बिजली किसके माध्यम से यात्रा करती है?तांबे का तारविद्युत आवेश के प्रवाह के रूप में, जो मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों द्वारा वहन किया जाता है। तांबा अपनी परमाणु संरचना के कारण बिजली का एक बड़ा संवाहक है, जो इलेक्ट्रॉनों को इसके माध्यम से आसानी से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। तांबे के तार से बिजली कैसे प्रवाहित होती है, इसकी चरण-दर-चरण व्याख्या यहां दी गई है:
तांबे के परमाणुओं में स्वतंत्र या शिथिल रूप से बंधे बाहरी इलेक्ट्रॉन (वैलेंस इलेक्ट्रॉन) होते हैं। ये इलेक्ट्रॉन किसी एक परमाणु से कसकर बंधे नहीं होते हैं और धातु के भीतर स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। तांबे के तार में, मुक्त इलेक्ट्रॉनों का एक "समुद्र" होता है जो पूरी सामग्री में घूम सकता है, तब भी जब कोई बाहरी वोल्टेज लागू न हो।
विद्युत विद्युत आवेश का प्रवाह है। तांबे जैसी धातुओं में, यह आवेश मुक्त गति वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा वहन किया जाता है। जब तार पर वोल्टेज (संभावित अंतर) लगाया जाता है, तो यह एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों पर बल लगाता है।
- वोल्टेज: वोल्टेज वह प्रेरक शक्ति है जो तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को धकेलती है। यह उस दबाव की तरह है जो पानी को एक पाइप के माध्यम से ले जाता है।
- विद्युत धारा: विद्युत धारा वह दर है जिस पर तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉन प्रवाहित होते हैं, जिसे आमतौर पर एम्पीयर (ए) में मापा जाता है।
जब वोल्टेज लगाया जाता है, तो तांबे के तार के भीतर विद्युत क्षेत्र मुक्त इलेक्ट्रॉनों को बिजली स्रोत के सकारात्मक टर्मिनल की ओर ले जाता है। इलेक्ट्रॉनों की यह गति विद्युत धारा का निर्माण करती है।
- बहाव वेग: जबकि इलेक्ट्रॉन तापीय ऊर्जा के कारण यादृच्छिक रूप से चलते हैं, विद्युत क्षेत्र उन्हें एक दिशा में शुद्ध गति का कारण बनता है। इलेक्ट्रॉनों की इस औसत शुद्ध गति को बहाव वेग कहा जाता है, और यह आमतौर पर काफी धीमी होती है।
- विद्युत सिग्नल की गति: जबकि बहाव वेग धीमा है, विद्युत क्षेत्र तार के माध्यम से प्रकाश की गति के करीब गति से फैलता है, जिससे विद्युत सिग्नल लगभग तुरंत प्रसारित हो जाता है।
जैसे ही इलेक्ट्रॉन तांबे के तार से होकर गुजरते हैं, वे कभी-कभी तांबे के परमाणुओं से टकराते हैं, जिससे प्रतिरोध पैदा होता है। प्रतिरोध इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का विरोध है, और यह कुछ विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित कर सकता है।
- ओम का नियम: यह नियम एक कंडक्टर में वोल्टेज (V), करंट (I), और प्रतिरोध (R) के बीच संबंध को परिभाषित करता है:
\[V = I \गुना R \]
किसी दिए गए प्रतिरोध के लिए, वोल्टेज बढ़ने पर करंट बढ़ता है।
तांबे का उपयोग आमतौर पर विद्युत तारों में किया जाता है क्योंकि इसमें अधिकांश अन्य सामग्रियों की तुलना में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उच्च संख्या और कम प्रतिरोध होता है। यह इसे न्यूनतम ऊर्जा हानि के साथ बिजली संचालित करने में अत्यधिक कुशल बनाता है।
6. प्रत्यावर्ती धारा (एसी) बनाम प्रत्यक्ष धारा (डीसी)
- डीसी (डायरेक्ट करंट): डायरेक्ट करंट सर्किट में, इलेक्ट्रॉन नकारात्मक टर्मिनल से सकारात्मक टर्मिनल तक एक ही दिशा में प्रवाहित होते हैं।
- एसी (प्रत्यावर्ती धारा): एक प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में, क्षेत्र के आधार पर, इलेक्ट्रॉन प्रवाह की दिशा आमतौर पर 50 या 60 हर्ट्ज की आवृत्ति पर आगे और पीछे बदलती रहती है।
सारांश
तांबे के तार में, बिजली वोल्टेज द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र द्वारा धकेले गए मुक्त इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के रूप में यात्रा करती है। तांबे के परमाणु इन इलेक्ट्रॉनों को न्यूनतम प्रतिरोध के साथ चलने की अनुमति देते हैं, जिससे यह एक उत्कृष्ट संवाहक बन जाता है। विद्युत धारा इलेक्ट्रॉनों की शुद्ध गति है, जबकि विद्युत क्षेत्र तार के माध्यम से तेजी से फैलता है, जिससे विद्युत संकेतों का तेजी से संचरण संभव होता है।
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