સરળ શબ્દોમાં વિદ્યુત પ્રવાહ શું છે

જો કોઈપણ માધ્યમમાં મફત ચાર્જ કેરિયર્સ હોય (ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુમાં ઇલેક્ટ્રોન), તો પછી તેઓ આરામમાં નથી, પરંતુ અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે છે. પરંતુ તમે ઇલેક્ટ્રોનને આપેલ દિશામાં વ્યવસ્થિત રીતે ખસેડી શકો છો. ચાર્જ થયેલ કણોની આ નિર્દેશિત હિલચાલને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ કહેવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે

જો આપણે બે વાહક લઈએ, અને તેમાંથી એક નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે (તેમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરે છે), અને બીજાને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે (તેમાંથી કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરે છે), ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉદભવશે. જો તમે બંને ઇલેક્ટ્રોડને કંડક્ટર સાથે જોડો છો, તો ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રિક ફોર્સ વેક્ટરની દિશા અનુસાર, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વેક્ટરની વિરુદ્ધ દિશામાં ઇલેક્ટ્રોનને ખસેડવા દબાણ કરશે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરાયેલા કણો ઇલેક્ટ્રોડમાંથી જ્યાં તેઓની ઉણપ છે તે ઇલેક્ટ્રોડ કરતાં વધુ હોય ત્યાંથી ખસી જશે.

ઇલેક્ટ્રોન ચળવળની ઘટના માટે, બીજા ઇલેક્ટ્રોડને હકારાત્મક ચાર્જ આપવો જરૂરી નથી. મુખ્ય વસ્તુ એ છે કે પ્રથમનો નકારાત્મક ચાર્જ વધારે છે. બંને વાહકને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવાનું પણ શક્ય છે, પરંતુ એક કંડક્ટર પાસે બીજા કરતા વધારે ચાર્જ હોવો જોઈએ. આ કિસ્સામાં, કોઈ સંભવિત તફાવત વિશે બોલે છે જે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું કારણ બને છે.

પાણી સાથે સામ્યતા દ્વારા, જો તમે પાણીથી ભરેલા બે જહાજોને વિવિધ સ્તરો સાથે જોડો છો, તો પાણીનો પ્રવાહ દેખાશે. તેનું દબાણ સ્તરના તફાવત પર નિર્ભર રહેશે.

તે રસપ્રદ છે કે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ઇલેક્ટ્રોનની અસ્તવ્યસ્ત ગતિ સામાન્ય રીતે સચવાય છે, પરંતુ ચાર્જ કેરિયર્સના સમૂહની ગતિનો સામાન્ય વેક્ટર નિર્દેશિત પાત્ર મેળવે છે. જો ગતિના "અસ્તવ્યસ્ત" ઘટકની ઝડપ સેકન્ડ દીઠ કેટલાક દસ અથવા તો સેંકડો કિલોમીટર હોય, તો દિશાત્મક ઘટક કેટલાક મિલીમીટર પ્રતિ મિનિટ છે. પરંતુ અસર (જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન વાહકની લંબાઈ સાથે આગળ વધે છે) પ્રકાશની ઝડપે ફેલાય છે, તેથી તેઓ કહે છે કે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ 3 * 10 ની ઝડપે આગળ વધે છે.⁸ m/sec.

ઉપરોક્ત પ્રયોગના માળખામાં, કંડક્ટરમાં વર્તમાન લાંબા સમય સુધી અસ્તિત્વમાં રહેશે નહીં - જ્યાં સુધી નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા વાહકમાં વધારાના ઇલેક્ટ્રોન સમાપ્ત ન થાય, અને બંને ધ્રુવો પર તેમની સંખ્યા સંતુલિત ન થાય. આ સમય નાનો છે - એક સેકન્ડનો નજીવો અપૂર્ણાંક.

શરૂઆતમાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ઇલેક્ટ્રોડ પર પાછા જવું અને વાહકો પર વધારાનો ચાર્જ બનાવવાથી તે જ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર મળતું નથી જેણે ઇલેક્ટ્રોનને માઇનસથી પ્લસમાં ખસેડ્યું હતું. તેથી, ત્યાં એક બાહ્ય બળ હોવું જોઈએ જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિની વિરુદ્ધ કાર્ય કરે છે અને તેને વટાવી દે છે.પાણીની જેમ જ, ત્યાં એક પંપ હોવો જોઈએ જે પાણીનો સતત પ્રવાહ બનાવવા માટે પાણીને ઉપલા સ્તર પર પંપ કરે છે.

વર્તમાન દિશા

વત્તાથી માઈનસ સુધીની દિશા વર્તમાનની દિશા તરીકે લેવામાં આવે છે, એટલે કે, હકારાત્મક ચાર્જ કણોની હિલચાલની દિશા ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલની વિરુદ્ધ છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે વિદ્યુત પ્રવાહની ખૂબ જ ઘટના તેની પ્રકૃતિની સમજૂતી પ્રાપ્ત કરતા પહેલા મળી આવી હતી, અને એવું માનવામાં આવતું હતું કે વર્તમાન આ દિશામાં જાય છે. તે સમય સુધીમાં, આ વિષય પર મોટી સંખ્યામાં લેખો અને અન્ય સાહિત્ય એકઠા થયા હતા, વિભાવનાઓ, વ્યાખ્યાઓ અને કાયદાઓ દેખાયા હતા. પહેલેથી જ પ્રકાશિત સામગ્રીના વિશાળ જથ્થામાં સુધારો ન કરવા માટે, અમે ફક્ત ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહ સામે પ્રવાહની દિશા લીધી.

જો વિદ્યુતપ્રવાહ હંમેશા એક જ દિશામાં વહેતો હોય (તાકાતમાં પણ ફેરફાર થતો હોય), તો તેને કહેવામાં આવે છે સીધો પ્રવાહ. જો તેની દિશા બદલાય છે, તો અમે વૈકલ્પિક પ્રવાહ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ. પ્રેક્ટિકલ એપ્લીકેશનમાં, દિશા અમુક કાયદા અનુસાર બદલાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, સાઇનસૉઇડલ મુજબ. જો વર્તમાન પ્રવાહની દિશા અપરિવર્તિત રહે છે, પરંતુ તે સમયાંતરે શૂન્ય સુધી ઘટી જાય છે અને મહત્તમ મૂલ્ય સુધી વધે છે, તો અમે સ્પંદિત પ્રવાહ (વિવિધ આકારોના) વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ.

સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ જાળવવા માટે જરૂરી શરતો

બંધ સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટેની ત્રણ શરતો ઉપર લેવામાં આવી છે. તેમને વધુ વિગતવાર ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે.

મફત ચાર્જ કેરિયર્સ

વિદ્યુત પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટે પ્રથમ આવશ્યક શરત એ મફત ચાર્જ કેરિયર્સની હાજરી છે. ચાર્જ તેમના કેરિયર્સથી અલગ અસ્તિત્વમાં નથી, તેથી ચાર્જ વહન કરી શકે તેવા કણોને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે.

સમાન પ્રકારની વાહકતા (ગ્રેફાઇટ, વગેરે) સાથે ધાતુઓ અને અન્ય પદાર્થોમાં, આ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન છે. તેઓ ન્યુક્લિયસ સાથે નબળી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, અને અણુ છોડી શકે છે અને વાહકની અંદર પ્રમાણમાં અવરોધ વિના આગળ વધી શકે છે.

મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ચાર્જ કેરિયર તરીકે પણ કામ કરે છે, પરંતુ કેટલાક કિસ્સાઓમાં તેઓ આ વર્ગના ઘન પદાર્થોની "છિદ્ર" વાહકતા વિશે વાત કરે છે ("ઇલેક્ટ્રોનિક" ની વિરુદ્ધ). આ ખ્યાલ ફક્ત ભૌતિક પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરવા માટે જરૂરી છે, હકીકતમાં, સેમિકન્ડક્ટર્સમાં વર્તમાન એ ઇલેક્ટ્રોનની સમાન હિલચાલ છે. સામગ્રી કે જેમાં ઇલેક્ટ્રોન અણુ છોડી શકતા નથી ડાઇલેક્ટ્રિક્સ. તેમનામાં કોઈ કરંટ નથી.

પ્રવાહીમાં, હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનો ચાર્જ વહન કરે છે. આ પ્રવાહી - ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો સંદર્ભ આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણી જેમાં મીઠું ઓગળવામાં આવે છે. પોતે જ, પાણી વિદ્યુત રીતે એકદમ તટસ્થ હોય છે, પરંતુ જ્યારે ઘન અને પ્રવાહી પદાર્થો તેમાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે તે ઓગળી જાય છે અને વિખેરી નાખે છે (વિઘટન) અને હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયન બનાવે છે. અને પીગળેલી ધાતુઓમાં (ઉદાહરણ તરીકે, પારામાં), ચાર્જ કેરિયર્સ સમાન ઇલેક્ટ્રોન છે.

વાયુઓ મોટે ભાગે ડાઇલેક્ટ્રિક હોય છે. તેમાં કોઈ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન નથી - વાયુઓમાં તટસ્થ અણુઓ અને પરમાણુઓ હોય છે. પરંતુ જો ગેસ આયનોઇઝ્ડ હોય, તો તેઓ પદાર્થના એકત્રીકરણની ચોથી સ્થિતિ - પ્લાઝ્મા વિશે વાત કરે છે. તેમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પણ વહી શકે છે, તે ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની નિર્દેશિત હિલચાલ દરમિયાન થાય છે.

ઉપરાંત, શૂન્યાવકાશમાં પ્રવાહ વહે છે (ઉદાહરણ તરીકે, વેક્યૂમ ટ્યુબની ક્રિયા આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે). આને ઇલેક્ટ્રોન અથવા આયનોની જરૂર પડશે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર

ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સની હાજરી હોવા છતાં, મોટાભાગના માધ્યમો ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે. આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે નકારાત્મક (ઇલેક્ટ્રોન) અને હકારાત્મક (પ્રોટોન) કણો સમાનરૂપે સ્થિત છે, અને તેમના ક્ષેત્રો એકબીજાને વળતર આપે છે. ક્ષેત્ર ઉભું થવા માટે, શુલ્ક અમુક ક્ષેત્રમાં કેન્દ્રિત હોવા જોઈએ. જો ઇલેક્ટ્રોન એક (નકારાત્મક) ઇલેક્ટ્રોડના પ્રદેશમાં એકઠા થયા હોય, તો પછી વિરોધી (પોઝિટિવ) ઇલેક્ટ્રોડ પર તેમની અછત હશે, અને એક ક્ષેત્ર ઉદભવશે જે ચાર્જ કેરિયર્સ પર કાર્ય કરતું બળ બનાવે છે અને તેમને ખસેડવા દબાણ કરે છે.

ચાર્જ વહન કરવા માટે થર્ડ પાર્ટી ફોર્સ

અને ત્રીજી શરત - ત્યાં એક બળ હોવું જોઈએ જે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રની દિશાની વિરુદ્ધ દિશામાં ચાર્જ વહન કરે છે, અન્યથા બંધ સિસ્ટમની અંદરના ચાર્જ ઝડપથી સંતુલિત થઈ જશે. આ બાહ્ય બળને ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ કહેવામાં આવે છે. તેનું મૂળ અલગ હોઈ શકે છે.

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રકૃતિ

આ કિસ્સામાં, ઇએમએફ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓની ઘટનાના પરિણામે ઊભી થાય છે. પ્રતિક્રિયાઓ બદલી ન શકાય તેવી હોઈ શકે છે. એક ઉદાહરણ ગેલ્વેનિક સેલ છે - એક જાણીતી બેટરી. રીએજન્ટ્સ ખતમ થઈ ગયા પછી, EMF શૂન્ય થઈ જાય છે, અને બેટરી "નીચે બેસે છે".

અન્ય કિસ્સાઓમાં, પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવું હોઈ શકે છે. તેથી, બેટરીમાં, EMF પણ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે થાય છે. પરંતુ પૂર્ણ થયા પછી, પ્રક્રિયા ફરી શરૂ કરી શકાય છે - બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ, પ્રતિક્રિયાઓ વિપરીત ક્રમમાં થશે, અને બેટરી ફરીથી વર્તમાન આપવા માટે તૈયાર હશે.

ફોટોવોલ્ટેઇક પ્રકૃતિ

આ કિસ્સામાં, EMF સેમિકન્ડક્ટર સ્ટ્રક્ચર્સમાં પ્રક્રિયાઓ પર દૃશ્યમાન, અલ્ટ્રાવાયોલેટ અથવા ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશનની ક્રિયાને કારણે થાય છે. આવા દળો ફોટોસેલ્સ ("સોલર બેટરી") માં ઉદ્ભવે છે.પ્રકાશની ક્રિયા હેઠળ, બાહ્ય સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે.

થર્મોઇલેક્ટ્રિક પ્રકૃતિ

જો તમે બે ભિન્ન વાહક લો, તેમને સોલ્ડર કરો અને જંકશનને ગરમ કરો, તો ગરમ જંકશન (વાહકનું જંકશન) અને ઠંડા જંકશન - કંડક્ટરના વિરુદ્ધ છેડા વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને કારણે સર્કિટમાં એક EMF દેખાશે. આ રીતે, તે માત્ર વર્તમાન પેદા કરવા માટે શક્ય છે, પણ તાપમાન માપો ઉભરતા emf માપવા દ્વારા.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક પ્રકૃતિ

જ્યારે ચોક્કસ ઘન પદાર્થો સંકુચિત અથવા વિકૃત હોય ત્યારે થાય છે. ઇલેક્ટ્રિક લાઇટર આ સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકૃતિ

ઔદ્યોગિક રીતે વીજળી ઉત્પન્ન કરવાની સૌથી સામાન્ય રીત ડીસી અથવા એસી જનરેટર છે. ડીસી મશીનમાં, ફ્રેમ આકારનું આર્મેચર ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરે છે, તેના બળની રેખાઓ પાર કરે છે. આ કિસ્સામાં, રોટરના પરિભ્રમણની ઝડપ અને ચુંબકીય પ્રવાહના આધારે EMF ઉદભવે છે. વ્યવહારમાં, એન્કરનો ઉપયોગ મોટી સંખ્યામાં વળાંકોથી થાય છે, જે શ્રેણી-જોડાયેલ ફ્રેમ્સની બહુમતી બનાવે છે. તેમાં ઉદ્ભવતા EMF ઉમેરે છે.

એટી વૈકલ્પિક સમાન સિદ્ધાંત લાગુ પડે છે, પરંતુ ચુંબક (ઇલેક્ટ્રિક અથવા કાયમી) નિશ્ચિત ફ્રેમની અંદર ફરે છે. સ્ટેટરમાં સમાન પ્રક્રિયાઓના પરિણામે, EMF, જે સાઇનસૉઇડલ આકાર ધરાવે છે. ઔદ્યોગિક ધોરણે, એસી જનરેશનનો ઉપયોગ લગભગ હંમેશા થાય છે - તેને પરિવહન અને વ્યવહારિક ઉપયોગ માટે રૂપાંતરિત કરવું સરળ છે.

જનરેટરની એક રસપ્રદ મિલકત ઉલટાવી શકાય તેવું છે.તે એ હકીકતમાં સમાવે છે કે જો બાહ્ય સ્ત્રોતમાંથી જનરેટર ટર્મિનલ્સ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો તેનું રોટર ફેરવવાનું શરૂ કરશે. આનો અર્થ એ છે કે, કનેક્શન સ્કીમના આધારે, ઇલેક્ટ્રિક મશીન કાં તો જનરેટર અથવા ઇલેક્ટ્રિક મોટર હોઈ શકે છે.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ જેવી ઘટનાની આ માત્ર મૂળભૂત વિભાવનાઓ છે. હકીકતમાં, ઇલેક્ટ્રોનની નિર્દેશિત હિલચાલ દરમિયાન થતી પ્રક્રિયાઓ વધુ જટિલ છે. તેમને સમજવા માટે, ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સનો ઊંડો અભ્યાસ જરૂરી છે.

સમાન લેખો: