથ એટલે વિદ્યુતપ્રવાહનો સતત અને બંધ (પૂર્ણ) માર્ગ. 

પ્રશ્ન 4. વિદ્યુતપ્રવાહ વ્યાખ્યાયિત કરો. ઈલેક્ટ્રૉનના પ્રવાહ અને રૈવાજિક વિદ્યુત પ્રવાહ વચ્ચેનો ભેદ સમજાવો.

ઉત્તર : વાહકના કોઈ પણ આડછેદમાંથી એકમ સમયમાં પસાર થતા વિદ્યુતભારના ચોખ્ખા જથ્થાને વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે.

           → જૂના જમાનામાં જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનની શોધ થઈ નહોતી ત્યારે વિદ્યુતપ્રવાહ ધન વિદ્યુતભારના  વહનને કારણે સર્જાય છે તેમ માનવામાં આવતું હતું.

→ઇલેક્ટ્રોનની શોધ થયા પછી ખબર પડી કે વિદ્યુતપ્રવાહના  નિર્માણ માટે ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ જવાબદાર છે. તેને ઇલેક્ટ્રોનનો  પ્રવાહ કહે છે.

→જૂની માન્યતા પ્રમાણે વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ધન વિદ્યુતભારના વહનની દિશામાં લેવામાં આવતી હતી, જેને રૈવાજિક વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે.

પ્રશ્ન 5. વિદ્યુતપ્રવાહનું સૂત્ર લખી, તેનો એકમ વ્યાખ્યાયિત કરો.

ઉત્તર : ¯વાહકના કોઈ પણ આડછેદમાંથી t સમયમાં પસાર થતો વિધુતભારનો જથ્થો Q હોય, તો તે વાહકમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ,I=Q/t

→વિદ્યુતભારનો SI એકમ કુલંબ (C) અને સમયનો SI એકમ સેકન્ડ (s) છે.

→ વિદ્યુતપ્રવાહનો SI એકમ ઍમ્પીયર (A) છે. ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક એન્દ્રે  મેરી -ઍમ્પીયર ના નામ પરથી આ એકમ રાખવામાં આવ્યો છે.

ઍમ્પીયર (A)ની વ્યાખ્યા : જો વાહકના કોઈ આડછેદમાંથી 1 સેકન્ડમાં 1 કુલંબ વિદ્યુતભારનો  જથ્થો પસાર થતો હોય, તો તે વાહકમાંથી 1 એમ્પિયર (A) વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે તેમ કહેવાય.

પ્રશ્ન 6. વિદ્યુતપ્રવાહના નાના એકમો જણાવો.

ઉત્તર : વિદ્યુતપ્રવાહના નાના એકમો મિલિઍમ્પિયર (mA) અને માઇક્રોમૅમ્પિયર ( μA) છે.

પ્રશ્ન 7.વિદ્યુતપ્રવાહનું માપન કરતાં સાધનનું નામ શું છે ?

ઉત્તર : વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહનું માપન કરતું સાધન એમિટર છે.

પ્રશ્ન 8. વિધુતપ્રવાહના  એકમને વ્યાખ્યાયિત કરો.

ઉત્તર :વિદ્યુતપ્રવાહનો SI એકમ ઍમ્પીયર (A) છે. 

જો વાહકના  કોઈ આડછેદમાંથી 1 સેકન્ડમાં 1 કુલંબ વિદ્યુતભારનો જથ્થો પસાર થતો હોય, તો તે વાહકમાંથી 1 એમ્પિયર (A) વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે તેમ કહેવાય.

પ્રશ્ન 9.વિદ્યુતસ્થિતિમાન પર નોંધ લખો.

ઉત્તર : 

વિદ્યુતસ્થિતિમાનની વ્યાખ્યા : અનંત અંતરથી એકમ ધન વિદ્યુતભારને વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ બિંદુ સુધી લાવવા માટે વિદ્યુતક્ષેત્રના સ્થિત વિદ્યુત બળ વિરુદ્ધ કરવા પડતા કાર્યને તે બિંદુ આગળનું વિદ્યુતસ્થિતિમાન કહે છે.

આમ, વિદ્યુતસ્થિતિમાન (V) =કરેલું કાર્ય (W)/વિધૂતભાર (Q)

→કાર્યનો SI એકમ જૂલ (J) અને વિદ્યુતભારનો SI એકમ કુલંબ (C) હોવાથી વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો SI એકમ જુલ/કુલંબ (J/C) છે, જેને વોલ્ટ (V) કહે છે.

1V=1J/1C

પ્રશ્ન 10. વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત જાળવી રાખવામાં મદદ કરતા ઉપકરણોનું નામ આપો.

ઉત્તર : વિદ્યુતકોષ અથવા બેટરી વાહકના  બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત જાળવી રાખવામાં મદદ કરે છે.

પ્રશ્ન  11. બે બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1v છે, તેનો અર્થ શું થાય?

ઉત્તર :  વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકમાં જો એક કુલંબ વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય 1 જૂલ હોય, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 વોલ્ટ (V) કહેવાય.

1 V = 1J/1C= 1 JC-1

પ્રશ્ન 12. 6 Vની બેટરી તેમાંથી પસાર થતા દરેક 1 કુલંબ વિધુતભારને કેટલી ઊર્જા આપે છે?

 ઉકેલ : અહીં દરેક 1 કુલંબનો અર્થ પ્રત્યેક 1 C વિદ્યુતભાર તેથી Q = 1C, વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત V = 6 V, ઊર્જા = કાર્ય W = ?

હવે, W = VQ

          = 6 V X 1C

          = 6J

આમ, દરેક 1 C વિદ્યુતભાર પર થતું કાર્ય 6 J છે અર્થાત્ બૅટરી તેમાંથી પસાર થતાં દરેક 1C વિદ્યુતભારને બેટરી, 6 J ઊર્જા આપશે.

 

પ્રશ્ન 13. ઓહમનો  નિયમ ચકાસવો.

પદ્ધતિ :

• 0.5 m લંબાઈનો નિક્રોમનો  તાર XY, એક એમિટર, એક વોલ્ટમીટર અને 1.5 V ના ચાર વિદ્યુતકોષોને જોડો.

• સૌપ્રથમ પરીપથમાં  માત્ર એક જ કોષ ઉદગમ તરીકે જોડો. પરીપથમાં  નિક્રોમના તાર XY ના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત માટે વોલ્ટમીટરનું અવલોકન V કોઠામાં નોંધો.
• હવે બે કોષોને પરિપથમાં જોડી વિદ્યુતપ્રવાહ માટે એમિટરનું અને વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માટે વોલ્ટમીટરનું અવલોકન પહેલાંની જેમ જ નોંધો.

• ત્રણ વિદ્યુતકોષો અને ચાર વિદ્યુતકોષોને વારાફરતી જોડી, ઉપરના પદોનું અલગથી પુનરાવર્તન કરો.

→V અને I ની પ્રત્યેક જોડ માટે V અને I  નો ગુણોત્તર ગણો.

→વૉલ્ટેજ (V) અને પ્રવાહ (I) નો આલેખ દોરી આલેખનો આકાર નોંધો.

અવલોકન :

V વધારતાં I રેખીય રીતે વધે છે અર્થાત્ I  ∞V.  V/I ગુણોત્તર લગભગ સમાન (15 V/A) મળે છે.

V→I આલેખ સુરેખ છે અને ઉદગમબિંદુ Oમાંથી પસાર થાય છે.

નિર્ણય :વાહકમાંથી વહેતો  વિદ્યુતપ્રવાહ તેના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાન તફાવતના સમપ્રમાણમાં હોય છે (I ∞V) અને આપેલ કિસ્સામાં V/I ગુણોત્તર અચળ રહે છે.

 

પ્રશ્ન 14. નીચેના વિધાનને ટૂંકમાં સમજાવો :

‘વિદ્યુત અવરોધકતા એ દ્રવ્યનો લાક્ષણિક ગુણધર્મ છે.’

ઉત્તર :

• જ્યાં p (રહો) સમપ્રમાણતા અચળાંક છે અને તેને વાહક ના દ્રવ્યની વિદ્યુતઅવરોધકતા કહે છે.
• અવરોધકતાનો SI એકમ Ωm છે. તે દ્રવ્યનો લાક્ષણિક ગુણધર્મ છે.
• ધાતુ અને મિશ્રધાતુઓની અવરોધકતાનો ગાળો 10-8 Ωmથી 10-6Ω m જેટલો છે. 
• તેમની અવરોધકતા ખૂબ ઓછી છે. તે વિદ્યુતના સારા વાહકો છે.
• વિદ્યુતના સારા વાહકોની અવરોધકતા ખૂબ ઓછી અને મંદ વાહકોની અવરોધકતા ખૂબ ઊંચી હોય છે.
• રબર અને કાચ જેવા અવાહકોની અવરોધકતા ખૂબ ઊંચી આશરે10 12Ωmથી 10 17Ω m ના ક્રમની હોય છે.
• દ્રવ્યનો અવરોધ અને અવરોધકતા બંને તાપમાન સાથે બદલાય છે.
• મિશ્રધાતુ ઊંચા તાપમાને ત્વરિત ઓક્સોડાઈઝ (દહન) થતી નથી.
• આ કારણથી તેનો ઉપયોગ વિદ્યુતનું ઉષ્મામાં રૂપાંતર કરતાં સાધનો જેવા કે ઇસ્ત્રી, હીટર, ટોસ્ટર વગેરેમાં થાય છે.
• વિદ્યુત બલ્બના ફિલામેન્ટ માટે એકમાત્ર ટંગસ્ટનનો ઉપયોગ થાય છે

જ્યારે તાંબા અને એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન કરતા તારો ની બનાવટમાં થાય છે

પ્રશ્ન 15. દ્રવ્યની અવરોધકતા કયા કયા પરિબળો પર આધાર રાખે છે તે જણાવો.

ઉત્તર : દ્રવ્યની અવરોધકતા નીચેના પરિબળો પર આધાર રાખે છે.

(1) દ્રવ્ય ના પ્રકાર  (2) દ્રવ્યના તાપમાન , અમુક અંશે તેના પર લાગતા દબાણ.

• તાપમાનમાં વધારો કરવાથી  ધાતુ પદાર્થોની અવરોધકતા વધે છે, અર્ધવાહકની અવરોધકતા ઘટે છે.
• તાપમાનના વધારા સાથે મિશ્ર ધાતુની અવરોધકતા શુદ્ધ ધાતુની સરખામણીમાં ખૂબ ધીમે ધીમે વધે છે.
• આથી કહી શકાય છે, કે મિશ્રધાતુ ઓની અવરોધકતા શુદ્ધ ધાતુની અવરોધકતા કરતા 100 ગણી હોવાથી, તે તાપમાનથી લગભગ સ્વતંત્ર છે.
• અવાહકમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની ગેરહાજરી હોવાથી તેની અવરોધતા  ખૂબ ઊંચી છે અને તેનું તાપમાન ખૂબ વધારતા અવરોધકતા અલ્પ પ્રમાણમાં ઘટે છે.

પ્રશ્ન 16. વાહકનો અવરોધ કઈ બાબતો પર આધાર રાખે છે ?

ઉત્તર :વાહકનો અવરોધ નીચે ની બાબતો (પરિબળો) પર આધાર રાખે છે

(1) વાહકની લંબાઈ , (2) વાહકના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ , (3) વાહકના દ્રવ્યની જાત , (4) વાહકનું તાપમાન.

પ્રશ્ન 17.એક જ દ્રવ્યમાંથી બનેલો એક જાડા અને એક પાતળા  તારને વારાફરતી સમાન વિદ્યુત પ્રાપ્તિસ્થાન (વિધુતકોષ કે બેટરી) સાથે જોડતાં કયા  તારમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વધુ સરળતાથી વધશે ? શા માટે? .

 ઉત્તર : સમાન દ્રવ્યના અને સમાન લંબાઈના જાડા અને પાતળા તારને સમાન વિધુત પ્રાપ્તિસ્થાન સાથે વારાફરતી જોડતા જાડા તારમાં વિધુતપ્રવાહ પાતળા તારની સરખામણીમાં સરળતાથી વહે છે.

→ કારણ કે, તારનો અવરોઘ તેની જાડાઈ(આડછેદના ક્ષેત્રફળ)ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. જાડા તારના આડછેદનુ ક્ષેત્રફળ વધુ હોવાથી તેનો અવરોધ પાતળા તાર કરતા ઓછો હશે. તેથી જાડા તારમાંથી વધુ પ્રવાહ વહી શકે.

પ્રશ્ન 18. ધારો કે, કોઈ વિદ્યુત ઘટકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઘટાડીને અગાઉના મૂલ્યનો અડધો કરતાં તેનો અવરોધ તેનો તે જ રહે છે, તો વિધુત ઘટકમાંથી વહેતા વિધુત પ્રવાહ માં શો ફેરફાર થશે ?

ઉત્તર : ઓહમના નિયમ મુજબ, I=V/R

પરંતુ, અહીં R અચળ હોવાથી I ∞V

તેથી વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઘટાડીને અગાઉના મૂલ્યનો અડધો કરતાં વાહકમાંથી વહેતી વિદ્યુતપ્રવાહ

પહેલાં કરતાં અડધા  મૂલ્યનો બનશે.

પ્રશ્ન 19. શા માટે ટોસ્ટર તથા વિધુત ઈસ્ત્રીની કોઈલ શુદ્ધ ધાતુની ન બનાવતા મિશ્રધાતુની બનાવવામાં આવે છે ?

ઉત્તર : તાપન સાધનો જેવા કે, ટોસ્ટર તથા વિદ્યુત ઇસ્ત્રીનીબ કોઈલ શુદ્ધ ધાતુને બદલે મિશ્રધાતુની  બનાવવાના કારણો નીચે મુજબ છે :

 ( 1 ) મિશ્રધાતુની દા. ત., નિક્રોમની  અવરોધકતા તેની ઘટક શુદ્ધ ધાતુ કરતા ઘણી વધારે છે.

( 2 ) મિશ્રધાતુ ઊંચા તાપમાને હોય ત્યારે ત્વરિત ઓક્સોડાઈઝ (દહન) પામતી નથી.

(3) મિશ્રધાતુનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું હોય છે.

પ્રશ્ન 20. કોષ્ટક 12.2 (પા.પુ.207)  માં આપેલી માહિતીનો ઉપયોગ કરી નીચેના પ્રશ્નોના ઉત્તર આપો 

(a )લોખંડ (Fe) તથા પારો (Hg)માંથી કયું વધારે સારું વાહક છે?’

(b) કયું દ્રવ્ય શ્રેષ્ઠ વાહક છે ?

ઉત્તર:

(a) લોખંડની વિદ્યુત અવરોધકતા 10.0 x 10-8Ω m છે, જ્યારે પારાની અવરોધકતા 94.0 X 10-8Ω m છે.

આમ, લોખંડની વિદ્યુત અવરોધકતા પારા કરતાં ઓછી હોવાથી લોખંડ (Fe) એ પારા (Hg) કરતા વધારે સારું વાહક છે.

(b) ચાંદીની વિદ્યુત અવરોધકતા સૌથી ઓછી 1.60 x 10-8Ω m છે. તેથી ચાંદી વિદ્યુતની સૌથી શ્રેષ્ઠ વાહક છે.

પ્રશ્ન 21.અવરોધોનુ શ્રેણી-જોડાણ સમજાવી, તેના સમતુલ્ય અવરોધનું સૂત્ર મેળવો.

ઉત્તર 

→આકૃતિ માં દર્શાવ્યા મુજબ  ત્રણ અવરોધકો કે જેમના અવરોધો 

R1,R2 અને R3 છે, તેમને A અને B બિંદુઓ વચ્ચે શ્રેણીમાં જોડ્યા છે. ત્રણેય અવરોધોમાંથી I જેટલો સમાન વિદ્યુતપ્રવાહ વહે છે, પરંતુ લાગુ પડેલ વોલ્ટેજ Y અવરોધના બે છેડા વચ્ચે તેમના આનુષાંગિક અવરોધોના પ્રમાણમાં વેચાઈ જાય છે.

→ અવરોધોR1,R2  અને R3 ના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતો અનુકમે V1, V2, અને V3હોય, તો

V=V1+ V2 + V3            .. (1)

→હવે, ત્રણ અવરોધો R1, R2, અને R3 ને બદલે એક જ અવરોધ Rs, પરિપથમાં જોડવામાં આવે અને તેમાંથી પણ પહેલાં જેટલો જ વિદ્યુતપ્રવાહ l

વહેતો  હોય, તો Rs ને આ શ્રેણી -જોડાણનો  સમતુલ્ય અવરોધ કહે છે.

ઓહમનો નિયમ લાગુ પાડતાં, V = IR_s. … ..(2). 

 

→સમીકરણો (1) અને (2) પરથી,

Ir_s,=V1 +V2 + V3

→ હવે દરેક અવરોધ માટે સ્વતંત્ર રીતે ઓહમનો નિયમ લાગુ પાડતા,

V1=IR1

V2=IR2

V3=lR3

IR_s=IR1+IR2+IR3

RS=R1 +R2+ R3.  ………………12.11

→આમ, શ્રેણી-જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ R_s શ્રેણીમાં જોડેલ અવરોધોના સરવાળા જેટલો હોય છે. તેથી સમતુલ્ય અવરોધ R_s મોટામાં મોટા અવરોધ કરતાં પણ મોટો હોય છે.

પ્રશ્ન 22. અવરોધોના  શ્રેણી-જોડાણની લાક્ષણિકતા જણાવો.

