Electricity : Resistivity Class 10

 

धातुओं और मिश्रधातुओं में प्रतिरोधकता (Resistivity) पर प्रभाव

 

धातुओं में प्रतिरोधकता:

 

धातुओं की प्रतिरोधकता उनके विद्युत चालकता (electrical conductivity) के विपरीत होती है। सामान्यतः धातुओं की प्रतिरोधकता अपेक्षाकृत कम होती है, जिससे वे अच्छे चालक होते हैं। धातुओं की प्रतिरोधकता उनके इलेक्ट्रॉन की गति और उनके परमाणु संरचना पर निर्भर करती है।

 

- तापमान का प्रभाव: धातुओं की प्रतिरोधकता तापमान के साथ बढ़ती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, धातु के परमाणुओं की गतिशीलता भी बढ़ती है, जिससे इलेक्ट्रॉनों के लिए बाधाएँ उत्पन्न होती हैं और प्रतिरोधकता बढ़ जाती है।

 

- धातु की संरचना: धातुओं की संरचना और क्रिस्टल ग्रिड भी प्रतिरोधकता को प्रभावित करती है। अच्छी तरह से व्यवस्थित क्रिस्टल ग्रिड वाली धातुएँ जैसे कि चाँदी (Silver) और तांबा (Copper) कम प्रतिरोधकता वाली होती हैं।

 

मिश्रधातुओं में प्रतिरोधकता:

 

मिश्रधातुओं, जो विभिन्न धातुओं के संयोजन से बनती हैं, की प्रतिरोधकता धातुओं की तुलना में अधिक जटिल होती है। मिश्रधातुओं के निर्माण में विभिन्न धातुओं के गुणधर्म एक साथ आते हैं, जिससे उनकी प्रतिरोधकता प्रभावित होती है।

 

- अवयवों का प्रभाव: मिश्रधातुओं में शामिल विभिन्न धातुएँ प्रतिरोधकता को प्रभावित करती हैं। उदाहरण के लिए, स्टील (Steel), जो लोहे और कार्बन का मिश्रण है, उसकी प्रतिरोधकता लोहे की तुलना में अधिक होती है।

 

- मिश्रण की प्रक्रिया: मिश्रधातुओं की प्रतिरोधकता मिश्रण की प्रक्रिया और अनुपात पर निर्भर करती है। मिश्रधातु में एक धातु का प्रभाव दूसरी धातु की प्रतिरोधकता को बदल सकता है।

 

- सूक्ष्म संरचना: मिश्रधातुओं की सूक्ष्म संरचना, जैसे कि ठोस-घुलनशीलता (solid solubility) और फेज़ (phase) परिवर्तन, भी प्रतिरोधकता को प्रभावित करती है।

 

धातुओं और मिश्रधातुओं में प्रतिरोधकता उनके निर्माण, तापमान और संरचना के आधार पर विभिन्न रूपों में बदलती रहती है, जिससे उनकी विद्युत चालकता और उपयोगिता पर प्रभाव पड़ता है।

 

Numerical

 

 

1. परिवर्ती प्रतिरोध (Variable Resistor):

 

परिवर्ती प्रतिरोध, जिसे आमतौर पर वेरिएबल रेज़िस्टर्स या पॉटेंशियोमीटर के नाम से जाना जाता है, एक ऐसा प्रतिरोध होता है जिसकी प्रतिरोधकता को प्रयोग के दौरान समायोजित किया जा सकता है। इसका उपयोग विभिन्न विद्युत परिपथों में वोल्टेज, करंट या शक्ति को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

 

- उपयोग और महत्व:

  - वोल्टेज नियंत्रक: पॉटेंशियोमीटर का उपयोग वोल्टेज विभाजक के रूप में किया जाता है, जहां वोल्टेज को एक निश्चित अनुपात में विभाजित किया जाता है। इससे विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में वोल्टेज को समायोजित किया जा सकता है।

  - ध्वनि नियंत्रण: ऑडियो उपकरणों में, जैसे कि वॉल्यूम कंट्रोल, पॉटेंशियोमीटर का उपयोग ध्वनि की तीव्रता को समायोजित करने के लिए किया जाता है।

  - परीक्षण और सेटिंग्स: प्रयोगशालाओं और डिजाइन में, परिवर्ती प्रतिरोध का उपयोग विभिन्न सेटिंग्स और परीक्षणों के लिए किया जाता है ताकि परिपथ की प्रदर्शन विशेषताओं को समायोजित किया जा सके।

 

- प्रकार: आमतौर पर, दो प्रकार के परिवर्ती प्रतिरोध होते हैं:

  - पॉटेंशियोमीटर: जिनमें तीन टर्मिनल होते हैं, और यह वोल्टेज का विभाजन करते हैं।

  - रॉटरी वेरिएबल रेज़िस्टर्स: जो घुमाने पर प्रतिरोध को बदलते हैं।

 

2. धारा नियंत्रक (Current Controller):

 

धारा नियंत्रक, एक ऐसा उपकरण होता है जिसका उपयोग विद्युत परिपथ में करंट को नियंत्रित और स्थिर रखने के लिए किया जाता है। यह सामान्यतः उन परिस्थितियों में उपयोगी होता है जहाँ करंट का सटीक नियंत्रण आवश्यक होता है।

 

- उपयोग और महत्व:

  - विद्युत मोटर नियंत्रण: धारा नियंत्रक का उपयोग मोटरों में धारा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जिससे मोटर की गति और टॉर्क को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सके।

  - उपकरण की सुरक्षा: यह उपकरण उन सर्किट्स में करंट को स्थिर रखने में सहायक होता है, जो अत्यधिक करंट की वजह से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।

  - विविध अनुप्रयोग: विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक और विद्युत उपकरणों में, जैसे कि सर्किट ब्रेकर्स और पावर सप्लाई यूनिट्स, धारा नियंत्रक का उपयोग करंट की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है।

 

- प्रकार:

  - धारा सीमक (Current Limiter): यह उपकरण करंट को एक निर्धारित सीमा के नीचे बनाए रखता है और इसके ऊपर जाने पर उपकरण को रोकता है।

  - धारा संवेदन (Current Sensor): यह करंट की निगरानी करता है और इसे नियंत्रित करने के लिए सिग्नल प्रदान करता है।

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1. प्रश्न 1: 

   यदि एक प्रतिरोध 5 ओहम्स है और उसमें 2 एम्पीयर करंट बह रहा है, तो उस पर लगने वाला वोल्टेज क्या होगा? 

   समाधान: 

   वोल्टेज ($V$) = करंट ($I$) × प्रतिरोध ($R$) 

   $V = 2$, \{एम्पीयर} \times 5 \, \{ओहम्स} = 10 \, \{वोल्ट्स} \)]

2. प्रश्न 2: 

   एक विद्युत परिपथ में 12 वोल्ट्स वोल्टेज लागू है और प्रतिरोध 4 ओहम्स है, तो उसमें बहने वाला करंट क्या होगा? 

   समाधान: 

   करंट ($I$) = वोल्टेज ($V$) / प्रतिरोध ($R$) 

   \( I = 12 \, \text{वोल्ट्स} / 4 \, \text{ओहम्स} = 3 \, \text{एम्पीयर} \)

 

3. प्रश्न 3: 

   यदि दो प्रतिरोध 10 ओहम्स और 20 ओहम्स एक श्रृंखला में जुड़े हैं और कुल वोल्टेज 30 वोल्ट्स है, तो कुल करंट क्या होगा? 

   समाधान: 

   कुल प्रतिरोध ($R_{total}$) = 10 + 20 = 30 ओहम्स 

   करंट ($I$) = वोल्टेज ($V$) / कुल प्रतिरोध ($R_{total}$) 

   \( I = 30 \, \text{वोल्ट्स} / 30 \, \text{ओहम्स} = 1 \, \text{एम्पीयर} \)

 

4. प्रश्न 4: 

   एक परिपथ में 6 ओहम्स के प्रतिरोध में 0.5 एम्पीयर करंट बह रहा है। इस प्रतिरोध पर लगने वाला वोल्टेज क्या होगा? 

   समाधान: 

   वोल्टेज ($V$) = करंट ($I$) × प्रतिरोध ($R$) 

   \( V = 0.5 \, \text{एम्पीयर} \times 6 \, \text{ओहम्स} = 3 \, \text{वोल्ट्स} \)

 

5. प्रश्न 5: 

   यदि 20 वोल्ट्स वोल्टेज स्रोत के साथ 4 ओहम्स के प्रतिरोध जुड़े हैं, तो प्रतिरोध पर लगने वाली शक्ति क्या होगी? 

   समाधान: 

   शक्ति ($P$) = वोल्टेज² ($V^2$) / प्रतिरोध ($R$) 

   \( P = 20^2 / 4 = 100 \, \text{वॉट्स} \)

 

6. प्रश्न 6: 

   एक 15 वोल्ट्स वोल्टेज स्रोत से जुड़े 5 ओहम्स के प्रतिरोध में बहने वाला करंट क्या होगा? 

   समाधान: 

   करंट ($I$) = वोल्टेज ($V$) / प्रतिरोध ($R$) 

   \( I = 15 \, \text{वोल्ट्स} / 5 \, \text{ओहम्स} = 3 \, \text{एम्पीयर} \)

 

7. प्रश्न 7: 

   एक परिपथ में 8 ओहम्स और 12 ओहम्स के प्रतिरोधों को श्रृंखला में जोड़ा गया है और कुल वोल्टेज 40 वोल्ट्स है। कुल करंट क्या होगा? 

   समाधान: 

   कुल प्रतिरोध ($R_{total}$) = 8 + 12 = 20 ओहम्स 

   करंट ($I$) = वोल्टेज ($V$) / कुल प्रतिरोध ($R_{total}$) 

   \( I = 40 \, \text{वोल्ट्स} / 20 \, \text{ओहम्स} = 2 \, \text{एम्पीयर} \)

 

8. प्रश्न 8: 

   एक 10 वोल्ट्स वोल्टेज स्रोत द्वारा 2 ओहम्स के प्रतिरोध में बहने वाली शक्ति क्या होगी? 

   समाधान: 

   शक्ति ($P$) = वोल्टेज² ($V^2$) / प्रतिरोध ($R$) 

   \( P = 10^2 / 2 = 50 \, \text{वॉट्स} \)

 

9. प्रश्न 9: 

   यदि 30 वोल्ट्स वोल्टेज स्रोत से जुड़े 15 ओहम्स के प्रतिरोध में करंट बह रहा है, तो करंट का मान क्या होगा? 

   समाधान: 

   करंट ($I$) = वोल्टेज ($V$) / प्रतिरोध ($R$) 

   \( I = 30 \, \text{वोल्ट्स} / 15 \, \text{ओहम्स} = 2 \, \text{एम्पीयर} \)

 

10. प्रश्न 10: 

    दो प्रतिरोध 3 ओहम्स और 6 ओहम्स को पैरेलल में जोड़ा गया है और वोल्टेज 9 वोल्ट्स है। कुल प्रतिरोध क्या होगा और करंट का मान क्या होगा? 

    समाधान: 

    पैरेलल प्रतिरोध ($R_{total}$) = $\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{3} + \frac{1}{6}$ 

    $\frac{1}{R_{total}} = \frac{2}{6} + \frac{1}{6} = \frac{3}{6}$ 

    \( R_{total} = \frac{6}{3} = 2 \, \text{ओहम्स} \)

 

    करंट ($I$) = वोल्टेज ($V$) / कुल प्रतिरोध ($R_{total}$) 

    \( I = 9 \, \text{वोल्ट्स} / 2 \, \text{ओहम्स} = 4.5 \, \text{एम्पीयर} \)