પાઠ- 13 વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકિય અસરો

0
463
STD 10 VIGNAN

વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે તે દર્શાવવું.

પદ્ધતિ:

આકતિ માં દર્શાવ્યા અનુસાર વિદ્યુત પરિપથમાં બિંદુઓ X અને Y ની વચ્ચે એક સુરેખ લાંબો અને જાડો તાંબાનો તાર ગોઠવો. તાર XY કાગળના સમતલને લંબરુપે ગોઠવેલ છે.

  •  આ  તાંબાના તારની નજીક એક નાના હોકાયંત્ર(Corrupass)ને સમક્ષિતિજ રહે તેમ ગોઠવો.
  •  તેની સોયની સ્થિતિનું અવલોકન કરો.
  • હવે કળમાં પ્લગ દાખલ કરી પરિપથમાં વિધુતપ્રવાહ પસાર કરો.
  •  હોકાયંત્રની સોયના સ્થાનમાં થતા ફેરફારનું અવલોકન કરો.

અવલોકન :

  •  જ્યારે તાંબાના સુરેખ તારમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો નથી ત્યારે હોકાયંત્રની સોય  પૃથ્વીની ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં સ્થિર રહે છે.
  •  કળમાં પ્લગ ભરાવીને તાંબાના તારમાં વિધુત પ્રવાહ પસાર કરતા હોકાયંત્રની સોયનું કોણાવર્તન થાય છે.
  • આ દશવેિ છે કે તાંબાના તારમાં  વિદ્યુત પ્રવાહ વહેતાં ચુંબકીય અસર ઉત્પન્ન થાય છે. એનો અર્થ તાંબાના તારની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉદ્ભવે છે.

નિર્ણય :વિદ્યુત પ્રવાહને લીધે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. આમ, આપણે કહી શકીએ કે વિદ્યુત અને ચુંબકત્વ એકબીજા સાથે સંકળાયેલા  છે.

હોકાયંત્ર પર ટૂંક નોંધ લખો.

 

ઉત્તર : હોકાયંત્ર એ એવું સાધન છે, જેનો ઉપયોગ કોઈ બિંદુ પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા શોધવા થાય છે.

  •  હોકાયંત્ર એ  એક નાના ચુંબકનું બનેલું હોય છે. આ નાનું ચુંબક એવી રીતે ગોઠવેલ હોય છે કે જેથી તે સમક્ષિતિજ સમતલમાં મુક્ત રીતે ભ્રમણ કરી શકે.
  • હોકાયંત્રમાંના નાના ચુંબકને ચુંબકીય સોય પણ કહે છે. તે એક નાનું ગજિયા ચુંબક છે.
  • હોકાયંત્રની સોયના છેડા લગભગ ભૌગોલિક ઉત્તર અને દક્ષિણ દિશા તરફ  રહે છે.
  •  ખરેખર તો, તે પૃથ્વીના ચુંબકીય દક્ષિણ તથા ઉત્તર દિશામાં રહે  છે, કારણ કે પૃથ્વી એક વિરાટ ગજિયા ચુંબક તરીકે વર્તે છે.
  •  સોયનો એક છેડો  ઉત્તર દિશા દર્શાવે છે તેને ઉત્તર ધ્રુવ અને બીજો છેડો  દક્ષિણ દિશા દર્શાવે છે. તેને દક્ષિણ ધ્રુવ કહે છે.

 હોકાયંત્રની  સોયને ગજીયા ચુંબકની નજીક લઈ જતા તેનું  કોણાવર્તન કેમ થાય છે ?

ઉત્તર : હોકાયંત્રની સોય એક નાનું ગજિયા ચુંબક છે. તેને એક ઉત્તર ધ્રુવ અને બીજો દક્ષિણ ધ્રુવ હોય છે. જ્યારે હોકાયંત્રને ગજીયા ચુંબક પાસે લાવવામાં આવે છે, ત્યારે તેની સોયના ધ્રુવો પર ગજિયા ચુંબકીય ક્ષેત્રને લીધે બળો લાગે છે. પરિણામે સોયનું કોણાવર્તન થાય છે.

 (1) ચુંબકીય ક્ષેત્રની વ્યાખ્યા લખો. (2) ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ એટલે શું?

ઉત્તર:- 

(1) ચુંબકીય ક્ષેત્ર: ચુંબકની આસપાસનો વિસ્તાર કે જેમાં ચુંબકના બળની  અસર શોધી શકાય છે, તેને ચુંબકીય ક્ષેત્ર કહે છે.

(2) ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ : ગજિયા ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પ્રવર્તતા બળના કારણે લોખંડની ભૂકી જે રેખાઓની દિશામાં ગોઠવાય છે, તે રેખાઓને ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કહે છે.

 ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ ક્યા પ્રકારની રાશિ છે? કોઈ બિંદુ આગળ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા કેવી રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે?

ઉત્તર : ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ સદિશ રાશિ છે. તેને દિશા અને મૂલ્ય બંને હોય છે.

  •     કોઈ બિંદુ આગળ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા તે બિંદુ પાસે નાના હોકાયંત્રની સોયને મુકીને નક્કી કરી શકાય છે. હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ ક્ષેત્રની અંદર જે દિશામાં ગતિ કરે  તે દિશા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા લેવામાં આવે છે.

 ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની  લાક્ષણિકતા જણાવો.

ઉત્તર : ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખા ઓની લાક્ષણિક્તાઓ નીચે મુજબ છે :

(1) ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ઉત્તર ધ્રુવમાંથી નીકળે છે અને ચુંબકની બહારની બાજુ દક્ષિણ ધ્રુવમાં દાખલ થાય છે, જ્યારે ચુંબકની અંદર ક્ષેત્રરેખાઓની  દિશા તેના દક્ષિણ ધ્રુવથી ઉત્તર ધ્રુવ તરફ હોય છે. આમ, ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ બંધ વક્રો રચે છે.

(2) ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ધ્રુવો પાસે એકબીજાની વધુ પાસે હોય છે. જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રબળ હોય છે. ચુંબકના મધ્યભાગમાં અને ચુંબકથી દૂર તેઓ એકબીજાથી દૂર  હોય છે, જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઓછું હોય છે.

(3) ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કદાપિ એકબીજાને છેદતી નથી, કારણ કે જો છેદે તો છેદનબિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોય ચુંબકીય ક્ષેત્રની બે દિશાઓ દર્શાવશે, જે શકય નથી.

 વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ તારની પાસે હોકાયંત્ર મૂકેલ છે. નીચેના કિસ્સાઓ માટે તમારું અવલોકન જણાવો અને દરેક કિસ્સા માટે તે માટેનું કારણ આપો : 

(1)તારમાં વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા ઉલટાવવામાં આવે છે.

(2) તારમાં વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહનું મૂલ્ય વધારવામાં આવે છે.

(3) હોકાયંત્રને સુરેખ તારથી દૂર તરફ લઈ જવામાં આવે છે.

 

ઉત્તર :( 1) હોકાયંત્રની સોયનું કોણાવર્તન બદલાય છે.

કારણ કે વિધુતપ્રવાહને લીધે ઉદભવતી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા, વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે. તેથી જો વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા બદલાય તો હોકાયંત્રની સોયનું કોણાવર્તન બદલાય છે.

( 2 ) આપેલ બિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોયનું કોણાવર્તન વધે છે. કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતાનું મૂલ્ય, વિદ્યુતપ્રવાહ ના મૂલ્યના સમપ્રમાણમાં હોય છે.

( 3) આપેલ વિદ્યુતપ્રવાહ માટે હોકાયંત્રની સોયનું કોણાવર્તન ઘટે છે.કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતાનું મૂલ્ય તારથી અંતરના વ્યસ્ત  પ્રમાણમાં હોય છે.

 વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકની આસપાસ ઉદભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા નક્કી કરવા માટેના નિયમનું નામ જણાવો અને  તે નિયમ લખો. જરૂરી આકૃતિ પણ દોરો.

ઉત્તર : 

નિયમનું નામ : જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ

આ નિયમને ” મેકસવેલનો કોર્ક સ્ક્રુનો જૂનો નિયમ પણ કહે છે

નિયમ : ધારો કે તમે તમારા જમણા હાથમાં વિદ્યુત પ્રવાહ ધારિત સુરેખ વાહકને એવી રીતે પકડો છો કે જેથી તમારો અંગૂઠો વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાનું સૂચન કરે છે, તો તમારા જમણા હાથની આંગળીઓ વાહકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રની  ક્ષેત્ર રેખાઓની દિશામાં વીંટળાઈ છે.

આ નિયમને જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ કહે છે.

 બે ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ એકબીજીને કેમ છેદતી નથી ?

ઉત્તર:-  આપેલ બિંદુએ ચુંબકીય ક્ષેત્ર B ની દિશા તે બિંદુએ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાને સ્પર્શક દોરીને મેળવી શકાય છે.

  •  જો બે ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ  એકબીજાને છેદે તો તેનો અર્થ એ થાય કે  છેદનબિંદુ પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્રની બે દિશાઓ હોય, જે શક્ય નથી.

કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ અવકાશમાં આપેલ બિંદુએ સદિશ રાશિ છે તેથી તેને માત્ર એક જ દિશા હોઈ શકે.

 વિધુતપ્રવાહધારિત વર્તુળાકાર લુપના કારણે ઉદ્દભવતા ચુંબકિય ક્ષેત્રની ચર્ચા કરો. 

ઉત્તર : જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહધારિત વર્તુળાકાર લૂપમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન  થાય છે.

→  વિધુતપ્રવાહધારિત વર્તુળાકાર લૂપને લીધે ઉદ્દભવતી ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્ષેત્રરેખાઓ દ્વારા રચાતી ભાત આકૃતિમાં દર્શાવવામાં આવી છે.

→ વિધુતપ્રવાહધારિત વર્તુળાકાર લૂપ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની  ક્ષેત્રરેખાઓ વર્તુળાકાર અને લૂપ પાસે સંકેન્દ્રિત હોય છે.

 

→ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત લૂપની આસપાસ દરેક બિંદુએ ઉત્પન્ન થતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને દર્શાવતા કેન્દ્રિત વર્તુળની સાઇઝ તારથી દૂર જતાં સતત મોટી ને મોટી થતી જાય છે.

   → જ્યારે આપણે વર્તુળાકાર લૂપના કેન્દ્ર પાસે પહોંચી છીએ ત્યારે આ મોટાં વર્તુળનો ચાપ લગભગ સુરેખ રેખા જેવા દેખાય છે.

→ અહીં, વિદ્યુતપ્રવાહધારીત તારના દરેક બિંદુએથી ઉદ્ભવતી ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ લુપના કેન્દ્ર પાસે સીધી રેખાઓ જેવી દેખાય છે.

 જમણા હાથના  નિયમનો ઉપયોગ કરીને આપણે સરળતાથી ચકાસણી છીએ કે, તારનો દરેક ભાગ લુપના અંદરના વિસ્તારમાં એક જ દિશામાં ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ઉત્પન્ન કરવામાં ફાળો આપે છે.

→  વિદ્યુતપ્રવાહ ધારિત વર્તુળાકાર ગૂંચળાના કિસ્સામાં તમામ આંટાઓની ત્રિજ્યા લગભગ સમાન છે તેમ માનીએ તો અને ગૂંચળામાં આંટાઓની સંખ્યા N હોય, તો ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર કરતાં N ગણું હોય છે.

કારણ કે, દરેક વર્તુળાકાર આટાંમાં વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા સમાન  હોય છે અને દરેક આંટા વડે ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રનો માત્ર સરવાળો થાય છે.

 વર્તુળાકાર ગૂંચળામાં વહેતાં વિદ્યુતપ્રવાહને કારણે ગૂંચળાના કેન્દ્ર પાસે ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા કેવી રીતે વધારી શકાય તે જણાવો.

ઉત્તર :  વર્તુળાકાર ગૂંચળામાં વહેતી વિધુતપ્રવાહના કારણે ગૂંચળાના કેન્દ્ર પાસે ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા નીચે મુજબ વધારી શકાય છે :

(1) ગૂંચળામાં આંટાઓની સંખ્યા N માં વધારો કરીને

(2) ગૂંચળામાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ I વધારીને 

 (3) ગૂંચળાની ત્રિજ્યા r માં ઘટાડો કરીને 

સોલેનોઇડ એટલે શું? વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઇડને લીધે ઉદભવતી ચુંબકીય ક્ષેત્રની ચર્ચા કરો.

ઉત્તર : અલગ કરેલા તાંબાના તારના અત્યંત નજીક વીંટાળેલા.ઘણા વર્તુળાકાર આંટા વડે બનતા નળાકાર જેવા આકારને  સોલેનોઇડ કહે છે.

→ જ્યારે સોલેનોઇડમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે તેની અંદર અને તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે.

→વિધુતપ્રવાહધારિત સોલેનૉઇડના કારણે રચાતી ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની ભાત  આકૃતિમાં દર્શાવી છે.

→  વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઈડના કારણે ઉદ્ભવતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ગજિયા ચુંબકના કારણે ઉદભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર જેવું જ છે.

→સોલેનોઇડનો એક છેડો ગજિયા ચુંબકની માફક ચુંબકીય ઉત્તર ધ્રુવ  અને બીજો છેડો ચુંબકીય દક્ષિણ ધ્રુવ તરીકે વર્તે છે.

→સોલેનોઈડના અંદરના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ પરસ્પર સમાંતર એવી  સુરેખાઓ છે.

જે દર્શાવે છે કે સોલેનોઈડના અંદરના વિસ્તારમાં દરેક બિંદુએ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન હોય છે. એટલે કે સોલેનોઈડના અંદરના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન હોય છે.

સોલેનોઇડ ની અંદરના વિસ્તારમાં ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર નો નરમ લોખંડ જેવા ચુંબકીય પદાર્થને ગૂંચળા ની અંદર રાખી મેગ્નેટાઇઝ કરવા માટે ઉપયોગ થઈ શકે છે આ રીતે બનતા ચુંબક ને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કહે છે.

 ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ એટલે શું ? તે કયા સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે તે જણાવો. યોગ્ય પરિપથ – આકૃતિની મદદથી સમજાવો કે નરમ લોખંડના સળિયામાંથી કેવી રીતે ઇલેક્ટ્રોમૅગ્નેટ બનાવી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોમૅગ્નેટના ઉપયોગો જણાવો.

ઉત્તર : ઇલેક્ટ્રોમૅગ્નેટ : 

સોલેનોઇડ ની અંદરના વિસ્તારમાં ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર નો નરમ લોખંડ જેવા ચુંબકીય પદાર્થને ગૂંચળા ની અંદર રાખી મેગ્નેટાઇઝ કરવા માટે ઉપયોગ થઈ શકે છે આ રીતે બનતા ચુંબક ને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કહે છે.

→ઇલેક્ટ્રોમૅગ્નેટનુ કાર્ય એ વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસર પર આધારિત છે.

→ સોલેનોઇડમાંથી જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે, ત્યારે જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ ચુંબકીય ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરે છે.

→ જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટમાંથી વહેતો વિધુતપ્રવાહ બંધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે પોતાનો ચુંબકીય ગુણધર્મ લગભગ ગુમાવી દે છે 

→ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટની ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા નીચેની બાબતો પર આધાર રાખે છે :

(i) સોલેનોઈડના એકમ લંબાઈદીઠ આંટાની સંખ્યા n પર.

(ii) સોલેનોઇડમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહ I પર.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના ઉપયોગો :-

(1) ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનો ઉપયોગ વિદ્યુત ઘંટડી, વિધુત પંખા,  વિદ્યુત ટ્રેન, વિદ્યુત મોટર, જનરેટર જેવા વિદ્યુત ઉપકરણોમાં કરવામાં આવે છે.

(2) લોખંડનો પાટડો (ગર્ડર) જેવી ભારે વસ્તુ ઊંચકવા માટે અને તેમની હેરફેર કરવા માટે તેમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(3) શરીર પર પડેલા ઘામાંથી લોખંડના નાના ટુકડાઓને દૂર કરવા માટે મેડિકલ ક્ષેત્રે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.


ટેબલના સમતલમાં રહેલ તારનું વર્તુળાકાર લૂપ ધ્યાનમાં લો. ધારો કે આ લૂપમાંથી સમઘડી દિશામાં પ્રવાહ પસાર થાય છે. જમણા હાથના અંગૂઠા નિયમનો ઉપયોગ કરી લુપની અંદર તેમજ બહાર ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા શોધો.

ઉત્તર :  જમણા હાથના અંગૂઠાના નિયમનો ઉપયોગ કરીને વિધુતપ્રવાહધારિત વર્તુળાકાર લૂપના અંદર અને બહારના વિસ્તારમાં ઉદ્દભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા શોધી શકાય છે.

→ તૂટક રેખાઓ દ્વારા દશાર્વેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ પાનાના પુષ્ઠને સમતલને લંબરૂપે હોય છે.

→લૂપનો  આગળનો ભાગ (ફલક) દક્ષિણ ધ્રુવની જેમ વર્તે છે અને લુપનો પાછળનો ભાગ (ફલક) એટલે કે ટેબલના સમતલના સંપર્કમાં રહેલ ભાગ (ફલક) ઉત્તર ધ્રુવની જેમ વર્તે છે.

આપેલ વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન છે. આ દર્શાવતી  આકૃતિ દોરો.

ઉત્તર :               →

                       →

                       →

                       →

સુરેખ, સમાંતર અને સમાન અંતરે આવેલી ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્ષેત્રરેખાઓ દ્વારા સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રની રજુઆત કરવામાં આવે છે.

 સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો :

અતિ લાંબા સુરેખ વિધુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઈડના અંદરના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર,

(a) શૂન્ય હોય છે.

(b) આપણે જેમ છેડા તરફ જઈએ તેમ ઘટતું જાય છે.

(c) આપણે જેમ છેડા તરફ જઈએ તેમ વધતું જાય છે.

(d) બધા બિંદુઓને  સમાન હોય છે.

ઉત્તર :  (d) બધા બિંદુઓને સમાન હોય છે.

બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુકેલા વિધુતપ્રવાહધારીત વાહક પર લાગતા બળ પર ટૂંક નોંધ લખો.

ઉત્તર : ઑસ્ટેડે શોધી કાઢ્યું કે, વિદ્યુતપ્રવાહધારીત વાહક તેની નજીક મૂકેલ હોકાયંત્રની સોય એટલે કે નાના ગજિયા ચુંબક પર બળ લગાડે છે.

એન્દ્રે એમ્પિયરે સુચવ્યું કે, તેનાથી ઊલટું પણ સાચું હોવું જોઈએ. એટલે કે ચુંબક પણ સમાન મૂલ્યનું અને વિરુદ્ધ દિશામાંનું આટલું જ બળ વિધુતપ્રવાહધારીત વાહક પર લગાડે છે અને પ્રયોગો પરથી આ સાબિત પણ થયું છે.

→ આમ, જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત (સુરેખ) વાહકને બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુકવામાં આવે છે ત્યારે તેના પર બળ લાગે છે, સિવાય કે તેને ચુંબકીય ક્ષેત્રને સમાંતર મૂકવામાં આવે.

→ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારીત વાહક પર લાગતું બળ એ વિદ્યુતપ્રવાહધારીત વાહકના કારણે ઉદ્દભવતી ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને જે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહકને મૂકવામાં આવ્યો છે, તેમની વચ્ચેની આંતરક્રિયાના કારણે ઉત્પન્ન થાય છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારીત વાહક પર લાગતું બળ કયા પરિબળો પર આધાર રાખે છે?તેના પર લાગતા બળનું મૂલ્ય મહત્તમ ક્યારે હોય છે, તે પણ જણાવો.

ઉત્તર : આપેલ વાહક પર લાગતુ બળ નીચેની બાબતો પર આધાર રાખે છે :

(1) વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા અને

(2) ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા

→  જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પરસ્પર લંબ હોય છે ત્યારે સળિયા પર લાગતા બળનું મૂલ્ય મહત્તમ હોય છે.

જ્યારે એક પ્રોટોન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુક્ત રીતે ગતિ કરે છે ત્યારે નીચેના પૈકી તેનો કયો ગુણધર્મ બદલાશે? (એક કરતાં વધુ સાચા જવાબ હોઈ શકે છે.)

(a) દળ (b) ઝડપ (c) વેગ (d) વેગમાન

ઉત્તર :  (c) વેગ અને (d) વેગમાન

 પશ્ચિમ દિશામાં પ્રક્ષિપ્ત કરેલ ધન વિધુતભારિત કણ (a-કણ)નું ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા ઉત્તર દિશામાં વિચલન થાય છે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા …

(a) દક્ષિણ તરફ છે. (b) પૂર્વ તરફ છે.

(c) અધોદિશામાં છે. (d) ઉર્ધ્વ દિશામાં છે.

ઉત્તર :  (d) ઉર્ધ્વ દિશામાં છે.

.વિદ્યુત મોટર એટલે શું? વિદ્યુત મોટરના અમુક ઉપયોગો જણાવો.

ઉત્તર :  વિદ્યુત મોટર એ ભ્રમણ કરતી એક એવી રચના છે કે જે વિદ્યુત-ઉર્જાનું યાંત્રિક ઉર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે.

→વિદ્યુત મોટરનો ઉપયોગ વિદ્યુત પંખા, રેફ્રિજરેટર, મિક્સર, વૉશિંગ મશીન, કમ્યુટર, MP3 પ્લેયર વગેરે માં થાય છે.

 વિધુત મોટરનો સિદ્ધાંત શો છે?

ઉત્તર : જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત લંબચોરસ ગૂંચળાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુકવામાં આવે છે, ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રની લંબ હોય તેવી તેની બે સમાંતર ભુજાઓ પર, ભુજાઓને લંબરુપે સમાન મૂલ્યના અને વિરુદ્ધ દિશામાં બળો લાગે છે. જેના પરિણામ સ્વરૂપે ગુંચળું સતત ભ્રમણ કરે છે. 

 યોગ્ય આકૃતિની મદદથી વિદ્યુત મોટર(DC મોટર)ની  રચના અને કાર્યપદ્ધતિ સમજાવો.

ઉત્તર:- 

રચના : 

(1) વિદ્યુત મોટરમાં અવાહક આવરણ ધરાવતા તાંબાના તારનું લંબચોરસ ગૂંચળું ABCD આવેલું હોય છે.

(2) આ ગૂંચળાને  કાયમી ચુંબકના બે ધ્રુવ વચ્ચે એવી રીતે મૂકવામાં આવે છે કે, જેથી તેની AB અને CD ભુજાઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાને લંબ રહે.

(3) ગૂંચળાના બે છેડાઓને એક રિંગના બે અડધિયા (સ્પ્લિટ રિંગ) P અને Q સાથે જોડવામાં આવે છે.

(4) આ અડધિયાની અંદરની બાજુ અવાહક હોય છે અને તેમને  એક્સેલ (ધરી) સાથે જોડેલી હોય છે.

(5) P અને Qની બહારની વાહક બાજુઓ બે સ્થાયી અને વાહક બ્રશ   X અને Y સાથે સંપર્કમાં હોય છે.


