HomeMaharashtraClass 9Science › धाराविद्युत
Maharashtra · Class 9 · 🔬 Science · Chapter 3

धाराविद्युत

विद्युत विभवविभवांतरविद्युतधाराओहमचा नियमरोध आणि रोधकतावाहक आणि विसंवाहक

हा धडा विद्युत विभव, विभवांतर, विद्युतधारा, ओहमचा नियम, रोध आणि रोधकता या मूलभूत संकल्पनांची ओळख करून देतो. दैनंदिन जीवनातील विजेचे महत्त्व, मुक्त इलेक्ट्रॉनची भूमिका, वाहक व विसंवाहक, तसेच रोधांची एकसर व समांतर जोडणी यावर सविस्तर चर्चा केली आहे. घरगुती विद्युत जोडणी आणि विजेच्या वापराबाबत घ्यावयाची काळजी यांसारख्या व्यावहारिक बाबींचाही समावेश आहे. हा धडा विद्यार्थ्यांना विजेच्या कार्याचे आणि तिच्या सुरक्षित वापराचे ज्ञान देतो, जे आधुनिक जगात अत्यंत महत्त्वाचे आहे.

विभव (Potential) आणि विभवांतर (Potential difference)

विद्युत ऊर्जेच्या अभ्यासात विभव आणि विभवांतर या मूलभूत संकल्पना आहेत.

  • विद्युत विभव (Electric Potential):
  • एखाद्या विद्युत क्षेत्रात, अनंत अंतरावरून एकक धनप्रभार (unit positive charge) विशिष्ट बिंदूपर्यंत आणण्यासाठी करावे लागणारे कार्य म्हणजे त्या बिंदूचे विद्युत विभव होय.
  • हे विद्युत क्षेत्रातील एका बिंदूची 'विद्युत दाब पातळी' दर्शवते.
  • विभवांतर (Potential Difference):
  • विद्युत परिपथातील दोन बिंदूंमधील विद्युत विभवातील फरक म्हणजे विभवांतर होय.
  • हे एकक धनप्रभार एका बिंदूतून दुसऱ्या बिंदूपर्यंत नेण्यासाठी करावे लागणारे कार्य असते.
  • सूत्र: \(V = \frac{W}{Q}\)
  • येथे, \(V\) = विभवांतर (व्होल्टमध्ये),
  • \(W\) = केलेले कार्य (ज्युलमध्ये),
  • \(Q\) = स्थानांतरित झालेला विद्युत प्रभार (कूलोममध्ये).
  • SI एकक: व्होल्ट (V)
  • \(1 \text{V} = 1 \text{J} / 1 \text{C}\)
  • 1 व्होल्ट म्हणजे 1 कूलोम प्रभार एका बिंदूतून दुसऱ्या बिंदूपर्यंत नेण्यासाठी 1 ज्युल कार्य करावे लागते.
  • प्रभाराचा प्रवाह:
  • धन विद्युत प्रभार नेहमी अधिक विभवाकडून कमी विभवाकडे प्रवाहित होतो.
  • इलेक्ट्रॉन (ऋण प्रभार) नेहमी कमी विभवाकडून अधिक विभवाकडे प्रवाहित होतात.
  • उदाहरण: आकाशातील वीज म्हणजे कमी विभव असलेल्या ढगांकडून अधिक विभव असलेल्या जमिनीकडे येणारा इलेक्ट्रॉन्सचा प्रवाह.
  • विभवांतराची एकके:
  • सूक्ष्म एकके:
  • \(1 \text{mV (मिलीव्होल्ट)} = 10^{-3} \text{V}\)
  • \(1 \mu \text{V (मायक्रोव्होल्ट)} = 10^{-6} \text{V}\)
  • मोठी एकके:
  • \(1 \text{kV (किलोव्होल्ट)} = 10^3 \text{V}\)
  • \(1 \text{MV (मेगाव्होल्ट)} = 10^6 \text{V}\)
  • मुक्त इलेक्ट्रॉन (Free Electrons):
  • धातूंसारख्या विद्युतवाहकांमध्ये, अणूंच्या बाह्य कवचातील काही इलेक्ट्रॉन अणूकेंद्रकाशी अतिशय क्षीण बलाने बद्ध असतात.
  • हे इलेक्ट्रॉन अणूपासून सहजपणे वेगळे होऊ शकतात आणि वाहकात मुक्तपणे फिरू शकतात.
  • यांना मुक्त इलेक्ट्रॉन म्हणतात.
  • हे मुक्त इलेक्ट्रॉनच विद्युतप्रभाराचे वहन करतात, म्हणजेच ऋण प्रभाराचे वाहक असतात.
  • वाहकाच्या दोन टोकांमध्ये विभवांतर प्रयुक्त केल्यास, हे इलेक्ट्रॉन एका विशिष्ट दिशेने गतिमान होतात, ज्यामुळे विद्युतप्रवाह निर्माण होतो.
  • विद्युत घटाचे विभवांतर:
  • विद्युत घटाच्या धन अग्र आणि ऋण अग्र यांच्या विद्युत विभवातील फरक म्हणजे घटाचे विभवांतर.
  • घटामध्ये होणाऱ्या रासायनिक अभिक्रियेमुळे हे विभवांतर निर्माण होते.
  • हे विभवांतर इलेक्ट्रॉन्सना गतिमान करते आणि वाहकामध्ये विद्युतप्रवाह निर्माण होतो.
महत्त्वाची नोंद

अलेक्झांड्रो व्होल्टा या इटालियन शास्त्रज्ञाने सर्वप्रथम विद्युत घट तयार केला. त्यांच्या सन्मानार्थ विभवांतराच्या एककास 'व्होल्ट' हे नाव देण्यात आले.

लक्षात ठेवा

विभवांतर हे विद्युतप्रवाहाचे 'प्रेरक बल' आहे. पाण्याला प्रवाहीत होण्यासाठी उंचीतील फरक लागतो, तसेच विद्युतप्रवाहासाठी विभवांतर लागते.

तारेतून जाणारी विद्युतधारा (Electric Current)

  • विद्युतधारा (Electric Current):
  • वाहकातून वाहणारा इलेक्ट्रॉन्सचा प्रवाह म्हणजे विद्युतधारा होय.
  • विद्युतधारा (I) म्हणजे एकक कालावधीत वाहकातून वाहणारा विद्युतप्रभार (Q).
  • सूत्र: \(I = \frac{Q}{t}\)
  • येथे, \(I\) = विद्युतधारा (अँपिअरमध्ये),
  • \(Q\) = विद्युत प्रभार (कूलोममध्ये),
  • \(t\) = कालावधी (सेकंदात).
  • SI एकक: अँपिअर (A)
  • \(1 \text{A} = 1 \text{C} / 1 \text{s}\)
  • 1 अँपिअर म्हणजे वाहकातून एका सेकंदात एक कूलोम विद्युतप्रभार प्रवाहित होणे.
  • विद्युतधारेची सूक्ष्म परिमाणे:
  • \(1 \text{mA (मिलीअँपिअर)} = 10^{-3} \text{A}\)
  • \(1 \mu \text{A (मायक्रोअँपिअर)} = 10^{-6} \text{A}\)
  • इलेक्ट्रॉनवरील प्रभार: एका इलेक्ट्रॉनवरील प्रभार \(1.6 \times 10^{-19}\) कूलोम (C) असतो.
  • इलेक्ट्रॉन्सची गती:
  • विद्युतवाहक तारेला विद्युतघट जोडलेला नसताना, मुक्त इलेक्ट्रॉन तारेतील अणूंच्या दरम्यान सर्व दिशांना यादृच्छिकपणे फिरत असतात.
  • जेव्हा तारेची टोके विद्युत स्रोतास जोडली जातात (विभवांतर प्रयुक्त होते), तेव्हा इलेक्ट्रॉन्सवर विद्युतबल कार्य करते.
  • इलेक्ट्रॉन्स ऋण प्रभारित असल्याने, ते तारेच्या ऋण टोकाकडून (कमी विभव) धन टोकाकडे (जास्त विभव) प्रवाहित होतात.
  • याच इलेक्ट्रॉन्सच्या प्रवाहामुळे तारेतून विद्युतधारा वाहू लागते.
  • महत्वाचे: इलेक्ट्रॉन्स वहनाची दिशा ऋण टोकाकडून धन टोकाकडे असली तरी, विद्युतधारा दर्शवण्याची संकेतमान्य दिशा ही इलेक्ट्रॉन्सच्या प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने, म्हणजेच धन टोकाकडून ऋण टोकाकडे असते.
  • अँपिअर (Ampere):
  • फ्रेंच गणितज्ञ आणि वैज्ञानिक अँपिअर यांनी विद्युतधारेवर आधारित प्रयोग केले. त्यांच्या कार्यामुळेच विद्युतधारेचे एकक 'अँपिअर' असे नाव देण्यात आले.
महत्त्वाची नोंद

इलेक्ट्रॉन वहनाची दिशा ऋण टोकाकडून धन टोकाकडे असली तरी, विद्युतधारा दर्शवण्याची संकेतमान्य दिशा ही इलेक्ट्रॉन्सच्या प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने, म्हणजेच धन टोकाकडून ऋण टोकाकडे असते.

विद्युतरोध (Resistance) आणि ओहमचा नियम (Ohm’s law)

  • ओहमचा नियम (Ohm’s Law):
  • जर्मन शास्त्रज्ञ जॉर्ज ओहम यांनी विद्युतधारा (I) आणि विभवांतर (V) यांच्यातील संबंध स्पष्ट केला.
  • नियमाचे विधान: वाहकाची भौतिक अवस्था (उदा. तापमान) कायम असताना, वाहकातून वाहणारी विद्युतधारा ही त्या वाहकाच्या दोन टोकांमधील विभवांतरास समानुपाती असते.
  • गणितीय स्वरूप: \(I \propto V\)
  • यावरून, \(V = IR\)
  • येथे, \(R\) = वाहकाचा रोध (Resistance) हा समानुपातता स्थिरांक आहे.
  • रोधाचे सूत्र: \(R = \frac{V}{I}\)
  • रोधाचे SI एकक: ओहम (Ohm), \(\Omega\) या चिन्हाने दर्शविले जाते.
  • \(1 \text{ Ohm} (\Omega) = 1 \text{ Volt} / 1 \text{ Ampere}\)
  • एक ओहम रोध: वाहकाच्या दोन टोकांमध्ये 1 व्होल्ट विभवांतर प्रयुक्त केले असता, वाहकातून 1 अँपिअर विद्युतधारा जात असेल, तर त्या वाहकाचा रोध एक ओहम असतो.
  • विद्युतरोध (Resistance):
  • वाहकातून विद्युतधारा वाहत असताना, गतिमान इलेक्ट्रॉन्स त्यांच्या मार्गात येणाऱ्या अणू किंवा आयनांवर आदळतात.
  • या आघातांमुळे इलेक्ट्रॉन्सच्या गतीला अडथळा निर्माण होतो आणि विद्युतधारेस विरोध होतो.
  • या विरोधालाच वाहकाचा रोध असे म्हणतात.
  • रोध हा पदार्थाचा एक गुणधर्म आहे, जो विद्युतप्रवाहास अडथळा निर्माण करतो.
  • रोधकता (Resistivity, \(\rho\)):
  • विशिष्ट तापमानास, वाहकाचा रोध (R) हा वाहकपदार्थ, वाहकाची लांबी (L) आणि काटछेदी क्षेत्रफळ (A) यांवर अवलंबून असतो.
  • संबंध:
  • \(R \propto L\) (लांबी वाढल्यास रोध वाढतो)
  • \(R \propto \frac{1}{A}\) (काटछेदी क्षेत्रफळ वाढल्यास रोध कमी होतो)
  • यावरून, \(R \propto \frac{L}{A}\)
  • सूत्र: \(R = \rho \frac{L}{A}\)
  • येथे, \(\rho\) (रो) हा समानुपातता स्थिरांक आहे, ज्याला रोधकता म्हणतात.
  • SI एकक: ओहम मीटर (\(\Omega \text{m}\))
  • रोधकता हा पदार्थाचा वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म आहे आणि वेगवेगळ्या पदार्थांची रोधकता भिन्न असते.
  • रोधकता ही पदार्थाच्या प्रकारावर अवलंबून असते, लांबी किंवा क्षेत्रफळावर नाही.
  • वाहक आणि विसंवाहक यांच्यातील फरक रोधकता वापरून:
  • वाहक (Conductors): ज्या पदार्थांची रोधकता खूप कमी असते (उदा. तांबे, ॲल्युमिनियम). यांतून सहजतेने विद्युतधारा वाहू शकते.
  • विसंवाहक (Insulators): ज्या पदार्थांची रोधकता खूप जास्त असते (उदा. रबर, काच, लाकूड). यांतून विद्युतधारा वाहू शकत नाही.
महत्त्वाची नोंद

जॉर्ज सायमन ओहम या जर्मन भौतिक शास्त्रज्ञाने विद्युत वाहकातील रोध मोजण्यासाठी नियम प्रस्थापित केला. त्यांच्या सन्मानार्थ रोधाच्या एककास 'ओहम' हे नाव देण्यात आले आहे.

💡टीप

ओहमचा नियम आणि रोधकता यावरील गणिते बोर्ड परीक्षेत वारंवार विचारली जातात. एकके योग्य प्रकारे वापरणे महत्त्वाचे आहे.

विद्युत परिपथ (Electric Circuit)

  • विद्युत परिपथ (Electric Circuit):
  • विद्युतघटाच्या दोनही अग्रांमध्ये जोडलेल्या वाहक तारा आणि इतर रोध यामधून वाहणाऱ्या विद्युतधारेचा सलग मार्ग म्हणजे विद्युत परिपथ होय.
  • विद्युत परिपथ नेहमी आकृती काढून दर्शवतात, ज्याला विद्युत परिपथाकृती म्हणतात.
  • यामध्ये विविध विद्युत घटके विशिष्ट चिन्हे वापरून दर्शविली जातात.
  • विद्युत परिपथातील घटके आणि त्यांची चिन्हे:
  • विद्युत परिपथातील विविध घटके आणि त्यांचे उपयोग खालीलप्रमाणे आहेत:
  • अॅमीटर (Ammeter):
  • परिपथातील विद्युतधारा मोजण्यासाठी वापरले जाते.
  • नेहमी एकसर जोडणीत (series) जोडले जाते.
  • याचा रोध खूप कमी असतो.
  • व्होल्टमीटर (Voltmeter):
  • दोन बिंदूंमधील विभवांतर मोजण्यासाठी वापरले जाते.
  • नेहमी समांतर जोडणीत (parallel) जोडले जाते.
  • याचा रोध खूप जास्त असतो.
  • चल रोध (Rheostat):
  • परिपथातील रोध हवा तसा बदलून विद्युतधारा नियंत्रित करण्यासाठी वापरले जाते.
  • विद्युत दिवा:
  • विद्युतधारेचे वहन तपासण्यासाठी. प्रकाशित झाल्यास वहन होत आहे, अप्रकाशित राहिल्यास वहन होत नाही.
लक्षात ठेवा

अॅमीटर नेहमी एकसर जोडणीत आणि व्होल्टमीटर नेहमी समांतर जोडणीत जोडतात. हे लक्षात ठेवणे महत्त्वाचे आहे.

ओहमच्या नियमाचा प्रयोगाच्या साहाय्याने पडताळा घेणे

  • प्रयोगाचा उद्देश: विद्युतधारा (I) आणि विभवांतर (V) यांच्यातील संबंधाचा अभ्यास करून ओहमच्या नियमाची पडताळणी करणे.
  • प्रयोगाची मांडणी:
  • एक विद्युत परिपथ तयार केला जातो, ज्यामध्ये विद्युत घट (बॅटरी), अॅमीटर, व्होल्टमीटर, नायक्रोमची तार (रोध म्हणून), आणि प्लग कळ जोडलेली असते.
  • अॅमीटर नेहमी रोधासोबत एकसर जोडणीत असतो, तर व्होल्टमीटर रोधाच्या समांतर जोडणीत असतो.
  • कार्यपद्धती:
  1. परिपथाची आकृती 3.7 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे जुळणी करा.
  2. XY ही नायक्रोमची तार रोध म्हणून वापरा.
  3. सुरुवातीला, दिलेल्या चार विद्युत घटांपैकी एक विद्युत घट जोडा.
  4. अॅमीटर आणि व्होल्टमीटरची वाचने घेऊन नोंद करा.
  5. यानंतर, क्रमाक्रमाने एक-एक अधिक घट जोडत जा (उदा. दोन घट, तीन घट, चार घट).
  6. प्रत्येक वेळी अॅमीटर आणि व्होल्टमीटरची वाचने घेऊन निरीक्षण तक्त्यात नोंद करा.
  7. प्रत्येक वाचनासाठी \(V/I\) च्या किमती काढा.
  8. विभवांतर (V) आणि विद्युतधारा (I) यांचा आलेख काढा.
  • निरीक्षण आणि निष्कर्ष:
  • निरीक्षण तक्त्यात, \(V/I\) च्या किमती जवळपास स्थिर (constant) असल्याचे दिसून येईल.
  • विभवांतर (V) आणि विद्युतधारा (I) यांचा आलेख सरळ रेषा (straight line) येतो.
  • यावरून सिद्ध होते की, V हे I ला समानुपाती आहे, म्हणजेच \(V \propto I\).
  • हाच ओहमचा नियम आहे.
  • स्थिर \(V/I\) गुणोत्तर हे रोध (R) दर्शवते.
  • तक्ता (उदाहरणादाखल):

| क्रमांक | वापरलेल्या घटांची संख्या | विद्युतधारा (I) (mA) | विद्युतधारा I (A) | विभवांतर (V) | \(V/I = R (\Omega)\) | |---|---|---|---|---|---| | 1 | 1 | 100 | 0.1 | 1.5 | 15 | | 2 | 2 | 200 | 0.2 | 3.0 | 15 | | 3 | 3 | 300 | 0.3 | 4.5 | 15 | | 4 | 4 | 400 | 0.4 | 6.0 | 15 |

  • आलेखाचे स्वरूप:
  • V-I आलेख हा मूळ बिंदूतून जाणारी सरळ रेषा असते, जो ओहमच्या नियमाची पडताळणी करतो.
  • या आलेखाचा उतार (slope) रोध (R) दर्शवतो.
💡टीप

ओहमच्या नियमाचा प्रयोग आणि त्याचे निरीक्षण तक्ता व आलेख हे बोर्ड परीक्षेत वारंवार विचारले जातात. प्रयोगाची मांडणी, कार्यपद्धती आणि निष्कर्ष स्पष्टपणे समजून घ्या.

वाहक आणि विसंवाहक (Conductors and Insulators)

  • पदार्थांचे वर्गीकरण:
  • विद्युतधारेच्या वहनाच्या क्षमतेनुसार पदार्थांचे मुख्यत्वे दोन प्रकारात वर्गीकरण केले जाते: वाहक आणि विसंवाहक.
  • वाहक (Conductors):
  • ज्या पदार्थांची रोधकता खूप कमी असते, त्यांना वाहक म्हणतात.
  • या पदार्थांमधून विद्युतधारा सहजतेने वाहू शकते.
  • यांचे कारण म्हणजे त्यांच्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात मुक्त इलेक्ट्रॉन असतात, जे विद्युतप्रभार वाहून नेतात.
  • उदाहरणे: तांबे, ॲल्युमिनियम, चांदी, सोने, लोह, मानवी शरीर (ओल्या स्थितीत).
  • धातू हे उत्तम वाहक असतात.
  • विसंवाहक (Insulators):
  • ज्या पदार्थांची रोधकता खूप जास्त असते, म्हणजेच ज्यांतून विद्युतधारा वाहूच शकत नाही, अशा पदार्थांना विसंवाहक म्हणतात.
  • या पदार्थांमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन नसतात किंवा खूप कमी असतात, त्यामुळे विद्युतप्रभार वाहून नेण्यास अडथळा येतो.
  • उदाहरणे: रबर, काच, लाकूड (कोरडे), प्लास्टिक, हिरा, पोर्सेलिन, कागद.
  • विसंवाहकांना विद्युतरोधक (Dielectrics) असेही म्हणतात.
  • अर्धवाहक (Semiconductors):
  • काही पदार्थ असे असतात ज्यांची रोधकता वाहक आणि विसंवाहक यांच्या दरम्यान असते.
  • विशिष्ट परिस्थितीत ते वाहकाप्रमाणे तर काही परिस्थितीत विसंवाहकाप्रमाणे कार्य करतात.
  • उदाहरणे: सिलिकॉन, जर्मेनियम.
  • (ही संकल्पना उच्च वर्गात सविस्तर शिकवली जाईल.)
  • आपले शरीर विद्युत वाहक का असते?
  • मानवी शरीरात पाणी आणि विविध क्षार (salts) असतात, जे आयन (ions) तयार करतात.
  • हे आयन विद्युतप्रभार वाहून नेण्यास मदत करतात, त्यामुळे मानवी शरीर विद्युत वाहक असते. म्हणूनच विजेचा धक्का बसण्याचा धोका असतो.
लक्षात ठेवा

वाहकांमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन असतात, तर विसंवाहकांमध्ये ते नसतात. हाच त्यांच्यातील मुख्य फरक आहे.

रोधांची जोडणी आणि परिणामी रोध (System of Resistors and their effective Resistance)

  • विद्युत परिपथांमध्ये रोध दोन मुख्य प्रकारे जोडले जातात: एकसर जोडणी (Series) आणि समांतर जोडणी (Parallel).

रोधांची एकसर जोडणी (Resistors in Series)

  • व्याख्या: जेव्हा दोन किंवा अधिक रोध असे जोडले जातात की, एका रोधाचे दुसरे टोक दुसऱ्या रोधाच्या पहिल्या टोकाला जोडले जाते आणि त्यातून समान विद्युतधारा वाहते, तेव्हा त्या जोडणीला एकसर जोडणी म्हणतात.
  • वैशिष्ट्ये:
  1. प्रत्येक रोधातून समान विद्युतधारा (I) वाहते.
  2. परिपथातील एकूण विभवांतर (V) हे प्रत्येक रोधाच्या टोकांमधील विभवांतरांच्या बेरजेइतके असते: \(V = V_1 + V_2 + V_3 + ...\)
  3. परिणामी रोध (Effective Resistance, \(R_S\)): एकसर जोडणीतील परिणामी रोध हा जोडणीतील सर्व रोधांच्या बेरजेइतका असतो.
  • सूत्र: \(R_S = R_1 + R_2 + R_3 + ... + R_n\)
  1. एकसर जोडणीचा परिणामी रोध हा जोडणीतील प्रत्येक रोधापेक्षा जास्त असतो.
  2. ही जोडणी परिपथातील रोध वाढवण्यासाठी वापरतात.
  3. जर एकसर जोडणीतील एखादा घटक (उदा. दिवा) खराब झाला, तर संपूर्ण परिपथ खंडित होतो आणि विद्युतप्रवाह थांबतो.

रोधांची समांतर जोडणी (Resistors in Parallel)

  • व्याख्या: जेव्हा दोन किंवा अधिक रोध असे जोडले जातात की, त्यांच्या सर्व पहिल्या टोकांना एकाच बिंदूस आणि त्यांच्या सर्व दुसऱ्या टोकांना दुसऱ्या एकाच बिंदूस जोडले जाते, तेव्हा त्या जोडणीला समांतर जोडणी म्हणतात.
  • वैशिष्ट्ये:
  1. प्रत्येक रोधाच्या टोकांमधील विभवांतर (V) समान असते.
  2. परिपथातून वाहणारी एकूण विद्युतधारा (I) ही प्रत्येक रोधातून वाहणाऱ्या स्वतंत्र विद्युतधारांच्या बेरजेइतकी असते: \(I = I_1 + I_2 + I_3 + ...\)
  3. परिणामी रोध (Effective Resistance, \(R_P\)): समांतर जोडणीतील परिणामी रोधाचा व्यस्तांक हा जोडणीतील सर्व रोधांच्या व्यस्तांकांच्या बेरजेइतका असतो.
  • सूत्र: \(\frac{1}{R_P} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + ... + \frac{1}{R_n}\)
  1. समांतर जोडणीचा परिणामी रोध हा जोडणीतील सर्वात लहान रोधापेक्षाही कमी असतो.
  2. ही जोडणी परिपथातील रोध कमी करण्यासाठी वापरतात.
  3. जर समांतर जोडणीतील एखादा घटक खराब झाला, तरी इतर घटकांमधून विद्युतप्रवाह सुरू राहतो, कारण प्रत्येकासाठी स्वतंत्र मार्ग उपलब्ध असतो.
  • घरगुती विद्युत जोडणी:
  • घरातील सर्व विद्युत उपकरणे समांतर जोडणीत जोडलेली असतात.
  • यामुळे प्रत्येक उपकरणाला समान विभवांतर (220V) मिळते.
  • एखादे उपकरण बंद पडल्यास किंवा खराब झाल्यास, इतर उपकरणे कार्य करत राहतात.
  • प्रत्येक उपकरणातून आवश्यकतेनुसार विद्युतधारा वाहते.
महत्त्वाची नोंद

एकसर जोडणीचे मुख्य गुणधर्म:

  1. समान विद्युतधारा.
  2. \(R_S = R_1 + R_2 + R_3 + ...\)
  3. परिणामी रोध सर्वात जास्त.
  4. एक घटक खराब झाल्यास संपूर्ण परिपथ खंडित.
महत्त्वाची नोंद

समांतर जोडणीचे मुख्य गुणधर्म:

  1. समान विभवांतर.
  2. \(\frac{1}{R_P} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + ...\)
  3. परिणामी रोध सर्वात कमी.
  4. एक घटक खराब झाल्यास इतर कार्यक्षम राहतात.
🚧गैरसमज

एकसर जोडणीत रोध वाढतो, तर समांतर जोडणीत रोध कमी होतो. हे लक्षात ठेवणे महत्त्वाचे आहे. गणिते सोडवताना अनेकदा विद्यार्थी या नियमांमध्ये गोंधळतात.

घरगुती विद्युत जोडणी (Domestic Electric Wiring)

  • घरातील विद्युत जोडणीची रचना:
  • घरातील विद्युतधारा मुख्य विद्युतवाहक तारेतून (जमिनीखालून किंवा खांबावरून) येते.
  • यामध्ये दोन मुख्य तारा असतात: वीजयुक्त तार (Live wire) आणि तटस्थ तार (Neutral wire).
  • वीजयुक्त तार: सामान्यतः लाल रंगाच्या रोधी आवरणाची असते. या तारेतून विद्युतधारा येते.
  • तटस्थ तार: सामान्यतः काळ्या रंगाच्या रोधी आवरणाची असते. या तारेतून विद्युतधारा परत जाते.
  • भारतात या दोनही तारांमधील विभवांतर साधारणतः 220 V असते.
  • या तारा घरातील विद्युत मीटरला मुख्य वितळतारेद्वारे (Main fuse) जोडलेल्या असतात.
  • मुख्य कळ (Main Switch) द्वारे या तारा घरातील सर्व वाहक तारांना जोडल्या जातात.
  • घरातील प्रत्येक खोलीत वीज उपलब्ध होईल अशा रीतीने तारांची जोडणी केलेली असते.
  • प्रत्येक स्वतंत्र परिपथामध्ये वीजयुक्त आणि तटस्थ तारेच्या दरम्यान वेगवेगळी उपकरणे जोडलेली असतात.
  • प्रत्येक उपकरणाला समान विभवांतर पुरवले जाते आणि उपकरणे नेहमी समांतर जोडणीने जोडलेली असतात.
  • भूसंपर्कन तार (Earthing wire):
  • याव्यतिरिक्त, तिसरी तार भूसंपर्कन (Earthing) असून ती पिवळ्या रंगाच्या रोधी आवरणाची असते.
  • ती घराजवळ जमिनीत एका धातुपट्टीला जोडलेली असते.
  • ही तार सुरक्षेसाठी वापरली जाते. विद्युत उपकरणात बिघाड झाल्यास, अतिरिक्त विद्युतधारा या तारेतून जमिनीत जाते, ज्यामुळे विजेचा धक्का बसण्याचा धोका टाळता येतो.
  • वितळतार (Fuse wire):
  • विद्युत उपकरणांचे नुकसान होऊ नये म्हणून वितळतार वापरतात.
  • ही तार विशिष्ट द्रवणांक (melting point) असलेल्या संमिश्राची बनलेली असते (उदा. शिसे आणि कथील यांचे मिश्रण).
  • ती विद्युत उपकरणांना एकसर जोडणीत जोडलेली असते.
  • जर परिपथातून काही कारणाने ठरावीक मर्यादेबाहेर विद्युतधारा जाऊ लागली, तर या तारेचे तापमान वाढून ती वितळते.
  • त्यामुळे विद्युत परिपथ खंडित होऊन विद्युतप्रवाह थांबतो आणि उपकरणांचे संरक्षण होते.
  • ही तार पोर्सेलिनसारख्या रोधक पदार्थापासून बनवलेल्या खोबणीत बसवलेली असते.
  • घरगुती वापरासाठी 1A, 2A, 3A, 4A, 5A व 10A मर्यादा असलेल्या वितळतारा वापरतात.
  • वीज वापराच्या बाबतीत घ्यावयाची काळजी:
  1. विद्युत कळ (switches) आणि सॉकेट लहान मुलांचे हात पोहोचणार नाहीत अशा उंचीवर असावेत.
  2. प्लग काढताना प्लग धरून खेचावा, वायर खेचू नये.
  3. विद्युत उपकरणांची सफाई करण्यापूर्वी त्याचे बटण बंद करून विद्युतधारा खंडित करावी आणि त्याचा प्लग सॉकेटमधून बाहेर काढावा.
  4. विद्युत उपकरण हाताळताना हात कोरडे असावेत. रबरी तळ असलेली पादत्राणे (चप्पल/बूट) वापरावीत, कारण रबर विद्युतरोधक असल्याने विजेचा धक्का बसण्याचा धोका टाळता येतो.
  5. विजेचा धक्का बसलेल्या व्यक्तीला तारेपासून दूर ढकलण्यासाठी लाकडी वस्तूचा वापर करावा आणि त्वरित मुख्य बटण बंद करावे.
लक्षात ठेवा

घरगुती जोडणीत उपकरणे नेहमी समांतर जोडणीत असतात, तर वितळतार नेहमी एकसर जोडणीत असते.

💡टीप

वितळतारेचे कार्य आणि तिचे महत्त्व तसेच घरगुती जोडणीतील सुरक्षा उपाय बोर्ड परीक्षेत विचारले जातात.

Ask SAAVI — Free