ઉત્તર : અવરોધોના  શ્રેણી-જોડાણની લાક્ષણિકતા નીચે મુજબ છે :

(1) દરેક અવરોધમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન હોય છે અને તે પરિપથમાં વહેતા કુલ પ્રવાહ જેટલો હોય છે.

 

(2) જોડાણના બે છેડાઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (વૉલ્ટેજ) દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવતના સરવાળા જેટલો હોય છે.

 

 (3) શ્રેણી-જોડાણના સમતુલ્ય અવરોધનું મૂલ્ય, શ્રેણીમાં જોડેલા અવરોધોના મૂલ્યોના સરવાળા જેટલું હોય છે. તેથી સમતુલ્ય અવરોધ, શ્રેણી-જોડાણના મોટામાં મોટા અવરોધ કરતાં પણ મોટો હોય છે.

 

(4) દરેક અવરોધના  બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત આનુષાંગિક અવરોધના સમપ્રમાણમાં હોય છે.

 

પ્રશ્ન 23.અવરોધોનુ સમાંતર જોડાણ સમજાવી, તેના સમતુલ્ય અવરોધનું સૂત્ર તારવો.

ઉત્તર :બે કે તેથી વધારે અવરોધોના એક ત૨ફના છેડાઓ એક  સામાન્ય બિંદુ સાથે અને બીજી તરફના છેડાઓ બીજા સામાન્ય બિંદુ  સાથે જોડેલા હોય, તો અવરોધો ના આવા જોડાણને સમાંતર જોડાણ કહે છે. 

• સમાંતર જોડાણમાં વિદ્યુતપ્રવાહને  વહેવા માટે એક કરતાં વધુ માર્ગો ઉપલબ્ધ હોય છે.
• દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન હોય છે.
• તે સામાન્ય બિંદુઓ  વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત જેટલો હોય છે.
• આકૃતિ માં દર્શાવ્યા મુજબ ત્રણ અવરોધો R1, R2, અને R3 ને A અને B બિંદુઓ વચ્ચે સમાંતરમાં જોડયા છે.
• અહીં, આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ વિદ્યુતપ્રવાહ I, A બિંદુ આગળ ત્રણ અવરોધોમાં વહેંચાઈ જાય છે. આ પ્રવાહોનાં મૂલ્યો આનુષાંગિક અવરોધોના મૂલ્યો પર આધારિત હોય છે.

→R1,R2 અને R3અવરોધમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહો અનુક્રમે  I1,I 2 અને I3 હોય, તો I = I1 + I2 + I3…….(1)

→અવરોધોનો સમાંતર જોડાણમાં દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો  વિધુતસ્પિતિમાનનો તફાવત બેટરીના વોલ્ટેજ V જેટલો હોય છે.

ઑહમના નિયમ  મુજબ,

I1=v/R1,I2=v/R2,.અને   I3=v/R3

I=V/R1+V/R2+V/R3………………..(2)

 

→ હવે, ત્રણ અવરોધો R1 , R2, અને R3, ના બદલે A અને B બિંદુઓ  વચ્ચે એક જ અવરોધ R_p, જોડતા  પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ પહેલા જેટલો જ અર્થાત્  I જ રહેતો હોય, તો R_p,ને પરિપથનો (સમાંતર જોડાણ) સમતુલ્ય અવરોધ કહે છે.

I=V/R_{p………..(3)}

હવે, સમીકરણ (2) વાપરતાં,

 

V/R_p=V/R1+V/R2+V/R3

1/R_p=1/R1+1/R2+1/R3

→ આમ, અવરોધોના સમાંતર જોડાણના સમતુલ્ય અવરોધના વ્યસ્તનું મૂલ્ય, સમાંતર જોડેલા અવરોધોના વ્યસ્તના સરવાળા જેટલું હોય છે.

R_p નું મૂલ્ય સમાંતર જોડેલા નાનામાં નાના અવરોધ  કરતાં પણ નાનું હોય છે.

પ્રશ્ન 24. અવરોધોના સમાંતર જોડાણની લાક્ષણિકતા જણાવો.

ઉત્તર :અવરોધોના સમાંતર જોડાણની લાક્ષણિકતા નીચે મુજબ છે :

(1) સમાંતર જોડેલા દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન હોય છે .

તે સંયોજનને લાગુ પાડેલ વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત જેટલો હોય છે.

( 2 ) પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ એ સમાંતર જોડેલા દરેક અવરોધમાંથી વહેતા આનુષાંગિક વિદ્યુતપ્રવાહના  સરવાળા જેટલો હોય છે.

(3) સમાંતર જોડાણ જે-તે અવરોધ માંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ આનુષાંગિક અવરોધના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.

પ્રશ્ન 25. અવરોધોના  શ્રેણી-જોડાણના ફાયદા અને ગેરફાયદા જણાવો.

ઉત્તર : અવરોધોના  શ્રેણી-જોડાણના ફાયદા નીચે મુજબ છે .

(1) અવરોધોને શ્રેણીમાં જોડવાથી પરિપથનો કુલ અવરોધ  વધારી શકાય છે. 

આથી પરિપથમાં વહેતો  કુલ પ્રવાહ ઘટાડી શકાય છે. આમ, પરિપથમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને  નિયંત્રિત કરવા માટે અવરોધોનુ શ્રેણી-જોડાણ ઉપયોગી છે.

( 2 ) ઘરવપરાશના વિદ્યુત જોડાણમાં AC મેઇન્સ અને વિદ્યુત ઉપકરણ સાથે ફ્યુઝ  શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે.

તેથી જે કોઈ પણ ઉપકરણમાં શોર્ટ-સર્કિટ થાય, તો ફયુઝ તાર પીગળી જાય છે અને પ્રવાહ બંધ થઈ જાય છે પરિણામે વિધુત ઉપકરણોને  નુકસાન થતું અટકાવી શકાય છે.

અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણના ગેરફાયદા નીચે મુજબ છે :

 

(1) જો વિદ્યુત ઉપકરણોને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે. તો લાગુ પડેલ વૉલ્ટેજ દરેક ઉપકરણ વચ્ચે વહેંચાઈ જાય છે.

