Gujarat Board | Class 10Th | Physics | Model Question Paper & Solution | Chapter – 12 Electricity (વિદ્યુત)
Gujarat Board | Class 10Th | Physics | Model Question Paper & Solution | Chapter – 12 Electricity (વિદ્યુત)
પ્રકરણસાર
1. વિદ્યુતભાર (Electric charge) : વિદ્યુતભાર એ ઇલેક્ટ્રૉન, પ્રોટોન અને બીજા ઘણા કણોનો અંતર્ગત ગુણધર્મ છે. વિદ્યુતભાર બે પ્રકારના હોય છે: (1) ધન વિદ્યુતભાર અને (2) ઋણ વિદ્યુતભાર.
2. વિદ્યુતપ્રવાહ (Electric current) : વાહકના કોઈ પણ આડછેદમાંથી એકમ સમયમાં પસાર થતા વિદ્યુતભારના ચોખ્ખા જથ્થાને વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે. (I = Q/t)
તેનો SI એકમ કુલંબ / સેકન્ડ (C/s) અથવા ઍમ્પિયર (A) છે.
રેવાજિક (રૂઢિગત) વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઇલેક્ટ્રૉનના વહનની દિશા કરતાં વિરુદ્ધ હોય છે.
ઍમ્પિયર : જો વાહકના કોઈ આડછેદમાંથી 1 સેકન્ડમાં 1 કુલંબ વિદ્યુતભારનો જથ્થો પસાર થતો હોય, તો તે વાહકમાંથી 1 ઍમ્પિયર (1 A) વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે તેમ કહેવાય.
3. વિદ્યુતસ્થિતિમાન અને વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (Electric potential and potential difference) : અનંત અંતરેથી એકમ ધન વિદ્યુતભારને વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ બિંદુ સુધી લાવવા માટે વિદ્યુતક્ષેત્રના સ્થિત વિદ્યુત બળ વિરુદ્ધ કરવા પડતા કાર્યને તે બિંદુ આગળનું વિદ્યુતસ્થિતિમાન કહે છે.
(વિદ્યુતભારને સમતોલનમાં રાખવામાં આવે છે.)
એકમ ધન વિદ્યુતભાર (+1 C)ને વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ એક બિંદુ Aથી બીજા બિંદુ B સુધી લઈ જવા માટે વિદ્યુતક્ષેત્ર વડે લાગતા વિદ્યુત બળ વિરુદ્ધ કરવા પડતા કાર્યને તે બે બિંદુઓ A અને B વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (p.d.) કહે છે.
અથવા
કોઈ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વિદ્યુત પરિપથનાં કોઈ બે બિંદુ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત એટલે એકમ ધન વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી જઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય. વિદ્યુતસ્થિતિમાન અને વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતનો SI એકમ ફૂલ / કુલંબ (J/C) અથવા વૉલ્ટ (V) છે.
4. વૉલ્ટ (volt) : 1 C ધન વિદ્યુતભારને વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે જો 1 J કાર્ય કરવું પડે, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 વૉલ્ટ (V) કહેવાય.
અથવા
વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકમાં જો એક કુલંબ વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય 1 જૂલ હોય, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 વૉલ્ટ (V) કહેવાય.
5. ઓહ્મનો નિયમ (Ohm’s law) : અચળ તાપમાને વાહક તારમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ તે વાહક તારના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
6. અવરોધ (Resistance) : જ્યારે વાહકમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય ત્યારે તેમાંના મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન કોઈ એક દિશામાં ગતિ કરતાં કરતાં વાહકના આયનો કે પરમાણુઓ કે અણુઓ સાથે અથડાય છે.
પરિણામે ઇલેક્ટ્રૉનની ગતિ અવરોધાય છે. વાહકના ઇલેક્ટ્રૉનની ગતિ અવરોધવાના આ ગુણધર્મને વાહકનો અવરોધ કહે છે.
જ્યાં, V = વાહકના બે છેડાઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત
I = વાહકમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ
એકમ : અવરોધનો SI એકમ વૉલ્ટ | ઍમ્પિયર અથવા ઓહ્મ છે. તેને (ઓમેગા)થી દર્શાવાય છે.
ઓહ્મ : જો વાહકના બે છેડા વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 V હોય અને તેમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ 1 A હોય, તો તે વાહકનો અવરોધ (R) 1 Ω છે તેમ કહેવાય.
7. વિદ્યુત અવરોધકતા (Resistivity) : એકમ લંબાઈ અને એકમ આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતા વાહકના અવરોધને વાહકના દ્રવ્યની વિદ્યુત અવરોધકતા (p) કહે છે. તેનો SI એકમ 2m છે.
8. અવરોધકોનું શ્રેણી-જોડાણ (Resistors inseries) : જો બે (કે તેથી વધુ) અવરોધોને ક્રમશઃ એવી રીતે જોડવામાં આવે કે જેથી એકના છેડા સાથે બીજાનો છેડો (અર્થાત્ એક પૂરો થાય ત્યાંથી બીજો શરૂ થાય તેમ) અને તેની સાથે વિદ્યુત ઉદ્ગમ જોડી, બંધ માર્ગ રચાય તો તેઓ એકબીજા સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે તેમ કહેવાય.
અથવા
જો પરિપથના બે બિંદુઓ વચ્ચે બે કે તેથી વધુ અવરોધોને એવી રીતે જોડવામાં આવે કે જેથી દરેક અવરોધમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન હોય અને તેને વહેવા માટે ફક્ત એક જ માર્ગ ઉપલબ્ધ હોય, તો અવરોધોના તેવા જોડાણને અવરોધોનું શ્રેણી જોડાણ કહે છે.
અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણમાં પરિપથનો સમતુલ્ય (કુલ) અવરોધ વધતો હોવાથી પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ ઘટે છે.
9. અવરોધકોનું સમાંતર જોડાણ (Resistors in parallel) : જો બે (કે તેથી વધુ) અવરોધો અને એક વિદ્યુત ઉદ્ગમને બે બિંદુઓ વચ્ચે જોડવામાં આવે, તો તેઓ એકબીજા સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલા છે તેમ કહેવાય.
અથવા
જો બે કે તેથી વધુ અવરોધોને પરિપથના બે બિંદુઓ વચ્ચે એવી રીતે જોડવામાં આવે કે જેથી પ્રવાહને વહેવા માટે એક કરતાં વધુ માર્ગ ઉપલબ્ધ હોય અને દરેક અવરોધના બે છેડાઓ વચ્ચે વૉલ્ટેજ ડ્રૉપ સમાન હોય, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચે અવરોધો સમાંતરમાં જોડાયેલા છે તેમ કહેવાય અને અવરોધોનું આવું જોડાણ સમાંતર જોડાણ કહેવાય છે.
અવરોધોના સમાંતર જોડાણમાં પરિપથનો સમતુલ્ય (કુલ) અવરોધ ઘટતો હોવાથી પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ વધે છે.
10. વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર (Heating effect of electric current) : માત્ર શુદ્ધ અવરોધીય પરિપથમાં, પ્રાપ્તિસ્થાનની (બૅટરીની) સંપૂર્ણ ઊર્જા સતત ઉષ્મારૂપે વ્યય પામે છે. આને વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર કહે છે.
વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવાના કારણે ઉદ્ભવતી ઉષ્મા નીચેનાં રિબળો પર આધાર રાખે છેઃ
(1) પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ, (2) વાહકનો અવરોધ અને (૩) વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવાનો સમયગાળો.
વાહકમાંથી t સમયગાળા દરમિયાન વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવડાવતાં ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઊર્જા (અથવા ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા-ઊર્જા),
વિદ્યુત-ઊર્જાનો SI એકમ જૂલ (J) છે.
11. વિદ્યુતપાવર (Electric power) : એકમ સમયમાં ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઊર્જા(અથવા ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા-ઊર્જા)ને વિદ્યુતપાવર કહે છે.
અથવા
વિદ્યુત-ઊર્જા ખર્ચાવાના સમયદરને વિદ્યુતપાવર કહે છે. તેનો SI એકમ વૉટ (W) છે.
વૉટ (watt) : જો 1 s માં 1 J વિદ્યુત-ઊર્જા ખર્ચાતી હોય, તો વિદ્યુતપાવર 1 W કહેવાય.
અથવા
1 V વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત હેઠળ, જો એક ઉપકરણ (સાધન) 1 A વિદ્યુતપ્રવાહ ખેંચે, તો તે ઉપકરણ (સાધન) વડે વપરાતો (ખર્ચાતો) વિદ્યુતપાવર 1 W છે તેમ કહેવાય.
1 વૉટ = 1 વૉલ્ટ × 1 ઍમ્પિયર
પ્રશ્નોત્તર
પ્રસ્તાવના
પ્રશ્ન 1. વિદ્યુતભારની ટૂંકમાં માહિતી આપો.
અથવા
ટૂંક નોંધ લખો : વિદ્યુતભાર
ઉત્તર : વિદ્યુતભાર એ દ્રવ્યમાનની માફક દ્રવ્યનો મૂળભૂત અને અંતર્ગત ગુણધર્મ છે.
→ વિદ્યુતભારો બે પ્રકારના હોય છે : (1) ધન વિદ્યુતભાર અને (2) ઋણ વિદ્યુતભાર.
→ રૂઢિગત રીતે, સિલ્કના કપડા સાથે કાચનો સળિયો ઘસવાથી કાચનો સળિયો ધન વિદ્યુતભારિત થાય છે અને ઊનના કપડા સાથે પ્લાસ્ટિકનો સળિયો ઘસવાથી પ્લાસ્ટિકનો સળિયો ઋણ વિદ્યુતભારિત થાય છે.
→ પ્રોટોન ધન વિદ્યુતભાર અને ઇલેક્ટ્રૉન ઋણ વિદ્યુતભાર ધરાવે છે. મૂલ્યની દૃષ્ટિએ બંનેના વિદ્યુતભારો સમાન છે.
→ જો કોઈ પદાર્થ ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવે તો તે ધન વિદ્યુતભારિત બન્ને અને ઇલેક્ટ્રૉન મેળવે તો તે ઋણ વિદ્યુતભારિત બને છે.
→ વિજાતીય વિદ્યુતભારો એકબીજાને આકર્ષે છે અને સજાતીય વિદ્યુતભારો એકબીજાને અપાકર્ષે છે.
→ વિદ્યુતભારનો SI એકમ કુલંબ છે. તેને અક્ષર C વડે દર્શાવાય છે.
→ એક ઇલેક્ટ્રૉન 1.6 × 10-19 C જેટલો ઋણ વિદ્યુતભાર ધરાવે છે. અને એક પ્રોટોન તેટલો જ ધન વિદ્યુતભાર ધરાવે છે.
12.1 વિદ્યુતપ્રવાહ અને પરિપથ
પ્રશ્ન 2. મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન એટલે શું? તેના સંદર્ભમાં સુવાહક અને અવાહક પદાર્થો સમજાવો.
ઉત્તર : કોઈ પણ પરમાણુમાં પ્રોટોન ન્યુક્લિયસમાં બંધાયેલા હોય છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રૉન તેની આસપાસ પરિક્રમણો કરે છે. ધાત્વીય દ્રવ્યોના પરમાણુમાં સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉન (ઋણ વિદ્યુતભાર) અને ન્યુક્લિયસ (ધન વિદ્યુતભાર) વચ્ચે પ્રમાણમાં ખૂબ ઓછું આકર્ષણ બળ પ્રવર્તે છે.
→ ધાતુના બંધારણ વખતે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉન તેના પિતૃપરમાણુમાંથી મુક્ત થાય છે અને ધાતુમાં અસ્તવ્યસ્ત ગતિ કરે છે. આવા ઇલેક્ટ્રૉનને મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન’ કહે છે. મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન દ્રવ્યની અંદર ગતિ કરે છે, પરંતુ વ્ય છોડીને બહાર નીકળી શકતા નથી, કારણ કે આમ કરવા માટે તેમની પાસે પૂરતી ઊર્જા નથી.
→ વિદ્યુતપ્રવાહના વહન માટે મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન જવાબદાર છે. જે પદાર્થોમાં ખૂબ મોટી સંખ્યામાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન હોય તે પદાર્થો વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન ખૂબ સરળતાથી કરે છે. તેમને સુવાહક પદાર્થો કહે છે. દા. ત., તાંબું, ચાંદી અને ઍલ્યુમિનિયમ જેવી ધાતુઓ સુવાહક કહેવાય છે.
→ જે પદાર્થોમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન ગેરહાજર હોય તે વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન કરી શકતા નથી. તેમને અવાહક પદાર્થો કહે છે. દા. ત., રબર, કાચ, પ્લાસ્ટિક અને ચામડું અવાહક કહેવાય છે.
પ્રશ્ન 3. કળ (હિ) એટલે શું?
ઉત્તર : કળ એ વિશ્વકોષ (બી) અને પશ્ચિમમાં બીજો વિદ્યુતઘટકો વચ્ચે વાહક કડી (જોડાણ) પૂરું પાડતો એક ઘટક છે.
પ્રશ્ન 4. વિદ્યુતપરિપથ એટલે શું?
ઉત્તર : વિદ્યુતપરિપથ એટલે વિદ્યુતપ્રવાહનો અને અમે બંધ (પૂર્ણ) માર્ગ,
અથવા
સુવાહક તાર અને બીજા વિદ્યુતટો વર્ગ વિદ્યુતપ્રવાહને વધા માટે તૈયાર થતો બધ (પૂર્ણ) માર્ગ એટલે વિદ્યુતપપિચ્છ.
પ્રશ્ન 5. વિદ્યુતપ્રવાહ વ્યાખ્યાયિત કરી. ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ અને વાજિક વિદ્યુતપ્રવાહ વચ્ચેનો ભેદ સમજાવો.
ઉત્તર : વાહકના કોઈ પણ આછંદમાંથી એણે સમયમાં પગાર, થતા વિદ્યુતભારના ચોખ્ખા જથ્થાને વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે,
અથવા
નિશ્ચિત દિશામાં વિદ્યુતભારના વહનનો સમય એટલે વિદ્યુતપ્રવાહ.
→ જૂના જમાનામાં જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનની શોધ થઇ નહોતી ત્યારે વિદ્યુતપ્રવાહ ધન વિદ્યુતભારના વહનને કારણે રચાય છે. તેમ માનવામાં આવતું હતું.
→ ઇલેક્ટ્રોનની શોધ થયા પછી ખબર પડી કે વિદ્યુતપ્રવાહના નિર્માણ માટે ઇલેક્ટ્રૉનની ગતિ જવાબદાર છે, તેને ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ કહે છે,
→ જૂની માન્યતા પ્રમાળું વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ધન વિદ્યુતભારના વહનની દિશામાં લેવામાં આવતી હતી, જેને વાજિક વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે.
→ ઇલેક્ટ્રોનની શોધ થયા પછી પણ દૈવાજિક વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા હજુ પણ તે જ છે, જે ઇલેક્ટ્રોનનો વહનની વિરુદ્ધ દિશામાં છે,
→ આકૃતિ 12. 1માં દર્શાવ્યા મુજબ વાહક તાર ABમાં ઇલેક્ટ્રોનનો વહનની દિશા Bથી A અને દૈવાજિક વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા Aથી B તરફની છે.
પ્રશ્ન 6, વિદ્યુતપ્રવાહનું સૂત્ર લખી, તેનો એકમ વ્યાખ્યાયિત કરી.
ઉત્તર : વાહકના કોઈ પણ આર્થાિંથી કે સમયમ પસાર થતો વિદ્યુતભારનો જથ્થો Q હોય, તો તે વાહકબિથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ
I = Q/t ……. (12.1)
→ વિદ્યુતભારનો SI એકમ કુટુંબ (C) અને સમયનો SI એકમ સેકન્ડ (s) છે.
પ્રશ્ન 9. વિદ્યુતપ્રવાહનું માપન કર્તા સાધનનું નામ શું છે?
ઉત્તર : વાહકોથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહનું માપન કનું સાધન એમિટર છે.
(નોંધઃ એમિટર ખૂબ નાનો અવોધવાનું સાધન છે, જે પરિપથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ માપવાનો હોય તે પરિપથમ સેમિ- હા શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 10. વિદ્યુતપરિપથનો અર્થ શું થાય? અથવા વિદ્યુતપરિપથ એટલે શું?
ઉત્તર : જુઓ પ્રશ્ન 4નો ઉત્તર.
પ્રશ્ન 11. વિદ્યુતપ્રવાહના એકમને વ્યાખ્યાયિત કરો.
ઉત્તર : વિદ્યુતપ્રવાહનો SI એકમ ઍમ્પિયર (A) છે.
જો વાહકના કોઈ આડછેદમાંથી 1 સેકન્ડમાં 1 કુલંબ વિદ્યુતભારનો જથ્થો પસાર થતો હોય, તો તે વાહકમાંથી 1 ઍમ્પિયર (A) વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે તેમ કહેવાય.
પ્રશ્ન 12. 1 કુલંબ (C) વિદ્યુતભારની રચના કરતા ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા ગણો.
ઉકેલ : આપણે જાણીએ છીએ કે એક ઇલેક્ટ્રૉન 1.6 × 10–19 C ઋણ વિદ્યુતભાર ધરાવે છે.
આમ, 6.25 × 1018 ઇલેક્ટ્રૉન વડે 1 C વિદ્યુતભાર મેળવી શકાય છે.
બીજા શબ્દોમાં, વિદ્યુતભારનો SI એકમ કુલંબ એ 6.25 × 1018 ઇલેક્ટ્રૉનના વિદ્યુતભારને સમતુલ્ય છે.
12.2 વિદ્યુતસ્થિતિમાન અને વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો બે તફાવત
પ્રશ્ન 13. વિદ્યુતસ્થિતિમાન પર નોંધ લખો. અથવા વિદ્યુતસ્થિતિમાન વિશે ટૂંકમાં સમજાવો.
ઉત્તર : અનંત અંતરે રહેલા q વિદ્યુતભારને Q વિદ્યુતભારના વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ બિંદુ P સુધી લાવવા માટે Q વડે q પર લાગતા સ્થિત વિદ્યુત બળ વિરુદ્ધ કંઈક કાર્ય કરવું પડે છે. અહીં, qને હંમેશાં સમતોલનમાં રાખવાનો છે.
→ આ કાર્ય q વિદ્યુતભારમાં તે બિંદુ P આગળ વિદ્યુતસ્થિતિ-ઊર્જા U સ્વરૂપે સંગ્રહ પામે છે.
→ જો q એકમ ધન વિદ્યુતભાર (એટલે કે q = + 1 C) હોય, તો P બિંદુ પાસેની વિદ્યુતસ્થિતિ-ઊર્જા Uને તે બિંદુ P આગળનું છુ વિદ્યુતભારનું Q વિદ્યુતસ્થિતિમાન કહેવાય.
વિદ્યુતસ્થિતિમાનની વ્યાખ્યા : અનંત અંતરેથી એકમ ધન વિદ્યુતભારને વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ બિંદુ સુધી લાવવા માટે વિદ્યુતક્ષેત્રના સ્થિત વિદ્યુત બળ વિરુદ્ધ કરવા પડતા કાર્યને તે બિંદુ આગળનું વિદ્યુતસ્થિતિમાન કહે છે.
[નોંધ : વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો SI એકમ વૉલ્ટ, ઇટાલિયન વૈજ્ઞાનિક ઍલેક્ઝાન્ડ્રો વૉલ્ટા(1745 – 1827)ના માનમાં આપવામાં આવ્યો છે. વૉલ્ટાએ વિદ્યુત બૅટરીની શોધ કરી હતી.]
પ્રશ્ન 14. ધાતુના વાહક તારમાં ઇલેક્ટ્રૉનના વહન માટે જવાબદાર ભૌતિક રાશિનું નામ આપો.
ઉત્તર : ધાતુના વાહક તારમાં ઇલેક્ટ્રૉનના વહન માટે વિદ્યુત- સ્થિતિમાનનો તફાવત (અર્થાત્ વિદ્યુતદબાણનો તફાવત) જવાબદાર છે.
[વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત, કોઈ વિદ્યુતકોષ વડે અથવા બે કે તેથી વધુ વિદ્યુતકોષો દ્વારા બનતી બૅટરી વડે ઉદ્ભવે છે.]
પ્રશ્ન 15. વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતની વ્યાખ્યા લખી તેનું સૂત્ર લખો. તથા તેના SI એકમનું નામ અને વ્યાખ્યા લખો.
ઉત્તર : કોઈ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વિદ્યુત પરિપથનાં કોઈ બે બિંદુ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત એટલે એકમ ધન વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી જઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય.
અથવા
એકમ ધન વિદ્યુતભાર (+ 1 C)ને વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ એક બિંદુ Aથી બીજા બિંદુ B સુધી લઈ જવા માટે વિદ્યુતક્ષેત્ર વડે લાગતા વિદ્યુત બળ વિરુદ્ધ કરવા પડતા કાર્યને તે બે બિંદુઓ A અને B વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (p.d.) કહે છે.
કોઈ બે બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત,
→ A અને B બિંદુઓ પાસે વિદ્યુતસ્થિતિમાન અનુક્રમે VA અને VB હોય, તો તેમની વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત નીચે મુજબ દર્શાવાય :
→ વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત વૉલ્ટેજ તરીકે પણ ઓળખાય છે.
→ વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતનો SI એકમ વૉલ્ટ (V) અથવા જૂલ | કુલંબ (J/ C) છે.
વૉલ્ટ (V)ની વ્યાખ્યા : 1 C ધન વિદ્યુતભારને વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે જો 1 J કાર્ય કરવું પડે, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 વૉલ્ટ (V) કહેવાય.
અથવા
વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકમાં જો એક કુલંબ વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય 1 જૂલ હોય, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 વૉલ્ટ (V) કહેવાય.
પ્રશ્ન 16. વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવા માટેના સાધનનું નામ જણાવો.
ઉત્તર : વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવા માટેનું સાધન વૉલ્ટમિટર છે.
[નોંધ : વૉલ્ટમિટર ખૂબ ઊંચા અવરોધવાળું સાધન છે. જે વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવાનો હોય તેની સાથે વૉલ્ટમિટર સમાંતરમાં જોડવામાં આવે છે.]
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 17. વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત જાળવી રાખવામાં મદદ કરતા ઉપકરણનું નામ આપો.
ઉત્તર : વિદ્યુતકોષ અથવા બૅટરી વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત જાળવી રાખવામાં મદદ કરે છે.
પ્રશ્ન 18. બે બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 V છે. તેનો અર્થ શું થાય?
ઉત્તર : વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકમાં જો એક કુલંબ વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય 1 જૂલ હોય, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 વૉલ્ટ (V) કહેવાય.
પ્રશ્ન 19. 6 Vની બૅટરી તેમાંથી પસાર થતા દરેક 1 કુલંબ વિદ્યુતભારને કેટલી ઊર્જા આપે છે?
ઉકેલ : અહીં દરેક 1 કુલંબનો અર્થ પ્રત્યેક 1 C વિદ્યુતભાર તેથી Q = 1 C, વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત V = 6 V, ઊર્જા = કાર્ય W = ?
હવે, W = VQ
= 6 V × 1 C = 6 J
આમ, દરેક 1 C વિદ્યુતભાર પર થતું કાર્ય 6 J છે અર્થાત્ બૅટરી તેમાંથી પસાર થતા દરેક 1 C વિદ્યુતભારને બૅટરી, 6 J ઊર્જા આપશે.
12.3 પરિપથ આકૃતિ (વિદ્યુતપરિપથની રેખાકૃતિ)
પ્રશ્ન 20. ( 1 ) વિદ્યુતપરિપથની રેખાકૃતિ એટલે શું?
(2) બૅટરી, વિદ્યુત બલ્બ, એમિટર અને (બંધ) ળ ધરાવતી નામનિર્દેશનવાળી વિદ્યુતપરિપથની રેખાકૃતિ ઘેરી, રૈવાજિક વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા દર્શાવો.
(3)
આ સંજ્ઞા દર્શાવતા ઘટકોનો ઉપયોગ કરી એક નામનિર્દેશિત સાદો વિદ્યુતપરિપથ રચો.
ઉત્તર : (1) જે આકૃતિમાં જુદા જુદા વિદ્યુતઘટકોનાં સાપેક્ષ સ્થાન અને જોડાણો તેમની વિદ્યુતસંજ્ઞાઓ સાથે દર્શાવવામાં આવે છે, તેને વિદ્યુતપરિપથની રેખાકૃતિ કહે છે.
(2)
(3) આપેલ સંજ્ઞા દર્શાવતા ઘટકોનો ઉપયોગ કરી નામનિર્દેશિત સાદો વિદ્યુતપરિપથ નીચે મુજબ છેઃ
12.4 ઓમનો નિયમ
પ્રશ્ન 21. ઓહ્મનો નિયમ લખો. અવરોધનો SI એકમ વ્યાખ્યાયિત કરવામાં તે કઈ રીતે ઉપયોગી છે, તે સમજાવો.
ઉત્તર : ઓહ્મનો નિયમ : અચળ તાપમાને વાહક તારમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ તે વાહક તારના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
→ વાહકમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ I અને તેના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત વૉલ્ટેજ (V) હોય, તો ઓહ્મના નિયમ મુજબ,
I ∝ V (અચળ તાપમાને)
આ સંબંધ નીચે મુજબ પણ લખી શકાય :
→ સમીકરણ (12.4)માં R આપેલ ધાતુના તાર માટે અચળ તાપમાને એક અચળાંક છે અને તેને તારનો અવરોધ કહે છે.
→ અવરોધ એ વાહકનો એવો ગુણધર્મ છે કે જેને કારણે વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતભારના વહનનો વિરોધ થાય છે.
→ અવરોધનો SI એકમ ઓહ્મ છે. તેની સંજ્ઞા ગ્રીક અક્ષર Ω (ઓમેગા) છે.
→ ઓહ્મના નિયમ અનુસાર,
અવરોધના SI એકમની વ્યાખ્યા : જો વાહકના બે છેડા વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 1 V હોય અને તેમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ 1 A હોય, તો તે વાહકનો અવરોધ (R) 1 Ω છે તેમ કહેવાય.
પ્રશ્ન 22. વાહકમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહનું મૂલ્ય કઈ બે બાબતો ૫૨ આધાર રાખે છે?
ઉત્તર : ઓહ્મના નિયમ મુજબ,
→ (1) પરથી, વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત બમણો કરતાં વિદ્યુતપ્રવાહ પણ બમણો થાય છે અને વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત અડધો કરતાં વિદ્યુતપ્રવાહ અડધો થાય છે.
→ (2) પરથી, અવરોધ બમણો કરતાં પ્રવાહ અડધો થાય છે અને અવરોધ અડધો કરતાં પ્રવાહ બમણો થાય છે.
→ આમ, વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહનું મૂલ્ય નીચેની બે બાબતો પર આધાર રાખે છે :
( 1 ) વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત
( 2 ) વાહકનો અવરોધ
પ્રશ્ન 23. ચલ અવરોધ એટલે શું? તેનું એક ઉદાહરણ આપો.
ઉત્તર : વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વૉલ્ટેજ બદલ્યા સિવાય તેમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ નિયંત્રિત કરવા માટે વપરાતા વિદ્યુતઘટકને ચલ અવરોધ કહે છે.
ઉદાહરણ : રીહોસ્ટેટ
નોંધ : વિદ્યુતપરિપથમાં પરિપથનો અવરોધ બદલવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સાધનને (વિદ્યુત ઘટકને) રીહોસ્ટેટ કહે છે.
પ્રશ્ન 24. વાહકના અવરોધનું કારણ સમજાવો. સુવાહક અને અવાહક વચ્ચેનો ભેદ જણાવો.
ઉત્તર : વાહકમાં વિદ્યુતપ્રવાહના વહન માટે મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન્સની ચોક્કસ દિશામાંની ગતિ જવાબદાર છે. આ ઇલેક્ટ્રૉન્સ વાહકમાંના આયનો કે પરમાણુઓ કે અણુઓ સાથે અથડામણ અનુભવે છે. પરિણામે તેમની ગતિ અવરોધાય છે.
→ આમ, વાહકમાં વિદ્યુતપ્રવાહનો વિરોધ થાય છે આ વિરોધને વાહકનો અવરોધ (R) કહે છે.
→ તાંબું, ઍલ્યુમિનિયમ વગે૨ે સારા સુવાહકો વિદ્યુતપ્રવાહને ઓછા અવરોધે છે, કારણ કે તેમાં ખૂબ મોટી સંખ્યામાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન્સ હોય છે.
→ અવાહકમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન્સ ન હોવાથી તેના બે છેડા વચ્ચે વૉલ્ટેજ લાગુ પાડવા છતાં તેમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો નથી. આમ, અવાહકનો અવરોધ ખૂબ મોટો (લગભગ અનંત) હોય છે.
12.5 વાહકનો અવરોધ જેના પર આધાર રાખે છે તે પરિબળો
પ્રશ્ન 25. સુવાહક તાર, અવરોધક તાર અને અવરોધક બનાવવા માટે વપરાતાં દ્રવ્યોનાં નામ આપો.
ઉત્તર : સુવાહક (વિદ્યુતના વહન માટે વપરાતા) તાર તાંબું કે ઍલ્યુમિનિયમ જેવી ધાતુમાંથી બનાવવામાં આવે છે.
→ અવરોધક તા૨ નિક્રોમ જેવી મિશ્રધાતુમાંથી બનાવવામાં આવે છે.
→ કાર્બન અવરોધક ગ્રેફાઇટ અને રેઝિન(પૉલિમર દા. ત., સીલિંગ વેક્સ, કૉટન વગેરે)ના યોગ્ય મિશ્રણથી બનાવવામાં આવે છે.
પ્રશ્ન 26. દ્રવ્યની વિદ્યુત અવરોધકતા એટલે શું? તેનો એકમ જણાવી, તેની વ્યાખ્યા આપો.
ઉત્તર : ધાતુના નિયમિત વાહકનો અવરોધ R તેની લંબાઈ l, આડછેદના ક્ષેત્રફળ A, ધાતુના પ્રકાર અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે.
→ ચોક્કસ માપનો પરથી જાણી શકાયું કે આપેલ તાપમાને,
→ સમીકરણ (12.6) પરથી,
→ સમીકરણ (12.7) માં જો A = 1 એકમ અને l = 1 એકમ લઈએ, તો ρ = R.
એકમ લંબાઈ અને એકમ આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતા વાહકના અવરોધને વાહકના દ્રવ્યની વિદ્યુત અવરોધકતા (ρ) કહે છે.
[નોંધ : ( 1 ) વિદ્યુત અવરોધકતા દ્રવ્યના તાપમાન પર આધાર રાખે છે.
( 2 ) વિદ્યુત અવરોધકતા વિશિષ્ટ અવરોધ તરીકે પણ ઓળખાય છે.]
પ્રશ્ન 27. નીચેના વિધાનને ટૂંકમાં સમજાવો :
‘વિદ્યુત અવરોધકતા એ દ્રવ્યનો લાક્ષણિક ગુણધર્મ છે.’
ઉત્તર : ધાતુઓ અને મિશ્રધાતુઓની અવરોધકતાનો ગાળો 10-8 Ω mથી 10-6 Ω m જેટલો છે. અર્થાત્ તેમની અવરોધતા ખૂબ ઓછી છે.
→ વિદ્યુતના સારા વાહકોની અવરોધકતા ખૂબ ઓછી અને મંદ વાહકોની અવરોધકતા ખૂબ ઊંચી હોય છે.
→ રબર અને કાચ જેવા અવાહકોની અવરોધકતા ખૂબ ઊંચી આશરે 1012 Ω mથી 1017 Ω mના ક્રમની હોય છે.
→ તાંબું અને ઍલ્યુમિનિયમની અવરોધતા ખૂબ ઓછી (10-8 Ω mના ક્રમની) હોય છે. તેથી તેઓ વિદ્યુતના ખૂબ સારા સુવાહકો છે. [તેથી તેમનો ઉપયોગ વિદ્યુતને એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ પહોંચાડવા માટે અર્થાત્ વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન કરતાં તારોની બનાવટમાં થાય છે.]
→ મિશ્રધાતુઓની અવરોધકતા તેમને જેમાંથી બનાવવામાં આવે છે, તેવા શુદ્ધ ધાતુઓની અવરોધકતાની સરખામણીમાં ઊંચી (10-6 Ω mના ક્રમની) હોય છે. ઉપરાંત મિશ્રધાતુઓ ઊંચા તાપમાને ત્વરિત ઑક્સિડાઇઝ (દહન) થતી નથી.
[આ કારણથી તેમનો ઉપયોગ વિદ્યુતનું ઉષ્મામાં રૂપાંતર કરતાં સાધનો જેવાં કે ઇસ્ત્રી, હીટર, ટોસ્ટર વગેરેમાં થાય છે.]
→ અર્ધવાહકો જેવા કે સિલિકોન (S1), જર્મેનિયમ (Ge)ની અવરોધકતા સુવાહકો અને અવાહકોની વચ્ચેની હોય છે અને તાપમાનના વધારા સાથે તેમની અવરોધકતા ઘટે છે.
[તેથી તેમનો ઉપયોગ (PN જંક્શન) ડાયોડ અને ટ્રાન્ઝિસ્ટર જેવી રચનાઓ બનાવવામાં થાય છે.]
પ્રશ્ન 28. દ્રવ્યની અવરોધકતા કયાં કયાં પરિબળો પર આધાર રાખે છે તે જણાવો.
ઉત્તર : દ્રવ્યની અવરોધતા નીચેનાં પરિબળો પર આધાર રાખે છે : (1) દ્રવ્યના પ્રકાર / જાત, (2) દ્રવ્યના તાપમાન અને (3) અમુક અંશે તેના પર લાગતા દબાણ.
→ તાપમાન વધારવાથી ધાતુ પદાર્થોની અવરોધકતા વધે છે, જ્યારે અર્ધવાહકોની અવરોધકતા ઘટે છે.
→ તાપમાનના વધારા સાથે મિશ્રધાતુની અવરોધકતા શુદ્ધ ધાતુની સરખામણીમાં ખૂબ ધીમે ધીમે વધે છે. આથી કહી શકાય કે, મિશ્રધાતુઓની અવરોધકતા શુદ્ધ ધાતુની અવરોધકતા કરતાં 100 ગણી હોવાથી, તે તાપમાનથી લગભગ સ્વતંત્ર છે.
→ અવાહકોમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉનની ગેરહાજરી હોવાથી તેની અવરોધકતા ખૂબ ઊંચી છે અને તેનું તાપમાન ખૂબ વધારતાં અવરોધકતા અલ્પ પ્રમાણમાં ઘટે છે.
પ્રશ્ન 29. l લંબાઈના વાહક તારનો અવરોધ R છે. જો તારને નિયમિત રીતે ખેંચી તેની લંબાઈ nl કરવામાં આવે, તો તારનો નવો અવરોધ કેટલો થશે?
(તારને ખેંચી તેની લંબાઈ વધારતાં તેનું કદ બદલાતું નથી તેમ ધારો.)
ઉકેલઃ
Intext પ્રશ્નોત્ત૨
પ્રશ્ન 30. વાહકનો અવરોધ કઈ બાબતો પર આધાર રાખે છે?
ઉત્તર : વાહકનો અવરોધ નીચેની બાબતો (પરિબળો) ૫૨ આધાર રાખે છેઃ
(1) વાહકની લંબાઈ l (R ∝ l), (2) વાહકના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ A (R ∝ 1/A), (3) વાહકના દ્રવ્યની જાત (પ્રકાર) [અર્થાત્, વાહકના દ્રવ્યની વિદ્યુત અવરોધકતા], (4) વાહકનું તાપમાન [અમુક મર્યાદામાં તાપમાન વધારતા સુવાહકનો અવરોધ વધે છે, જ્યારે અર્ધવાહકનો અવરોધ ઘટે છે.]
પ્રશ્ન 31. એક જ દ્રવ્યમાંથી બનેલા એક જાડા અને એક પાતળા તારને વારાફરતી સમાન વિદ્યુત પ્રાપ્તિસ્થાન (વિદ્યુતકોષ કે બૅટરી) સાથે જોડતાં કયા તારમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વધુ સરળતાથી વહેશે? શા માટે?
ઉત્તર : સમાન દ્રવ્યના અને સમાન લંબાઈના જાડા અને પાતળા તારને સમાન વિદ્યુત પ્રાપ્તિસ્થાન સાથે વારાફરતી જોડતાં જાડા તારમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પાતળા તારની સરખામણીમાં સરળતાથી વહે છે.
→ કારણ કે, તારનો અવરોધ તેની જાડાઈ(આડછેદના ક્ષેત્રફળ)ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. જાડા તારના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ વધુ હોવાથી તેનો અવરોધ પાતળા તાર કરતાં ઓછો હશે. તેથી જાડા તારમાંથી વધુ પ્રવાહ વહી શકે. (શરત એ છે કે, બંને તારની લંબાઈ સમાન હોવી જોઈએ.)
→ આમ, સમાન દ્રવ્યના અને સમાન લંબાઈના જાડા અને પાતળા તાર પૈકી જાડા તારમાં વિદ્યુતપ્રવાહ સરળતાથી વહેશે.
પ્રશ્ન 32. ધારો કે, કોઈ વિદ્યુતઘટકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઘટાડીને અગાઉના મૂલ્યનો અડધો કરતાં તેનો અવરોધ તેનો તે જ રહે છે, તો વિદ્યુતઘટકમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહમાં શો ફેરફાર થશે?
ઉત્તર :
તેથી વાહકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઘટાડીને અગાઉના મૂલ્યનો અડધો કરતાં વાહકમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ પહેલાં કરતાં અડધા મૂલ્યનો બનશે.
પ્રશ્ન 33. શા માટે ટોસ્ટર તથા વિદ્યુત ઇસ્રીની કોઇલ શુદ્ધ ધાતુની ન બનાવતા મિશ્રધાતુની બનાવવામાં આવે છે?
ઉત્તર : તાપન સાધનો જેવાં કે, ટોસ્ટર તથા વિદ્યુત ઇસ્રીની કોઇલ શુદ્ધ ધાતુને બદલે મિશ્રધાતુની (દા. ત., શુદ્ધ ધાતુના બદલે નિક્રોમની) બનાવવાનાં કારણો નીચે મુજબ છે :
( 1 ) મિશ્રધાતુની દા. ત., નિક્રોમની અવરોધકતા તેની ઘટક શુદ્ધ ધાતુઓ કરતાં ઘણી વધારે છે.
( 2 ) મિશ્રધાતુઓ ઊંચા તાપમાને હોય (એટલે કે 800°C તાપમાને જ્યારે તેઓ લાલ તપ્ત હોય) ત્યારે ત્વરીત ઑક્સિડાઇઝ (દહન) પામતી નથી.
( 3 ) મિશ્રધાતુનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું હોય છે.
પ્રશ્ન 34. કોષ્ટક 2માં આપેલી માહિતીનો ઉપયોગ કરી નીચેના પ્રશ્નોના ઉત્તર આપો :
( a ) લોખંડ (Fe) તથા પારો (Hg)માંથી કયું વધારે સારું વાહક છે?
( b ) કયું દ્રવ્ય શ્રેષ્ઠ વાહક છે?
ઉત્તર : ( a ) લોખંડની વિદ્યુત અવરોધકતા 10.0 × 10-8 Ω m છે, જ્યારે પારાની અવરોધકતા 94.0 × 10-8 Ω m છે. આમ, લોખંડની વિદ્યુત અવરોધકતા પારા કરતાં ઓછી હોવાથી લોખંડ (Fe) એ પારા (Hg) કરતાં વધારે સારું વાહક છે.
(b) ચાંદીની વિદ્યુત અવરોધકતા સૌથી ઓછી 1.60 × 10-8 Ω m છે. તેથી ચાંદી વિદ્યુતની સૌથી શ્રેષ્ઠ વાહક છે.
12.6 અવરોધકોના તંત્રનો અવરોધ
પ્રશ્ન 35. અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણ માટેનો નિયમ જણાવો. ત્રણ અવરોધોનું શ્રેણી-જોડાણ દર્શાવતો પરિપથ દોરો.
ઉત્તર : જો બે (કે તેથી વધુ) અવરોધોને ક્રમશઃ એવી રીતે જોડવામાં આવે કે જેથી એકના છેડા સાથે બીજાનો છેડો (અર્થાત્ એક પૂરો થાય ત્યાંથી બીજો શરૂ થાય તેમ) અને તેની સાથે વિદ્યુત ઉદ્ગમ જોડી, બંધ માર્ગ રચાય તો તેઓ એકબીજા સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે તેમ કહેવાય. (જુઓ આકૃતિ 12.7)
પ્રશ્ન 36. અવરોધોના સમાંતર જોડાણ માટેનો નિયમ જણાવો. ત્રણ અવરોધોનું સમાંતર જોડાણ દર્શાવતો વિદ્યુતપરિપથ દોરો.
ઉત્તર : જો બે (કે તેથી વધુ) અવરોધો અને એક વિદ્યુત ઉદ્ગમને બે બિંદુઓ વચ્ચે જોડવામાં આવે, તો તેઓ એકબીજા સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલા છે તેમ કહેવાય. (જુઓ આકૃતિ 12.8)
12.6.1 અવરોધકોનું શ્રેણી-જોડાણ (શ્રેણીમાં જોડેલા અવરોધો)
પ્રશ્ન 37. અવરોધોનું શ્રેણી-જોડાણ સમજાવી, તેના સમતુલ્ય અવરોધનું સૂત્ર મેળવો.
ઉત્તર : બે (કે તેથી વધુ) અવરોધો શ્રેણીમાં જોડાયેલા ત્યારે જ કહેવાય કે જ્યારે તેમને ક્રમશઃ એકના છેડા સાથે બીજાનો છેડો જોડી, આ સંયોજનની સાથે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત લાગુ પાડતાં દરેક અવરોધમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન (કુલ પ્રવાહ જેટલો) હોય.
→ આકૃતિ 12.11 (a)માં દર્શાવ્યા મુજબ ત્રણ અવરોધકો કે જેમના અવરોધો R1, R2 અને R3 છે, તેમને A અને B બિંદુઓ વચ્ચે શ્રેણીમાં જોડ્યા છે. ત્રણેય અવરોધોમાંથી I જેટલો સમાન વિદ્યુતપ્રવાહ વહે છે, પરંતુ લાગુ પાડેલ વૉલ્ટેજ (p.d.) V દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચે તેમના આનુષાંગિક અવરોધોના પ્રમાણમાં વહેંચાઈ જાય છે.
→ અવરોધો R1, R2 અને R3 ના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતો અનુક્રમે V1, V2 અને V3 હોય, તો
V = V1 + V2 + V3 …….. (12.8)
→ હવે, ત્રણ અવરોધો R1, R2 અને R3 ને બદલે એક જ અવરોધ Rs પરિપથમાં જોડવામાં આવે અને તેમાંથી પણ પહેલાં જેટલો જ વિદ્યુતપ્રવાહ I વહેતો હોય, તો Rs ને આ શ્રેણી-જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ કહે છે. [આકૃતિ 12.11 (b)]
ઓહ્મનો નિયમ લાગુ પાડતાં, V = = IRs …….. (12.9)
→ સમીકરણો (12.8) અને (12.9) પરથી,
Irs = V1 + V2 + V3 ……… (12.10)
→ હવે, દરેક અવરોધ માટે સ્વતંત્ર રીતે ઓહ્મનો નિયમ લાગુ પાડતાં,
→ આમ, શ્રેણી-જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ Rs શ્રેણીમાં જોડેલા અવરોધોના સરવાળા જેટલો હોય છે. તેથી સમતુલ્ય અવરોધ Rs મોટામાં મોટા અવરોધ કરતાં પણ મોટો હોય છે.
[નોંધઃ n અવરોધો R1, R2, ….. Rn ને શ્રેણીમાં જોડતાં આ જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ Rs = R1 + R2 + ….. + Rn]
પ્રશ્ન 38. અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણની લાક્ષણિકતાઓ જણાવો.
ઉત્તર : અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણની લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છેઃ
( 1 ) દરેક અવરોધમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન હોય છે અને તે પરિપથમાં વહેતા કુલ પ્રવાહ જેટલો હોય છે.
( 2 ) જોડાણના બે છેડાઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (વૉલ્ટેજ) દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતના સરવાળા જેટલો હોય છે.
( 3 ) શ્રેણી-જોડાણના સમતુલ્ય અવરોધનું મૂલ્ય, શ્રેણીમાં જોડેલા અવરોધોનાં મૂલ્યોના સરવાળા જેટલું હોય છે. તેથી સમતુલ્ય અવરોધ, શ્રેણી-જોડાણના મોટામાં મોટા અવરોધ કરતાં પણ મોટો હોય છે.
( 4 ) દરેક અવરોધકના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત આનુષાંગિક અવરોધના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 39. એવો વિદ્યુતપરિપથ દોરો કે જેમાં 2 Vના ત્રણ વિદ્યુતકોષ, એક 5 Ω નો અવરોધ, એક 8 Ω નો અવરોધ તથા એક 12 Ω નો અવરોધ તથા એક પ્લગ કળ બધા શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય.
ઉત્તર : 2 Vના ત્રણ વિદ્યુતકોષ, 5 Ω, 8 Ω અને 12 Ω ના ત્રણ અવરોધો તથા એક પ્લગ કળના શ્રેણી-જોડાણનો પરિપથ આકૃતિ 12.12માં દર્શાવ્યા મુજબ છે.
પ્રશ્ન 40. પ્રશ્ન 39નો પરિપથ ફરી દોરો કે જેના અવરોધોમાંથી પસાર થતાં વિદ્યુતપ્રવાહને માપવા માટે એમિટર તથા 12 Ω ના અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવા માટે એક વૉલ્ટમિટર લગાડેલ હોય. એમિટર અને વૉલ્ટમિટરનું અવલોકન શું હશે?
ઉત્તર : આકૃતિ 12.13માં એમિટર અને 12 Ω ના અવરોધ સાથે જોડેલ વૉલ્ટમિટર સાથેનો પ્રશ્ન 39નો પરિપથ દર્શાવ્યો છે.
પરિપથમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની ગણતરીઃ પરિપથનો સમતુલ્ય અવરોધ Rs = 5 Ω + 8 Ω + 12 Ω = 25 Ω
વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત V = 2 + 2 + 2 = 6 V
પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ અર્થાત્ દરેક અવરોધમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ,
આમ, એમિટર 0.24 A નું અવલોકન દર્શાવશે.
12 Ω અવરોધના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતની ગણતરી : 12 Ω નાં અવરોધમાંથી 0.24 A વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો હોવાથી તેના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત,
V = IR
= 0.24 × 12 = 2.88 V
આમ, વૉલ્ટમિટરનું અવલોકન 2.88V હશે.
12.6.2 અવરોધકોનું સમાંતર જોડાણ (સમાંતરમાં જોડેલા અવરોધો)
પ્રશ્ન 41. અવરોધોનું સમાંતર જોડાણ સમજાવી, તેના સમતુલ્ય અવરોધનું સૂત્ર તારવો.
ઉત્તર : બે કે તેથી વધારે અવરોધોના એક તરફના છેડાઓ એક સામાન્ય બિંદુ સાથે અને બીજી તરફના છેડાઓ બીજા સામાન્ય બિંદુ સાથે જોડેલા હોય, તો અવરોધોના આવા જોડાણને સમાંતર જોડાણ કહે છે. સમાંતર જોડાણમાં વિદ્યુતપ્રવાહને વહેવા માટે એક કરતાં વધુ માર્ગો ઉપલબ્ધ હોય છે તથા દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન હોય છે અને તે સામાન્ય બિંદુઓ વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત જેટલો હોય છે.
→ અવરોધોના સમાંતર જોડાણમાં દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત બૅટરીના વૉલ્ટેજ V જેટલો હોય છે.
→ આમ, અવરોધોના સમાંતર જોડાણના સમતુલ્ય અવરોધ(Rp)ના વ્યસ્તનું મૂલ્ય, સમાંતર જોડેલા અવરોધોના વ્યસ્તોના સરવાળા જેટલું હોય છે. Rp નું મૂલ્ય સમાંતર જોડેલા નાનામાં નાના અવરોધ કરતાં પણ નાનું હોય છે.
પ્રશ્ન 42. અવરોધોના સમાંતર જોડાણની લાક્ષણિકતાઓ જણાવો.
ઉત્તર : અવરોધોના સમાંતર જોડાણની લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છે :
(1) સમાંતર જોડેલા દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન હોય છે અને તે સંયોજનને લાગુ પાડેલ વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત જેટલો હોય છે.
(2) પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ એ સમાંતર જોડેલા દરેક અવરોધમાંથી વહેતા આનુષાંગિક વિદ્યુતપ્રવાહના સરવાળા જેટલો હોય છે.
(3) સમાંતર જોડાણના સમતુલ્ય અવરોધનો વ્યસ્ત, સમાંતર જોડેલા અવરોધોના વ્યસ્તોના સરવાળા જેટલો હોય છે. તેથી સમતુલ્ય અવરોધ જોડાણના નાનામાં નાના અવરોધ કરતાં પણ નાનો હોય છે.
(4) સમાંતર જોડાણના જે-તે અવરોધમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ આનુષાંગિક અવરોધોના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
પ્રશ્ન 43. સમાન મૂલ્ય R ધરાવતા n અવરોધોને પ્રથમ શ્રેણીમાં અને ત્યારબાદ સમાંતર જોડતાં દરેક કિસ્સામાં સમતુલ્ય અવરોધ કેટલો થશે ?
ઉત્તર : શ્રેણી-જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ,
સમાંતર જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ,
પ્રશ્ન 44. અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણના ફાયદા અને ગેરફાયદા જણાવો.
ઉત્તર : અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણના ફાયદા નીચે મુજબ છે :
(1) અવરોધોને શ્રેણીમાં જોડવાથી પરિપથનો કુલ અવરોધ વધારી શકાય છે. આથી પરિપથમાં વહેતો કુલ પ્રવાહ ઘટાડી શકાય છે. આમ, પરિપથમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને નિયંત્રિત કરવા માટે અવરોધોનું શ્રેણી-જોડાણ ઉપયોગી છે.
(2) ઘરવપરાશનાં વિદ્યુત જોડાણોમાં AC મેઇન્સ અને વિદ્યુત ઉપકરણ સાથે ફ્યૂઝ શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે. તેથી જો કોઈ પણ ઉપકરણમાં શૉર્ટ-સર્કિટ થાય, તો ફ્યૂઝ તાર પીગળી જાય છે અને પ્રવાહ બંધ થઈ જાય છે પરિણામે વિદ્યુત ઉપકરણોને નુકસાન થતું અટકાવી શકાય છે.
અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણના ગેરફાયદા નીચે મુજબ છે :
(1) જો વિદ્યુત ઉપકરણોને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે, તો લાગુ પાડેલ વૉલ્ટેજ દરેક ઉપકરણ વચ્ચે વહેંચાઈ જાય છે. દા. ત., 240V જેટલું સમાન વૉલ્ટેજ રેટિંગ ધરાવતા ત્રણ સમાન બલ્બને 240V સાથે શ્રેણીમાં જોડતાં, દરેક બલ્બને 80V જ મળે છે. આથી ત્રણેય બલ્બ ઝાંખા પ્રકાશિત થાય છે.
(2) શ્રેણીમાં જોડેલાં ઉપકરણોમાંથી કોઈ એક ઉપકરણ બગડી જાય અથવા પરિપથમાં ભંગાણ પડે, તો પરિપથમાં પ્રવાહ વહેતો નથી. આથી બાકીનાં ઉપકરણો પણ કામ કરતાં બંધ થઈ જાય છે. દા. ત., શ્રેણીમાં જોડેલા ત્રણ બલ્બમાંથી એક બલ્બ ઊડી જાય, તો બાકીના બે બલ્બ પણ પ્રકાશિત થતાં નથી.
પ્રશ્ન 45. અવરોધોના સમાંતર જોડાણના ફાયદા અને ગેરફાયદા જણાવો.
ઉત્તર : અવરોધોના સમાંતર જોડાણના ફાયદા નીચે પ્રમાણે છે :
(1) સમાંતર જોડેલા ત્રણ બલ્બમાંથી કોઈ એક બલ્બ ઊડી જાય તોપણ બાકીના બે બલ્બમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવાનું ચાલુ રહે છે અને તેઓ પ્રકાશિત થાય છે.
તેથી જ ઘ૨નાં જોડાણોમાં વિદ્યુત ઉપકરણો મુખ્ય લાઇન સાથે સમાંતર જોડવામાં આવે છે.
(2) સમાંતર જોડાણમાં સમતુલ્ય અવરોધનું મૂલ્ય, સમાંત૨માં જોડેલ કોઈ પણ અવરોધના મૂલ્ય કરતાં ઓછું હોય છે, તેથી અવરોધોને સમાંતરમાં જોડવાથી વધુ પ્રવાહ મેળવી શકાય છે.
અવરોધોના સમાંતર જોડાણના ગેરફાયદા નીચે પ્રમાણે છે :
(1) સમાંતર જોડાણમાં સમતુલ્ય અવરોધ જોડાણના નાનામાં નાના અવરોધ કરતાં પણ નાનો હોવાથી કુલ પ્રવાહ વધી જાય છે. પરિણામે પ્રવાહ નિયંત્રિત કરી શકાતો નથી.
(2) જુદા જુદા વૉલ્ટેજ રેટિંગવાળા બલ્બને આપેલ વૉલ્ટેજ ઉદ્ગમ સાથે સમાંતરમાં જોડતાં દરેક બલ્બ પૂર્ણ ક્ષમતાથી પ્રકાશિત થતો નથી.
દા. ત., 220 V, 230 V અને 240V પર કાર્યરત ત્રણ બલ્બને 220 Vના પ્રાપ્તિસ્થાન સાથે સમાંતરમાં જોડતાં માત્ર 220 Vનો બલ્બ જ પૂર્ણ ક્ષમતાથી પ્રકાશિત થાય છે.
પ્રશ્ન 46. ઘરવપરાશનાં વિદ્યુત ઉપકરણોને પરિપથમાં શ્રેણીમાં શા માટે જોડવામાં આવતાં નથી?
અથવા
જણાવો. ઘરવપરાશનાં વિદ્યુતજોડાણોમાં શ્રેણી-જોડાણના ગેરફાયદા
ઉત્તર : (1) શ્રેણી-જોડાણમાં દરેક ઉપકરણમાંથી (સમગ્ર પરિપથમાં) વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન હોય છે. તેથી વિદ્યુત બલ્બ અને વિદ્યુત હીટરને શ્રેણીમાં જોડવા અવ્યવહારુ છે, કારણ કે બંને સારી રીતે કામ કરે એટલા માટે (અર્થાત્ તેઓ યોગ્ય રીતે ચાલે એટલા માટે) તેમને તદ્દન જુદાં જુદાં મૂલ્યના વિદ્યુતપ્રવાહો જરૂરી છે.
(2) શ્રેણી-જોડાણમાં કોઈ એક ઉપકરણમાં ભંગાણ પડે (બંધ થઈ જાય), તો પરિપથ ખુલ્લો થઈ જાય છે અને બાકીનાં બધાં ઉપકરણો પણ બંધ થઈ જાય છે.
(3) શ્રેણી-જોડાણમાં માત્ર એક જ કળ (સ્વિચ) હોવાથી દરેક ઉપકરણને સ્વતંત્ર રીતે ચાલુ કે બંધ ન કરી શકાય.
(4) શ્રેણી-જોડાણમાં દરેક વિદ્યુત ઉપકરણને સમાન વૉલ્ટેજ (220V) મળતો નથી, કારણ કે ઉદ્ગમના વૉલ્ટેજ દરેક ઉપકરણ વચ્ચે વહેંચાયેલા હોય છે. પરિણામે દરેકને ઓછા વૉલ્ટેજ મળતા હોવાથી તે યોગ્ય રીતે કાર્યશીલ રહેતાં નથી.
પ્રશ્ન 47. ઘરવપરાશનાં વિદ્યુત ઉપકરણોને પરિપથમાં સમાંતરમાં શા માટે જોડવામાં આવે છે? કારણ આપો.
અથવા
ઘરેલુ વિદ્યુતપરિપથમાં કયા પ્રકારનું જોડાણ હોય છે? તેના ફાયદાઓ જણાવો.
ઉત્તર : ઘરેલુ વિદ્યુતપરિપથમાં સમાંતર જોડાણ હોય છે. તેના ફાયદાઓ નીચે મુજબ છે :
(1) સમાંતર જોડાણવાળા પરિપથમાં, કુલ વિદ્યુતપ્રવાહની દરેક ઉપકરણમાં વહેંચણી થાય છે અને પરિપથનો કુલ (સમતુલ્ય) અવરોધ ઘટે છે. જુદાં જુદાં ઉપકરણોના પાવર રેટિંગ પણ જુદા જુદા હોય છે. તેથી તેમને જરૂરી વિદ્યુતપ્રવાહ પણ જુદો જુદો હોય છે. સમાંતર જોડાણમાં પ્રવાહની વહેંચણીને કારણે દરેકને જરૂરી વિદ્યુતપ્રવાહ મળી રહે છે અને તેઓ યોગ્ય રીતે કાર્ય કરી શકે છે.
(2) સમાંતર પરિપથમાં દરેક વિદ્યુત ઉપકરણને 220 V (મુખ્ય પાવર સપ્લાય જેટલો વૉલ્ટેજ) મળે છે. તેથી દરેક ઉપકરણ કોઈ મુશ્કેલી વગર યોગ્ય રીતે કાર્ય કરે છે.
(3) સમાંતર જોડાણમાં કોઈ ક્ષતિને કારણે એક ઉપકરણ બંધ થઈ જાય તોપણ બાકીનાં ઉપકરણો પર તેની અસર થતી નથી અને બાકીનાં ઉપકરણો યોગ્ય રીતે કાર્ય કરે છે.
(4) સમાંતર પરિપથમાં દરેક ઉપકરણને પોતાની સ્વતંત્ર કળ હોવાથી બીજાં ઉપકરણોને ખલેલ પહોંચાડ્યા સિવાય કોઈ પણ ઉપકરણને ચાલુ-બંધ કરી શકાય છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 48. જ્યારે (a) 1 Ω તથા 106 Ω (b) 1 Ω, 103 Ω અને 106 Ω ના અવરોધો સમાંતર જોડવામાં આવે, તો પરિણામી અવરોધ નક્કી કરો.
ઉત્તર : ( a ) પરિણામી અવરોધ 1 Ω કરતાં નાનો (લગભગ 1 Ω)
( b ) પરિણામી અવરોધ 1 Ω કરતાં નાનો (લગભગ 1 Ω)
સમજૂતી : સમાંતર જોડાણમાં સમતુલ્ય અવરોધ નાનામાં નાના અવરોધ કરતાં પણ નાનો હોય છે. (આથી અહીં બંને કિસ્સા (a) અને (b)માં પરિણામી અવરોધ 1 Ω કરતાં નાનો હશે.)
અથવા
પ્રશ્ન 49. 100 Ω નો વિદ્યુત બલ્બ, 50 Ω અવરોધવાળું ટોસ્ટર અને 500 Ω અવરોધવાળું વૉટર ફિલ્ટર 220Vના પ્રાપ્તિસ્થાન સાથે સમાંતરમાં જોડેલ છે. તે જ પ્રાપ્તિસ્થાન સાથે વિદ્યુત ઇસ્ત્રી જોડતાં તે ત્રણેય સાધનો દ્વારા ખેંચાતા કુલ પ્રવાહ જેટલો જ પ્રવાહ તે ખેંચે છે, તો ઇસ્ત્રીનો અવરોધ કેટલો હશે? તથા તેમાંથી કેટલો વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થતો હશે?
ઉકેલઃ
અહીં, વિદ્યુત બલ્બનો અવરોધ R1 = 100 Ω
ટોસ્ટરનો અવરોધ R2 = 50 Ω
વૉટર ફિલ્ટરનો અવરોધ R3 = 500 Ω
આ ત્રણ અવરોધોના સમાંતર જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ Rp હોય, તો
હવે, ઇસ્ત્રીને સમાન ઉદ્ગમ (220V) સાથે જોડતાં તે પહેલાં જેટલો જ (I = 7.04 A) વિદ્યુતપ્રવાહ ખેંચે છે. અર્થાત્ ઇસ્ત્રીનો અવરોધ Rp જેટલો જ હશે.
∴ ઇસ્ત્રીનો અવરોધ = 31.25 Ω અને
ઇસ્ત્રીમાંથી વહેતો પ્રવાહ = 7.04 A
પ્રશ્ન 50. વિદ્યુત સાધનોને બૅટરી સાથે શ્રેણીમાં જોડવાને બદલે સમાંતરમાં જોડવાથી કયા ફાયદા થાય છે?
ઉત્તર : ( 1 ) જ્યારે દરેક વિદ્યુત સાધનનો અવરોધ જુદો હોય અને તેને કાર્યરત થવા પ્રવાહ પણ જુદો હોય, તો તેમને સમાંતર જોડવાથી પરિપથનો કુલ અવરોધ ઘટે છે અને તેથી બૅટરીમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ ઊંચો હોય છે. આમ, દરેક વિદ્યુત સાધનને જરૂરી વિદ્યુતપ્રવાહ મળી રહે છે.
શ્રેણી-જોડાણમાં આવું શક્ય નથી, કારણ કે શ્રેણી-જોડાણમાં કુલ અવરોધ ખૂબ વધી જાય છે. પરિણામે બૅટરીમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ ઘટી જાય છે. દરેક વિદ્યુત સાધનનો અવરોધ જુદો હોવા છતાં દરેક વિદ્યુત સાધનમાંથી આવો નાના મૂલ્યનો સમાન પ્રવાહ પસાર થાય છે. તેથી વિદ્યુત સાધન યોગ્ય રીતે કાર્ય કરતાં નથી.
( 2 ) સમાંતર સંયોજન /પરિપથમાં દરેક વિદ્યુત સાધનના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન (બૅટરી જેટલો વૉલ્ટેજ) હોવાથી બધાં જ વિદ્યુત સાધનો યોગ્ય રીતે કાર્ય કરે છે.
જ્યારે શ્રેણી સંયોજન /પરિપથમાં દરેક વિદ્યુત સાધનને સમાન વૉલ્ટેજ (બૅટરી જેટલો વૉલ્ટેજ) મળતો નથી, કારણ કે બૅટરીના વૉલ્ટેજ જોડેલા દરેક વિદ્યુત સાધન વચ્ચે વહેંચાઈ જાય છે.
(3) સમાંતર સંયોજન /પરિપથમાં કોઈ ખામીને કારણે કોઈ એક વિદ્યુત સાધન કાર્ય કરતો બંધ થઈ જાય, તો બીજા વિદ્યુત સાધનોને કોઈ અસર થતી નથી. તેઓ કોઈ મુશ્કેલી વગર કાર્ય કરે છે.
શ્રેણી સંયોજન /પરિપથમાં કોઈ એક વિદ્યુત સાધન કાર્ય કરવાનું બંધ કરી દે, તો સમગ્ર પરિપથ ખુલ્લો થઈ જવાના કારણે બાકીના બધા જ વિદ્યુત સાધનો પણ કાર્યશીલ રહેતા નથી.
( 4 ) સમાંતર સંયોજન/પરિપથમાં દરેક વિદ્યુત સાધનને પોતાની સ્વતંત્ર કળ (સ્વિચ) હોવાથી બીજા વિદ્યુત સાધનને અસર કર્યા સિવાય તે જ વિદ્યુત સાધનને ચાલુ-બંધ કરી શકાય છે.
પરંતુ, શ્રેણી સંયોજન /પરિપથમાં સમગ્ર પરિપથમાં એક જ કળ હોવાથી દરેક વિદ્યુત સાધનને સ્વતંત્ર રીતે ચાલુ-બંધ કરી શકાતા નથી.
પ્રશ્ન 51. 2 Ω, 3 Ω અને 6 Ω ના અવરોધોને કેવી રીતે જોડશો કે જેથી પરિણામી અવરોધ (a) 4 Ω અને (b) 1 Ω મળે?
ઉકેલ :
(a) 2 Ω, 3 Ω અને 6 Ω ના અવરોધોના જોડાણ દ્વારા 4 Ω નો કુલ અવરોધ મેળવવા માટે …
→ સૌપ્રથમ 3 Ω અને 6 Ω ના અવરોધોને સમાંતર જોડો. આ જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ 2 Ω થશે, કારણ કે
→ હવે, 3 Ω અને 6 Ω ના સમાંતર જોડાણ સાથે 2 Ω નો અવરોધ શ્રેણીમાં જોડતા કુલ અવરોધ 4 Ω થશે, કારણ કે
Rs = Rp + R3
= 2 + 2
= 4 Ω
આમ, 2 Ω, 3 Ω અને 6 Ω ના અવરોધો વડે કુલ (સમતુલ્ય) અવરોધ 4 Ω મેળવવા માટે તેમને નીચેના પરિપથ પ્રમાણે જોડવા પડે :
(b) 2 Ω, 3 Ω અને 6 Ω ના અવરોધ વડે 1 Ω નો સમતુલ્ય અવરોધ મેળવવા માટે ત્રણેય અવરોધોને સમાંતર જોડવા પડે, કારણ કે સમાંતર જોડાણમાં
આમ, ઉપર દર્શાવ્યા મુજબ 2 Ω, 3 Ω અને 6 Ω ના અવરોધોને સમાંતર જોડતાં સમતુલ્ય (કુલ) અવરોધ 1 Ω મળે.
પ્રશ્ન 52. 4 Ω, 8 Ω, 12 Ω અને 24 Ω અવરોધો ધરાવતા ચાર ગૂંચળાઓને કેવી રીતે જોડશો (સંયોજિત કરશો) કે જેથી ( a ) મહત્તમ અવરોધ ( b ) ન્યૂનતમ અવરોધ મળે?
ઉકેલ :
( a ) આપેલ ચાર ગૂંચળાઓ વડે મહત્તમ અવરોધ મેળવવા માટે તેમને શ્રેણીમાં જોડવા પડે.
Rs = R1 + R2 + R3 + R4
= 4 + 8 + 12 + 24 = 48 Ω
આમ, આપેલ ચાર ગૂંચળાઓ વડે મહત્તમ 48 Ω નો અવરોધ મેળવી શકાય.
(b) આપેલ ચાર ગૂંચળા વડે ન્યૂનતમ અવરોધ મેળવવા માટે તેમને સમાંતર જોડવા પડે.
આમ, આપેલા ચાર ગૂંચળાઓ વડે ન્યૂનતમ 2 Ω નો અવરોધ મેળવી શકાય.
12.7 વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર
પ્રશ્ન 53. વિદ્યુતપ્રવાહ વડે ઉષ્મા કેવી રીતે ઉદ્ભવે છે?
ઉત્તર : વિદ્યુતકોષ અથવા બૅટરી વિદ્યુત-ઊર્જાનો સ્રોત છે.
→ વિદ્યુત કોષ અથવા બૅટરીમાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાને કારણે બૅટરીના બે ધ્રુવો (છેડાઓ) વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઉદ્ભવે છે.
→ આ વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત, બૅટરી સાથે જોડેલ કોઈ અવરોધ કે અવરોધોના તંત્રમાં ઇલેક્ટ્રૉન્સને ગતિમાં લાવે છે. પરિણામે તેમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવા લાગે છે.
→ ઇલેક્ટ્રૉન્સનું વહન (વિદ્યુતપ્રવાહ) જાળવી રાખવા બૅટરીમાંથી ઊર્જા મળતી રહેવી જોઈએ.
→ બૅટરીમાંથી મળતી ઊર્જાનો અમુક અંશ (ભાગ) જ ઇલેક્ટ્રૉન્સનું વહન જાળવી રાખવામાં વપરાય છે.
→ બાકીની ઊર્જા, ઉષ્મા-ઊર્જામાં ફેરવાય છે અને ઉપકરણનું તાપમાન વધારે છે.
પ્રશ્ન 54. વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર એટલે શું?
ઉત્તર : ઊંચો અવરોધ ધરાવતા વાહક તાર જેવા કે, નિક્રોમ તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે ત્યારે તેમાં ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે અને તે ગરમ થાય છે.
માત્ર શુદ્ધ અવરોધીય પરિપથમાં, પ્રાપ્તિસ્થાનની (બૅટરીની) સંપૂર્ણ ઊર્જા સતત ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે. આને વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર કહે છે.
વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર(અર્થાત્ વિદ્યુત-ઊર્જાનું ઉષ્મા- ઊર્જામાં રૂપાંતરણ)નો ઉપયોગ વિદ્યુત હીટર, વિદ્યુત ઇસ્રી વગેરે ઉપકરણોમાં થાય છે.
પ્રશ્ન 55. વિદ્યુત-ઊર્જાની સમજૂતી આપી તેનું સૂત્ર મેળવો. જૂલનો તાપીય નિયમ મેળવો.
અથવા
કોઈ વાહકમાંથી t સમય દરમિયાન વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવડાવતાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા-ઊર્જાનું સૂત્ર મેળવો. તેનો એકમ જણાવો.
ઉત્તર : એક ધાતુનો તાર (અથવા અવરોધક તાર) વિદ્યુતપ્રવાહને અવરોધે છે. તેથી તેમાંથી સતત પ્રવાહ વહેવડાવવા માટે પ્રાપ્તિસ્થાન દ્વારા સતત કાર્ય થવું જોઈએ.
→ એક અવરોધ (વાહક) Rમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ I ધ્યાનમાં લો. Rના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત V છે. (જુઓ આકૃતિ 12.20)
→ ધારો કે, t સમયગાળા દરમિયાન અવરોધ(વાહક)માંથી પસાર થતો વિદ્યુતભાર Q છે.
→ V વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત વડે Q વિદ્યુતભારને ગતિ કરાવવા પ્રાપ્તિસ્થાન દ્વારા થતું કાર્ય VQ છે.
તેથી t સમયગાળા દરમિયાન પ્રાપ્તિસ્થાન પરિપથને VQ જેટલી ઊર્જા પૂરી પાડે છે.
આમ, પ્રાપ્તિસ્થાન દ્વારા ખર્ચાતી ઊર્જા અથવા થતું કાર્ય,
આ વિદ્યુત-ઊર્જા અવરોધમાં ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે. આમ, I જેટલા સ્થાયી પ્રવાહને કારણે t સમયગાળામાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા- ઊર્જા H હોય, તો
H = 1²Rt ……… (12.16)
આને જૂલનો તાપીય નિયમ કહે છે.
→ વિદ્યુત-ઊર્જા અને ઉષ્મા-ઊર્જાનો SI એકમ સ્કૂલ (J) છે. તેના બીજા એકમો વૉટ-સેકન્ડ (Ws) અને કિલોવૉટ-કલાક (kWh) છે.
પ્રશ્ન 56. જૂલનો તાપીય નિયમ લખી સમજાવો.
અથવા
ફૂલનો તાપીય નિયમ લખો. વિદ્યુતપ્રવાહને કારણે વાહકમાં ઉદ્ભવતી ઉષ્મા કઈ કઈ બાબતો પર આધાર રાખે છે?
ઉત્તર : વાહક તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય ત્યારે તેમાં ઉદ્ભવતી ઉષ્મા …
(1) આપેલ અવરોધ અને આપેલ સમયગાળા માટે વિદ્યુતપ્રવાહના વર્ગના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
(2) આપેલ પ્રવાહ અને આપેલ સમયગાળા માટે અવરોધના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
(3) આપેલ અવરોધ અને આપેલ પ્રવાહ માટે સમયગાળાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
અર્થાત્ H = I2Rt
આ ગાણિતિક સમીકરણને ફૂલનો તાપીય નિયમ કહે છે. આ નિયમ ૫૨થી સ્પષ્ટ છે કે ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા-ઊર્જા (1) વિદ્યુતપ્રવાહ (I), (2) વાહકના અવરોધ (R) અને (3) જે સમયગાળા દરમિયાન વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થયો હોય તે સમયગાળા પર આધાર રાખે છે.
Intext પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 57. શા માટે વિદ્યુત હીટરનું દોરડું (Cord) ચળકતું નથી, જ્યારે તેનો તાપીય ઘટક ચળકે છે?
ઉત્તર : વિદ્યુત હીટરનો તાપીય ઘટક ખૂબ ઊંચા અવરોધ(ઊંચી અવરોધકતા)વાળી મિશ્રધાતુ(નિક્રોમ)નો બનેલો હોય છે, જ્યારે તેનો જોડાણ તાર ખૂબ નીચા અવરોધ(નીચી અવરોધતા)વાળી ધાતુ(તાંબા)નો બનેલો હોય છે.
→ આમ, ખૂબ ઊંચા અવરોધવાળા તાપીય ઘટક(જે નિક્રોમમાંથી બનેલ હોય છે)માંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થતાં તેમાં (H = IPRt મુજબ) ખૂબ વધુ ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. પરિણામે તે ખૂબ ગરમ થવાથી ચળકે છે.
→જ્યારે વિદ્યુત હીટરનાં ખૂબ નીચા અવરોધવાળા જોડાણ તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થતાં તેમાં ખૂબ ઓછી ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. પરિણામે તે ગરમ થતો નથી તેથી ચળકતો નથી.
પ્રશ્ન 58. 50 Vના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત હેઠળ 1 કલાકમાં 96000 કુલંબ (C) વિદ્યુતભારને એક સ્થાનેથી બીજા સ્થાને ખસેડતાં (પ્રવાહિત કરતાં) ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા શોધો.
ઉકેલ : અહીં, છુ = 96000 C,
પ્રશ્ન 59. 20 Ω અવરોધ ધરાવતી વિદ્યુત ઇસ્ત્રી 5 A વિદ્યુત- પ્રવાહ ખેંચે છે, તો 30 સેકન્ડ (s) માં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા ગણો.
ઉકેલ : અહીં, I = 5 A; R = 20 Ω; t = 30 s
ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા H = I2Rt
= (5)2 × 20 × 30
= 25 × 20 × 30
= 15000 J
= 15 kJ
12.7.1 વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરના વ્યાવહારિક ઉપયોગો
પ્રશ્ન 60. રોજબરોજના જીવનમાં વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરના ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર : વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરના ઉપયોગો નીચે મુજબ છે :
(1) વિદ્યુત તાપીય ઉપકરણો જેવાં કે, વિદ્યુત ઇસ્રી, વિદ્યુત ટોસ્ટર, વિદ્યુત હીટર વગેરેની કાર્યપદ્ધતિમાં.
(2) વિદ્યુત બલ્બના ફિલામેન્ટને ગરમ કરી પ્રકાશ મેળવવા માટે.
(3) વિદ્યુત ફ્યૂઝમાં કે જેના વડે ઘરનાં વિદ્યુતજોડાણો અને વિદ્યુત ઉપકરણોને રક્ષણ મળે છે.
પ્રશ્ન 61. વિદ્યુત બલ્બ વડે પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર કઈ રીતે ઉપયોગી છે, તે સમજાવો.
ઉત્તર : જ્યારે વિદ્યુત બલ્બના ખૂબ પાતળા અને ઊંચા અવરોધવાળા ટંગસ્ટનના ફિલામેન્ટમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે ત્યારે ફિલામેન્ટ ખૂબ ગરમ (સફેદ-તપ્ત) થાય છે અને પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે.
→ફિલામેન્ટ બનાવવા ટંગસ્ટન ધાતુનો ઉપયોગ થાય છે, કારણ કે તેનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું (3380°C જેટલું) હોય છે. તેના ઊંચા ગલનબિંદુને કારણે તે પીગળ્યા વગર ઉષ્મા જાળવી રાખી, ખૂબ ગરમ (સફેદ-તપ્ત) થાય છે અને પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે.
→ ટંગસ્ટનના બીજા ગુણધર્મો જેવા કે તેનું લચીલાપણું (flexibility) અને ઊંચા તાપમાને પણ બાષ્પીકરણનો નીચો દર બલ્બના ફિલામેન્ટ બનાવવા માટે અનુકૂળ છે.
→ જો બલ્બમાં હવા હોય, તો ઑક્સિજનની હાજરીમાં ખૂબ ગરમ ફિલામેન્ટ જલદી બળી જાય છે અને તેનું આયુષ્ય ઓછું થાય છે.
→ તેથી બલ્બમાં નિષ્ક્રિય વાયુઓ જેવા કે, આર્ગોન અથવા નિયોન (અથવા બંનેનું મિશ્રણ) ભરવામાં આવે છે. આવા વાયુઓ ગરમ ફિલામેન્ટ સાથે રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરતા નથી. પરિણામે ફિલામેન્ટનું આયુષ્ય ખૂબ વધે છે.
→ બલ્બમાં મોટા ભાગની વિદ્યુત-ઊર્જાનું ઉષ્મા-ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે અને બહુ ઓછી વિદ્યુત-ઊર્જાનું પ્રકાશ-ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.
તેથી ફિલામેન્ટવાળા બલ્બ ઓછા પાવર-કાર્યક્ષમ હોય છે. જ્યા૨ે ટ્યૂબલાઇટમાં ફિલામેન્ટનો ઉપયોગ ન થતો હોવાથી તે વધારે પાવર-કાર્યક્ષમ છે.
પ્રશ્ન 62. વિદ્યુત ફ્યૂઝ પર ટૂંક નોંધ લખો.
અથવા
વિદ્યુત ફ્યૂઝ એટલે શું? તેની બનાવટ, કાર્ય અને ઉપયોગ સમજાવો.
ઉત્તર : ફ્યૂઝ તાર એ ખૂબ ઓછા અવરોધવાળો અને યોગ્ય નીચું ગલનબિંદુ ધરાવતો તાર છે. તે વધુ પડતા ભારે પ્રવાહથી રક્ષણ આપે છે.
→ ફ્યૂઝને લાઇવ વાયર સાથે વિદ્યુત ઉપકરણો અને મુખ્ય વૉલ્ટેજ પ્રાપ્તિસ્થાન (મેઇન સપ્લાય) વચ્ચે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે.
→ ફ્યૂઝ એ સુરક્ષાનું સાધન છે, જે અનાવશ્યક ઊંચા પ્રવાહથી ઉપકરણો અને પરિપથને બચાવે છે.
→ તેમાં યોગ્ય ગલનબિંદુવાળી ધાતુ કે મિશ્રધાતુ જેવી કે ઍલ્યુમિનિયમ, તાંબું, લોખંડ, સીસું વગેરેના તારનો ટુકડો હોય છે.
→ જો ચોક્કસ મૂલ્યના પ્રવાહ કરતાં મોટો પ્રવાહ પરિપથમાં વહે તો, ફ્યૂઝ તારનું તાપમાન વધે છે અને તે પીગળી જઈ પરિપથ ખુલ્લો કરે છે. પરિણામે પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવાનો બંધ થઈ જાય છે અને વિદ્યુત ઉપકરણોને કોઈ નુકસાન થતું નથી.
→ કોઈ એક વિદ્યુત ઉપકરણને સ્વતંત્ર રીતે રક્ષણ આપવા માટે વપરાતા ફ્યૂઝને આકૃતિ 12.22માં દર્શાવ્યો છે.
→ ફ્યૂઝનો તાર ધાતુના છેડાવાળા પોર્સેલીન અથવા તેના જેવા અવાહક પદાર્થના કાર્ટિજમાં રાખવામાં આવે છે.
→ ઘરવપરાશમાં વપરાતા ફ્યૂઝ 1 A, 2 A, 3 A, 5 A, 10 A વગેરે જેવા માનાંક (રેટિંગ) ધરાવે છે.
→ 220 V પર કાર્યરત 1 kWની ઇસ્રીમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ I = P/V = 1000/220 = 4.54 A હોય છે. આ કિસ્સામાં 5 A માનાંકવાળો (રેટિંગવાળો) ફ્યૂઝ વાપરવો જોઈએ.
12.8 વિદ્યુતપાવર
પ્રશ્ન 63. વિદ્યુતપાવર એટલે શું? તેનું સૂત્ર મેળવો. વિદ્યુતપાવરનો એકમ જણાવો.
ઉત્તર : પાવર એટલે કાર્ય કરવાનો સમયદર.
→ જ્યારે કાર્ય થાય છે ત્યારે તેટલા જ મૂલ્યની વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાય છે. તેથી,
“જે દરે વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાય (ખર્ચાય) તેને વિદ્યુતપાવર કહે છે.”
→ જો t સમયમાં W જેટલી વિદ્યુત-ઊર્જા વિદ્યુતપરિપથમાં ખર્ચાતી હોય, તો વિદ્યુતપાવર
પાવરના SI એકમની વ્યાખ્યા : ‘1 V વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત હેઠળ, જો એક ઉપકરણ (સાધન) 1 A વિદ્યુતપ્રવાહ ખેંચે, તો તે ઉપકરણ (સાધન) વડે વપરાતો (ખર્ચાતો) વિદ્યુતપાવર 1 W છે તેમ કહેવાય.”
અથવા
“જો વિદ્યુત ઉપકરણ વડે 1sમાં 1J વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાય, તો વિદ્યુત ઉપકરણ વડે વપરાતો વિદ્યુતપાવર 1 W છે તેમ કહેવાય.”
પ્રશ્ન 64. વિદ્યુત-ઊર્જા એટલે શું? તેનો વ્યાપારિક (વ્યવહારિક) એકમ શું છે? તેની વ્યાખ્યા આપો.
ઉત્તર : “વિદ્યુત-ઊર્જા એટલે વિદ્યુતપરિપથમાં t સમયમાં ખર્ચાતી કુલ ઊર્જા.”
→ ખર્ચાતી કુલ ઊર્જા માત્ર ઉપકરણના પાવર પર જ આધાર રાખતી નથી, પરંતુ જે સમયગાળા દરમિયાન પાવર લાગુ પાડવામાં આવે છે, તે સમયગાળા પર પણ આધાર રાખે છે.
→ જો t સેકન્ડ દરમિયાન પાવર P (વૉટ) લાગુ પાડવામાં આવે, તો થતું કાર્ય કે ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઊર્જા,
→ પરંતુ વૉટ (W) એ બહુ નાનો એકમ છે. તેથી વ્યવહારમાં ખૂબ મોટો એકમ ‘કિલોવૉટ’ વપરાય છે, જે 1000 W બરાબર છે.
→ વિદ્યુત-ઊર્જા એ પાવ૨ અને સમયના ગુણાકાર જેટલી હોવાથી, તેનો એકમ વૉટ-કલાક (Wh) પણ છે.
“1 W પાવ૨ 1 h સુધી વપરાય, તો વપરાતી વિદ્યુત-ઊર્જા 1 Wh કહેવાય.”
→ વિદ્યુત-ઊર્જાનો વ્યાપારિક (વ્યવહારિક) એકમ કિલોવૉટ-કલાક (kWh) છે, તેને ‘યુનિટ’ પણ કહે છે.
1 kWh = 1 W × 1 h
= 1000 W × 3600 s
= 3.6 × 106 Ws
= 3.6 × 106 J
નોંધ : 1 kWના દરે 1hમાં વપરાતી વિદ્યુત-ઊર્જા 1 kWh કહેવાય છે.
[જો 100 Wના 10 વિદ્યુત બલ્બ એકસાથે 1 કલાક જેટલા સમય માટે વાપરવામાં (ચાલુ રાખવામાં) આવે, તો 1 યુનિટ વિદ્યુત- ઊર્જા ખર્ચાય છે.]
પ્રશ્ન 65. શું વિદ્યુતપરિપથમાં ઇલેક્ટ્રૉન્સ વપરાય છે?
ઉત્તર : ના. વિદ્યુતપરિપથમાં ઇલેક્ટ્રૉન્સ વપરાતા નથી. આપણે વિદ્યુત બોર્ડને કે વિદ્યુત કંપનીને ઇલેક્ટ્રૉન્સ વાપરવા બદલ ચુકવણી કરતા નથી, પરંતુ વિદ્યુત બલ્બ, વિદ્યુત પંખા, મિક્ષર વગેરે ઉપકરણોમાં ઇલેક્ટ્રૉનને ગતિ કરાવવા માટે જરૂરી એવી ઊર્જા પૂરી પાડવા માટેની ચુકવણી કરીએ છીએ. આપણે જે વિદ્યુત-ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીએ છીએ તેની ચુકવણી કરીએ છીએ.
સ્વાધ્યાયના પ્રશ્નોત્તર
1. R અવરોધ ધરાવતા તારના પાંચ સમાન ટુકડા કરવામાં આવે છે. આ ટુકડાઓને સમાંતર જોડવામાં આવે છે. જો જોડાણનો પરિણામી અવરોધ R’ હોય, તો R/R ગુણોત્તર …….. છે.
(a) 1/25
(b) 1/5
(c) 5
(d) 25
ઉત્તર : (d) 25
Hint : મૂળ તારનો અવરોધ R છે. હવે આ તારના સમાન પાંચ ટુકડા કરવામાં આવે છે, તેથી દરેક ટુકડાનો અવરોધ R/5 થશે.
હવે, આ પાંચ ટુકડાઓને સમાંતરમાં જોડતાં સમતુલ્ય અવરોધ R’ મળે છે.
2. નીચેનામાંથી કયું પદ પરિપથમાં વિદ્યુતપાવર દર્શાવતું નથી?
(a) I2R
(b) IR2
(c) VI
(d) V2/R
ઉત્તર : (b) IR2
Hint : વિદ્યુતપાવર P = VI = I2R = V2/R = છે.
આમ, વિકલ્પો A, C અને D પાવરનાં સૂત્રો દર્શાવે છે, પરંતુ વિકલ્પ B પાવરનું સૂત્ર દર્શાવતું નથી.
3. એક વિદ્યુત બલ્બનું રેટિંગ 220V અને 100W છે. જ્યારે તેને 110V પર વાપરવામાં આવે ત્યારે વપરાતો પાવર ……. હશે.
(a) 100 W
(b) 75 W
(c) 50 W
(d) 25 W
ઉત્તર : (d) 25 W
Hint : બલ્બનું રેટિંગ V = 220 V અને P = 100 W છે.
4. એક જ દ્રવ્યમાંથી બનેલા બે વાહક તારની લંબાઈ અને વ્યાસ સમાન છે. સમાન વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત હેઠળ તેમને સૌપ્રથમ શ્રેણીમાં અને ત્યારપછી સમાંતર જોડવામાં આવે છે, તો શ્રેણી અને સમાંતર જોડાણમાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્માનો ગુણોત્તર ……. હશે.
(a) 1 : 2
(b) 2 : 1
(c) 1 : 4
(d) 4 : 1
ઉત્તર : (c) 1 : 4
Hint : બંને તારનાં દ્રવ્યો સમાન છે તેમજ તેમની લંબાઈ અને આડછેદ પણ સમાન હોવાથી તેમના અવરોધ (R) પણ સમાન હશે.
→ જ્યારે તેમને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે ત્યારે સમતુલ્ય અવરોધ,
RS = R + R = 2R
→ જ્યારે તેમને સમાંતર જોડવામાં આવે ત્યારે સમતુલ્ય અવરોધ,
5. પરિપથમાં કોઈ બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવા માટે વૉલ્ટમિટર કેવી રીતે જોડશો?
ઉત્તર : પરિપથમાં કોઈ પણ બે બિંદુઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપવા માટે વૉલ્ટમિટરને તે બે બિંદુઓ સાથે સમાંતર જોડવું પડે.
6. એક તાંબાના તારનો વ્યાસ 0.5 mm અને અવરોધકતા 1.6 × 10–8 Ω m છે, તો 102નો અવરોધ બનાવવા તારની લંબાઈ કેટલી રાખવી જોઈએ? જો વ્યાસ બમણો કરવામાં આવે, તો અવરોધમાં કેટલો ફેરફાર થાય?
ઉકેલ :
7. 220 V ની વિદ્યુતલાઇન પર ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવા અનેક બલ્બોનું રેટિંગ 10 W છે. 220Vની લાઇનમાંથી ખેંચી શકાતો મહત્તમ પ્રવાહ 5 A હોય, તો લાઇનમાં બે તાર વચ્ચે કેટલા બલ્બ સમાંતરમાં જોડી શકાય?
ઉકેલઃ
8. ઇલેક્ટ્રિક ઓવનની હોટ પ્લેટ (hot plate) 220 V ની લાઇન સાથે જોડેલ છે. તેમાં બે અવરોધ કૉઇલ A અને B છે. પ્રત્યેકનો અવરોધ 24 Ω છે. તેને સ્વતંત્ર શ્રેણીમાં કે સમાંતર ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. તો ત્રણેય કિસ્સામાં વિદ્યુતપ્રવાહ કેટલો કેટલો હશે?
ઉકેલઃ
9. નીચે આપેલા પરિપથોમાં 2 Ω ના અવરોધમાં વપરાતા પાવરની સરખામણી કરો :
(i) 6Vની બૅટરી સાથે 1 Ω અને 2 Ω ના અવરોધો શ્રેણીમાં
(ii) 4Vની બૅટરી સાથે 12 Ω અને 2 Ω ના અવરોધો સમાંતરમાં
ઉકેલ :
10. 100 W; 220 V અને 60 W; 220Vનું રેટિંગ ધરાવતા બે બલ્બ વિદ્યુત મેઇન્સ સાથે સમાંતર જોડેલા છે. જો સપ્લાય વૉલ્ટેજ 220 V હોય, તો લાઇનમાંથી ખેંચાતો પ્રવાહ કેટલો હશે?
ઉકેલ :
વિશેષ પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 1. નીચેના દાખલા ગણો :
1. 20 C વિદ્યુતભારને બૅટરીના એક ધ્રુવથી બીજા ધ્રુવ પર લઈ જવા માટે 240 J કાર્ય કરવું પડે તો બૅટરીના વૉલ્ટેજ ગણો.
2. એક વાહક તારના બે છેડા વચ્ચે 5Vનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત લાગુ પાડતાં જો તેમાંથી 10 મિનિટમાં 600C જેટલો વિદ્યુતભાર પસાર થતો હોય, તો તે તારનો અવરોધ ગણો.
3. તાંબાના બે તાર A અને Bના દળ સમાન છે. તાર Aનો અવરોધ 0.5 Ω હોય તથા તાર Bની લંબાઈ તાર A કરતાં બમણી હોય, તો તાર Bનો અવરોધ શોધો.
4. વાહક તારની લંબાઈ અચળ રાખી તેનો વ્યાસ બમણો કરતાં તેનો નવો અવરોધ કેટલો થશે?
વધુમાં ટંગસ્ટનનું લચીલાપણું (ફ્લેક્સિબિલિટી) અને ઊંચા તાપમાને બાષ્પીકરણનો નીચો દર પણ મહત્ત્વનો અને ઉપયોગી છે. તેથી બલ્બના ફિલામેન્ટ બનાવવા માટે ટંગસ્ટનનો ઉપયોગ થાય છે.
5. 1 kΩ અને 200Ω ના બે અવરોધોને 12Vની બૅટરી સાથે શ્રેણીમાં જોડ્યા છે. પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ અને 2002 અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વૉલ્ટેજ ગણો.
6. નીચે દર્શાવેલ પિરપથ માટે (a) પરિપથનો સમતુલ્ય અવરોધ, (b) પરિપથમાં વહેતો કુલ પ્રવાહ અને (c) R1ના બે છેડા વચ્ચેનો વૉલ્ટેજ શોધો :
7. નીચે દર્શાવેલ પરિપથનો સમતુલ્ય અવરોધ અને પરિપથમાં વહેતો કુલ વિદ્યુતપ્રવાહ શોધો :
8. 60Wના બે બલ્બ રોજ 4 ક્લાક અને 100 Wના પાંચ બલ્બ રોજ 5 કલાક ઉપયોગમાં લેવાય છે. 30 દિવસમાં કેટલા યુનિટ વિદ્યુત-ઊર્જા ખર્ચાશે?
9. એક બલ્બને 12Vની બૅટરી સાથે જોડતાં તેના વડે 24W પાવર ખર્ચાય છે. જો તેને 6Vની બૅટરી સાથે જોડવામાં આવે, તો તેના વડે કેટલો પાવર ખર્ચાય?
10. નીચેના પરિપથમાં ત્રણ એમિટર A, B અને C જોડ્યા છે :
જો એમિટર B 0.5 A વિદ્યુતપ્રવાહ દર્શાવતું હોય, તો
(a) એમિટર A અને Cનાં અવલોકનો તથા (b) પરિપથનો કુલ અવરોધ શોધો.
11. 0.5A વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન કરતો એક વિદ્યુત બલ્બ 1 કલાક પ્રકાશિત થાય છે, તો તેમાંથી કેટલો વિદ્યુતભાર અને કેટલા ઇલેક્ટ્રૉન આ સમયગાળા દરમિયાન પસાર થયા હશે? (e = 1.6 × 10-19C)
12. એક બલ્બમાંથી 10 મિનિટ સુધી 64mA વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં આ સમયગાળામાં તેમાંથી પસાર થતા ઇલેક્ટ્રૉન્સની સંખ્યા કેટલી હશે? (ઇલેક્ટ્રૉનનો વિદ્યુતભાર e = 1.6× 10-19C)
13. 20Ω અવરોધવાળા બલ્બને 12Vની બૅટરી સાથે જોડતાં તેમાંથી 0.5A વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવો હોય, તો તેની સાથે કેટલો અવરોધ શ્રેણીમાં જોડવો પડે? બલ્બના બે છેડા વચ્ચેનો વૉલ્ટેજ કેટલો હશે?
14. ત્રણ અવરોધોને 30Vની બૅટરી સાથે સમાંતર જોડ્યા છે. પરિપથમાં 7.5A વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે. જો ત્રણ પૈકી બે અવરોધો 10Ω અને 12Ω હોય, તો ત્રીજા અવરોધનું મૂલ્ય નક્કી કરો.
15. નીચે દર્શાવેલ પરિપથમાં A અને B બિંદુઓ વચ્ચેનો સમતુલ્ય અવરોધ નક્કી કરો. બૅટરીમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ I પણ શોધો :
16. A અને B બિંદુઓ વચ્ચેનો પરિપથનો સમતુલ્ય અવરોધ શોધો.
17. એક ઘરમાં 100W, 60W અને 40Wના ત્રણ બલ્બ રોજ 2 કલાક ઉપયોગમાં લેવાય છે, તો 30 દિવસમાં કેટલા યુનિટ વિદ્યુત-ઊર્જા ખર્ચાય ?
18. નીચેના પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ શોધો :
19. X અને Y બિંદુઓ વચ્ચેનો સમતુલ્ય અવરોધ શોધો.
20. એક વિદ્યુત હીટરને 220Vની લાઇન સાથે જોડતાં 4.4 kW પાવર ખર્ચાય છે, તો (1) હીટરમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ (2) હીટરનો અવરોધ (3) 2 ક્લાકમાં ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઊર્જા શોધો.
જવાબ :
1. 12V
2. 5Ω
3. 2Ω
4. R/4
5. I = 0.01 A, V= 2V
6. (a) 12 Ω (b) 0.5A (c) 3.6V
7. R= 4 Ω, I = 3 A
8. 89.4unit
9. 6 W
10. (a) એમિટર Cમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ = 1 A,
એમિટર Aમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ = 1.5 A
(b) 4 Ω
11. વિદ્યુતભાર = 1800 C,
ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા = 1.125 × 1022
12. ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા = 2.4 × 1020
13. જરૂરી શ્રેણી અવરોધ = 4 Ω,
બલ્બના બે છેડા વચ્ચેનો વૉલ્ટેજ = 10 V
14. 15 Ω
15. 10 Ω, 1 A
16. 2 Ω
17. 12 unit
18. 0.1 A
19. 15 Ω
20. ( 1 ) 20 A ( 2) 11 Ω (3) 3.168 × 107 J
પ્રશ્ન 2. નીચેનાં વિધાનોનાં વૈજ્ઞાનિક કારણો આપો :
(1) વિદ્યુત પરિપથમાં વિદ્યુત બલ્બ અને વિદ્યુત હીટર શ્રેણીમાં જોડવા હિતાવહ નથી.
ઉત્તર : વિદ્યુત બલ્બ અને વિદ્યુત હીટરના અવરોધો જુદા જુદા હોય છે તેમજ તેમને જરૂરી પ્રવાહનાં મૂલ્યો (પ્રવાહ રેટિંગ) પણ જુદાં જુદાં હોય છે.
વળી તેમનું શ્રેણી-જોડાણ કરવાથી બેમાંથી એક ઘટકમાં ભંગાણ પડે, તો બીજા ઘટકમાંથી વહેતો પ્રવાહ અટકી જાય છે અને બીજો ઘટક પણ કાર્યરત રહેતો નથી. તેથી વિદ્યુત બલ્બ અને વિદ્યુત હીટર શ્રેણીમાં જોડવા હિતાવહ નથી.
(2) ઘરવપરાશના હેતુસર જુદાં જુદાં વિદ્યુત ઉપકરણો શ્રેણીને બદલે સમાંતર જોડવામાં આવે છે.
ઉત્તર : વિદ્યુત ઉપકરણોને સમાંતર જોડવાથી દરેકને એકસમાન વૉલ્ટેજ મળે છે, જે પ્રાપ્તિસ્થાનના વૉલ્ટેજ જેટલો જ હોય છે.
→ ઉપરાંત, દરેક ઉપકરણને તેના અવરોધ આધારિત પૂરતો વિદ્યુતપ્રવાહ મળે છે.
→ કોઈ પણ એક ઉપકરણ બંધ થઈ જાય, તો તેની અસર બીજાં ઉપકરણો પર થતી નથી. તેથી ઘરવપરાશના હેતુસર જુદાં જુદાં વિદ્યુત ઉપકરણો શ્રેણીને બદલે સમાંતર જોડવામાં આવે છે.
(3) ડેકોરેશન માટે વપરાતા બલ્બ હંમેશાં સમાંતર જોડવામાં આવે છે.
ઉત્તર : જો ડેકોરેશન માટે વપરાતા બલ્બ શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે, તો તેમનો સમતુલ્ય અવરોધ વધી જાય છે અને બલ્બની તેજસ્વિતાને અસર થાય. સમાંતર જોડાણમાં દરેક બલ્બની તેજસ્વીપણું સમાન રહે છે તેમજ એક બલ્બ ઊડી જાય તોપણ બાકીના બલ્બ પ્રકાશિત જ રહે છે.
(4) ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટવાળા વિદ્યુત બલ્બમાં એક સુરેખ તારને બદલે તારનું ગૂંચળું વાપરવામાં આવે છે.
ઉત્તર : સુરેખ તાર કરતાં તારના ગૂંચળાની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધુ હોય છે. પરિણામે તે વધુ અજવાળું આપે છે. તેથી ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટવાળા બલ્બમાં એક સુરેખ તારને બદલે તારનું ગૂંચળું વાપરવામાં આવે છે.
હેતુલક્ષી પ્રશ્નોત્તર
પ્રશ્ન 1. નીચેના પ્રશ્નોના ઉત્તર એક શબ્દ / વાક્યમાં આપો :
( 1 ) વિદ્યુતપ્રવાહનો SI એકમ કયા વૈજ્ઞાનિકના માનમાં રાખવામાં આવ્યો છે? (March 20)
( 2 ) પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રૉન વચ્ચે આકર્ષણ બળ લાગે કે અપાકર્ષણ બળ?
( 3 ) જૂલ, કુલંબ અને વૉલ્ટ એકમો વચ્ચેનો સંબંધ જણાવો.
( 4 ) વિદ્યુતપ્રવાહ માપક સાધન પરિપથમાં શ્રેણીમાં જોડાય કે સમાંતર જોડાય?
( 5 ) સમાન પરિમાણોવાળા તાંબાના અને ઍલ્યુમિનિયમના તારના બે છેડાઓ વચ્ચે સમાન વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત લાગુ પાડતાં કયા તારમાંથી વધુ મૂલ્યનો વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય?
( 6 ) વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરના સિદ્ધાંત ૫૨ કાર્ય કરતા એક વિદ્યુત ઉપકરણનું નામ આપો.
( 7 ) એક સુવાહક તારને સમાન રીતે ખેંચી લાંબો કરતાં તેના અવરોધમાં શું ફેરફાર થાય?
( 8 ) Ws એકમમાં રજૂ કરી શકાય એવી એક ભૌતિક રાશિનું નામ જણાવો.
( 9 ) ધાત્વીય વાહકમાં વિદ્યુતપ્રવાહના વહન માટે જવાબદાર કણનું નામ આપો.
(10) વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત કયા સાધન વડે માપી શકાય?
(11) ચલ અવરોધની પરિપથ સંજ્ઞા દર્શાવો.
(12) 100 unit વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાય ત્યારે કેટલા જૂલ ઊર્જા વપરાઈ ગણાય?
(13) સૂત્રાત્મક રીતે ઓલ્મનો નિયમ રજૂ કરો.
પ્રશ્ન 2. ખાલી જગ્યા પૂરો :
(1) ……… ૫૨નો વિદ્યુતભાર ઋણ લેવામાં આવે છે.
(2) વાહકમાં વૈવાજિક વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા અને ………ની દિશા પરસ્પર વિરુદ્ધ હોય છે.
(3) 
સંજ્ઞા ……… વિદ્યુતઘટકની છે.
સંજ્ઞા ……… વિદ્યુતઘટકની છે.(4) વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો SI એકમ …… છે.
(5) પરિપથમાં વિદ્યુતઘટક સાથે વૉલ્ટમિટર ……. જોડાણમાં જોડવામાં આવે છે.
(6) પરિપથ સાથે બૅટરી જોડતાં રૈવાજિક વિદ્યુતપ્રવાહ બાહ્ય પરિપથમાં બૅટરીના ……. ધ્રુવથી …….. ધ્રુવ તરફ વહે છે.
(7) વિદ્યુતપાવરનો SI એકમ …….. છે.
(8) જૂલના નિયમ મુજબ અવરોધમાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા-ઊર્જા ……. .ના વર્ગના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
(9) 1 unit = …….. જૂલ (joule)
(10) નીચે દર્શાવેલ પરિપથમાં X અને Y બિંદુઓ વચ્ચેનો સમતુલ્ય અવરોધ …….. છે.
(11) વિદ્યુત-ઊર્જા ખર્ચાવાનો સમયદર એટલે ……..
(12) 1 A = …….. μA
પ્રશ્ન 3. નીચેનાં વિધાનો ખરાં છે કે ખોટાં તે જણાવો :
(1) વિદ્યુતપ્રવાહનો SI એકમ કુલંબ છે.
(2) પરિપથમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહના માપન માટે એમિટર અવરોધ સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે.
(3) W = VQ
(4) જુદાં જુદાં મૂલ્યના અવરોધોને સમાંતર જોડતાં દરેકમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન હોય છે.
(5) શ્રેણી-જોડાણનો સમતુલ્ય અવરોધ (Rs) હોય, તો
(6) વિદ્યુત ઇસ્ત્રીમાં નિક્રોમના તારનો ઉપયોગ થાય છે.
(7) ધાત્વિક તારનું તાપમાન અમુક હદ સુધી વધારતાં તેનો અવરોધ ઘટે છે.
(8) સમાન દ્રવ્યના અને સમાન લંબાઈના જાડા અને પાતળા તારમાં જાડા તારનો અવરોધ પાતળા તાર કરતાં ઓછો હોય છે.
(9) એમિટર વડે વિદ્યુતભાર માપી શકાય છે.
(10) કાર્યના એકમને જૂલ દર્શાવી શકાય છે.
(11) 60 W અને 220Vના બે બલ્બને 220 Vના વૉલ્ટેજ ઉદ્ગમ સાથે શ્રેણીમાં જોડતાં મહત્તમ પ્રકાશિત થાય છે.
(12) આ સંજ્ઞા બૅટરી દર્શાવે છે.
ઉત્તર :
(1) ખોટું
(2) ખરું
(3) ખરું
(4) ખોટું
(5) ખોટું
(6) ખરું
(7) ખોટું
(8) ખરું
(9) ખોટું
(10) ખરું
(11) ખોટું
(12) ખોટું
પ્રશ્ન 4. નીચેના દરેક પ્રશ્નના ઉત્તર માટે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો :
1. વિદ્યુતભારનો SI એકમ ……. છે.
A. ઍમ્પિય૨
B. વૉલ્ટ
C. વૉટ
D. કુલંબ
ઉત્તર : D. કુલંબ
2. 1.6 C વિદ્યુતભારમાં કેટલા ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે?
A. 1017
B. 1018
C. 1019
D. 1020
ઉત્તર : C. 1019
3. 1 μ A = ………. mA
A. 10-16
B. 10-3
C. 103
D, 106
ઉત્તર : B. 10-3
4. નીચેનામાંથી કયા દ્રવ્યમાં આપેલ કદમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા વધુ હોય છે?
A. તાંબું
B. કાચ
C. રબર
D. લોખંડ
ઉત્તર : A. તાંબું
5. ઓહ્મના નિયમ અનુસાર ….
A. વિદ્યુતપ્રવાહના વધારા સાથે અવરોધ વધે છે.
B. વૉલ્ટેજના વધારા સાથે અવરોધ વધે છે.
C. વૉલ્ટેજના વધારા સાથે વિદ્યુતપ્રવાહ વધે છે.
D. વૉલ્ટેજના વધારા સાથે અવરોધ અને વિદ્યુતપ્રવાહ બંને વધે છે.
ઉત્તર : C. વૉલ્ટેજના વધારા સાથે વિદ્યુતપ્રવાહ વધે છે.
6. એક વાહક તારમાંથી 2 A વિદ્યુતપ્રવાહ 1 મિનિટ સુધી પસાર કરતાં આ તારમાંથી કેટલો વિદ્યુતભાર પસાર થશે?
A. 2 C
B. 30 C
C. 60 C
D. 120 C
ઉત્તર : D. 120 C
7. વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતનો એકમ ……. છે.
A. J
B. J/C
C. JC
D. C/J
ઉત્તર : D. C/J
8. 3 C વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે 15 J કાર્ય કરવું પડે, તો તે બે બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત કેટલો હશે?
A. 3 V
B. 15 V
C. 5 V
D. 45 V
ઉત્તર : C. 5 V
9. વાહક તારની અવરોધકતા ક્યાં પરિબળો પર આધાર રાખે છે?
A. તારની લંબાઈ
B. તારના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ
C. તારનું કદ
D. તારના દ્રવ્ય
ઉત્તર : D. તારના દ્રવ્ય
10. નીચેનામાંથી કઈ ભૌતિક રાશિ kWhમાં દર્શાવી શકાય?
A. કાર્ય
B. વિદ્યુતપાવર
C. વિદ્યુતપ્રવાહ
D. વિદ્યુતસ્થિતિમાન
ઉત્તર : A. કાર્ય
11. વિદ્યુતક્ષેત્રના કોઈ એક બિંદુનું વિદ્યુતસ્થિતિમાન 10V છે. 0.5 C વિદ્યુતભારને અનંત અંતરેથી તે બિંદુ સુધી લાવવા માટે કેટલું કાર્ય કરવું પડે?
A. 0.5 J
B. 2 J
C. 5 J
D. 10 J
ઉત્તર : C. 5 J
12. વિદ્યુતક્ષેત્રમાં A બિંદુથી B બિંદુ સુધી એકમ ધન વિદ્યુતભારને લઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય …… છે.
A. A બિંદુનું વિદ્યુતસ્થિતિમાન
B. B બિંદુનું વિદ્યુતસ્થિતિમાન
C. A અને B બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત
D. A બિંદુથી B બિંદુ સુધીનો વિદ્યુતપ્રવાહ
ઉત્તર : C. A અને B બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત
13. કોઈ અવરોધક તારને સમાન રીતે ખેંચીને તેની લંબાઈ બમણી કરતાં તેની અવરોધકતામાં શું ફેરફાર થાય?
A. બમણી થશે
B. અડધી થશે
C. ચોથા ભાગની થશે
D. બદલાશે નહીં
ઉત્તર : D. બદલાશે નહીં
14. 5 Ω, 10 Ω અને 15 Ω ના ત્રણ અવરોધોને એકબીજા સાથે સમાંતર જોડતાં પરિપથનો સમતુલ્ય અવરોધ ……. થશે.
A. 5 Ω થી નાનો
B. 15 Ω થી મોટો
C. 30 Ω થી વધુ
D. 30 Ω જેટલો
ઉત્તર : A. 5 Ω થી નાનો
15. નીચેનાં વિધાનો A અને B માટે કયો વિકલ્પ સાચો છે?
વિધાન A : અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણમાં દરેક અવરોધમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન હોય છે.
વિધાન B : અવરોધોના સમાંતર જોડાણમાં દરેક અવરોધના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન હોય છે.
A. વિધાન A સાચું અને વિધાન B ખોટું છે.
B. વિધાન A ખોટું અને વિધાન B સાચું છે.
C. વિધાન A અને વિધાન B બંને સાચાં છે.
D. વિધાન A અને વિધાન B બંને ખોટાં છે.
ઉત્તર : C. વિધાન A અને વિધાન B બંને સાચાં છે.
16. 100 Ω અવરોધ ધરાવતા બલ્બમાંથી મહત્તમ 1 A વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરી શકાય છે, તો આ બલ્બનો પાવર કેટલો હશે?
A. 10 W
B. 100 W
C. 1000 W
D. 0.01 W
ઉત્તર : B. 100 W
17. નીચેનામાંથી કયો વિદ્યુત-ઊર્જાનો એકમ નથી?
A. Ws
B. kWh
C. J
D. W
ઉત્તર : D. W
18. નીચેનામાંથી કઈ ભૌતિક રાશિનો એકમ વૉલ્ટ-ઍમ્પિયર છે?
A. વિદ્યુત-ઊર્જા
B. વિદ્યુતપાવર
C. ઉષ્મા-ઊર્જા
D. વિદ્યુતસ્થિતિમાન
ઉત્તર : B. વિદ્યુતપાવર
19. 2 Ω, 3 Ω અને 5 Ω ના અવરોધોને શ્રેણીમાં જોડી તેની સાથે 10Vની બૅટરી જોડતાં 2 Ω અવરોધના બે છેડાઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ….. હશે.
A. 10 V
B. 5 V
C. 3 V
D. 2 V
ઉત્તર : D. 2 V
20. તારના દ્રવ્યની અવરોધકતા ……. પર આધાર રાખે છે.
A. તારની લંબાઈ
B. તારના આડછેદના ક્ષેત્રફળ
C. તારના તાપમાન
D. તારના કદ
ઉત્તર : C. તારના તાપમાન
21. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ 1.5 Vના બે વિદ્યુતકોષોને જોડતાં A અને B બિંદુઓ વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત કેટલો હશે?
A. 1.5 V
B. 3 V
C. 0.75 V
D. 0 V
ઉત્તર : B. 3 V
પ્રશ્ન 5. નીચેના પ્રશ્નોના માગ્યા પ્રમાણે ઉત્તર આપો (પ્રકીર્ણ) :
(1) નીચેના પૈકી કયા તારમાંથી સહેલાઈથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થઈ શકે?
(a) જાડો તાર અને (b) તે જ દ્રવ્યનો, તેટલી જ લંબાઈનો અને તેટલા જ વૉલ્ટના ઉદ્ગમ સાથે જોડેલ પાતળો તા૨. કારણ આપો.
ઉત્તર : જાડા તારમાંથી, કારણ કે તેનો અવરોધ પાતળા તાર કરતાં ઓછો છે.
(2) વિદ્યુત-ઊર્જાનો વ્યાપારિક એકમ શું છે?
ઉત્તર : કિલોવૉટ-ક્લાક (kWh) અર્થાત્ unit
(3) વિદ્યુત બલ્બ કયા સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે?
ઉત્તર : વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર
(4) 5 Ω અને 10 Ω ના બે અવરોધોને શ્રેણીમાં જોડતાં તેમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહોની સરખામણી કરો.
ઉત્તર : અહીં, બંને અવરોધો શ્રેણી-જોડાણમાં હોવાથી બંનેમાંથી સમાન વિદ્યુતપ્રવાહ વહે છે.
આમ, બંને અવરોધોમાંથી વહેતા પ્રવાહોનો ગુણોત્તર 1 : 1 છે.
(5) નીચેનાં વિધાનોમાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
(a) એક વૉલ્ટ એટલે એક જૂલ પ્રતિ કુલંબ છે.
(b) એક વૉલ્ટ એટલે એક જૂલ પ્રતિ ઍમ્પિયર છે.
ઉત્તર : વિધાન (a) સાચું છે.
(6) કોઈ પણ ઘટકનો અવરોધ અચળ રાખી, તેના બે છેડા વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત અડધો કરવામાં આવે, તો વિદ્યુતપ્રવાહમાં શું ફેરફાર થાય?
ઉત્તર : વિદ્યુતપ્રવાહનું મૂલ્ય પ્રારંભિક કરતાં અડધું થશે.
(7) વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત અચળ રાખી, પરિપથનો અવરોધ અડધો કરવામાં આવે, તો પ્રવાહના મૂલ્યમાં શું ફેરફાર થશે?
ઉત્તર : પ્રવાહનું મૂલ્ય પ્રારંભિક મૂલ્ય કરતાં બમણું થશે.
(8) એક વિદ્યુત બલ્બ પર 12 V, 36 W લખેલું છે. આનો અર્થ એ થાય કે તેનો 12Vના ઉદ્ગમ સાથે ઉપયોગ કરવો જોઈએ. આપેલ લખાણ પરથી બીજું શું કહી શકાય?
ઉત્તર : આપેલ વિદ્યુત બલ્બ 36J/sના દરથી વિદ્યુત-ઊર્જા ખર્ચશે.
(9) વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસ૨ ૫૨ કાર્ય કરતાં બે ઉપકરણોનાં નામ આપો.
ઉત્તર : વિદ્યુત ઇસ્ત્રી અને વિદ્યુત ટોસ્ટર
(10) વિદ્યુત બલ્બમાં ભરવામાં આવતા બે વાયુનાં નામ આપો.
ઉત્તર : આર્ગોન, નાઇટ્રોજન
(11) ફિલામેન્ટવાળા વિદ્યુત બલ્બ શા માટે પાવર-કાર્યક્ષમ નથી?
ઉત્તર : ફિલામેન્ટવાળા વિદ્યુત બલ્બને જે વિદ્યુતપાવર લાગુ પાડવામાં આવે છે, તેમાંથી મોટા ભાગનો પાવર ઉષ્મા-ઊર્જારૂપે વ્યય પામે છે, (તેથી બલ્બ ગરમ થાય છે.). બહુ ઓછો પાવર પ્રકાશ-ઊર્જા સ્વરૂપે મળે છે. તેથી ફિલામેન્ટવાળા વિદ્યુત બલ્બ પાવર-કાર્યક્ષમ નથી.
[ટ્યૂબલાઇટમાં ફિલામેન્ટ ન હોવાથી તે ખૂબ સારા પાવર- કાર્યક્ષમ છે.]
(12) ઓલ્મનો નિયમ કયા સંજોગોમાં લાગુ પાડી શકાય?
ઉત્તર : વાહક સાથે વૉલ્ટેજ લાગુ પાડતાં તેનું તાપમાન, દબાણ વગેરે ભૌતિક પરિસ્થિતિ ન બદલાતી હોય; તેવા સંજોગોમાં ઓહ્મનો નિયમ લાગુ પાડી શકાય.
(13) તાપીય ઘટક તરીકે નિક્રોમનો ઉપયોગ શા માટે થાય છે?
ઉત્તર : નિક્રોમ(મિશ્રધાતુ)ની અવરોધકતા ખૂબ ઊંચી છે. તેનું ગલનબિંદુ પણ ખૂબ ઊંચું હોવાથી તે 800°C જેટલા ઊંચા તાપમાને પણ હવા સાથે પ્રક્રિયા કરતું નથી. તેથી તેનો ઉપયોગ તાપીય ઘટક તરીકે થાય છે.
(14) પ્રમાણભૂત અવરોધ બનાવવા કૉન્સ્ટનટન અને મૅગેનિનનો ઉપયોગ શા માટે થાય છે?
ઉત્તર : કૉન્સ્ટનટન અને મૅગેનિનની અવરોધકતા મધ્યમ હોય છે અને તે તાપમાનથી લગભગ સ્વતંત્ર હોય છે.
તેથી આ દ્રવ્યોનો ઉપયોગ પ્રમાણભૂત અવરોધો બનાવવા થાય છે.
(15) ફ્યૂઝ તાર બનાવવા સીસા અને ટિનની મિશ્રધાતુ શા માટે વપરાય છે?
ઉત્તર : સીસા અને ટિનની મિશ્રધાતુનું ગલનબિંદુ નીચું હોવાથી તેનો ઉપયોગ ફ્યૂઝ તારમાં થાય છે.
(16) અવરોધક અને અવરોધ વચ્ચેનો ભેદ જણાવો.
ઉત્તર : અવરોધક એ વિદ્યુતઘટક છે, જ્યારે અવરોધ એ અવરોધકનો ગુણધર્મ છે, જેને કારણે ઇલેક્ટ્રૉનની ગતિ અવરોધાય છે.
(17) વિદ્યુતપરિપથમાં લોડ શબ્દનો અર્થ શું છે?
ઉત્તર : વિદ્યુત બલ્બ, હીટર, ઍરકંડિશનર, મોટર, વગેરે વિદ્યુત ઉપકરણોને લોડ કહે છે, કારણ કે તેઓ વિદ્યુત-ઊર્જાનો વપરાશ કરે છે.
(18) અવરોધોના સમાંતર જોડાણમાં વિદ્યુતપ્રવાહનું વિભાજન કઈ રીતે થાય છે?
ઉત્તર : અવરોધોના સમાંતર જોડાણમાં વિદ્યુતપ્રવાહનું વિભાજન અવરોધોના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં (વ્યસ્ત ગુણોત્તરમાં) થાય છે.
(19) અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણમાં વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતનું વિભાજન કઈ રીતે થાય છે?
ઉત્તર : અવરોધોના શ્રેણી-જોડાણમાં વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતનું વિભાજન અવરોધોના સમપ્રમાણમાં થાય છે.
(20) વાહકમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થવાથી ઉષ્મા શા માટે ઉત્પન્ન થાય છે?
ઉત્તર : વાહકના મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન્સની આયનો કે પરમાણુઓ સાથે અથડામણો થવાને કારણે ઇલેક્ટ્રૉન્સની ગતિ-ઊર્જાનું ઉષ્મા-ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.
(21) એમિટરના અવરોધ વિશે શું કહી શકાય?
ઉત્તર : એમિટરનો અવરોધ શક્ય તેટલો નાનો – આદર્શ રીતે શૂન્ય હોવો જોઈએ.
(22) વૉલ્ટમિટરના અવરોધ વિશે શું કહી શકાય?
ઉત્તર : વૉલ્ટમિટરનો અવરોધ ખૂબ મોટો – આદર્શ રીતે અનંત હોવો જોઈએ.
(23) ધાત્વિક તારનો અવરોધ તાપમાન પર કઈ રીતે આધાર રાખે છે?
ઉત્તર : ધાત્વિક તારનું તાપમાન વધારતાં તેનો અવરોધ વધે છે.
(24) જે પદાર્થનો અવરોધ તાપમાન સાથે ઘટે તેવા બે પદાર્થોનાં નામ આપો.
ઉત્તર : જર્મેનિયમ, સિલિકોન (અર્ધવાહક)
(25) જે પદાર્થનો અવરોધ તાપમાનથી લગભગ સ્વતંત્ર હોય તેવા એક પદાર્થનું નામ આપો.
ઉત્તર : મૅગેનિન (Cu, Mn અને Niની મિશ્રધાતુ)
(26) હીટર ગૂંચળાની બે લાક્ષણિકતાઓ જણાવો.
ઉત્તર : હીટર ગૂંચળાની (1) અવરોધક્તા ઊંચી અને (2) ગલનબિંદુ ઊંચું હોય છે.
(27) એક વિદ્યુત ઉપકરણનું પાવર-વૉલ્ટેજ રેટિંગ 100 W – 250 V છે. તેનો અર્થ શું થાય?
ઉત્તર : આ વિદ્યુત ઉપકરણને 250 Vના વિદ્યુત-પ્રાપ્તિસ્થાન સાથે જોડતાં તે 100 W પાવર વાપરે છે. (પ્રતિસેકન્ડે 100 J ઊર્જા વાપરે છે.)
(28) વિદ્યુત બલ્બના ફિલામેન્ટ કરતાં લાંબા તારમાં શા માટે ઘણી ઓછી ઊર્જા ઉદ્ભવે છે?
ઉત્તર : ફિલામેન્ટની સરખામણીમાં વિદ્યુત તારના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ઘણું વધુ હોય છે. (અર્થાત્ જાડા હોય છે.) તેથી તારનો અવરોધ ફિલામેન્ટ કરતાં ખૂબ ઓછો હોવાથી તેમાં ઘણી ઓછી ઊર્જા (ઉષ્મા) ઉદ્ભવે છે.
(29) ઓમિક વાહકનો અવરોધ તેને લાગુ પાડેલા વૉલ્ટેજ ૫૨ કઈ રીતે આધાર રાખે છે?
ઉત્તર : વાહકનો અવરોધ તેને લાગુ પાડેલા વૉલ્ટેજ ૫૨ આધાર રાખતો નથી.
(30) વિદ્યુતકોષના બે ધ્રુવો વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત કયા કારણે હોય છે?
ઉત્તર : વિદ્યુતકોષમાં રાસાયણિક પ્રક્રિયા થવાને કારણે એક ધ્રુવ ૫૨ ઇલેક્ટ્રૉન જમા થતાં, તે ઋણ વિદ્યુતભારિત થાય છે અને બીજા ધ્રુવ પર ઇલેક્ટ્રૉનની અછત (અભાવ) વર્તાતા, તે ધન વિદ્યુતભારિત થાય છે.
(31) વિદ્યુત-ઊર્જાના નાનામાં નાના વ્યાપારિક એકમનું નામ આપી વ્યાખ્યાયિત કરો.
ઉત્તર : વિદ્યુત-ઊર્જાનો નાનામાં નાનો વ્યાપારિક એકમ Wh છે.
‘1 Wના દરે 1 hમાં ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઊર્જા 1 Wh કહેવાય.”
મૂલ્યો આધારિત પ્રશ્નોત્તર (Value Based Questions with Answers)
- નીચે આપેલ દરેક ફકરો વાંચો અને તેની નીચે આપેલા પ્રશ્નોના ઉત્તર આપો :
1. મેધાએ જોયું કે, શાળાની ઓસરી(કોરિડોર)ની ટ્યૂબલાઇટ આખો દિવસ ચાલુ રહે છે. તેણે આ બાબત વર્ગશિક્ષકના ધ્યાનમાં લાવી અને વર્ગશિક્ષકે આચાર્યને જણાવ્યું. આચાર્યએ તુરંત પગલાં લીધાં.
(1) આ રીતે મેધાએ હવાનું પ્રદૂષણ ઓછું કર્યું કહેવાય. સમજાવો.
(2) આમાં મેધાએ કયાં મૂલ્યો દર્શાવ્યાં કહેવાય ?
(3) શાળામાં વિદ્યુતવપરાશ કઈ રીતે ઘટાડી શકાય?
ઉત્તર :
(1) વિદ્યુત-ઊર્જા | વિદ્યુતપાવરના ઉત્પાદન માટે અશ્મીભૂત ઈંધણ બાળવામાં આવે છે. આમ, વિદ્યુતની બચત એ ઈંધણની બચત છે. ઈંધણ ઓછું બળે, તો હવાનું પ્રદૂષણ ઓછું થાય.
(2) મેધાએ હિંમત, કદર અને પર્યાવરણની જાળવણી જેવાં મૂલ્યો દર્શાવ્યા.
(3) વિદ્યાર્થીઓએ વર્ગખંડની બહાર જતાં પહેલાં વર્ગખંડના પંખા- લાઇટ બંધ કરવા જોઈએ. તેઓએ પાણીનો બગાડ ન કરવો જોઈએ, કારણ કે પાણી વડે પણ વિદ્યુત-ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે.
2. શાલિની ધોરણ 10ની વિદ્યાર્થિની છે. તેની માતા ધાતુનું પાત્ર ધરાવતી જૂની વિદ્યુત કીટલીમાં ચા બનાવે છે. તેમણે કીટલીની સ્વિચ ચાલુ કરી, તો તેમને વિદ્યુતનો તીવ્ર ઝટકો (શોક) લાગ્યો.
શાલિનીએ મેઇન સ્વિચ બંધ કરી દીધી અને જોયું કે જોડાણનો તાર તૂટેલો હતો, જ્યાં તેની માતા કીટલીને અડકી હતી.
તેણે એ પણ જોયું કે, લાલ અને કાળા આવરણવાળા તાર પાવર પ્લગના નીચેના છેડાઓ સાથે બરાબર જોડાયેલા હતા, પરંતુ લીલા આવરણવાળો તાર પ્લગના ઉપરના છેડા સાથે જોડાયેલ ન હતો.
શાલિનીએ તૂટેલા જોડાણનું વાયરનું દોરડું બદલી નાખ્યું અને ત્રણ વાયરવાળું ઘેર પાવર પ્લગના છેડા આગળ બરાબર મજબુત રીતે જોડ્યું.
(1) શાલિનીએ શા માટે મેઇન સ્વિચ ઝડપથી બંધ કરી હતી?
(2) જ્યારે શાલિનીની માતાને શોક લાગ્યો ત્યારે લાલ, કાળો અને લીલો – આ પૈકી ક્યો તાર કીટલીને સ્પર્શતો હતો?
(3) આ ઘટનામાં શાલિનીએ ક્યાં મૂલ્યો દર્શાવ્યાં છે?
ઉત્તર :
(1) શાલિનીએ તેની માતાને બચાવવા માટે મેઇન સ્વિચ ઝડપથી બંધ કરી હતી.
(2) 220 V જેટલા ઊંચા વિદ્યુતસ્થિતિમાને રહેલ લાલ તાર વિદ્યુત કીટલીની ધાતુના ભાગને સ્પર્શતો હતો.
(3) શાલિનીએ સમયસૂચકતા, માતાની કાળજી તથા ઘરવપરાશનાં વિદ્યુતજોડાણોનું જ્ઞાન અને રોજિંદી ક્રિયાઓ જેવાં મૂલ્યો રજૂ કર્યાં.
3. એમિટરનો ઉપયોગ કરીને અમેય એક પ્રયોગ કરી રહ્યો હતો. અચાનક એમિટર તેના હાથમાંથી પડી ગયું અને તૂટી ગયું. તે ગભરાઈ ગયો કે શિક્ષક તેને ઠપકો આપશે. તેના સહપાઠીએ પણ તેને સલાહ આપી કે શિક્ષક્ને ન કહેતો, પરંતુ તે માન્યો નહિ અને શિક્ષકને જાણ કરી. શિક્ષકે તેને શાંતિથી સાંભળ્યો અને ઠપકો આપ્યા વિના કહ્યું કે, આ એક અકસ્માત છે. શિક્ષક આ મોકાનો ફાયદો ઉઠાવી આખા વર્ગને એમિટરની આંતરિક રચના બતાવી.
(1) અમેયે ક્યાં મૂલ્યો દર્શાવ્યાં?
(2) એમિટરનો ઉપયોગ શું છે? તે પરિપથમાં કેવી રીતે જોડાય છે?
(3) જેમાં અમેય એમિટરનો ઉપયોગ કરવાનો હતો, તેવા કોઈ એક પ્રયોગનો હેતુ જણાવો.
ઉત્તર :
(1) અમેયે પ્રામાણિકતા, આત્મવિશ્વાસ અને હિંમત જેવાં મૂલ્યો રજૂ કર્યાં.
(2) એમિટર વડે પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ માપી શકાય છે, તે પરિપથમાં શ્રેણીમાં જોડાય છે.
(3) અમેય ઓલ્મના નિયમની ચકાસણીના પ્રયોગમાં એમિટરનો ઉપયોગ કરવાનો હશે.
4. મિતાલીની માતા મહેમાનો માટે રસોઈ બનાવતી હતી. મિતાલીએ જોયું કે, તેની માતાએ એક જ પ્લગ-પૉઇન્ટ સાથે માઇક્રોવેવ, હોટ પ્લેટ અને ફૂડ પ્રોસેસર જોડ્યા હતા. તેણે તરત જ સ્વિચ બંધ કરી, બધા પ્લગ દૂર કર્યા અને તેમને જુદા જુદા પ્લગ-પૉઇન્ટમાં જોડ્યા.
(1) આપણે એક જ પાવરપૉઇન્ટ સાથે ઘણાં બધાં વિદ્યુત ઉપકરણોજોડીએ તો શું થાય?
(2) ઉપકરણનો પાવર એટલે શું?
(3) મિતાલીએ આ ક્રિયામાં કયાં કયાં મૂલ્યો દર્શાવ્યાં?
ઉત્તર :
(1) એક જ પ્લગ-પૉઇન્ટ સાથે ઘણાં બધાં વિદ્યુત ઉપકરણો જોડવાથી અને ચાલુ કરવાથી, અતિભારણ (ઓવરલોડિંગ) થાય છે અને આગ લાગી શકે છે.
(2) વિદ્યુત ઉપકરણનો પાવ૨ એટલે એકમ સમયમાં તેના વડે વપરાતી વિદ્યુત-ઊર્જા.
(3) મિતાલીએ સભાનતા અને જવાબદાર વલણ જેવાં મૂલ્યો રજૂ કર્યાં.
5. વિશ્વાએ જોયું કે, એક ધાબામાં 100 W પાવરના લગભગ 50 બલ્બ પ્રકાશી રહ્યા છે. તેણે દર કલાકે ખર્ચાતી વિદ્યુત-ઊર્જાની ગણતરી કરી અને ધાબાના માલિકને આવા સામાન્ય ફિલામેન્ટવાળા બલ્બ વા૫૨વાને બદલે CFL બલ્બનો ઉપયોગ કરી, વિદ્યુત-ઊર્જાનો વપરાશ ઘટાડવા કહ્યું.
(1) 1 unitના ₹ 5 લેખે 100 Wના 50 બલ્બના વપરાશથી દર કલાકે કેટલી કિંમતની વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાશે?
(2) CFL શું છે?
(3) ઉપરના કિસ્સામાં વિશ્વાએ કયાં મૂલ્યો દર્શાવ્યાં?
ઉત્તર :
(1) આ કિસ્સામાં ₹ 25ની વિદ્યુત-ઊર્જા વપરાશે.
(2) CFL એટલે કૉમ્પેક્ટ ફ્યૂરોસેન્ટ લૅમ્પ.
(3) વિશ્વાએ જવાબદાર વર્તણૂક, નાગરિક તરીકેની સતર્કતા, કટોકટીમાં માર્ગ કાઢવાની વિચારશક્તિ અને વિશ્લેષણ જેવાં મૂલ્યો રજૂ કર્યાં.
પ્રાયોગિક કૌશલ્યો આધારિત પ્રશ્નોત્તર (Practical Skill Based Questions with Answers)
1. એમિટર અને વૉલ્ટમિટરના સ્કેલ નીચે દર્શાવ્યા છે:
(1) એમિટર અને વૉલ્ટમિટરની રેન્જ શું છે?
(2) એમિટર અને વૉલ્ટમિટરની લઘુતમ માપનશક્તિ કેટલી છે?
ઉકેલ :
(1) એમિટરની રેન્જ 6 A અને વૉલ્ટમિટરની રેન્જ 1.5 V છે.
(2) એમિટરની લઘુતમ માપનશક્તિ
2. આકૃતિ જુઓ અને આદર્શ એમિટર અને આદર્શ વૉલ્ટમિટરનાં અવલોકનો જણાવો. (અહીં કોઈ શૂન્ય ત્રુટિ નથી.)
3. એક વિદ્યાર્થી ઓહ્મના નિયમની ચકાસણીના પ્રયોગમાં તેને આપેલ એમિટરમાં 17 કાપાનું અવલોકન નોંધે છે. આ એમિટરમાં 0 અને 0.5 A વચ્ચે 10 વિભાગો હોય, તો 17 વિભાગોનું મૂલ્ય શું હશે?
ઉકેલ :
4. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ 10 Ω ના ચાર અવરોધો એક ચોરસ બનાવે છે. A અને C બિંદુઓ તેમજ A અને B બિંદુઓ વચ્ચેના સમતુલ્ય અવરોધ શોધો.
5. પરિપથમાં દર્શાવેલ એમિટર કેટલો પ્રવાહ નોંધશે?
6. નીચે આપેલ માહિતી વાંચોઃ
(1) તાંબાની અવરોધકતા ઍલ્યુમિનિયમ કરતાં ઓછી છે અને ઍલ્યુમિનિયમની અવરોધકતા કૉન્સ્ટનટન કરતાં ઓછી છે.
(2) A, B, C, D, E અને F એમ 6 તાર નીચે દર્શાવ્યા મુજબ તૈયાર કર્યા છેઃ
7. દરેકનો અવરોધ R એવા n અવરોધોને પ્રથમ શ્રેણીમાં અને ત્યારબાદ સમાંતર જોડતાં, શ્રેણી અને સમાંતર સંયોજનોના સમતુલ્ય અવરોધોનો ગુણોત્તર કેટલો થાય?
ઉકેલઃ
8. નીચે દર્શાવેલ પરિપથમાં જોડેલા વૉલ્ટમિટર અને એમિટરનાં અવલોકનો જણાવો :
9. નીચે દર્શાવેલ પરિપથ માટે:
(1) દરેક અવરોધમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ
(2) પરિપથમાંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ
(3) પરિપથનો સમતુલ્ય અવરોધ શોધો.
10. સમાન મૂલ્ય r ધરાવતા ત્રણ અવરોધોને જુદી જુદી કેટલી રીતે જોડી શકાય ? કયા કિસ્સામાં સમતુલ્ય અવરોધ ( 1 ) મહત્તમ અને ( 2 ) ન્યૂનતમ મળે?
ઉકેલ :
(1) પરિપથ (A)નો સમતુલ્ય અવરોધ મહત્તમ મળે.
(2) પરિપથ (B)નો સમતુલ્ય અવરોધ ન્યૂનતમ મળે.
हमसे जुड़ें, हमें फॉलो करे ..
- Telegram ग्रुप ज्वाइन करे – Click Here
- Facebook पर फॉलो करे – Click Here
- Facebook ग्रुप ज्वाइन करे – Click Here
- Google News ज्वाइन करे – Click Here