મોટાભાગના લોકો માટે વીજળી એ એક સામાન્ય અને મહત્વપૂર્ણ ઘટના છે. અને કોઈપણ પરિચિત વસ્તુની જેમ, તે ભાગ્યે જ ધ્યાનપાત્ર છે. થોડા લોકો આશ્ચર્ય કરે છે કે તે ક્યાંથી આવે છે, તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે, તેની સાથે શું કરી શકાય છે. જો કે, તેમના સંશોધન આપણા યુગના ઘણા સમય પહેલા હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા, અને અત્યાર સુધી, કેટલાક રહસ્યો અનુત્તરિત છે.
સામગ્રી
ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનો અર્થ શું છે
વીજળી એ વિદ્યુત શુલ્કના અસ્તિત્વ સાથે સંકળાયેલ અસાધારણ ઘટનાનું સંકુલ છે. આ શબ્દનો મોટાભાગે અર્થ થાય છે વિદ્યુત પ્રવાહ અને તેના કારણે થતી તમામ પ્રક્રિયાઓ.
ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ એ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ચાર્જ વહન કરતા કણોની નિર્દેશિત હિલચાલ છે.
વીજળીની શોધ કોણે કરી - ઇતિહાસ
વીજળીના વિશિષ્ટ અભિવ્યક્તિઓનો અભ્યાસ આપણા યુગના ઘણા સમય પહેલા કરવામાં આવ્યો હતો.પરંતુ તેમને એક સિદ્ધાંતમાં જોડવું જે આકાશમાં વીજળીના ચમકારા, વસ્તુઓનું આકર્ષણ, આગ લગાડવાની ક્ષમતા અને શરીરના અંગોની નિષ્ક્રિયતા અથવા વ્યક્તિનું મૃત્યુ પણ સમજાવે છે, તે એક મુશ્કેલ કાર્ય હતું.
પ્રાચીન સમયથી, વૈજ્ઞાનિકોએ વીજળીના ત્રણ અભિવ્યક્તિઓનો અભ્યાસ કર્યો છે:
- માછલી જે વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે;
- સ્થિર વીદ્યુત;
- મેગ્નેટિઝમ.
પ્રાચીન ઇજિપ્તમાં, ઉપચાર કરનારાઓ નાઇલ કેટફિશની વિચિત્ર ક્ષમતાઓ વિશે જાણતા હતા અને તેની સાથે માથાનો દુખાવો અને અન્ય રોગોની સારવાર કરવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. પ્રાચીન રોમન ડોકટરો સમાન હેતુઓ માટે ઇલેક્ટ્રિક રેમ્પનો ઉપયોગ કરતા હતા. પ્રાચીન ગ્રીક લોકોએ સ્ટિંગ્રેની વિચિત્ર ક્ષમતાઓનો વિગતવાર અભ્યાસ કર્યો હતો અને તેઓ જાણતા હતા કે કોઈ પ્રાણી ત્રિશૂળ અને માછીમારીની જાળ દ્વારા સીધા સંપર્ક વિના વ્યક્તિને દંગ કરી શકે છે.
કંઈક અંશે અગાઉ, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે જો તમે ઊનના ટુકડા પર એમ્બર ઘસશો, તો તે ઊન અને નાની વસ્તુઓને આકર્ષવાનું શરૂ કરશે. પાછળથી, સમાન ગુણધર્મોવાળી બીજી સામગ્રી મળી આવી - ટુરમાલાઇન.
લગભગ 500 બી.સી. ભારતીય અને આરબ વૈજ્ઞાનિકો આયર્નને આકર્ષવામાં સક્ષમ પદાર્થો વિશે જાણતા હતા અને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં સક્રિયપણે આ ક્ષમતાનો ઉપયોગ કર્યો હતો. લગભગ 100 બી.સી. ચીની વૈજ્ઞાનિકોએ ચુંબકીય હોકાયંત્રની શોધ કરી હતી.