    દા. ત., 240 V જેટલું સમાન વૉલ્ટેજ રેટિંગ ધરાવતા ત્રણ સમાન બલ્બને 240 V સાથે શ્રેણીમાં જોડતા, દરેક બલ્બને 80 V જ મળે છે. આથી ત્રણેય બલ્બ ઝાંખા પ્રકાશિત થાય છે.

(2) શ્રેણીમાં જોડેલા ઉપકરણોમાંથી કોઈ એક ઉપકરણ બગડી જાય અથવા પરિપથમાં ભંગાણ પડે, તો પરિપથમાં પ્રવાહ વહેતો  નથી.

આથી બાકીનાં ઉપકરણો પણ કામ કરતા બંધ થઈ જાય છે. દા. ત.. શ્રેણીમાં જોડેલા ત્રણ બલ્બ માંથી એક બલ્બ ઉડી જાય, તો બાકીના બે બલ્બ પણ પ્રકાશિત થતા નથી.

પ્રશ્ન 26. અવરોધોના સમાંતર જોડાણના ફાયદા અને ગેરફાયદા જણાવો.

ઉત્તર : અવરોધોના સમાંતર જોડાણના ફાયદા નીચે પ્રમાણે છે :

( 1 ) સમાંતર જોડેલા ત્રણ બલ્બમાંથી કોઈ એક બલ્બ ઊડી જાય તોપણ બાકીના બે બલ્બમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવાનું ચાલુ રહે છે અને તેઓ પ્રકાશિત થાય છે.

(2)  સમાંતર જોડાણમાં સમતુલ્ય અવરોધનુ  મૂલ્ય ,સમાંતરમાં જોડેલ કોઈ પણ અવરોધના મૂલ્ય કરતા ઓછું હોય છે. તેથી અવરોધોને સમાંતરમાં જોડવાથી વધુ પ્રવાહ મેળવી શકાય છે.

અવરોધના સમાંતર જોડાણના ગેરફાયદા નીચે પ્રમાણે છે :

(1) સમાંતર જોડાણમાં સમતુલ્ય અવરોધ જોડાણના નાનામાં નાના અવરોધ કરતા પણ નાનો હોવાથી કુલ પ્રવાહ વધી જાય છે. પરિણામે પ્રવાહ નિયંત્રિત કરી શકાતો નથી.

(2) જુદા જુદા વોલ્ટેજ રેટિંગવાળા બલ્બને આપેલ વોલ્ટેજ ઉદગમ સાથે સમાંતર માં જોડતાં દરેક બલ્બ પૂર્ણ ક્ષમતાથી પ્રકાશિત થતો નથી.

 

પ્રશ્ન 27. ઘરવપરાશના વિદ્યુત ઉપકરણોને પરિપથમાં શ્રેણીમાં શા માટે જોડવામાં આવતા નથી ? અથવા

ઘરવપરાશના વિધુતજોડાણોમાં શ્રેણી-જોડાણના ગેરફાયદા‌ જણાવો.

ઉત્તર : 

(1) શ્રેણી-જોડાણમાં દરેક ઉપકરણમાંથી વહેતો વિદ્યુત પ્રવાહ સમાન હોય છે. તેથી વિદ્યુત બલ્બ અને વિદ્યુત હીટરને શ્રેણીમાં જોડવા અવ્યવહારુ છે.

 (2) શ્રેણી-જોડાણમાં કોઈ એક ઉપકરણમાં ભંગાણ પડે તો પરિપથ ખુલ્લો થઈ જાય છે અને બાકીના બધા ઉપકરણો પણ બંધ થઈ જાય છે.

(3) શ્રેણી-જોડાણમાં માત્ર એક જ કળ (સ્વિચ) હોવાથી દરેક ઉપકરણને સ્વતંત્ર રીતે ચાલુ કે બંધ ન કરી શકાય.

(4) શ્રેણી-જોડાણમાં દરેક વિદ્યુત ઉપકરણને સમાન વોલ્ટેજ (220v) મળતો નથી, કારણ કે ઉદગમના વૉલ્ટેજ દરેક ઉપકરણ વચ્ચે વહેંચાયેલા હોય છે. પરિણામે દરેકને ઓછા વોલ્ટેજ મળતા  હોવાથી તે યોગ્ય રીતે કાર્યશીલ રહેતાં નથી.

પ્રશ્ન 28. વિદ્યુત સાધનોની બેટરી સાથે શ્રેણીમાં જોડવાની બદલે સમાંતરમાં જોડવાથી કયા ફાયદા થાય છે ?

ઉત્તર 

(1) જ્યારે દરેક વિદ્યુત સાધનનો અવરોધ જુદો હોય અને તેને કાર્યરત થવા પ્રવાહ પણ જુદો હોય, તો તેમને સમાંતર જોડવાથી પરિપથનો  કુલ અવરોધ ઘટે છે.

 તેથી બેટરીમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ ઊંચો હોય છે. આમ, દરેક વિદ્યુત સાધનને જરૂરીવિદ્યુતપ્રવાહ મળી રહે છે. શ્રેણી-જોડાણમાં આવું શક્ય નથી.

(2) સમાંતર  પરિપથમાં દરેક વિદ્યુત સાધનના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન  હોવાથી બધાં જ વિદ્યુત સાધનો યોગ્ય રીતે કાર્ય કરે છે.

જ્યારે શ્રેણી પરિપથમાં દરેક વિદ્યુત સાધનને સમાન વોલ્ટેજ (બેટરી જેટલો વોલ્ટેજ) મળતો નથી.

 (3) સમાંતર  પરિપથમાં કોઈ ખામીને કારણે કોઈ એક વિદ્યુત સાધનો કાર્ય કરતો બંધ થઈ જાય, તો બીજા વિદ્યુત સાધનોને કોઈ અસર થતી નથી. તે કોઈ મુશ્કેલી વગર કાર્ય કરે છે.

શ્રેણી સંયોજનપરિપથમાં કોઈ એક વિદ્યુત સાધનો કાર્ય કરવાનું બંધ કરી દે, તો સમગ્ર પરિપથ ખુલ્લો થઈ જવાના કારણે બાકીના બધા જ વિદ્યુત સાધનો પણ કાર્યશીલ રહેતા નથી.

(4) સમાંતર  પરિપથમાં દરેક વિદ્યુત સાધનને પોતાની સ્વતંત્ર  સ્વિચ હોવાથી બીજા વિદ્યુત સાધનને અસર કર્યા સિવાય તે જ વિદ્યુત સાધનને ચાલુ-બંધ કરી શકાય છે.

       પરંતુ, શ્રેણી સંયોજન / પરિપથમાં સમગ્ર પરિપથમાં એક જ કળ હોવાથી દરેક વિદ્યુત સાધનને  સ્વતંત્ર રીતે ચાલુ-બંધ કરી શકાતા નથી.

પ્રશ્ન 29. વિદ્યુત-ઊર્જાની સમજૂતી આપી તેનું સૂત્ર મેળવો.

જૂલનો તાપીય નિયમ મેળવો. 

•  એક ધાતુનો તાર  વિદ્યુતપ્રવાહને  અવરોધે છે. તેથી તેમાંથી સતત પ્રવાહ વહેવડાવવા માટે પ્રાપ્તિ સ્થાન દ્વારા સતત કાર્ય થવું જોઈએ.
• એક અવરોધ (વાહક) R માંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ I ધ્યાનમાં લો. Rના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત V છે. 
• ધારો કે, t સમયગાળા દરમિયાન અવરોધ (વાહક)માંથી પસાર થતો વિદ્યુતભાર Q છે.
• →V વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત વડે Q વિદ્યુતભારને ગતિ કરાવવા પ્રાપ્તિસ્થાન દ્વારા થતું કાર્ય VQ છે.

      તેથી t સમયગાળા દરમિયાન પ્રાપ્તિસ્થાન પરિપથને VQ જેટલી ઊર્જા પૂરી પાડે છે.

આમ, પ્રાપ્તિસ્થાન દ્વારા ખર્ચાતી ઊર્જા અથવા થતું કાર્ય,

W = VQ

= V (It) (:: I = Q/t)

= (IR) (It) (. ઓહમના નિયમ પરથી, V = IR)

:: W = I² Rt                   

આ વિદ્યુત-ઊર્જા અવરોધમાં ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે. આમ, I જેટલા સ્થાયી પ્રવાહને કારણે t સમયગાળામાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા ઊર્જા  H હોય, તો

 H=I²  Rt  આને જૂલ નો તાપીય નિયમ કહે છે.

→વિદ્યુત-ઊર્જા અને ઉષ્મા-ઊર્જાનો SI એકમ જૂલ (J) છે. તેના બીજા એકમો વોટ-સેકન્ડ (ws) અને કિલોવોટ-કલાક (kWh) છે.

પ્રશ્ન 30. જુલનો તાપીય નિયમ લખી સમજાવો.

ઉત્તર: વાહક તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય ત્યારે તેમાં ઉદ્દભવતી ઉષ્મા…….

 (1) આપેલ અવરોધ અને આપેલ સમયગાળા માટે વિદ્યુત પ્રવાહના  વર્ગના સમપ્રમાણમાં હોય છે.

(2) આપેલ પ્રવાહ અને આપેલ સમયગાળા માટે અવરોધના સમપ્રમાણમાં  હોયછે.

(3) આપેલ અવરોધ અને આપેલ પ્રવાહ માટે સમયગાળાના  સમપ્રમાણમાં હોય છે.

અર્થાત્ H = I²Rt

આ ગાણિતિક સમીકરણને જુલનો તાપીય નિયમ કહે છે. 

આ નિયમ પરથી સ્પષ્ટ છે કે ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા-ઊર્જા (1) વિદ્યુતપ્રવાહ (I)   (2) વાહકના અવરોધ (R) અને (3) જે સમયગાળા દરમિયાન વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થયો હોય તે સમયગાળા પર આધાર રાખે છે.

પ્રશ્ન 31.શા માટે વિધુત હીટરનું દોરડું (Cord] ચળકતું નથી, જ્યારે તેનો તાપીય ઘટક ચળકે છે ?

ઉત્તર :  વિદ્યુત હીટરનો તાપીય ઘટક ખૂબ ઊંચા અવરોધ વાળી મિશ્રધાતુ (નિક્રોમ )નો બનેલો હોય છે, જ્યારે તેનો જોડાણ તાર ખૂબ નીચા અવરોધવાળી ધાતુ(તાંબુ)નો બનેલો હોય છે.

→ આમ, ખૂબ ઊંચા અવરોધવાળા તાપીય ઘટક(જે નિક્રોમમાંથી બનેલી હોય છે)માંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થતાં તેમાં (H = I²Rt મુજબ) ખૂબ વધુ ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. પરિણામે તે ખૂબ ગરમ થવાથી ચળકે છે.

 →જ્યારે વિદ્યુત હીટરના ખૂબ નીચા અવરોધવાળા જોડાણ તારમાંથી વિધુતપ્રવાહ પસાર થતાં તેમાં ખૂબ ઓછી ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. પરિણામે તે ગરમ થતો નથી તેથી ચળકતો  નથી.

પ્રશ્ન 32. રોજબરોજના જીવનમાં વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરના ઉપયોગ જણાવો.

ઉત્તર : વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરના ઉપયોગો નીચે મુજબ છે:

(1) વિદ્યુત તાપીય ઉપકરણો જેવા કે, વિદ્યુત ઇસ્ત્રી, વિધુત ટોસ્ટર, વિદ્યુત હીટર વગેરેની કાર્યપદ્ધતિમાં.

(2) વિદ્યુત બલ્બના ફિલામેન્ટને ગરમ કરી પ્રકાશ મેળવવા માટે.

(3) વિદ્યુત ફ્યુઝમાં કે જેના વડે ઘરના વિદ્યુતજોડાણો અને વિદ્યુત ઉપકરણોને રક્ષણ મળે છે.

62. 33. વિધુત ફ્યુઝ  પર ટૂંક નોંધ લખો.

      અથવા

 વિધુત ફયુઝ એટલે શું ? તેની બનાવટ, કાર્યો અને ઉપયોગ સમજાવો.

 ઉત્તર :  ફયુઝ  તાર એ ખૂબ ઓછા અવરોધવાળો અને યોગ્ય નીચું ગલનબિંદુ ધરાવતો તાર છે.

તે વધુ પડતા ભારે પ્રવાહથી રક્ષણ આપે છે.

→ફ્યુઝને  લાઇવ વાયર સાથે વિદ્યુત ઉપકરણો અને મુખ્ય વૉલ્ટેજ પ્રાપ્તિસ્થાન (મેઇન સપ્લાય) વચ્ચે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે.

→ ફ્યુઝ એ સુરક્ષાનું સાધન છે, જે અનાવશ્યક ઊંચા પ્રવાહીથી  ઉપકરણો અને પરિપથને બચાવે છે.

→ તેમાં યોગ્ય ગલનબિંદુવાળી ધાતુ કે મિશ્રધાતુ જેવી કે એલ્યુમિનિયમ, તાંબુ, લોખંડ, સીસું વગેરેના તારનો ટુકડો હોય છે.

→જો ચોક્કસ મૂલ્યના  પ્રવાહ કરતા મોટો પ્રવાહ પરિપથમાં વહે તો, ફ્યુઝ તારનું તાપમાન વધે છે અને તે પીગળી જઈ પરિપથ ખુલ્લો  કરે છે. પરિણામે પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવાનો બંધ થઈ જાય છે અને વિદ્યુત ઉપકરણોને કોઈ નુકસાન થતું નથી.

→ફ્યુઝનો  તાર ધાતુના છેડાવાળા પોર્સેલિન અથવા તેના જેવા અવાહક  પદાર્થના કાર્ટીજમાં રાખવામાં આવે છે.

→ઘરવપરાશમાં વપરાતા ફ્યુઝ 1 A, 2 A, B, 5 A, 10 A વગેરે જેવો માનાંક (રેટિંગ) ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 34. વિદ્યુત પાવર એટલે શું? તેનું સૂત્ર મેળવો. વિદ્યુતપાવરનો  એકમ જણાવો.

ઉત્તર :  પાવર એટલે કાર્ય કરવાનો સમયદર.

→ જ્યારે કાર્ય થાય છે ત્યારે તેટલા જ મૂલ્યની વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાય છે. તેથી,

    “જે દરે વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાય (ખર્ચાય) તેને વિદ્યુતપાવર કહે છે.”

→જો t સમયમાં W જેટલી વિધુત-ઊર્જા વિદ્યુત પરિપથમાં ખર્ચાતી હોય, તો વિદ્યુત પાવર

P=W/t.    

→પરંતુ  પ્રવાહ પ્રાપ્તિસ્થાનમાંથી t સમયમાં ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઊર્જા

    W = VQ

      I=Q/t

પરંતુ, I = Q/t

       P=VI.   

→ ઓહમના નિયમ મુજબ, V = IR

.’. P = IR X I

P=I²R.       

 

→ ફરીથી ઓહમના  નિયમ મુજબ, I=V/R

       P=V²/R²×R

       P=V²/R.  ………..(12.20)

→ પાવરનો SI એકમ વોટ (W) છે. આથી 

વોટ = વોલ્ટ X એમ્પિયર

.. 1W=1 VX1A

“જો વિધુત ઉપકરણ વડે 1s માં 1J વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાય, તો વિધુત ઉપકરણ  વડે વપરાટી વિધુત પાવર 1 w છે તેમ કહેવાય.”

પ્રશ્ન 35. વિદ્યુત-ઉર્જા એટલે શું? તેનો વ્યાપારિક (વ્યવહારિક) એકમ શું છે? તેની વ્યાખ્યા આપો.

 ઉત્તર :

“વિદ્યુત-ઊર્જા એટલે વિદ્યુત પરિપથ માં t સમયમાં ખર્ચાતી કુલ ઊર્જા.”

→ ખર્ચાતી કુલ ઊર્જા માત્ર ઉપકરણના પાવર પર જ આધાર રાખતી નથી, પરંતુ જે સમયગાળા દરમિયાન પાવર લાગુ પાડવામાં આવે છે, તે સમયગાળા પર પણ આધાર રાખે છે.

→જો t સેકન્ડ દરમિયાન પાવર P (વોટ) લાગુ પાડવામાં આવે, તો થતું કાર્ય કે ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઉર્જા, 

‘W (જૂલ) = P (વોટ) X સમય t સેકન્ડ

→પરંતુ વોટ (W) એ બહુ નાનો એકમ છે. તેથી વ્યવહારમાં  મોટો એકમ ‘કિલોવોટ’ વપરાય છે, જે 1000 w બરાબર છે.

→ વિદ્યુત-ઉર્જા એ પાવર અને સમયના ગુણાકાર જેટલી હોવાથી, તેનો એકમ વોટ-કલાક (Wh) પણ છે.

      “1 W પાવર 1 h સુધી વપરાય, તો વપરાતી વિદ્યુત-ઊર્જા 1 Wh કહેવાય.”

→ વિદ્યુત ઊર્જાનો વ્યાપારિક (વ્યવહારિક) એકમ કિલોવોટ-કલાક (kWh) છે, તેને ‘યુનિટ’ પણ કહે છે.

1 kWh = 1 kW X1 h

            = 1000 W X 3600 s

            = 3.6 X 10⁶ Ws

           = 3.6 x 10⁶ J

પ્રશ્ન 36. વિદ્યુતપ્રવાહ દ્વારા અપાતી ઊર્જાનો દર શેના વડે નક્કી થાય છે?

ઉત્તર :  વિદ્યુતપ્રવાહ દ્વારા લોડ/ઉપકરણને અપાતી વિદ્યુત-ઊર્જાનો દર પ્રાપ્તિસ્થાનનો વિદ્યુતપાવર નક્કી કરે છે.

