क्या आपने कभी गौर किया है कि जब आप अपने कमरे का पंखा, टीवी या मोबाइल घंटों तक चलाते हैं, तो वे पीछे से गर्म क्यों हो जाते हैं?
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बैटरी या बिजली की कुछ ऊर्जा (Energy) मशीन को चलाने में खर्च होती है और बाकी बची हुई ऊर्जा ‘गर्मी’ (ऊष्मा) में बदल जाती है। इसे ही विज्ञान की भाषा में विद्युत धारा का ‘तापीय प्रभाव’ कहते हैं। आज के इस अंतिम भाग में हम जानेंगे कि बिजली से गर्मी कैसे पैदा होती है और हमारे घरों का बिजली का बिल (यूनिट) कैसे नापा जाता है[cite: 3]!
विद्युत धारा का तापीय प्रभाव क्या है?
परिपथ में विद्युत धारा बनाए रखने के लिए बैटरी को लगातार अपनी ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है[cite: 3]। इस ऊर्जा का कुछ भाग उपयोगी कार्य (जैसे पंखे को घुमाना) करने में लग जाता है, और शेष भाग उस ऊष्मा (Heat) को उत्पन्न करने में खर्च होता है जो उपकरण का तापमान बढ़ा देती है[cite: 3]।
यदि परिपथ में केवल प्रतिरोधक (जैसे हीटर का तार) जुड़े हों, तो बैटरी की पूरी की पूरी ऊर्जा सिर्फ ऊष्मा (गर्मी) पैदा करने में खर्च हो जाती है। इसे ही विद्युत धारा का तापीय प्रभाव कहते हैं[cite: 3]。
जूल का तापन नियम क्या है?
किसी तार या प्रतिरोधक में कितनी गर्मी (H) पैदा होगी, यह ‘जूल के तापन नियम’ से निकाला जाता है। इस नियम के अनुसार, उत्पन्न ऊष्मा तीन बातों पर निर्भर करती है[cite: 3]:
- विद्युत धारा के वर्ग के समानुपाती ($I^2$)
- प्रतिरोध के समानुपाती ($R$)
- समय के समानुपाती ($t$) जिसके लिए धारा बहती है।
जूल का सूत्र: $H = I^2Rt$[cite: 3]
तापीय प्रभाव के व्यावहारिक अनुप्रयोग क्या हैं?
यद्यपि तारों का गर्म होना कई बार नुकसानदायक होता है, लेकिन हमने इस गर्मी का उपयोग करने के लिए कई शानदार उपकरण बना लिए हैं, जैसे—विद्युत इस्तरी (प्रेस), टोस्टर, तंदूर, और विद्युत हीटर[cite: 3]。
विद्युत बल्ब में टंगस्टन का उपयोग क्यों होता है?
विद्युत बल्ब भी तापीय प्रभाव पर काम करता है। इसका तंतु (फिलामेंट) टंगस्टन नाम की धातु से बना होता है[cite: 3]। टंगस्टन का गलनांक बहुत अधिक (लगभग $3380^\circ C$) होता है[cite: 3]। जब इसमें बिजली बहती है तो यह बहुत ज्यादा गर्म होकर प्रकाश (रोशनी) देने लगता है और पिघलता भी नहीं है[cite: 3]। बल्ब के अंदर का तंतु खराब न हो, इसलिए उसमें आर्गन और नाइट्रोजन जैसी अक्रिय गैसें भरी जाती हैं[cite: 3]。
विद्युत फ्यूज क्या है और यह कैसे बचाता है?
विद्युत फ्यूज तापीय प्रभाव पर आधारित एक सुरक्षा युक्ति है[cite: 3]। इसे हमेशा उपकरणों के साथ श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है[cite: 3]। यह एक ऐसा तार होता है जो थोड़ी सी भी ज्यादा बिजली आने पर तुरंत गर्म होकर पिघल जाता है और परिपथ को तोड़ देता है[cite: 3]। इससे हमारे महँगे टीवी और फ्रिज जलने से बच जाते हैं[cite: 3]。
विद्युत शक्ति क्या है?
कार्य करने की दर या ऊर्जा के खर्च होने की दर को शक्ति (Power) कहते हैं[cite: 3]। जो मशीन जितनी जल्दी बिजली पीती है, उसकी शक्ति उतनी ही ज्यादा होती है।
- सूत्र: $P = VI$ (विभवांतर $\times$ धारा) या $P = I^2R$ या $P = V^2/R$[cite: 3]
- मात्रक: विद्युत शक्ति का अंतर्राष्ट्रीय मात्रक वाट (W) है[cite: 3]。
विद्युत ऊर्जा का व्यापारिक मात्रक क्या है?
वाट बहुत छोटा मात्रक है, इसलिए बड़ी मात्रा नापने के लिए हम ‘किलोवाट’ (1000 वाट) का उपयोग करते हैं[cite: 3]। जब 1000 वाट की मशीन 1 घंटे तक लगातार चलती है, तो जो ऊर्जा खर्च होती है उसे किलोवाट घंटा (kWh) कहते हैं[cite: 3]。
इसी किलोवाट घंटा (kWh) को हम आम बोलचाल में बिजली की ‘यूनिट’ कहते हैं[cite: 3]! 1 यूनिट ($1 kWh$) का मान $3.6 \times 10^6$ जूल के बराबर होता है[cite: 3]。
अब खेलें: तापीय प्रभाव और शक्ति क्विज़
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तापीय प्रभाव और विद्युत शक्ति (Class 10 Science Quiz)
Total Questions: 20 | Total Marks: 32
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अध्याय 11 के अन्य महत्वपूर्ण भाग:
- भाग 1: विद्युत धारा, परिपथ, विभव और विभवांतर क्या हैं?
- भाग 2: ओम का नियम क्या है और प्रतिरोध किन कारकों पर निर्भर करता है?
- भाग 3: प्रतिरोधकों का संयोजन श्रेणीक्रम और पार्श्वक्रम में कैसे होता है?
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