કાર્યપદ્ધતિ :  (1) ઉદગમ – બેટરીમાંથી આવતા વિદ્યુતપ્રવાહ ગુચંળા ABCD માં બ્રશ X મારફતે દાખલ થાય છે અને બ્રશ Y મારફતે પુનઃ બેટરી સુધી પાછો પહોંચે છે.

(2) ગૂંચળાની ભુજા AB માંથી વહેતો પ્રવાહ A થી B તરફ છે. જ્યારે ભુજાઓ CD માંથી પ્રવાહ C થી D તરફ વહે છે, એટલે કે તે ભુજા AB માંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની વિરુદ્ધ દિશામાં વહે છે. 

(3) ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમનો  ઉપયોગ કરીને આપણે જાણી શકીએ છીએ કે ભુજા AB પર લાગતું. બળ તેને અધોદિશામાં ધકેલે છે. જ્યારે ભુજા CD પર લાગતું બળ તેને  ઊર્ધ્વદિશામાં ધકેલે છે.

( 4 ) આમ, ગૂંચળું અને એક્સલ જે અક્ષની ફરતે મુક્ત ઘૂમી શકે છે, તે વિષમઘડી દીશામાં ભ્રમણ કરે છે.

(5 ) અર્ધપરિભ્રમણ  બાદ Q બ્રશ X સાથે અને P બ્રશ y  સાથે સંપર્કમાં આવે છે. આથી ગૂંચળામાંથી વહેતા પ્રવાહની દિશા ઉલટાય છે અને પ્રવાહ DCBA   માર્ગે વહે છે.

( 6 )  પરિપથમાંથી વહેતા પ્રવાહની દિશા ઊલટાવે તેવા સાધનને કમ્પ્યુટેટર ((commutator)   કહે છે.

(7) હવે  વિધુત પ્રવાહની દિશા ઊલટાય  જતાં ભુજાઓ AB અને CD પર લાગતા બળોની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે. આમ, ભુજા AB પર અગાઉ અધોદિશામાં લાગતું બળ, હવે  ઊર્ધ્વદિશામાં લાગે છે અને ભુજા CD પર અગાઉ ઉર્ધ્વ દિશામાં લાગતું બળ હવે અધોદિશામાં લાગે છે 

(8) તેથી ગુંચળું અને એક્સલ બીજું અર્ધ પરિભ્રમણ એ જ દિશામાં પૂરું કરે છે.

(9) વિદ્યુતપ્રવાહ ઉલટાવવાની આ ક્રિયા દર અર્ધપરિભ્રમણને અંતે પુનરાવર્તિત થાય છે, જેના કારણે ગુંચળું અને એક્સલ બંને સતત ભ્રમણ ચાલુ રાખે છે.

 ઓદ્યોગિક વિદ્યુત મોટરની વિશેષ લાક્ષણિકતાઓ કઈ છે?

ઉત્તર : 

( 1 ) ઔઘોગિક મોટરમાં કાયમી ચુંબકના સ્થાને ઈલેક્ટ્રોમેગનેટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(2) વિધુતપ્રવાહધારિત ગૂંચળામાં વાહક તારના આંટાઓની સંખ્યા વધુ હોય છે.

(3) તેમાં નરમ લોખંડના ગર્ભ પર ગૂંચળાને વિટાયેલું હોય છે.

નરમ લોખંડનો ગર્ભ કે જેના પર ગૂંચળું વીંટાળેલું હોય તે અને  ગૂંચળાને સંયુક્ત રીતે આર્મેચર કહે છે, જેના દ્વારા મોટર પાવરમાં વધારો થાય છે.

 વિધુત મોટરમાં  સ્પિલ્ટ રિંગની ભૂમિકા શું છે?

 ઉત્તર :  વિદ્યુત મોટરમાં સ્પિલ્ટ રિંગ કમ્યુટેટરની જેમ વર્તે છે અને તે ગૂંચળાની અર્ધ પરિભ્રમણ બાદ ગૂંચળામાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાને  ઉલટાવવાનું કાર્ય કરે છે.

 વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા ઉલટાવવાના કારણે ગૂંચળાના ભ્રમણ માટે જવાબદાર બળયુગ્મની દિશામાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી અને ગૂંચળું તે જ દિશામાં ભ્રમણ કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

લુપમાં મોટા પ્રમાણમાં પ્રેરિત વિધુતપ્રવાહ કેવી રીતેમેળવી શકાય છે?

ઉત્તર : 

લુપમાં મોટા પ્રમાણમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ  નીચેની ત્રણ રીતે મેળવી શકાય છે :

(1) લપની નજીક યોગ્ય રીતે ગોઠવેલા ચૂંબકને ઝડપથી લૂપ તરફ કે લૂપથી દૂર લઈ જતાં લૂપ સાથે  સંકળાયેલ ક્ષેત્રરેખાઓની સંખ્યામાં થતા ફેરફારનો દર વધે છે, પરિણામે લૂપમાં મોટા પ્રમાણમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ મળે છે.

(2) લૂપનાં આંટાઓની સંખ્યામાં વધારો કરીને મોટા પ્રમાણમાં પ્રેરિત વિધુતપ્રવાહ મેળવી શકાય છે.

(3)  લુપને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, ક્ષેત્રની લંબદિશામાં ઝડપથી ગતિ કરીને તેમાં મોટા પ્રમાણમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ મેળવી શકાય છે.

વિદ્યુત ચુંબકીય પ્રેરણ એટલે શું?

ઉત્તર : જે પ્રક્રિયા દ્વારા કોઈ વાહક બદલાતા જતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે અન્ય વાહકમાં વિધુતચુંબકીય પ્રેરિત થાય છે. તેને વિધુતચુંબકીય પ્રેરણ કહે છે.

પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા નક્કી કરવા માટેના નિયમોનું નામ જણાવો અને નિયમ લખો.

ઉત્તર :

વિદ્યુતવાહકમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ફ્લેમિંગના જમણા હાથના નિયમની મદદથી જાણી શકાય છે.

ફ્લેમિંગનો જમણા હાથનો નિયમ : જમણા હાથનો અંગુઠો પ્રથમ આંગળી અને  વચલી આંગળી એવી રીતે પ્રસારો કે ત્રણેય એકબીજાને પરસ્પર લંબ રહે.જો પ્રથમ આંગળી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાનું સૂચન કરતી હોય તથા અંગુઠો વાહકની  ગતિની દિશાનુ સૂચન કરતો હોય, તો વચલી આંગળી પ્રેરિત  વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા દર્શાવે છે.

 કોઈ ગૂંચળામાં વિધુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરવાની જુદી જુદી રીતો જણાવો.

ઉત્તર : (1) ચુંબકને સ્થિર ગૂંચળાની નજીક અથવા દૂર લઈ જતાં અથવા ગૂંચળાની સ્થિર ચુંબકથી દૂર કે નજીક લઈ જતાં, ગૂંચળામાં વિધુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.

( 2 ) આપેલ ગૂંચળાની નજીક યોગ્ય રીતે મૂકેલ બીજા ગૂંચળામાં વહેતો વિદ્યુત પ્રવાહ બદલીને આપેલ ગૂંચળામાં વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રેરિત  કરી શકાય છે.

(3) અસમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ગૂંચળાને યોગ્ય રીતે ગતિ કરાવીને અથવા સ્થિર ગૂંચળાની આસપાસના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સમય સાથે કોઈ પણ રીતે ફેરફાર કરીને આપેલ ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.

(4) ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં આપેલ ગૂંચળા ને યોગ્ય રીતે ઘુમાવતા અથવા ગૂંચળા પાસે મૂકેલ ચુંબકને  યોગ્ય રીતે ઘુમાવતાં, ગૂંચળામાં વિધુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.

 વિદ્યુત જનરેટર એટલે શું?

ઉત્તર :  વિદ્યુત જનરેટર એ એવું સાધન છે, જેનો ઉપયોગ યાંત્રિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતર કરવા માટે થાય છે.

વિદ્યુત જનરેટરનુ કાર્ય કયા સિદ્ધાંત પર આધારિત છે તે જણાવો.

ઉત્તર:- જ્યારે ગૂંચળાને  ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં યોગ્ય રીતે ભ્રમણ કરાવવામાં આવે છે ત્યારે તેમાં વિદ્યુતચાલક બળ પ્રેરિત થાય છે. પરિણામે, વિધુતપ્રવાહ તે ગૂંચળું ધરાવતાં વિદ્યુતપરિપથમાં  વહેવા લાગે છે.

 AC જનરેટરની રચના અને કાર્યપદ્ધતિનું વર્ણન કરો.

ઉત્તર : વિદ્યુત જનરેટર એ એક એવું સાધન છે જે યાંત્રિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે. તેનું કાર્ય વિદ્યુત ચુંબકીય પ્રેરણ પર આધારિત છે.

રચના :

(1) આકૃતિમાં પરિભ્રમણ કરતું એક લંબચોરસ ગૂંચળું ABCD કાયમી ચુંબકના બે ધ્રુવો વચ્ચે  મુકવામાં આવે છે.

(2) આ ગૂંચળાના બે છેડાને  રિંગો R1 અને R2 સાથે જોડવામાં આવે છે. આ રિંગોની અંદરની બાજુઓ અવાહક કરેલી હોય  છે.

(૩) બે સ્થિર વાહક બ્રશ B1 અને B2 ને અનુક્રમે રિંગ R1 અને R2, સાથે દબાણથી સંપર્કમાં રાખવામાં આવે છે.

( 4 ) બંને રીંગ R1, અને R2 ને આંતરિક રીતે એક ધરી (એક્સેલ) સાથે જોડેલ હોય છે. આ ધરીને બહારથી યાંત્રિક રીતે પરિભ્રમણ કરાવવાથી ગુંચળું ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પરિભ્રમણ કરે છે.

(5) બંને બ્રશના બહારના છેડાને ગેલ્વેનોમીટર સાથે જોડવામાં આવે છે. જે બાહ્ય પરિપથમાં વહેતી વિધુતપવાહ દર્શાવે છે.


કાર્યપદ્ધતિ :

(1) બંને રિંગ સાથે જોડાયેલી ધરીને એવી રીતે પરિભ્રમણ કરવામાં આવે છે, કે જેથી કાયમી ચુંબક દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં AB ભૂજા ઉપરની તરફ અને ભુજા CD નીચેની તરફ ગતિ કરે.

પરિણામે આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબની ગોઠવણીમાં ગુંચળું ABCD સમઘડી દિશામાં પરિભ્રમણ કરે છે. 

ફલેમિંગના જમણા હાથનો નિયમ લાગુ પાડતા, આપણને જાણવા મળે છે, કે આ ભુજાઓમાં AB અને CD દિશાઓમાં પ્રેરિત વિધુતપ્રવાહો ઉદ્દભવે છે.

આમ, ગૂંચળામાં ABCD દિશામાં પ્રવાહ છે.એનો અર્થ એ થાય કે બાહ્ય પરિપથમા વિધુત પ્રવાહ બ્રશ B2 થી B1 તરફ વહે છે.

(2) અડધા પરિભ્રમણ પછી ભુજા CD ઉપરની તરફ અને ભુજા AB નીચેની તરફ ગતિ કરવા લાગે છે.

પરિણામે બંને ભુજાઓમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહોની દિશાઓ ઊલટાય જાય છે. તેથી પરિણામી  પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ DCBA દિશામાં વહેવા લાગે છે.

એનો અર્થ એ થાય કે બાહ્ય પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ બ્રશ B1થી B2 તરફ વહે છે.

(3) આમ, દરેક અડધા પરિભ્રમણ પછી પ્રવાહ ના ધ્રુવત્વ અનુરુપ બજુઓમાં  બદલાય છે.

આવો પ્રવાહ, કે જે એકસરખા સમયગાળા પછી દિશા બદલે છે, તેને ઉલટ સૂલટ પ્રવાહ – ઓલ્ટરનેટિંગ પ્રવાહ (ટુંકમાં AC) કહે છે.

આ પ્રકારના જનરેટરને AC જનરેટર કહે છે.

 રોજિંદા  જીવનમાં AC વાપરવાથી થતા ફાયદા જણાવો. 

ઉત્તર : રોજીંદા જીવનમાં AC વપરાશના ફાયદા આ મુજબ છે :

 (1) DC ના ઉત્પાદનની સરખામણીએ AC નું ઉત્પાદન કરવું સહેલું અને સસ્તું છે.

( 2 ) AC ને ખૂબ ઓછી ઊર્જાના વ્યય સાથે વાહક તાર વડે દૂરના અંતર સુધી પ્રસારિત કરી  શકાય છે. 

(3) વિદ્યુત-ઊર્જાના ખૂબ જ ઓછા વ્યય સાથે AC વૉલ્ટેજમાં વધારો કે ઘટાડો કરી શકાય છે.

એકદિશ પ્રવાહ DC ના ગેરફાયદા કયા છે?

ઉત્તર : એકદિશ પ્રવાહ DC ના ગેરફાયદા નીચે મુજબ છે :

(1)AC ના ઉત્પાદનની સાપેક્ષે DC વોલ્ટેજનું ઉત્પાદન પ્રમાણમાં અઘરું અને ખર્ચાળ છે.

(2) DC અને વાહક તાર વડે દૂરના અંતરે લઈ જતાં વિદ્યુત  ઉર્જાનો વ્યય મોટા પ્રમાણમાં થાય છે.

(3) વિદ્યુત-ઊર્જાનો વ્યય કર્યા સિવાય અપેક્ષિત DC વોલ્ટેજ  પર નિયંત્રણ મેળવી શકાતું નથી.


 વિદ્યુત જનરેટરનો સિદ્ધાંત જણાવો.

ઉત્તર : વિદ્યુત જનરેટરનુ કાર્ય વિદ્યુત ચુંબકીય પ્રેરણના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે.

સિદ્ધાંત :  ગૂંચળામાં બદલાતાં જતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુતપ્રવાહને પ્રેરિત વિદ્યુત પ્રવાહ કહે છે. આ ઘટનાને વિદ્યુત ચુંબકીય પ્રેરણ કહે છે.

આ અર્થીંગ વાયરને સાધનોની ધાતુની સપાટી સાથે જોડવામાં આવે છે.

એકદિશ પ્રવાહ(DC)ના કેટલાક સ્ત્રોતોના નામ આપો.

ઉત્તર :  વિદ્યુત રાસાયણિક સુકો કોષ, બેટરી, DC જનરેટર, સૂર્યકોષ વગેરે એકદિશ પ્રવાહ(DC) ના કેટલાક સ્ત્રોત છે.

 ક્યાં સ્ત્રોત ઊલટ સુલટ (પ્રત્યાવર્તી) પ્રવાહ (AC) ઉત્પન્ન  કરે છે?

ઉત્તર: AC જનરેટર  કાર – ઓલ્ટરનેટર, બાઇસિકલ ડાયનેમો વગેરે પ્રત્યાવર્તી પ્રવાહ(AC) ના  સ્ત્રોત છે.


 ઘરેલુ પરિપથયોમાં વપરાતા વાયરના ત્રણ પ્રકારના નામ તેના આવરણ સંબંધિત રંગોના સંદર્ભમાં જણાવો. .

ઉત્તર :  ઘરેલુ પરિપથોમાં વપરાતા વાયરના ત્રણ પ્રકારના નામઅને તેમના આવરણ સંબંધિત રંગો નીચે પ્રમાણે છે :

(1) લાઇવ (જીવંત ) વાયર પર લાલ રંગનું અવાહક આવરણ હોય છે.

(2) ન્યુટ્રલ વાયર પર કાળા રંગનું અવાહક આવરણ હોય છે.

(3) અર્થિંગ વાયર પર લીલા રંગનુ અવાહક આવરણ હોય છે.


અર્થિંગ વાયરનુ કાર્ય શું છે ? ધાતુના સાધનોનું અર્થિંગ શા માટે કરવું જરૂરી છે ?

ઉત્તર :

અર્થિંગ વાયરનું કાર્ય : અર્થિંગ વાયરનો ઉપયોગ મોટે ભાગે ધાતુનુ આવરણ ધરાવતા વિદ્યુત સાધનોમાં સુરક્ષાના ઉપાય સંદર્ભે  કરવામાં આવે છે.

આ અર્થિંગ વાયરને સાધનોની ધાતુની સપાટી સાથે જોડવામાં આવે છે.

 વિદ્યુત સાધનમાંથી લીક થયેલ વિદ્યુત પ્રવાહ જમીનમાં સહેલાઈથી જતો રહે એટલા માટે, અર્થિંગ વાયર તે પ્રવાહને નીચા વિદ્યુત અવરોધવાળો વહન-પથ (વાહક પથ) પૂરો પાડે છે અને તેથી તે વિદ્યુત સાધનો વાપરનારને વિધુત-શોકથી રક્ષણ મળે છે.

→ તેથી ધાતુનાં સાધનો જેવા કે વિદ્યુત ઇસ્ત્રી, ટોસ્ટર, ટેબલ પંખો. રેફ્રિજરેટર વગેરેને અર્થિંગ કરવું જરૂરી છે.

એક સામાન્ય ઘરેલુ વિધુત પરિપથની આકૃતિ દોરી, ઘરેલુ વાયરિંગ પદ્ધતિની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓની ચર્ચા કરો.

ઉત્તર:- 

(1)આપણને આપણા ઘરોમાં વિદ્યુતપાવર પુરવઠો મેઈન સપ્લાય દ્વારા મળે છે તે ઓવરહેડ ટેકવેલ વિદ્યુતના થાંભલા અથવા ભૂમિગત કેબલો દ્વારા આપણા સુધી પહોંચે છે.

(2 ) આ સપ્લાયમાં રહેલા વાયરો પૈકી એક વાયર પર લાલ અવાહક આવરણ લગાડેલ છે તેને જીવંત વાયર કહે છે.

બીજો વાયર કે જેની પર કાળું અવાહક આવરણ લગાડેલ હોય છે તેને neutral વાયર કહે છે.

(૩) આપણા દેશમાં આ બે વાયરો વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 220V હોય છે.

( 4 ) ઘરમાં લગાવેલ મીટરબોર્ડમાં આ વાયરો મુખ્ય ફ્યુઝમાં પસાર થઈને વિદ્યુત મિટરમાં દાખલ થાય છે.

(5) તેમણે મેઇન સ્વિચમાંથી પસાર કરી ઘરના લાઈન વાયરો સાથે જોડવામાં આવે છે.

(6) આ વાયરો ઘરના જુદા જુદા પરિપથોને વિદ્યુત-ઊર્જા પૂરી પાડે છે.

 

(7) ઘણી વાર, ઘરોમાં બે અલગ પરિપથ હોય છે. એક 15 A વિધુતપ્રવાહ રેટિંગ ધરાવતા પરિપથ કે જે વધુ પાવર રેટિંગ ધરાવતા વિદ્યુતઉકરણો જેવાં કે ગીઝર, એરકુલર વગેરે માટે વપરાય છે.

જ્યારે બીજો 5A વિદ્યુતપ્રવાહ રેટિંગ ધરાવતા પરિપથ કે જે બલ્બ, પંખા, રેડિયો વગેરે માટે વપરાય છે.

(8) અર્થિંગ વાયર મોટે ભાગે ઘરની નજીક ઊંડે જમીનમાં ધાતુની પ્લેટ સાથે  જોડેલ હોય છે.

(9) ઘરની અંદર, દરેક અલગ પરિપથમાં અલગ અલગ ઉપકરણો લાઈવ અને ન્યૂટ્રલ વાયરો વચ્ચે જોડવામાં આવે છે.

દરેક ઉપકરણને (સાધનને ) અલગ ON/Off  સ્વિચ હોય છે. જેથી ઈચ્છા અનુસાર તેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરી શકાય.

(10) દરેક ઉપકરણને સમાન વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત મળે એટલા માટે તેમને  એકબીજા સાથે સમાંતર જોડવામાં આવે છે.

 ફયુઝ વિશે ટૂંક નોંધ લખો. 

  ઉત્તર : તમામ ઘરેલુ વિધુત પરિપથોમાં વિધુત ફયુઝ  એક મહત્વ પૂર્ણ ઘટક છે. 

→ વિદ્યુત પરિપથ માં લગાડેલ ફ્યુઝ દ્વારા પરિપથ તથા ઉપકરણને ઓવરલોડિંગ થતાં નુકસાનથી બચાવી શકાય છે.

જ્યારે લાઈવ વાયર અને ન્યુટ્રલ  વાયર બંને એકબીજા સાથે સીધા સંપર્કમાં આવે ત્યારે ઓવરલોડિંગ થઈ શકે છે.

આવી પરિસ્થિતિમાં કોઈ પરિપથમાં વિદ્યુત પ્રવાહ અચાનક ખૂબ જ વધી જાય છે તેને શોર્ટ સર્કિટ કહે છે.

વિદ્યુત ફ્યુઝ નો ઉપયોગ વિદ્યુત પરિપથ તથા વિદ્યુત ઉપકરણ માં વહેતા અનિચ્છનીય ઉચ્ચ વિદ્યુત પ્રવાહ ને અટકાવી સંભવિત નુકસાનથી બચાવે છે. 

→ ફ્યુઝ એ અતિ મહત્વની સલામત રચના છે.  એ નીચા ગલનબિંદુવાળો ટૂંકો, પાતળો તાંબાના તારનો બનેલો હોય છે.

પરિપથમાં વિદ્યુત પ્રવાહ સલામત મર્યાદા કરતાં વધી જાય, તો તે ઓગળીને તુટી જાય છે. તેથી પરિપથ ખુલ્લો બની જાય છે.

તેના દ્વારા ફ્યુઝ માં ઉત્પન્ન થતી જૂલ ઉષ્મા ફ્યુઝ ને ઓગાળી નાખે છે જેથી  વિદ્યુત પરિપથ તૂટી જાય છે.

સપ્લાય વોલ્ટેજ માં અચાનક વધારાના કારણે પણ ક્યારેક ઓવરલોડિંગ થઈ શકે છે ક્યારેક ક્યારેક એક જ સોકેટમાં વધારે વિદ્યુત ઉપકરણો જોડવાથી પણ ઓવરલોડીંગ થાય છે.


 શોર્ટસર્કિટિંગ અને ઓવરલોડિંગ વચ્ચેનો તફાવત જણાવો.

ઉત્તર : શોર્ટસર્કિટિંગ : 

જો લાઇવ વાયર અને ન્યુટ્રલ વાયરનું પ્લાસ્ટિક અવાહક આવરણ તૂટી જાય ત્યારે બે વાયર કાં તો સીધી રીતે અથવા કોઈ વાહક દ્વારા સંપર્કમાં આવે છે.

આમ, લાઇવ વાયર અને ન્યુટ્રલ વાયરનું એકબીજા સાથે સંપર્કમાં આવવું તેને શૉર્ટસર્કિટિંગ કહે છે.

ઓવરલોડિંગ : 

ઘરેલુ વાયરિંગમા અમુક સમયે વહેતો વિધુત પ્રવાહ વપરાતાં વિધુત સાધનોના પાવર રેટિંગ પર આધારિત હોય છે.

જો ઉચ્ચ પાવર રેટિંગવાળા ઘણા બધા વિદ્યુત સાધનો જેમ કે વિધુત ઈસ્ત્રી, વોટર હીટર, એર કન્ડિશનર વગેરે એકસાથે ચાલુ કરવામાં આવે તો તે સાધનો પરિપથમાંથી ખૂબ જ મોટા પ્રમાણમાં વિદ્યુત પ્રવાહ ખેંચે છે. આને ઓવરલોડિંગ કહે છે.

ઘરેલુ વિદ્યુતપરિપથોમા ઓવરલોડિંગ માટે જવાબદાર ત્રણ પરિબળોની યાદી બનાવો.

ઉત્તર : ઓવરલોડિંગ માટે જવાબદાર ત્રણ પરિબળો નીચે પ્રમાણે છે :

(1) લાઇવ વાયર અને ન્યુટ્રલ વાયરનો સીધો સંપર્ક.

(2) પુરવઠા વોલ્ટેજમાં અચાનક મોટો વધારો.

(૩) એક જ સૉકિટમાં ઘણાં બધાં વિદ્યુતઉપકરણો જોડવા.



 વિધુત પરિપથો અને ઉપકરણોમાં સામાન્ય રીતે વપરાતા બે સુરક્ષા  ઉપાયોના નામ લખો.

ઉત્તર : 

(1) યોગ્ય રેટિંગવાળો  ફ્યુઝ વાપરવો:- જેના કારણે ઓવરલોડિંગના લીધે સાધનો અને પરિપથને થતું નુકસાન નિવારી શકાય છે.

(2) યોગ્ય અર્થિંગ વાયર વાપરવો : જ્યારે લાઇવ વાયર અકસ્માતે વિધુતસાધનના ધાતુના ભાગને સ્પર્શે છે, ત્યારે શક્ય એવા વિદ્યુત શોકથી બચી શકાય છે.

 2 kw પાવર રેટિંગ ધરાવતું એક ઇલેક્ટ્રિક ઓવન 5 A નું પ્રવાહ રેટિંગ ધરાવતા એક ઘરેલુ વિધુત પરિપથ(220v)માં વાપરવામાં આવે છે, તો આ પરિપથમાં તમે કેવાં (જ્યાં) પરિણામોની અપેક્ષા રાખો છો? સમજાવો.

ઉત્તર : વિદ્યુત ઓવન દ્વારા ખેંચાતો વિદ્યુત પ્રવાહ,

I=P/V

=2000W/ 220V

=9.09A

હવે, જ્યારે ઓવનને ચાલુ કરવામાં આવે ત્યારે ફ્યુઝ વાયર (5 A રેટિંગવાળો)  ઘણો ગરમ થઇ જશે અને તેથી ઓગળી જશે.

પરિણામે પરિપથમાં ભંગાણ સર્જાશે. આના કારણે વિદ્યુત ઓવનને થતું નુકસાન અટકી જશે.

ઘરેલુ વિધુતપરિપથોમાં ઓવરલોડિંગને નિવારવા માટે કઈ સાવધાની રાખવી જોઈએ?

ઉત્તર : ઘરેલુ વિદ્યુત પરિપથમાં ઓવરલોડિંગથી બચવા નીચેની સાવધાની રાખવી જોઈએ :

(1) વિદ્યુત પ્રવાહનું વહન કરતા વાયર, યોગ્ય પ્રવાહ રેટિંગવાળા વાપરવા જોઈએ.

(2) ઘરમા બે અલગ પરિપથ હોવા જોઈએ. એક 5A વિદ્યુતપ્રવાહ રેટિંગ ધરાવતા પરિપથ જે બલ્બ, ટ્યૂબલાઇટ, ટીવી, પંખા વગેરે સાધનો માટે અને બીજો 15 A વિદ્યુત પ્રવાહ રેટીંગ ધરાવતો પરિપથ જે તાપન-સાધનો જેવા કે ગીઝર, AC વગેરે માટે વાપરવા જોઈએ.

(3) સમાંતર પરિપથનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ અને દરેક પરિપથમાં યોગ્ય પ્રવાહ  રેટિંગવાળો ફ્યુઝ વાપરવો જોઈએ.

(4) ઊંચો પાવર રેટિંગ ધરાવતા વિવિધ વિદ્યુત સાધનો જેવા, કે વિદ્યુત ઇસ્ત્રી, ગીઝર, વાતાનુકૂલિત કરનાર (AC) વગેરેને એક જ સમયે ચાલુ કરવા ન જોઈએ.

(5) ઘણાં બધાં વિધુત સાધનોને એક જ સોકિટમાં એકસાથે વાપરવા ન જોઈએ.

(6) દર 5 થી 6 વર્ષ પછી જૂના તારની જગ્યાએ, ચોક્કસ પ્રવાહ રેટિંગવાળા અને સારું અવાહક આવરણ ધરાવતા નવા તાર વાપરવા જોઈએ.

(7) સારી ગુણવત્તા ધરાવતા PVC વાપરવા જોઈએ.

 

સ્વાધ્યાય ના પ્રશ્નો:- 

પ્રશ્ન.7. ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા માટેની બે રીતો લખો. 

ઉત્તર : નીચેનામાં વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવાથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરી શકાય છે : (1) સુરેખ વાહક, (2) વર્તુળાકાર લૂપ અને (3) સોલેનોઇડ.

 સોલેનોઇડ ચુંબક તરીકે કેવી રીતે વર્તે છે? શું તમે ગજિયા ચુંબકની મદદથી વિદ્યુતપ્રવાહ ધારિત સોલેનોઈડ (ચુંબકીય) ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ શોધી શકો? સમજાવો.

ઉત્તર : 

(1) વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઇડ એ ગજિયા ચુંબકની  માફક વર્તે છે અને તેના બંને છેડાની ચુંબકીય ધ્રુવીયતા તેમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે.

(2) હા. વિદ્યુતપ્રવાહ ધારિત સોલેનોઇડ ઉત્તર ધ્રુવ અને દક્ષિણ ધ્રુવ નક્કી કરવા માટે આપણે ગજિયા ચુંબકનો ઉપયોગ કરી શકીએ.

(3) વિધુત પ્રવાહ ધારિત સોલેનોઈડ ચુંબકીય ધ્રુવો નક્કી કરવા માટે તેને પિત્તળના એક હુકમો વ્યવસ્થિત મૂકો અને પછી તેને લાંબી દોરી વડે દઢ આધાર પરથી લટકાવો કે જેથી કરીને તે સમક્ષિતિજ સમતલમાં મુક્ત રીતે ફરી (ભ્રમણ) શકે.

→ સોલેનોઈડના એક છેડાની નજીક ગજિયા ચંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ લાવો. જો સોલેનોઇડ તે છોડો ગજિયા ચુંબક તરફ ગતિ કરે, તો તે છેડો દક્ષિણ ધ્રુવ હશે અને બીજો છેડો ઉત્તર ધ્રુવ હશે.

આનાથી ઊલટું, જો સોલેનોઇડનો તે છેડો ગજિયા ચુંબકથી દૂર તરફ ગતિ કરે, તો તે છેડો ઉત્તર ધ્રુવ હશે અને બીજો છેડો દક્ષિણ ધ્રુવ હશે.



પ્રશ્ન.9. ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકેલ વિધુત પ્રવાહધારીત વાહક ક્યારે મહત્તમ બળ અનુભવશે?

ઉત્તર : જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહધારીત વાહકમાં વહેતી વિદ્યુત પ્રવાહ, ચુંબકીય ક્ષેત્રની લંબ હશે ત્યારે તે વાહક દ્વારા અનુભવાયેલા બળ મહત્તમ હશે.


પ્રશ્ન.10. ધારો કે, તમે એક રૂમમાં એક દીવાલના ટેકે બેઠા છો. પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્રને  કારણે તમારી પાછળની દિશામાંથી આગળની દીવાલ તરફ આવતું સમક્ષિતિજ ઈલેક્ટ્રોનનું બીમ તમારી જમણી બાજુની દિશામાં ફંટાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા કઈ હશે ?

ઉત્તર:- 

→ રૈવાજિક વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા ઇલેક્ટ્રોનની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં હોય છે.

→ ફ્લેમિંગનો ડાબા હાથનો નિયમ વાપરતાં માલૂમ પડે છે કે, જો ડાબા હાથની વચલી આંગળી વિદ્યુત પ્રવાહની દિશામાંbઅને અંગૂઠાને બાવળની દિશામાં રાખવામાં આવે, તો પ્રથમ આંગળી  શિરોલંબ અધોદિશામાં (નીચેની તરફ) રહે છે. જે ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા આપે છે.

પ્રશ્ન.11.વિધુત મોટર નામનિર્દેશનવાળી આકૃતિ દોરો. તેનો સિદ્ધાંત અને કાર્ય સમજાવો. વિધુત મોટરમાં પ્લેટ રિંગનું કાર્ય શું છે ?

ઉત્તર : 

→  સ્પિલિટ રિંગનું કાર્ય : વિદ્યુત મોટમાં  સ્પિલિટ રિંગ પ્રકારના કમ્યુટેટરના કારણે કૉઇલમાંના વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા, કોઈલના દરેક અડધા પરિભ્રમણ પછી ઉલટાય બદલાય) છે.

જેના લીધે કૉઇલની ચુંબકીય ક્ષેત્રની લંબ એવી બે  ભુજાઓ પર લાગતા બળની દિશા ઊલટાય છે.

કૉઇલની જે ભુજા પહેલા નીચેની તરફ ધકેલી હતી તે હવે ઉપર તરફ ખેંચાય છે, જ્યારે બીજી ભુજાઓ હવે નીચેની તરફ ધકેલાય છે.

તેથી કોયલ તે જ દિશામાં સતત ભ્રમણ ચાલુ રાખે છે.

 જે સાધનોમાં (ઉપકરણો માં) વિદ્યુત મોટર વપરાતા હોય તેવા થોડા સાધનોનાં નામ આપો,

ઉત્તર : 

વિદ્યુત પંખા, રેફ્રિજરેટર, મિક્સર અને ગ્રાઇન્ડર, વૉશિંગ મશીન, પાણીના પંપ, કૂલર  વગેરેમાં વિદ્યુત મોટર વપરાય છે,

તાંબાનું અવાહક આવરણ ધરાવતા વાયરના ગૂંચળાને ગેલ્વેનોમીટર સાથે જોડવામાં આવ્યું છે. જો ગજિયા ચુંબકને (1) ગૂંચળાની અંદર ધકેલીએ, (2) ગૂંચળામાંથી બહાર કાઢીએ અને (3) ગુંચળાની અંદર સ્થિર રાખીએ, તો (ગેલ્વેનોમિટરમાં) શું થશે? 

ઉત્તર :

(1) ગેલ્વેનોમીટર એક દિશામાં ક્ષણિક આવર્તન દર્શાવશે. એનો અર્થ, ગૂંચળા અને ચુંબક વચ્ચેની સાપેક્ષ ગતિના કારણે ગૂંચળામાં પ્રેરિત વિદ્યુત પ્રવાહ એક દિશામાં ઉત્પન્ન થાય છે.

(2) ગેલ્વેનોમીટર વિરુદ્ધ દિશામાં ક્ષણિક આવર્તન દર્શાવશે એનો અર્થ, ગૂંચળા અને ચુંબક વચ્ચેની સાપેક્ષ ગતિના કારણે ગૂંચળામાં પહેલાં કરતાં વિરુદ્ધ દિશામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે.

(3) ગેલ્વેનોમીટર કોઈ આવર્તન દર્શાવે નહીં. એનો અર્થ, ગૂંચળા અને ચુંબક વચ્ચે સાપેક્ષ ગતિ ન હોવાથી ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થશે નહીં.

પ્રશ્ન.14.બે વર્તુળાકાર ગૂંચળા (કાલ) A અને B એકબીજાથી નજીક  યોગ્ય રીતે ગોઠવવામા આવેલ છે. જો કોઈલમાંથી પસાર થતા (વિદ્યુત) પ્રવાહને બદલવામાં આવે, તો શું ગૂંચળા (કૉઇલ) માં પ્રેરિત પ્રવાહ ઉદ્દભવશે છે? કારણ આપો.

ઉત્તર :  હા,ગૂંચળા માં વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રેરિત થશે.

 

કારણ : જ્યારે ગૂંચળા  Aમાં વિદ્યુતપ્રવાહ બદલાશે ત્યારે તેની  આસપાસનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાશે.

બંન્ને વર્તુળાકાર કોઈલ એકબીજાની ખુબ નજીક હોવાથી ગૂંચળા B સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ બદલાશે. તેથી ગૂંચળા B માં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થશે.


 વિધુત શોર્ટસર્કિટ ક્યારે (કેવા સંજોગોમાં) થાય છે?

ઉત્તર :-

વિધુતપુરવઠાની લાઇનમાંના લાઇવ વાયર અને ન્યુટ્રલ વાયર બને જ્યારે એકબીજા સાથે સીધી કે આડકતરી રીતે વાહક તાર મારફતે સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે વિદ્યુત શોર્ટ સર્કિટ થાય છે.

  આ ત્યારે બને છે જ્યારે બંને વાયરોનું અવાહક આવરણ નુકસાન પામેલ હોય અથવા વિધુત ઉપકરણમાં કોઈ ક્ષતિ હોય.


તફાવત:

(1) ઇલેક્ટ્રિક મોટર અને ઇલેક્ટ્રિક જનરેટર

 

ઉત્તર :ઇલેક્ટ્રિક મોટર

 

  1. તે વિદ્યુત-ઊર્જાનું યાંત્રિક ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
  2. વિદ્યુતપ્રવાહ ધારિત લૂપને  ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુકતા તેના પર બળ લાગે છે. આ સિદ્ધાંત પર તે કાર્ય કરે છે.
  3. વિદ્યુત પ્રવાહ ધારિત લૂપ, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં તેની બે સમાંતર ભુજાઓ જે ચુંબકીય ક્ષેત્રની લંબ છે તેના પર પરસ્પર વિરુદ્ધ દિશામાં સમાન મૂલ્યના બળો લાગવાથી ભ્રમણ કરે છે.
  4. તેનો ઉપયોગ પંખા , વૉશિંગ મશીન, મિક્સર જેવા વિદ્યુત સાધનોમાં થાય છે.

ઇલેકિટ્રક જનરેટર

 

  1. તે યાંત્રિક ઊર્જાનું વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતર કરે છે,
  2. લૂપને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં યોગ્ય રીતે ફેરવતા તેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રેરિત  થાય છે. આમ, તે વિધુતચુંબકીય પ્રેરણા સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે.

૩.ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહક લૂપને યાંત્રિક રીતે ફેરવવામાં આવે છે.

  1. જ્યારે વિદ્યુત પાવર બંધ થઈ જાય અથવા ન  હોય ત્યારે તેનો ઉપયોગ હૉસ્પિટલ, દુકાનો, બેંક વગેરે જગ્યાએ થાય છે.





(2)DC પ્રવાહ અને AC પ્રવાહ

 

ઉત્તર : DC પ્રવાહ

 

  1. તે માત્ર એક જ દિશામાં વહે છે.
  2. તે  સેલ / બેટરી અથવા DC જનરેટર દ્વારા મળે છે.
  3. તેનું ઉત્પાદન મોંઘુ છે.
  4. આ પ્રવાહને દૂરના અંતરે લઈ જતાં વીજળીનો વ્યય વધારે થાય છે.

AC પ્રવાહ

 

 1, તેની દિશા સમયના નિયમિત અંતરાલ પર ઊલટાય છે.

  1. તે AC જનરેટર દ્વારા લેવાય છે.
  2. તેનું ઉત્પાદન પ્રમાણમાં સસ્તું છે.
  3. આ પ્રવાહને દૂર અંતરે લઈ જતાં વીજળીનો વ્યય પ્રમાણમાં ઓછો થાય છે.





LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here