સ્વાધ્યાય ના પ્રશ્નો 

 

પ્રશ્ન 5.પરિપથમાં કોઈ બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવા માટે વોલ્ટમીટર કેવી રીતે જોડશો?

ઉત્તર : પરિપથમાં કોઈ પણ બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવા માટે વોલ્ટમીટર તે બે બિંદુઓ સાથે સમાંતર જોડવા પડે.

 

પ્રશ્ન 18. નીચેનાની સમજૂતી આપો :

(a)વિદ્યુત બલ્બના ફિલામેન્ટ બનાવવા માટે લગભગ એક માત્ર ટંગસ્ટનનો જ ઉપયોગ કેમ થાય છે?

Ans: (a ) કારણ કે, ટંગસ્ટનનું ગલનબિંદુ ખૂબ જ ઊંચું હોવાથી તે ખૂબ ઊંચા તાપમાને પણ પીગળ્યાં સિવાય ઉદ્ભવતી ઉષ્મા જાળવી શકે છે. 

તેથી તે ખૂબ ગરમ થઈ પીગળ્યાં વિના પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે

વધુ માં ટંગસ્ટનનું લચીલાપણું અને ઊંચા તાપમાને બાષ્પીકરણનો નીચો દર પણ મહત્વનો અને ઉપયોગી છે. તેથી બલ્બના ફિલામેન્ટ બનાવવા માટે ટંગસ્ટનનો ઉપયોગ થાય છે.

(b) વિદ્યુત તાપીય ઉપકરણો જેવાં કે, બ્રેડ ટોસ્ટર, ઇલેક્ટ્રીક ઈસ્ત્રીના  વાહકો શુદ્ધ ધાતુના સ્થાને (બદલે) મિશ્રધાતુના કેમ બનાવવામાં આવે છે?

Ans: (b) તાપન સાધનો જેવા કે, ટોસ્ટર તથા વિદ્યુત ઇસ્ત્રીની કોઈલ શુદ્ધ ધાતુને બદલે મિશ્રધાતુના બનાવવાના કારણો નીચે મુજબ છે :

( 1 ) મિશ્રધાતુની દા. ત., નિક્રોમની  અવરોધકતા તેની ઘટક શુદ્ધ ધાતુ કરતા ઘણી વધારે છે.

( 2 ) મિશ્રધાતુ ઊંચા તાપમાને હોય ત્યારે ત્વરિત ઓક્સોડાઈઝ (દહન) પામતી નથી.

(3) મિશ્રધાતુનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું હોય છે.

(c) ઘરવપરાશના પરિપથોમાં શ્રેણી-જોડાણોનો ઉપયોગ કેમ કરવામાં આવતો નથી?

Ans ( c): 

( 1)  શ્રેણી-જોડાણમાં દરેક ઉપકરણમાંથી વહેતો વિદ્યુત પ્રવાહ સમાન હોય છે. 

તેથી વિદ્યુત બલ્બ અને વિદ્યુત હીટરને શ્રેણીમાં જોડવા અવ્યવહારુ છે.

કારણ કે બંને સારી રીતે કામ કરે એટલા માટે તેમને તદ્દન જુદાં જુદાં મૂલ્યના વિદ્યુતપ્રવાહો જરૂરી છે.

(2) શ્રેણી-જોડાણમાં કોઈ એક ઉપકરણમાં ભંગાણ પડે (બંધ થઈ જાય), તો પરિપથ ખુલ્લો થઈ જાય છે અને બાકીના બધા ઉપકરણો પણ બંધ થઈ જાય છે.

(3) શ્રેણી-જોડાણમાં માત્ર એક જ કળ (સ્વિચ) હોવાથી દરેક ઉપકરણને સ્વતંત્ર રીતે ચાલુ કે બંધ ન કરી શકાય.

(4) શ્રેણી-જોડાણમાં દરેક વિદ્યુત ઉપકરણને સમાન વોલ્ટેજ (220v) મળતો નથી.

કારણ કે ઉદગમના વૉલ્ટેજ દરેક ઉપકરણ વચ્ચે વહેંચાયેલા હોય છે. પરિણામે દરેકને ઓછા વોલ્ટેજ મળતા  હોવાથી તે યોગ્ય રીતે કાર્યશીલ રહેતાં નથી.

(d) કોઈ તારનો અવરોઘ તેના આડછેદના ક્ષેત્રફળ સાથે કેવી રીતે બદલાય છે?

• તારનો અવરોઘ તેના આડછેદના ક્ષેત્રફળના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
• આમ જો તાર જાડો  તો તેનો અવરોધ ઓછો  હશે અને જો તાર પાતળો હોય તો તેનો અવરોધ વધુ હશે.
•  જો કિસ્સામાં દ્રવ્યની જાત અને તાર ની લંબાઈ સમાન હોય તો.

 

(e) વિદ્યુત પ્રવાહના વહન (એકથી બીજા સ્થાને લઈ જવા, trans mission) માટે મોટા ભાગે તાંબા અને એલ્યુમિનિયમના તારનો ઉપયોગ કેમ કરવામાં આવે છે?

ઉત્તર :

Ans: (e ) કારણ કે, તાંબા અને એલ્યુમિનિયમની અવરોધકતા ખૂબ ઓછી હોવાથી

 તેમાં ઉષ્મારૂપે ઊર્જાનો ઓછો વ્યય થાય છે. (તેથી જ તેઓ વિદ્યુતના સારા વાહકો છે.) .

→ચાંદી કે બીજી ધાતુની સરખામણીમાં તાંબુ અને એલ્યુમિનિયમ સહેલાઈથી અને સસ્તામાં ઉપલબ્ધ છે.

→તે તન્ય ધાતુ હોવાથી તેમાંથી સરળતાથી તાર બનાવી શકાય છે.

→તેથી વિદ્યુતવહન માટે તાંબા કે એલ્યુમિનિયમના તાર વપરાય છે.