આધુનિક વિશ્વમાં, દરેક વ્યક્તિ બાળપણથી જ વીજળીના સંપર્કમાં આવે છે. આ કુદરતી ઘટનાનો પ્રથમ ઉલ્લેખ ફિલસૂફો એરિસ્ટોટલ અને થેલ્સના સમયનો છે, જેઓ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના અદ્ભુત અને રહસ્યમય ગુણધર્મોથી રસ ધરાવતા હતા. પરંતુ માત્ર 17મી સદીમાં જ મહાન વૈજ્ઞાનિક દિમાગોએ વિદ્યુત ઉર્જાને લગતી શોધોની શ્રેણી શરૂ કરી જે આજે પણ ચાલુ છે.
વિદ્યુત પ્રવાહની શોધ અને માઈકલ ફેરાડે દ્વારા 1831 માં વિશ્વના પ્રથમ જનરેટરની રચનાએ માનવ જીવનને ધરમૂળથી બદલી નાખ્યું. આપણે એ હકીકત માટે ટેવાયેલા છીએ કે વિદ્યુત ઉર્જાનો ઉપયોગ કરતા ઉપકરણો દ્વારા આપણું જીવન સરળ બનાવવામાં આવે છે, પરંતુ અત્યાર સુધી મોટાભાગના લોકોને આ મહત્વપૂર્ણ ઘટનાની સમજ નથી. શરૂઆતમાં, વીજળીના મૂળભૂત સિદ્ધાંતોને સમજવા માટે, બે મૂળભૂત વ્યાખ્યાઓનો અભ્યાસ કરવો જરૂરી છે: ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને વોલ્ટેજ.
સામગ્રી
ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને વોલ્ટેજ શું છે
વીજળી ચાર્જ થયેલ કણોની ક્રમબદ્ધ ગતિ છે (ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના વાહકો). વિદ્યુત પ્રવાહના વાહકો ઇલેક્ટ્રોન છે (ધાતુઓ અને વાયુઓમાં), કેશન અને આયન (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં), ઇલેક્ટ્રોન-હોલ વાહકતા પર છિદ્રો. આ ઘટના ચુંબકીય ક્ષેત્રની રચના, રાસાયણિક રચનામાં ફેરફાર અથવા વાહકની ગરમી દ્વારા પ્રગટ થાય છે. વર્તમાનની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે:
- વર્તમાન તાકાત, ઓહ્મના નિયમ દ્વારા નિર્ધારિત અને એમ્પીયરમાં માપવામાં આવે છે (પરંતુ), સૂત્રોમાં અક્ષર I દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે;
- પાવર, જૌલ-લેન્ઝ કાયદા અનુસાર, વોટ્સમાં માપવામાં આવે છે (મંગળ), અક્ષર P દ્વારા સૂચિત;
- આવર્તન, હર્ટ્ઝમાં માપવામાં આવે છે (હર્ટ્ઝ).
વિદ્યુત પ્રવાહ, ઊર્જા વાહક તરીકે, ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સનો ઉપયોગ કરીને યાંત્રિક ઊર્જા મેળવવા, હીટિંગ ઉપકરણો, ઇલેક્ટ્રિક વેલ્ડીંગ અને હીટરમાં થર્મલ ઊર્જા મેળવવા, વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને ઉત્તેજિત કરવા, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવા અને પ્રકાશ મેળવવા માટે વપરાય છે. લાઇટિંગ ફિક્સર અને વિવિધ પ્રકારના લેમ્પ્સમાં ઊર્જા. .
વિદ્યુત્સ્થીતિમાન ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા 1 પેન્ડન્ટ (Cl) વાહકના એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી. આ વ્યાખ્યાના આધારે, તણાવ શું છે તે સમજવું હજુ પણ મુશ્કેલ છે.
ચાર્જ કરેલા કણોને એક ધ્રુવથી બીજા ધ્રુવમાં ખસેડવા માટે, આ ધ્રુવો વચ્ચે સંભવિત તફાવત બનાવવો જરૂરી છે (એને જ ટેન્શન કહેવાય.). વોલ્ટેજનું એકમ વોલ્ટ છે (એટી).
આખરે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને વોલ્ટેજની વ્યાખ્યા સમજવા માટે, એક રસપ્રદ સામ્યતા આપી શકાય છે: કલ્પના કરો કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પાણી છે, પછી કોલમમાં પાણીનું દબાણ વોલ્ટેજ છે, અને પાઇપમાં પાણીના પ્રવાહની ગતિ છે. વિદ્યુત પ્રવાહની તાકાત છે. વોલ્ટેજ જેટલું ઊંચું છે, તેટલું વધુ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ.
વૈકલ્પિક પ્રવાહ શું છે
જો તમે સંભવિતતાઓની ધ્રુવીયતાને બદલો છો, તો પછી વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહની દિશા બદલાય છે. તે આ પ્રવાહ છે જેને ચલ કહેવાય છે. ચોક્કસ સમયગાળા દરમિયાન દિશામાં ફેરફારની સંખ્યાને આવર્તન કહેવામાં આવે છે અને તે માપવામાં આવે છે, ઉપર જણાવ્યા મુજબ, હર્ટ્ઝ (હર્ટ્ઝ). ઉદાહરણ તરીકે, આપણા દેશમાં પ્રમાણભૂત વિદ્યુત નેટવર્કમાં, આવર્તન 50 હર્ટ્ઝ છે, એટલે કે, વર્તમાન ચળવળની દિશા પ્રતિ સેકન્ડમાં 50 વખત બદલાય છે.
સીધો પ્રવાહ શું છે
જ્યારે ચાર્જ કરેલા કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ હંમેશા એક જ દિશા ધરાવે છે, ત્યારે આવા પ્રવાહને સ્થિર કહેવામાં આવે છે. ડાયરેક્ટ કરંટ સતત વોલ્ટેજ નેટવર્કમાં થાય છે જ્યારે એક બાજુ અને બીજી બાજુના શુલ્કની ધ્રુવીયતા સમય જતાં સ્થિર હોય છે. તે ઘણી વાર વિવિધ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને ટેક્નોલોજીમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, જ્યારે લાંબા અંતર પર ઉર્જા પ્રસારણની જરૂર હોતી નથી.
વિદ્યુત પ્રવાહના સ્ત્રોતો
વિદ્યુત પ્રવાહનો સ્ત્રોત સામાન્ય રીતે ઉપકરણ અથવા ઉપકરણ કહેવાય છે જેની સાથે સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવી શકાય છે. આવા ઉપકરણો વૈકલ્પિક વર્તમાન અને પ્રત્યક્ષ વર્તમાન બંને બનાવી શકે છે. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવવાની પદ્ધતિ અનુસાર, તેઓને યાંત્રિક, પ્રકાશ, થર્મલ અને રાસાયણિકમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
યાંત્રિક ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન સ્ત્રોતો યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.આ સાધનો વિવિધ પ્રકારના હોય છે. જનરેટર, જે, અસુમેળ મોટર્સના કોઇલની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના પરિભ્રમણને કારણે, વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે.
પ્રકાશ સ્ત્રોતો ફોટોન ઉર્જાનું રૂપાંતર કરે છે (પ્રકાશ ઊર્જા) વીજળીમાં. જ્યારે પ્રકાશ પ્રવાહના સંપર્કમાં આવે ત્યારે તેઓ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરવા માટે સેમિકન્ડક્ટર્સની મિલકતનો ઉપયોગ કરે છે. સોલાર પેનલ્સ એક એવું ઉપકરણ છે.
થર્મલ - સંપર્ક કરતા સેમિકન્ડક્ટરની બે જોડી - થર્મોકોપલ્સ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને કારણે ગરમીની ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરો. આવા ઉપકરણોમાં વર્તમાનની તીવ્રતા તાપમાનના તફાવત સાથે સીધી રીતે સંબંધિત છે: જેટલો મોટો તફાવત, તેટલી વર્તમાન તાકાત વધારે છે. આવા સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, જીઓથર્મલ પાવર પ્લાન્ટ્સમાં.
કેમિકલ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે વર્તમાન સ્ત્રોત વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આવા ઉપકરણોમાં વિવિધ પ્રકારની ગેલ્વેનિક બેટરીઓ અને સંચયકોનો સમાવેશ થાય છે. ગેલ્વેનિક કોષો પર આધારિત વર્તમાન સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે એકલા ઉપકરણો, કાર, ટેકનોલોજીમાં થાય છે અને તે સીધા વર્તમાન સ્ત્રોતો છે.
AC થી DC રૂપાંતરણ
વિશ્વમાં વિદ્યુત ઉપકરણો સીધા અને વૈકલ્પિક પ્રવાહનો ઉપયોગ કરે છે. તેથી, એક પ્રવાહને બીજામાં રૂપાંતરિત કરવાની જરૂર છે અથવા તેનાથી વિપરીત.
વૈકલ્પિક પ્રવાહમાંથી, ડાયોડ બ્રિજનો ઉપયોગ કરીને સીધો પ્રવાહ મેળવી શકાય છે અથવા, તેને "રેક્ટિફાયર" પણ કહેવામાં આવે છે. રેક્ટિફાયરનો મુખ્ય ભાગ સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ છે જે માત્ર એક દિશામાં વીજળીનું સંચાલન કરે છે. આ ડાયોડ પછી, પ્રવાહ તેની દિશા બદલતો નથી, પરંતુ લહેર દેખાય છે, જે આની મદદથી દૂર કરવામાં આવે છે. કેપેસિટર્સ અને અન્ય ફિલ્ટર્સ. રેક્ટિફાયર યાંત્રિક, ઇલેક્ટ્રોવેક્યુમ અથવા સેમિકન્ડક્ટર વર્ઝનમાં ઉપલબ્ધ છે.
આવા ઉપકરણના ઉત્પાદનની ગુણવત્તાના આધારે, આઉટપુટ પર વર્તમાન લહેરિયાંનું મૂલ્ય અલગ હશે, નિયમ પ્રમાણે, ઉપકરણ જેટલું વધુ ખર્ચાળ અને વધુ સારું બનાવવામાં આવે છે, તેટલું ઓછું લહેર અને ક્લીનર વર્તમાન. આવા ઉપકરણોનું ઉદાહરણ છે વિદ્યુત પુરવઠો વિવિધ ઉપકરણો અને ચાર્જર્સ, પરિવહનના વિવિધ મોડમાં ઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટના રેક્ટિફાયર, ડીસી વેલ્ડીંગ મશીનો અને અન્ય.
ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ ડાયરેક્ટ કરંટને વૈકલ્પિક પ્રવાહમાં કન્વર્ટ કરવા માટે થાય છે. આવા ઉપકરણો સાઇનસૉઇડ સાથે વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ જનરેટ કરે છે. આવા ઉપકરણોના ઘણા પ્રકારો છે: ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ, રિલે અને ઇલેક્ટ્રોનિક સાથેના ઇન્વર્ટર. તે બધા આઉટપુટ વૈકલ્પિક વર્તમાન, કિંમત અને કદની ગુણવત્તામાં એકબીજાથી અલગ છે. આવા ઉપકરણનું ઉદાહરણ અવિરત વીજ પુરવઠો, કારમાં ઇન્વર્ટર અથવા, ઉદાહરણ તરીકે, સૌર ઊર્જા પ્લાન્ટમાં છે.
તેનો ઉપયોગ ક્યાં થાય છે અને વૈકલ્પિક અને સીધા પ્રવાહના ફાયદા શું છે
વિવિધ કાર્યો માટે એસી અને ડીસી બંનેના ઉપયોગની જરૂર પડી શકે છે. દરેક પ્રકારના વર્તમાનના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા છે.
વૈકલ્પિક પ્રવાહ જ્યારે લાંબા અંતર પર વર્તમાન પ્રસારિત કરવાની જરૂર હોય ત્યારે મોટાભાગે ઉપયોગમાં લેવાય છે. સંભવિત નુકસાન અને સાધનોની કિંમતના દૃષ્ટિકોણથી આવા પ્રવાહને પ્રસારિત કરવું વધુ યોગ્ય છે. તેથી જ મોટાભાગના વિદ્યુત ઉપકરણો અને મિકેનિઝમ્સ ફક્ત આ પ્રકારના વર્તમાનનો ઉપયોગ કરે છે.
રહેણાંક મકાનો અને સાહસો, ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર અને પરિવહન સુવિધાઓ પાવર પ્લાન્ટ્સથી દૂર સ્થિત છે, તેથી તમામ વિદ્યુત નેટવર્ક એસી છે. આવા નેટવર્ક તમામ ઘરગથ્થુ ઉપકરણો, ઔદ્યોગિક સાધનો, ટ્રેન લોકોમોટિવ્સને ફીડ કરે છે. વૈકલ્પિક પ્રવાહ પર કાર્યરત ઉપકરણોની અવિશ્વસનીય સંખ્યા છે અને તે ઉપકરણોનું વર્ણન કરવું વધુ સરળ છે જે ડાયરેક્ટ કરંટનો ઉપયોગ કરે છે.
ડીસી ઓટોનોમસ સિસ્ટમમાં વપરાય છે, જેમ કે કાર, એરક્રાફ્ટ, જહાજો અથવા ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેનની ઓન-બોર્ડ સિસ્ટમ. વિવિધ ઇલેક્ટ્રોનિક્સના માઇક્રોસિર્કિટના પાવર સપ્લાયમાં, સંદેશાવ્યવહાર અને અન્ય સાધનોમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, જ્યાં દખલગીરી અને લહેરનું પ્રમાણ ઓછું કરવું અથવા તેને સંપૂર્ણપણે દૂર કરવું જરૂરી છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, આવા પ્રવાહનો ઉપયોગ ઇન્વર્ટરની મદદથી ઇલેક્ટ્રિક વેલ્ડીંગમાં થાય છે. ત્યાં પણ રેલ્વે લોકોમોટિવ્સ છે જે ડીસી સિસ્ટમ પર ચાલે છે. દવામાં, આવા પ્રવાહનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસનો ઉપયોગ કરીને શરીરમાં દવાઓ દાખલ કરવા અને વૈજ્ઞાનિક હેતુઓ માટે વિવિધ પદાર્થોને અલગ કરવા માટે થાય છે (પ્રોટીન ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ, વગેરે.).
વિદ્યુત ઉપકરણો અને આકૃતિઓ પર હોદ્દો
ઘણીવાર ઉપકરણ કયા વર્તમાન પર ચાલે છે તે નિર્ધારિત કરવાની જરૂર છે. છેવટે, વૈકલ્પિક વર્તમાન વિદ્યુત નેટવર્ક સાથે સીધા પ્રવાહ પર કાર્યરત ઉપકરણને કનેક્ટ કરવું અનિવાર્યપણે અપ્રિય પરિણામો તરફ દોરી જશે: ઉપકરણને નુકસાન, આગ, ઇલેક્ટ્રિક આંચકો. આ માટે, ત્યાં સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે સંમેલનો આવી સિસ્ટમો અને વાયરના રંગ કોડિંગ માટે.
પરંપરાગત રીતે, પ્રત્યક્ષ પ્રવાહ પર કામ કરતા વિદ્યુત ઉપકરણો પર, એક લાઇન, બે નક્કર રેખાઓ અથવા એક ઘન રેખા સાથે મળીને ડોટેડ લાઇન, એક બીજાની નીચે સ્થિત છે, સૂચવવામાં આવે છે. ઉપરાંત, આવા પ્રવાહને લેટિન અક્ષરોમાં હોદ્દો સાથે ચિહ્નિત કરવામાં આવે છે ડીસી. સકારાત્મક વાયર માટે ડીસી સિસ્ટમ્સમાં વાયરનું વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશન લાલ રંગનું હોય છે, નકારાત્મક વાયર વાદળી અથવા કાળા હોય છે.
વિદ્યુત ઉપકરણો અને મશીનો પર, વૈકલ્પિક પ્રવાહ અંગ્રેજી સંક્ષેપ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે એસી અથવા વેવી લાઇન. આકૃતિઓ પર અને ઉપકરણોના વર્ણનમાં, તે બે રેખાઓ દ્વારા પણ સૂચવવામાં આવે છે: ઘન અને લહેરિયાં, એક બીજાની નીચે સ્થિત છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં કંડક્ટરને નીચે પ્રમાણે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે: તબક્કો ભૂરા અથવા કાળો છે, શૂન્ય વાદળી છે, અને જમીન પીળો-લીલો છે.
શા માટે વૈકલ્પિક પ્રવાહનો ઉપયોગ વધુ વખત થાય છે
ઉપર, અમે પહેલેથી જ વાત કરી છે કે શા માટે વૈકલ્પિક પ્રવાહ વર્તમાનમાં ડાયરેક્ટ કરંટ કરતાં વધુ વખત ઉપયોગમાં લેવાય છે. અને હજુ સુધી, ચાલો આ મુદ્દાને વધુ વિગતવાર જોઈએ.
કયા કરંટનો ઉપયોગ કરવો તે વધુ સારું છે તે વિશે ચર્ચા વીજળીના ક્ષેત્રમાં શોધોથી ચાલી રહી છે. "પ્રવાહોનું યુદ્ધ" જેવી વસ્તુ પણ છે - થોમસ એડિસન અને નિકોલા ટેસ્લા વચ્ચેના પ્રવાહના એક પ્રકારનો ઉપયોગ કરવા માટેનો મુકાબલો. આ મહાન વૈજ્ઞાનિકોના અનુયાયીઓ વચ્ચેનો સંઘર્ષ 2007 સુધી ચાલ્યો હતો, જ્યારે ન્યૂ યોર્ક શહેરને ડાયરેક્ટ કરંટમાંથી વૈકલ્પિક પ્રવાહ તરફ સ્વિચ કરવામાં આવ્યું હતું.
AC નો વધુ વખત ઉપયોગ કરવાનું સૌથી મોટું કારણ છે તેને ન્યૂનતમ નુકસાન સાથે લાંબા અંતર પર પ્રસારિત કરવાની ક્ષમતા. વર્તમાન સ્ત્રોત અને અંતિમ ઉપભોક્તા વચ્ચેનું અંતર જેટલું વધારે છે, તેટલો પ્રતિકાર વધારે છે વાયર અને તેમની ગરમી માટે ગરમીનું નુકસાન.
મહત્તમ શક્તિ મેળવવા માટે, વાયરની જાડાઈ વધારવી જરૂરી છે (અને તેથી પ્રતિકાર ઘટાડે છે), અથવા વોલ્ટેજ વધારો.
AC સિસ્ટમમાં, તમે વાયરની ન્યૂનતમ જાડાઈ સાથે વોલ્ટેજ વધારી શકો છો, જેનાથી વિદ્યુત લાઈનોની કિંમતમાં ઘટાડો થાય છે. ડાયરેક્ટ કરંટ ધરાવતી સિસ્ટમો માટે, વોલ્ટેજ વધારવાની કોઈ સસ્તું અને અસરકારક રીતો નથી, અને તેથી આવા નેટવર્ક્સ માટે કાં તો કંડક્ટરની જાડાઈ વધારવી, અથવા મોટી સંખ્યામાં નાના પાવર પ્લાન્ટ બનાવવાની જરૂર છે. આ બંને પદ્ધતિઓ ખર્ચાળ છે અને એસી નેટવર્કની તુલનામાં વીજળીના ખર્ચમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
ઇલેક્ટ્રિકલ ટ્રાન્સફોર્મર્સની મદદથી, વૈકલ્પિક વર્તમાન વોલ્ટેજ અસરકારક છે (99% સુધી કાર્યક્ષમતા સાથે) લઘુત્તમથી મહત્તમ મૂલ્યોમાં કોઈપણ દિશામાં બદલી શકાય છે, જે એસી નેટવર્કના મહત્વના ફાયદાઓમાંનો એક છે. થ્રી-ફેઝ એસી સિસ્ટમનો ઉપયોગ કાર્યક્ષમતામાં વધુ વધારો કરે છે, અને એસી પાવર પર ચાલતી મોટર્સ જેવી મશીનો ડીસી મોટર્સ કરતાં ઘણી નાની, સસ્તી અને જાળવવામાં સરળ હોય છે.
ઉપરોક્તના આધારે, અમે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે વૈકલ્પિક પ્રવાહનો ઉપયોગ મોટા નેટવર્ક્સમાં ફાયદાકારક છે અને જ્યારે લાંબા અંતર પર વિદ્યુત ઉર્જાનું પ્રસારણ કરવામાં આવે છે, અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના સચોટ અને કાર્યક્ષમ સંચાલન માટે અને સ્વાયત્ત ઉપકરણો માટે, ડાયરેક્ટ કરંટનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે.
સમાન લેખો:
