अधिकांश लोगों के लिए बिजली एक सामान्य और महत्वपूर्ण घटना है। और किसी भी परिचित चीज की तरह, यह शायद ही कभी ध्यान देने योग्य हो। कुछ लोगों को आश्चर्य होता है कि यह कहाँ से आता है, यह कैसे काम करता है, इसके साथ क्या किया जा सकता है। हालाँकि, उनका शोध हमारे युग से बहुत पहले किया गया था, और अब तक, कुछ रहस्य अनुत्तरित हैं।
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विद्युत धारा का क्या अर्थ है
विद्युत विद्युत आवेशों के अस्तित्व से जुड़ी परिघटनाओं का एक जटिल है। इस शब्द का अर्थ अक्सर विद्युत प्रवाह और इसके कारण होने वाली सभी प्रक्रियाओं से होता है।
विद्युत प्रवाह एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में आवेश को वहन करने वाले कणों की निर्देशित गति है।
बिजली का आविष्कार किसने किया - इतिहास
हमारे युग से बहुत पहले बिजली की विशेष अभिव्यक्तियों का अध्ययन किया गया था।लेकिन उन्हें एक सिद्धांत में मिलाना जो आकाश में बिजली की चमक, वस्तुओं का आकर्षण, आग पैदा करने की क्षमता और शरीर के अंगों की सुन्नता या यहां तक कि किसी व्यक्ति की मृत्यु की व्याख्या करता है, एक कठिन काम निकला।
प्राचीन काल से, वैज्ञानिकों ने बिजली की तीन अभिव्यक्तियों का अध्ययन किया है:
- मछली जो बिजली पैदा करती है;
- स्थैतिक बिजली;
- चुंबकत्व।
प्राचीन मिस्र में, चिकित्सकों ने नील कैटफ़िश की अजीब क्षमताओं के बारे में जाना और इसके साथ सिरदर्द और अन्य बीमारियों का इलाज करने की कोशिश की। प्राचीन रोमन डॉक्टरों ने इसी तरह के उद्देश्यों के लिए एक इलेक्ट्रिक रैंप का इस्तेमाल किया था। प्राचीन यूनानियों ने स्टिंगरे की अजीब क्षमताओं का विस्तार से अध्ययन किया और जानते थे कि एक प्राणी त्रिशूल और मछली पकड़ने के जाल के माध्यम से सीधे संपर्क के बिना किसी व्यक्ति को अचेत कर सकता है।
कुछ समय पहले, यह पता चला था कि यदि आप ऊन के टुकड़े पर एम्बर रगड़ते हैं, तो यह ऊन और छोटी वस्तुओं को आकर्षित करना शुरू कर देगा। बाद में, समान गुणों वाली एक और सामग्री की खोज की गई - टूमलाइन।
लगभग 500 ई.पू. भारतीय और अरब वैज्ञानिक लोहे को आकर्षित करने में सक्षम पदार्थों के बारे में जानते थे और उन्होंने विभिन्न क्षेत्रों में इस क्षमता का सक्रिय रूप से उपयोग किया। लगभग 100 ई.पू. चीनी वैज्ञानिकों ने चुंबकीय कंपास का आविष्कार किया।
1600 में, एलिजाबेथ I और जेम्स I के दरबारी चिकित्सक विलियम गिल्बर्ट ने पाया कि पूरा ग्रह एक विशाल कम्पास है और "बिजली" (ग्रीक "एम्बर" से) की अवधारणा को पेश किया। उनके लेखन में, एम्बर को ऊन पर रगड़ने और उत्तर की ओर इशारा करने के लिए एक कम्पास की क्षमता के प्रयोगों को एक सिद्धांत में जोड़ा जाने लगा। नीचे दी गई तस्वीर में, वह एलिजाबेथ प्रथम को चुंबक दिखाता है।
1633 में, इंजीनियर ओटो वॉन गुएरिक ने एक इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन का आविष्कार किया जो न केवल आकर्षित कर सकती है, बल्कि वस्तुओं को भी पीछे हटा सकती है, और 1745 में पीटर वैन मुशचेनब्रोक ने दुनिया का पहला इलेक्ट्रिक चार्ज स्टोरेज डिवाइस बनाया।
1800 में, इतालवी एलेसेंड्रो वोल्टा ने पहला आविष्कार किया वर्तमान स्रोत - एक इलेक्ट्रिक बैटरी जो पैदा करती है डी.सी.. वह दूर से विद्युत प्रवाह संचारित करने में भी सक्षम था। इसलिए, इस वर्ष को कई लोग बिजली के आविष्कार का वर्ष मानते हैं।
1831 में, माइक फैराडे ने विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना की खोज की और विद्युत प्रवाह पर आधारित विभिन्न उपकरणों के आविष्कार का रास्ता खोल दिया।
XIX-XX सदियों के मोड़ पर, निकोला टेस्ला की गतिविधियों की बदौलत बड़ी संख्या में खोजें और उपलब्धियां हासिल की गईं। अन्य बातों के अलावा, उन्होंने उच्च आवृत्ति जनरेटर का आविष्कार किया और ट्रांसफार्मर, विद्युत मोटर, रेडियो संकेतों के लिए एंटीना।
बिजली का अध्ययन करने वाला विज्ञान
बिजली एक प्राकृतिक घटना है। इसका आंशिक रूप से जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान और भौतिकी में अध्ययन किया जाता है। सबसे पूर्ण विद्युत आवेशों को इलेक्ट्रोडायनामिक्स के ढांचे के भीतर माना जाता है - भौतिकी की शाखाओं में से एक।
बिजली के सिद्धांत और कानून
बिजली को नियंत्रित करने वाले कुछ कानून हैं, लेकिन वे इस घटना का पूरी तरह से वर्णन करते हैं:
- ऊर्जा संरक्षण का नियम एक मूलभूत नियम है जिसका पालन विद्युत परिघटनाएं भी करती हैं;
- ओम का नियम विद्युत धारा का मूल नियम है;
- विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम - विद्युत चुम्बकीय और चुंबकीय क्षेत्रों के बारे में;
- एम्पीयर का नियम - धाराओं के साथ दो कंडक्टरों की बातचीत के बारे में;
- जूल-लेन्ज़ कानून - बिजली के थर्मल प्रभाव के बारे में;
- कूलम्ब का नियम - इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के बारे में;
- दाएं और बाएं हाथ के नियम - चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर पर अभिनय करने वाले एम्पीयर बल का निर्धारण;
- लेन्ज़ का नियम - प्रेरण धारा की दिशा निर्धारित करना;
- फैराडे के नियम इलेक्ट्रोलिसिस के बारे में हैं।
बिजली के साथ पहला प्रयोग
बिजली के साथ पहले प्रयोग मुख्य रूप से मनोरंजक थे। उनका सार हल्की वस्तुओं में था जो एक खराब समझी गई शक्ति के प्रभाव में आकर्षित और पीछे हट गए थे। एक और मनोरंजक अनुभव हाथ पकड़े लोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से बिजली का संचरण है। बिजली के शारीरिक प्रभाव का जीन नोलेट द्वारा सक्रिय रूप से अध्ययन किया गया था, जिन्होंने 180 लोगों के माध्यम से विद्युत आवेश पारित किया था।
विद्युत धारा किससे बनी होती है?
विद्युत धारा आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों, आयनों) की एक निर्देशित या क्रमबद्ध गति है। ऐसे कणों को विद्युत आवेश का वाहक कहा जाता है। गति के प्रकट होने के लिए, पदार्थ में मुक्त आवेशित कण होने चाहिए। किसी पदार्थ में आवेशित कणों की गति करने की क्षमता उस पदार्थ की चालकता को निर्धारित करती है। चालकता से, पदार्थों को कंडक्टर, अर्धचालक, डाइलेक्ट्रिक्स और इंसुलेटर में प्रतिष्ठित किया जाता है।
धातुओं में, आवेश इलेक्ट्रॉनों द्वारा स्थानांतरित किया जाता है। इसी समय, पदार्थ स्वयं कहीं भी रिसाव नहीं करता है - धातु आयनों को संरचना के नोड्स में सुरक्षित रूप से तय किया जाता है और केवल थोड़ा सा दोलन होता है।
तरल पदार्थों में, आयनों द्वारा चार्ज किया जाता है: सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए धनायन और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन। कण विपरीत चार्ज के साथ इलेक्ट्रोड की ओर भागते हैं, जहां वे तटस्थ हो जाते हैं और बस जाते हैं।
विभिन्न क्षमता वाले बलों की कार्रवाई के तहत गैसों में प्लाज्मा बनता है। चार्ज दोनों ध्रुवों के मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों द्वारा किया जाता है।
अर्धचालकों में, आवेश को इलेक्ट्रॉनों द्वारा स्थानांतरित किया जाता है, परमाणु से परमाणु की ओर बढ़ते हुए और असंततता को पीछे छोड़ते हुए जिन्हें धनात्मक रूप से आवेशित माना जाता है।
विद्युत धारा कहाँ से आती है
तारों के माध्यम से घरों में आने वाली बिजली विभिन्न बिजली संयंत्रों में एक विद्युत जनरेटर द्वारा उत्पन्न की जाती है। उन पर, जनरेटर लगातार घूमने वाले टरबाइन से जुड़ा होता है।
डिजाइन में जनक एक रोटर है - एक कुंडल जो चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित होता है। जब टरबाइन इस रोटर को चुंबकीय क्षेत्र में घुमाती है, तो भौतिकी के नियमों के अनुसार, एक विद्युत प्रवाह प्रकट होता है या प्रेरित होता है। इस प्रकार, जनरेटर का उद्देश्य घूर्णन के गतिज बल को विद्युत में परिवर्तित करना है।
विभिन्न ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करके टरबाइन स्पिन बनाने के कई तरीके हैं। वे तीन प्रकारों में विभाजित हैं:
- अक्षय - अक्षय संसाधनों से प्राप्त ऊर्जा: पानी, सूरज की रोशनी, हवा, भू-तापीय स्रोत और जैव ईंधन की धाराएं;
- गैर-नवीकरणीय - संसाधनों से प्राप्त ऊर्जा जो बहुत धीमी गति से उत्पन्न होती है, खपत की दर के अनुरूप: कोयला, तेल, पीट, प्राकृतिक गैस;
- नाभिकीय - नाभिकीय कोशिका विभाजन की प्रक्रिया से प्राप्त ऊर्जा।
प्राय: किसके द्वारा विद्युत उत्पन्न की जाती है:
- हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट (HPP) - नदियों पर निर्मित और जल प्रवाह की शक्ति का उपयोग करते हैं;
- थर्मल पावर प्लांट (टीपीपी) - ईंधन के दहन से तापीय ऊर्जा पर काम करते हैं;
- परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) - परमाणु प्रतिक्रिया प्रक्रिया से प्राप्त तापीय ऊर्जा पर काम करते हैं।
परिवर्तित ऊर्जा की आपूर्ति तारों द्वारा ट्रांसफार्मर सबस्टेशनों और स्विचगियर्स को की जाती है और उसके बाद ही अंतिम उपभोक्ता तक पहुँचती है।
अब तथाकथित वैकल्पिक प्रकार की ऊर्जा सक्रिय रूप से विकसित हो रही है। इनमें पवन टरबाइन, सौर पैनल, भूतापीय स्रोतों का उपयोग और असामान्य घटनाओं के माध्यम से बिजली प्राप्त करने के अन्य तरीके शामिल हैं। वैकल्पिक ऊर्जा उत्पादकता और पारंपरिक स्रोतों के भुगतान के मामले में बहुत कम है, लेकिन कुछ स्थितियों में यह पैसे बचाने और मुख्य बिजली ग्रिड पर भार को कम करने में मदद करती है।
अस्तित्व के बारे में एक मिथक भी है बीटीजी - ईंधन रहित जनरेटर। इंटरनेट पर उनके काम का प्रदर्शन करने वाले वीडियो हैं और उनकी बिक्री की पेशकश की जाती है। लेकिन इस जानकारी की विश्वसनीयता को लेकर काफी विवाद है।
प्रकृति में बिजली के प्रकार
प्राकृतिक रूप से उत्पन्न होने वाली बिजली का सबसे सरल उदाहरण बिजली है। बादलों में पानी के कण लगातार एक दूसरे से टकराते हैं, सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज प्राप्त करते हैं। हल्के, धनावेशित कण बादल के शीर्ष पर समाप्त हो जाते हैं, जबकि भारी, नकारात्मक कण नीचे चले जाते हैं। जब दो समान बादल पर्याप्त रूप से निकट दूरी पर होते हैं, लेकिन अलग-अलग ऊंचाई पर होते हैं, तो एक के धनात्मक आवेश दूसरे के ऋणात्मक कणों द्वारा परस्पर आकर्षित होने लगते हैं। इस समय बिजली गिरती है। साथ ही यह घटना बादलों और पृथ्वी की सतह के बीच ही घटित होती है।
प्रकृति में बिजली की एक और अभिव्यक्ति मछली, किरणों और ईल में विशेष अंग हैं। उनकी मदद से, वे शिकारियों से अपना बचाव करने या अपने शिकार को अचेत करने के लिए बिजली के चार्ज बना सकते हैं। उनकी क्षमता बहुत कमजोर निर्वहन से लेकर, मनुष्यों के लिए अगोचर, घातक लोगों तक होती है।कुछ मछलियाँ अपने चारों ओर एक कमजोर विद्युत क्षेत्र बनाती हैं, जो उन्हें शिकार की खोज करने और कीचड़ भरे पानी में नेविगेट करने में मदद करती हैं। कोई भी भौतिक वस्तु किसी तरह इसे विकृत कर देती है, जो आसपास के स्थान को फिर से बनाने और आंखों के बिना "देखने" में मदद करती है।
जीवित जीवों के तंत्रिका तंत्र के काम में भी बिजली प्रकट होती है। एक तंत्रिका आवेग एक कोशिका से दूसरी कोशिका में सूचना प्रसारित करता है, जिससे आप बाहरी और आंतरिक उत्तेजनाओं का जवाब दे सकते हैं, सोच सकते हैं और अपने आंदोलनों को नियंत्रित कर सकते हैं।
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