• facebook
  • whatsapp
  • telegram

విద్యుత్తు

            ఆధునిక మానవుడికి విద్యుత్తు ఒక ప్రాథమిక అవసరం. విద్యుత్తు శక్తి స్వరూపం. దీని నుంచి యాంత్రిక, ఉష్ణ, ధ్వని, కాంతి మొదలైన ఇతర శక్తులను పొందవచ్చు. కాబట్టి, విద్యుచ్ఛక్తిని కృత్రిమ శక్తి వనరుగా భావించవచ్చు. విద్యుదీకరణ ప్రక్రియకు, విద్యుత్ ప్రవాహానికి మూలం పదార్థంలోని ఎలక్ట్రాన్లే.
 

ఇస్తే ధనం... తీసుకుంటే రుణం...
       ప్రతి పదార్థానికి పరమాణువులుంటాయి. పరమాణు కేంద్రకంలో తటస్థ న్యూట్రాన్లతోపాటు, ధనావేశిత ప్రోటాన్లు, బలమైన కేంద్రక బలాలతో బంధించి ఉంటాయి. కేంద్రకం చుట్టూ రుణావేశిత ఎలక్ట్రాన్లు కక్ష్యల్లో పరిభ్రమిస్తాయి. పరమాణువులో ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు సమాన సంఖ్యలో ఉండటం వల్ల, పరమాణువులు తటస్థంగా ఉంటాయి. రెండు వస్తువులను పరస్పరం రాపిడికి (ఘర్షణకు) గురిచేస్తే, వాటిలో ఒకటి ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోతే, మరొకటి ఎలక్ట్రాన్లను గ్రహిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్లు కోల్పోయిన వస్తువు ధనావేశాన్ని (ఎక్కువ ప్రోటాన్ల వల్ల), ఎలక్ట్రాన్లు పొందిన వస్తువు రుణావేశాన్ని (ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్ల వల్ల) పొందుతుంది. విజాతీయ విద్యుదావేశాలు పరస్పరం ఆకర్షించుకుంటే, సజాతీయ ఆవేశాలు వికర్షించుకుంటాయి.
         రాపిడికి గురైన రెండు వస్తువుల్లో ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయే ధర్మం అధికంగా ఉండేది ధనావేశాన్ని పొందుతుంది.కింది శ్రేణిలో వస్తువులు ఒక క్రమంలో ఉన్నాయి.

ఆ క్రమంలోని ఏ రెండు వస్తువులను తీసుకుని రాపిడి జరిపినా శ్రేణిలో ముందుగా పేర్కొన్న వస్తువుకు ధనావేశం, తర్వాత వచ్చే వస్తువుకు రుణావేశం వస్తాయి. ఉదాహరణకు గాజుతో రుద్దిన జుట్టుకు రుణావేశం ఏర్పడితే ప్లాస్టిక్ దువ్వెనతో రుద్దబడిన జుట్టుకు ధనావేశం ఏర్పడుతుంది. 1. అరచెయ్యి   2. గాజు          3. వెంట్రుకలు (జుట్టు)    4. నైలాను    5. ఉన్ని  6. పిల్లి చర్మం   7. పట్టు (సిల్క్)   8. కాగితం 9. పత్తి     10. రబ్బరు    11. పాలిస్టరు    12. పి.వి.సి. ప్లాస్టిక్
q= +ne
n = బదిలీ అయ్యే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 
e = 1.6 × 10-19C
* ఒక వియుక్త వ్యవస్థ నికర విద్యుదావేశం స్థిరం. దీనినే 'ఆవేశ నిత్యత్వ నియమం' అంటారు. 
* విద్యుదావేశ (విద్యుత్ పూరణ) SI. ప్రమాణం కులూం (C). ఒక కులూం విద్యుదావేశంలో ఉండే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 6 × 1018.
¤* d దూరంలో ఉన్న రెండు విద్యుదావేశాలు q1, q2 ల మధ్య పనిచేసే ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలం (F) పరిమాణాన్ని కులూం విలోమవర్గ నియమంతో తెలుసుకోవచ్చు.
F = 1/4 
* విద్యుదీకరించిన వస్తువు ఉపరితలంపై మాత్రమే విద్యుదావేశం ఉంటుంది.

ఉపరితలంపై మొనదేలిన (sharp) అంచుల వద్ద ఎక్కువ విద్యుదావేశం కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది
 

పిడుగుకు ప్రేరణ - స్థిర విద్యుత్ ప్రేరణ..
           అనావేశిత వస్తువు వద్దకు ఆవేశిత వస్తువును తీసుకొస్తే, అనావేశిత వస్తువులో భిన్న ఆవేశాలు ప్రేరేపితమవడాన్ని 'స్థిర విద్యుత్ ప్రేరణ' అంటారు. ధనావేశిత గోళం తి, అనావేశిత గోళం తీ లోని రుణావేశాలను తనవైపు ఆకర్షించి, ధనావేశాలను వికర్షిస్తుంది.
           మేఘాలు, మేఘాలు - గాలి మధ్య జరిగే రాపిడి వల్ల మేఘంపై అత్యధిక ఆవేశం ఏర్పడుతుంది. మేఘాలు విద్యుదావేశాన్ని కలిగి ఉంటాయని బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్ అనే శాస్త్రవేత్త గాలి పటాలను ప్రయోగించి కనుక్కున్నాడు. మేఘంపై ఉన్న ఆవేశం, తనకు సమీపంలో ఉన్న వస్తువులపై- అంటే ఎత్త్తెన భవనాలు, టవర్లు, తాటిచెట్లపై వ్యతిరేక ఆవేశాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది. 
           మేఘం, ఎత్త్తెన ప్రదేశాల మధ్య ఉన్న ఆవేశాల మధ్య ఏర్పడే స్థిర ఆకర్షణ బలం వల్ల, అత్యధిక విద్యుత్ ఉత్సర్గం ఏర్పడుతుంది. ఈ విద్యుత్ ఉత్సర్గమే పిడుగు. విద్యుత్ ఉత్సర్గ మార్గంలో, గాలి అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతలకు వేడి కావడంవల్ల వెలువడే ప్రతిదీప్తి మెరుపు. పిడుగు వల్ల, గాలి విస్ఫోటక వ్యాకోచం చెంది, ఏర్పరచే అఘాత తరంగాలు (Shock waves) వల్ల ఉరుము వినిపిస్తుంది.
           పిడుగుకు విరుగుడు: ఎత్త్తెన చెట్ల కింద నిలుచోవద్దు. ఆరుబయటకంటే తలుపులు వేసిన (మూసిన) ఇంట్లో, ప్రయాణిస్తుంటే వాహనాల్లోనే కూర్చోవడం ఉత్తమం. ఎందుకంటే, విద్యుదావేశం ఉపరితలంపైనే ఉంటుంది. కాబట్టి, లోపల ఉన్నవారికి ఎలాంటి హాని కలుగదు.
           ఎత్త్తెన భవనాలను పిడుగుపాటు నుంచి కాపాడేందుకు, రాగి బద్దను భవనానికి కొంత ఎత్తు నుంచి, భూమి వరకు, బయటి గోడకు అమర్చాలి.
లోహబద్దపై చివర మొనదేలిన అనేక ముళ్లు ఉంటాయి. లోహబద్ద రెండు చివరల మధ్య ఏర్పడే అత్యధిక పొటెన్షియల్ తేడావల్ల, పిడుగుతో జనించిన విద్యుత్ ప్రవాహం, లోహ బద్ద ద్వారా భూమిని చేరుతుంది.
          కొంత ఎత్తులో ఉన్న విమానంపై పిడుగు పడినప్పటికీ ఎలాంటి హాని కలుగదు. ఎందుకంటే- అది భూమితో అనుసంధానం కానందువల్ల, విద్యుత్ ప్రసరించకపోవడంతో ప్రయాణికులు సురక్షితంగా ఉంటారు.

 

ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం...
          లోహ పరమాణువుల్లో చివరి కక్ష్య (వేలన్సీ) ఎలక్ట్రాన్లు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, కక్ష్యను దాటి వాహక పట్టీకి చేరి స్వేచ్ఛగా చలిస్తాయి. కాబట్టి, వీటిని స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు (free electrons) అంటారు. విద్యుత్ ప్రసార ప్రక్రియలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే పాల్గొంటాయి. స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు, లోహ పదార్థాల్లో పుష్కలంగా ఉంటాయి కాబట్టి, అవి ఉత్తమ విద్యుత్ వాహకాలు. స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు లేని గాజు, చెక్క, రబ్బరు వంటి విద్యుత్ బందకాలలో (insulators) విద్యుత్ ప్రసరించదు. 
          విద్యుత్ వాహక మధ్యచ్ఛేదం ద్వారా 't' కాలంలో ప్రవహించే విద్యుదావేశం 'q' అయితే, దాని ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం 'i' అవుతుంది.
i=q/t
       విద్యుత్ ప్రవాహానికి ప్రమాణం 'ఆంపియర్'. గాల్వనామీటర్, అమ్మీటర్ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలిచే పరికరాలు. వీటిని విద్యుత్ వలయంలో శ్రేణిలో కలుపుతారు.

 

విద్యుత్ పల్లమెరుగునా...? 
       నీరు ఎత్త్తెన ప్రాంతం నుంచి లోతట్టు ప్రాంతానికి, వాయువు అధిక పీడన ప్రాంతం నుంచి అల్పపీడన ప్రాంతానికి, ఉష్ణం ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల నుంచి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు ప్రవహించే విధంగా, విద్యుత్ అధిక విద్యుత్ పొటెన్షియల్ నుంచి తక్కువ పొటెన్షియల్ ప్రాంతానికి ప్రవహిస్తుంది.
       లోహకడ్డీ, రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ తేడాను కలిగిస్తే, దానిలో విద్యుత్ ప్రసరిస్తుంది. ప్రమాణ ధన విద్యుదావేశాన్ని అనంత దూరం నుంచి విద్యుత్ క్షేత్రంలోని ఒక బిందువు వద్దకు తీసుకుని రావడానికి, క్షేత్రానికి వ్యతిరేకంగా చేసిన పనిని ఆ బిందువు వద్ద విద్యుత్ పొటెన్షియల్ అంటారు.
                    విద్యుత్ పొటెన్షియల్ = జరిగిన పని/విద్యుదావేశం
                                             V = W/q
* పొటెన్షియల్ ప్రమాణం ఓల్ట్ (జువీబీ). కాబట్టి, విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌ను 'ఓల్టేజి' అని కూడా సంబోధిస్తారు.
* రెండు బిందువుల మధ్య పొటెన్షియల్ తేడాను ఓల్ట్‌మీటరుతో కనుక్కోవచ్చు. ఓల్ట్‌మీటరును, రెండు బిందువులకు సమాంతరంగా అనుసంధానం చేస్తారు. 
* విద్యుత్ ప్రవాహానికి కావాల్సిన పొటెన్షియల్ తేడాను ప్రాయోగికంగా కలుగజేసేది విద్యుత్ ఘటం (Cell) లేదా పవర్ జనరేటర్లు.

విద్యుత్ ఘటం, ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఉన్న పొటెన్షియల్ తేడాను (ఇతర అనుసంధానాలు లేనప్పుడు) విద్యుచ్ఛాలక బలం (Electromotive force) అంటారు. విద్యుత్ ఘటంలో రసాయన శక్తి, విద్యుచ్ఛక్తిగా పరివర్తనం చెందుతుంది. ఘటం విద్యుచ్ఛాలక బలాన్ని 'పొటెన్షియో మీటర్' ఉపయోగించి కనుక్కోవచ్చు.
* ఒక ఓల్ట్ పొటెన్షియల్ తేడా ఉన్న రెండు బిందువుల మధ్య ఎలక్ట్రాన్‌ను తీసుకుపోవడానికి చేసిన పనిని 'ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్' (eV) అంటారు. ఇది పని లేదా శక్తికి చిన్న ప్రమాణం.
                             1eV = 1.6 × 10-19J
* భూమిని ఎలక్ట్రాన్ల మహాసముద్రంగా భావించవచ్చు. భూమి నుంచి ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్లను గ్రహించినా లేదా ఇచ్చినా ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యలో మార్పు రాదు. కాబట్టి భూ పొటెన్షియల్‌ను శూన్యంగా తీసుకుంటారు.అనుపాత స్థిరాంకం, R విద్యుత్ నిరోధాన్ని సూచిస్తుంది. వాహకంలో ప్రవహించే ఎలక్ట్రాన్లు కంపన స్థితిలో ఉన్న పదార్థ పరమాణువులను ఢీకొట్టడంవల్ల వాటి ప్రవాహానికి అవరోధం ఏర్పడుతుంది. ఇది యాంత్రికశాస్త్ర 'ఘర్షణ'ను పోలి ఉంటుంది.

* విద్యుత్ నిరోధ ప్రమాణం ఓమ్ (జూ) 
* తీగ నిరోధం (R), దాని జ్యామితీయ ఆకారం, పదార్థ స్వభావం, ఉష్ణోగ్రత మొదలైన అంశాలపై ఆధార పడుతుంది. 
* తీగ నిరోధం, దాని పొడవు (l) కు అనులోమానుపాతంలో, మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (A) కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
R ∝ l /A
l = పొడవు
A = మందం లేదా మధ్యచ్ఛేదం 

 

కాపలాదారు....
             గృహాలను విద్యుదాఘాతాల నుంచి కాపాడేందుకు 'ఫ్యూజు'ను ఉపయోగిస్తారు. అధిక విద్యుత్ గృహంలోకి ప్రవేశించగానే ప్యూజువైరు కరిగిపోయి వలయం విచ్ఛిన్నం అవుతుంది. దీనికోసం ఫ్యూజు వైరుకు అధిక నిరోధం, అల్ప ద్రవీభవన స్థానం ఉండాలి. వైరు మందం అత్యల్పంగా ఉంటే దాని నిరోధం ఎక్కువగా ఉంటుంది. దీనికి బదులుగా ఫ్యూజు తీగను పలుమార్లు మార్చాల్సివస్తుందని మందమైన తీగను లేదా కొన్ని సన్నని తీగల చుట్టను ఫ్యూజుల్లో ఉపయోగిస్తారు. కాని, ఇది అత్యంత ప్రమాదకరం.

* విద్యుత్ హీటర్లు, గీజర్లు, ఇస్త్రీ పెట్టెలు, విద్యుత్ బల్బుల్లో అధిక నిరోధం ఉన్న తీగ చుట్టలను ఉపయోగిస్తారు. దీనికోసం ఎక్కువ పొడవు, తక్కువ మందం ఉన్న తీగను స్ప్రింగ్ మాదిరి చుట్టి ఉపయోగిస్తారు. 
* నైక్రోమ్ (80% నికెల్ + 20% క్రోమియం) అధిక విద్యుత్ నిరోధం, ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రతల వల్ల దీనిని ఎలక్ట్రిక్ హీటర్లలో ఉపయోగిస్తారు. 
* వెండి అత్యుత్తమ విద్యుత్ వాహకం. దీని నిరోధం ఇతర లోహాల నిరోధం కంటే తక్కువ. రాగి, అల్యూమినియం ఉత్తమ విద్యుత్ వాహకాలు. 
* లోహాల విద్యుత్ నిరోధం ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద లోహ అయాన్‌ల కంపనాలు పెరిగి ఎలక్ట్రాన్లతో జరిగే అభిఘాతాల సంఖ్య కూడా పెరుగుతుంది. 
* అర్ధవాహకాలైన సిలికాన్, జర్మేనియంల విద్యుత్ నిరోధం ఉష్ణోగ్రతతో తగ్గుతుంది. 
* లోహాల ఉష్ణోగ్రతను తగ్గిస్తూ పోతే, వాటి నిరోధం క్రమంగా తగ్గుతూ ఒక ప్రత్యేక ఉష్ణోగ్రత వద్ద శూన్యమవుతుంది. ఈ ఉష్ణోగ్రతను సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత అంటారు. శూన్య నిరోధం ఉన్న పదార్థాన్ని అతివాహకం (super conductor) అంటారు. 
* 1911లో హెచ్.కామర్‌లింగ్ ఓనెస్ అనే శాస్త్రవేత్త పాదరసాన్ని 4.2 కెల్విన్ ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబరచి, మొదటిసారిగా అతివాహకతను గుర్తించాడు. 
* మాంగనిన్ (86% రాగి + 12% మాంగనీస్ + 2% నికెల్), కాన్‌స్టంటన్ (45% నికెల్ + 55% రాగి) వంటి మిశ్రమ లోహాల విద్యుత్ నిరోధంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం దాదాపుగా శూన్యం. కాబట్టి వీటిని ప్రామాణిక నిరోధాల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.

పక్షులకు షాక్ కొట్టదెందుకు? 
          వీధిలోని విద్యుత్ తీగలపై ఉన్న పక్షులకు ఎలాంటి విద్యుదాఘాతం (Electric shock) కలుగదు. ఎందుకంటే- అవి విద్యుత్ ప్రసారానికి అవసరమయ్యే రెండు తీగల్లో (230 V, 0V) ఒకదానిపైనే ఉంటాయి. 230 V తీగపైకి చేరిన వెంటనే పక్షి పొటెన్షియం 230V కి చేరుతుంది. పక్షి శరీరం ఒకే పొటెన్షియల్ కలిగి ఉన్నందున విద్యుత్ ప్రసారం జరగక షాక్ కొట్టదు. దురదృష్టవశాత్తు పక్షి శరీర భాగం మరొక తీగ (0V) ని తాకితే, విద్యుత్ ప్రసారం జరిగి, అది చనిపోతుంది. ఒక తీగపైనున్న పక్షిని, మరొక తీగపైనున్న పక్షి స్పృశించినా, అవి రెండూ విద్యుదాఘాతానికి గురవుతాయి.

Posted Date : 13-10-2020

గమనిక : ప్రతిభ.ఈనాడు.నెట్లో వచ్చే ప్రకటనలు అనేక దేశాల నుండి, వ్యాపారస్తులు లేదా వ్యక్తుల నుండి వివిధ పద్ధతులలో సేకరించబడతాయి. ఆయా ప్రకటనకర్తల ఉత్పత్తులు లేదా సేవల గురించి ఈనాడు యాజమాన్యానికీ, ఉద్యోగస్తులకూ ఎటువంటి అవగాహనా ఉండదు. కొన్ని ప్రకటనలు పాఠకుల అభిరుచిననుసరించి కృత్రిమ మేధస్సు సాంకేతికతతో పంపబడతాయి. ఏ ప్రకటనని అయినా పాఠకులు తగినంత జాగ్రత్త వహించి, ఉత్పత్తులు లేదా సేవల గురించి తగిన విచారణ చేసి, తగిన జాగ్రత్తలు తీసుకొని కొనుగోలు చేయాలి. ఉత్పత్తులు / సేవలపై ఈనాడు యాజమాన్యానికి ఎటువంటి నియంత్రణ ఉండదు. కనుక ఉత్పత్తులు లేదా సేవల నాణ్యత లేదా లోపాల విషయంలో ఈనాడు యాజమాన్యం ఎటువంటి బాధ్యత వహించదు. ఈ విషయంలో ఎటువంటి ఉత్తర ప్రత్యుత్తరాలకీ తావు లేదు. ఫిర్యాదులు తీసుకోబడవు.

 

కానిస్టేబుల్స్‌ : ప్రిలిమ్స్

పాత ప్రశ్నప‌త్రాలు

 

విద్యా ఉద్యోగ సమాచారం

 

నమూనా ప్రశ్నపత్రాలు

 

లేటెస్ట్ నోటిఫికేష‌న్స్‌