1600 માં, એલિઝાબેથ I અને જેમ્સ I ના દરબારી ચિકિત્સક વિલિયમ ગિલ્બર્ટે શોધ્યું કે સમગ્ર ગ્રહ એક વિશાળ હોકાયંત્ર છે અને "વીજળી" (ગ્રીક "એમ્બર" માંથી) ની વિભાવના રજૂ કરી. તેમના લખાણોમાં, ઊન પર એમ્બર ઘસવાના પ્રયોગો અને હોકાયંત્રની ઉત્તર દિશા નિર્દેશ કરવાની ક્ષમતાને એક સિદ્ધાંતમાં જોડવાનું શરૂ થયું. નીચેના ચિત્રમાં, તે એલિઝાબેથ I ને ચુંબક બતાવે છે.
1633 માં, એન્જિનિયર ઓટ્ટો વોન ગ્યુરિકે એક ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક મશીનની શોધ કરી જે માત્ર આકર્ષિત જ નહીં, પણ વસ્તુઓને ભગાડી પણ શકે છે, અને 1745 માં પીટર વાન મુશેનબ્રોકે વિશ્વનું પ્રથમ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સ્ટોરેજ ઉપકરણ બનાવ્યું.
1800 માં, ઇટાલિયન એલેસાન્ડ્રો વોલ્ટાએ પ્રથમ શોધ કરી વર્તમાન સ્ત્રોત - એક ઇલેક્ટ્રિક બેટરી જે ઉત્પન્ન કરે છે ડીસી.. તે દૂર સુધી વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રસારિત કરવામાં પણ સક્ષમ હતો. તેથી, આ વર્ષ ઘણા લોકો દ્વારા વીજળીની શોધનું વર્ષ માનવામાં આવે છે.
1831 માં, માઇક ફેરાડે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના શોધે છે અને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પર આધારિત વિવિધ ઉપકરણોની શોધનો માર્ગ ખોલે છે.
XIX-XX સદીઓના વળાંક પર, નિકોલા ટેસ્લાની પ્રવૃત્તિઓને આભારી, મોટી સંખ્યામાં શોધો અને સિદ્ધિઓ કરવામાં આવી હતી. અન્ય વસ્તુઓમાં, તેમણે ઉચ્ચ-આવર્તન જનરેટરની શોધ કરી અને ટ્રાન્સફોર્મર, ઇલેક્ટ્રિક મોટર, રેડિયો સિગ્નલો માટે એન્ટેના.
વિજ્ઞાન જે વીજળીનો અભ્યાસ કરે છે
વીજળી એ કુદરતી ઘટના છે. તે આંશિક રીતે જીવવિજ્ઞાન, રસાયણશાસ્ત્ર અને ભૌતિકશાસ્ત્રમાં અભ્યાસ કરે છે. સૌથી સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના માળખામાં ગણવામાં આવે છે - ભૌતિકશાસ્ત્રની શાખાઓમાંની એક.
વીજળીના સિદ્ધાંતો અને કાયદા
ત્યાં થોડા કાયદા છે જે વીજળીનું સંચાલન કરે છે, પરંતુ તેઓ ઘટનાનું સંપૂર્ણ વર્ણન કરે છે:
- ઊર્જાના સંરક્ષણનો કાયદો એ મૂળભૂત કાયદો છે જેનું વિદ્યુત ઘટનાઓ પણ પાલન કરે છે;
- ઓહ્મનો કાયદો વિદ્યુત પ્રવાહનો મૂળભૂત નિયમ છે;
- ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો વિશે;
- એમ્પેરનો કાયદો - પ્રવાહો સાથે બે વાહકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિશે;
- જૌલ-લેન્ઝ કાયદો - વીજળીની થર્મલ અસર વિશે;
- કુલોમ્બનો કાયદો - ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ વિશે;
- જમણા અને ડાબા હાથના નિયમો - ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહક પર કાર્ય કરતી એમ્પેર બળની દિશાઓ નક્કી કરવી;
- લેન્ઝનો નિયમ - ઇન્ડક્શન વર્તમાનની દિશા નક્કી કરવી;
- ફેરાડેના નિયમો વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ વિશે છે.
વીજળી સાથે પ્રથમ પ્રયોગો
વીજળી સાથેના પ્રથમ પ્રયોગો મુખ્યત્વે મનોરંજક હતા. તેમનો સાર હળવા પદાર્થોમાં હતો જે નબળી રીતે સમજી શકાતા બળના પ્રભાવ હેઠળ આકર્ષિત અને ભગાડવામાં આવ્યા હતા. અન્ય મનોરંજક અનુભવ એ છે કે હાથ પકડેલા લોકોની સાંકળ દ્વારા વીજળીનું પ્રસારણ. જીન નોલેટ દ્વારા વીજળીની શારીરિક અસરનો સક્રિયપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમણે 180 લોકોમાંથી ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પસાર કર્યો હતો.
વિદ્યુત પ્રવાહ શેમાંથી બને છે?
વિદ્યુત પ્રવાહ એ ચાર્જ કરેલા કણો (ઇલેક્ટ્રોન, આયનો) ની નિર્દેશિત અથવા આદેશિત હિલચાલ છે. આવા કણોને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના વાહક કહેવામાં આવે છે. ગતિ દેખાય તે માટે, પદાર્થમાં મુક્ત ચાર્જ કણો હોવા જોઈએ. ચાર્જ કરેલા કણોની પદાર્થમાં ખસેડવાની ક્ષમતા તે પદાર્થની વાહકતા નક્કી કરે છે. વાહકતા દ્વારા, પદાર્થોને વાહક, સેમિકન્ડક્ટર, ડાઇલેક્ટ્રિક્સ અને ઇન્સ્યુલેટરમાં અલગ પાડવામાં આવે છે.
ધાતુઓમાં, ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ખસેડવામાં આવે છે. તે જ સમયે, પદાર્થ પોતે ક્યાંય લીક થતો નથી - ધાતુના આયનો માળખાના ગાંઠોમાં સુરક્ષિત રીતે નિશ્ચિત હોય છે અને માત્ર સહેજ ઓસીલેટ થાય છે.
પ્રવાહીમાં, ચાર્જ આયનો દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે: હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ કેશન્સ અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ આયન. કણો વિપરીત ચાર્જ સાથે ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ ધસી જાય છે, જ્યાં તેઓ તટસ્થ બને છે અને સ્થાયી થાય છે.
પ્લાઝ્મા વિવિધ સંભવિતતાવાળા દળોની ક્રિયા હેઠળ વાયુઓમાં રચાય છે. ચાર્જ બંને ધ્રુવોના મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે.
સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ખસેડવામાં આવે છે, અણુથી અણુ તરફ જાય છે અને વિરામને પાછળ છોડી દે છે જે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ માનવામાં આવે છે.
વિદ્યુત પ્રવાહ ક્યાંથી આવે છે
વાયર દ્વારા ઘરોમાં જે વીજળી આવે છે તે વિવિધ પાવર પ્લાન્ટમાં ઇલેક્ટ્રિક જનરેટર દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. તેમના પર, જનરેટર સતત ફરતી ટર્બાઇન સાથે જોડાયેલ છે.
ડિઝાઇનમાં જનરેટર ત્યાં એક રોટર છે - એક કોઇલ જે ચુંબકના ધ્રુવો વચ્ચે સ્થિત છે. જ્યારે ટર્બાઇન આ રોટરને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરવે છે, ત્યારે ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દેખાય છે અથવા પ્રેરિત થાય છે. આમ, જનરેટરનો હેતુ પરિભ્રમણના ગતિ બળને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવાનો છે.
વિવિધ ઉર્જા સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરીને ટર્બાઇન સ્પિન બનાવવાની ઘણી રીતો છે. તેઓ ત્રણ પ્રકારોમાં વહેંચાયેલા છે:
- રિન્યુએબલ - અખૂટ સંસાધનોમાંથી મેળવેલી ઉર્જા: પાણીના પ્રવાહો, સૂર્યપ્રકાશ, પવન, ભૂઉષ્મીય સ્ત્રોતો અને બાયોફ્યુઅલ;
- બિન-નવીનીકરણીય - સંસાધનોમાંથી મેળવેલી ઉર્જા જે ખૂબ જ ધીરે ધીરે ઉત્પન્ન થાય છે, વપરાશના દર સાથે અસંગત: કોલસો, તેલ, પીટ, કુદરતી ગેસ;
- ન્યુક્લિયર - ન્યુક્લિયર સેલ ડિવિઝનની પ્રક્રિયામાંથી મેળવેલી ઊર્જા.
મોટેભાગે, આના કાર્ય દ્વારા વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે:
- હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટ (એચપીપી) - નદીઓ પર બાંધવામાં આવે છે અને પાણીના પ્રવાહની શક્તિનો ઉપયોગ કરે છે;
- થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ્સ (ટીપીપી) - બળતણના દહનથી થર્મલ ઊર્જા પર કાર્ય કરે છે;
- ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ્સ (NPPs) - પરમાણુ પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયામાંથી પ્રાપ્ત થર્મલ ઊર્જા પર કાર્ય કરે છે.
રૂપાંતરિત ઊર્જા ટ્રાન્સફોર્મર સબસ્ટેશન અને સ્વીચગિયર્સને વાયર દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે અને તે પછી જ અંતિમ ગ્રાહક સુધી પહોંચે છે.
હવે કહેવાતા વૈકલ્પિક પ્રકારની ઊર્જા સક્રિયપણે વિકાસશીલ છે. તેમાં વિન્ડ ટર્બાઇન, સોલાર પેનલ્સ, જીઓથર્મલ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ અને અસામાન્ય ઘટનાઓ દ્વારા વીજળી મેળવવાની અન્ય કોઈપણ રીતોનો સમાવેશ થાય છે. વૈકલ્પિક ઉર્જા ઉત્પાદકતા અને પરંપરાગત સ્ત્રોતોને વળતરની દ્રષ્ટિએ ઘણી હલકી કક્ષાની છે, પરંતુ અમુક પરિસ્થિતિઓમાં તે નાણાં બચાવવા અને મુખ્ય પાવર ગ્રીડ પરનો ભાર ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.
અસ્તિત્વ વિશે એક દંતકથા પણ છે બીટીજી - બળતણ રહિત જનરેટર. ઈન્ટરનેટ પર તેમના કામનું નિદર્શન કરતી વિડીયો છે અને તેનું વેચાણ ઓફર કરવામાં આવે છે. પરંતુ આ માહિતીની વિશ્વસનીયતા અંગે ઘણો વિવાદ છે.
પ્રકૃતિમાં વીજળીના પ્રકાર
કુદરતી રીતે બનતી વીજળીનું સૌથી સરળ ઉદાહરણ વીજળી છે. વાદળોમાં પાણીના કણો સતત એકબીજા સાથે અથડાય છે, હકારાત્મક કે નકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે. હળવા, સકારાત્મક ચાર્જવાળા કણો વાદળની ટોચ પર સમાપ્ત થાય છે, જ્યારે ભારે, નકારાત્મક કણો નીચે જાય છે. જ્યારે બે સમાન વાદળો પૂરતા પ્રમાણમાં નજીકના અંતરે હોય છે, પરંતુ જુદી જુદી ઊંચાઈએ હોય છે, ત્યારે એકના સકારાત્મક ચાર્જ બીજાના નકારાત્મક કણો દ્વારા પરસ્પર આકર્ષિત થવા લાગે છે. આ ક્ષણે, વીજળી થાય છે. ઉપરાંત, આ ઘટના વાદળો અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચે થાય છે.
કુદરતમાં વીજળીનો બીજો અભિવ્યક્તિ માછલી, કિરણો અને ઇલમાંના વિશેષ અંગો છે. તેમની સહાયથી, તેઓ શિકારીથી પોતાને બચાવવા અથવા તેમના શિકારને ચકિત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બનાવી શકે છે. તેમની સંભવિત શ્રેણી ખૂબ જ નબળા સ્રાવથી લઈને, મનુષ્યો માટે અગોચર, જીવલેણ સુધી.કેટલીક માછલીઓ તેમની આસપાસ નબળું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે તેમને શિકાર શોધવા અને કાદવવાળા પાણીમાં નેવિગેટ કરવામાં મદદ કરે છે. કોઈપણ ભૌતિક પદાર્થ તેને કોઈક રીતે વિકૃત કરે છે, જે આસપાસની જગ્યાને ફરીથી બનાવવામાં અને આંખો વિના "જુઓ" કરવામાં મદદ કરે છે.
જીવંત જીવોની નર્વસ સિસ્ટમના કાર્યમાં પણ વીજળી પ્રગટ થાય છે. ચેતા આવેગ એક કોષમાંથી બીજા કોષમાં માહિતી પ્રસારિત કરે છે, જેનાથી તમે બાહ્ય અને આંતરિક ઉત્તેજનાને પ્રતિસાદ આપી શકો છો, વિચારો અને તમારી હિલચાલને નિયંત્રિત કરી શકો છો.
સમાન લેખો:
