ముఖ్య‌మైన ప్ర‌శ్న‌లు - జ‌వాబులు

1. లోరెంజ్ - డ్రూడ్ ఎలక్ట్రాన్ సిద్ధాంతం సహాయంతో విద్యుత్ ప్రవాహానికి ఎలక్ట్రాన్‌లు ఎలా కారణమో వివరించండి. (4 మార్కులు)
జ: * లోహాల లాంటి వాహకాల్లో అధిక సంఖ్యలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు, ధనాత్మక అయాన్‌లు నిర్దిష్ట స్థానాల్లో ఉంటాయని 19వ శతాబ్దానికి చెందిన శాస్త్రవేత్తలైన డ్రూడ్, లోరెంజ్ ప్రతిపాదించారు. ఈ ధనాత్మక అయాన్‌ల అమరికను లాటిస్ (lattice) అంటారు.
* వాహకాన్ని ఒక తెరిచిన వలయం (open circuit)గా భావిద్దాం. పటం (a)లో చూపినవిధంగా వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌లు స్వేచ్ఛగా ఏ దిశలో కదులుతాయో నిర్ణయించలేని విధంగా చలిస్తాయి. ఈ విధమైన చలనాన్ని క్రమరహిత చలనం (Random motion) అంటారు.
* పటం (a)లో చూపినట్లు వాహకంలో ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదాన్ని ఊహిస్తే, ఒక సెకను కాలంలో ఆ మధ్యచ్ఛేదాన్ని ఎడమ నుంచి కుడికి దాటివెళ్లే ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య, ఒక సెకను కాలంలో అదే మధ్యచ్ఛేదాన్ని కుడి నుంచి ఎడమకు దాటివెళ్లే ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్యకు సమానం. అంటే తెరిచి ఉన్న వలయం లాంటి వాహకంలో ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదం వెంబడి కదిలే ఆవేశం శూన్యం. 

             

* ఒక బల్బుతో సహా వాహకం రెండు చివరలను బ్యాటరీకి కలిపితే, బ్యాటరీ నుంచి బల్బుకు శక్తి సరఫరా జరగడం వల్ల అది వెలుగుతుంది. ఈ శక్తి సరఫరాకు కారణం ఎలక్ట్రాన్‌లు.

* బ్యాటరీ నుంచి బల్బుకి శక్తి సరఫరాకు కారణం ఎలక్ట్రాన్‌లే అయితే, అవి ఒక క్రమ పద్ధతిలో చలిస్తాయి.
(పటం bని గమనిస్తే)

* ఎలక్ట్రాన్‌లు క్రమ పద్ధతిలో చలిస్తే, వాహకంలోని ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటివెళ్లే ఫలిత ఆవేశం వ్యవస్థితమవుతుంది. ఇలా ఎలక్ట్రాన్‌లు క్రమపద్ధతిలో చలించడాన్ని విద్యుత్ ప్రవాహం అంటారు. కాబట్టి, విద్యుత్ ప్రవాహం అంటే ఆవేశాల క్రమచలనం అని చెప్పొచ్చు.

2. బ్యాటరీ ఎలా పనిచేస్తుంది? వివరించండి.  (4 మార్కులు)
జ: బ్యాటరీలో రెండు లోహపు పలకలు (ఎలక్ట్రోడ్‌లు), ఒక రసాయనం (విద్యుద్విశ్లేష్యం) ఉంటాయి. బ్యాటరీ రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఉండే విద్యుద్విశ్లేష్యంలో పరస్పరం వ్యతిరేక దిశల్లో చలించే ధన, రుణ అయాన్‌లు ఉంటాయి.
(పటం aలో చూడచ్చు). 
*ఈ అయాన్‌లపై విద్యుద్విశ్లేష్యం కొంత బలాన్ని ప్రయోగించడం వల్ల అవి నిర్దిష్ట దిశలో చలిస్తాయి. ఈ బలాన్ని రసాయన బలం (Fc) అంటారు.
* బ్యాటరీలో ఉపయోగించిన రసాయన స్వభావాన్ని బట్టి, ధన అయాన్‌లు బ్యాటరీలో ఏదో ఒక లోహపు పలకవైపు కదిలి, ఆ పలకపై పోగవుతాయి. ఫలితంగా ఆ లోహపు పలక ధనావేశ పూరితమవుతుంది. ఆ పలకను ఆనోడ్ (anode) అంటారు.
* ధనావేశ అయాన్‌లకు వ్యతిరేక దిశలో రుణావేశ అయాన్‌లు చలించి రెండో లోహపు పలకపై పోగవుతాయి. ఆ పలక రుణావేశ పూరితమవుతుంది. దీన్ని కాథోడ్ (Cathode) అంటారు. లోహపు పలకలపై ఆవేశం సంతృప్త స్థితిని చేరేవరకు, ఇలా ఆవేశాలు పోగవుతూనే ఉంటాయి. 
                                      
* లోహపు పలకలపై ఆవేశం సంతృప్త స్థితిని చేరాక, కదిలే అయాన్‌లపై మరోబలం పనిచేస్తుంది. ఈ బలాన్ని విద్యుత్ బలం (Fe) అంటారు. విద్యుత్ బలదిశ రసాయన బల దిశకు వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది. విద్యుత్ బలం పరిమాణం, లోహపు పలకలపై పోగైన ఆవేశంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. 
                                      
* విద్యుత్ బలం కంటే రసాయన బలం కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, ఆవేశాలు అవి చేరాల్సిన పలకలవైపే కదులుతాయి. పటం b చూడండి. రసాయన బలంతో విద్యుత్ బలం సమానమయ్యే వరకు ఆవేశాలు పలకలపై పోగవుతూనే ఉంటాయి. విద్యుత్ బలం, రసాయన బలం సమానమైనప్పుడు ఆవేశాల చలనం ఆగిపోతుంది. ఈ విషయాన్ని పటం C లో చూడవచ్చు. 
                                       
* మనం కొనే కొత్త బ్యాటరీలు సమబలాల ప్రభావంతో ఉన్న ఆవేశాలను కలిగియుండే స్థితిలో ఉంటాయి. పటం d చూడండి. కాబట్టి బ్యాటరీ రెండు ధ్రువాల మధ్య స్థిర పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటుంది. 
                                        
* బ్యాటరీలోని పలకలపై పోగయ్యే ఆవేశ పరిమాణం, బ్యాటరీలో ఉపయోగించిన రసాయన స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
* ఒక వాహక తీగను బ్యాటరీ ధ్రువాలకు కలిపినప్పుడు, వాహక తీగ రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం ఏర్పడుతుంది. ఈ పొటెన్షియల్ భేదం వాహకం అంతటా విద్యుత్‌క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. (వాహకంలో విద్యుత్ క్షేత్ర దిశ ధన ధ్రువం నుంచి రుణ ధ్రువం వైపుగా ఉంటుంది)
* వాహకంలో అధిక సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంటాయని మనకు తెలుసు. బ్యాటరీ ధన ధ్రువం దానికి దగ్గరలో ఉన్న వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆకర్షిస్తుంది. అందువల్ల ఎలక్ట్రాన్‌లు ధన ధ్రువం వైపు కదులుతాయి. అప్పుడు ఆ పలకపై ధనావేశ పరిమాణం తగ్గుతుంది. కాబట్టి, రసాయన బలం కంటే విద్యుత్ బలం తగ్గుతుంది. అప్పుడు రసాయన బలం, రుణావేశ అయాన్‌లను ధనావేశ పలక నుంచి బయటకు లాగి వాటిని రుణావేశ పలకవైపు కదిలేలా చేస్తుంది.
* ఈ రుణావేశ అయాన్‌లు, రుణ ధ్రువం మధ్య ఉండే బలమైన వికర్షణ కారణంగా రుణ ధ్రువం, వాహకంలోకి ఎలక్ట్రాన్‌ను నెడతాయి. కాబట్టి విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య స్థిరంగా ఉంటుంది. రసాయన, విద్యుత్ బలాల మధ్య సమతాస్థితి ఏర్పడే వరకు పైన తెలిపిన ప్రక్రియ కొనసాగుతూనే ఉంటుంది. 
(F_c = F_e)         

3. emf, పొటెన్షియల్ భేదాల మధ్య తేడాలు రాయండి. (4 మార్కులు)

జ:

4. వాహక నిరోధం ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడుతుందని నీవెలా పరీక్షిస్తావు?     (4 మార్కులు)
జ:  
          

* మల్టీమీటరు సహాయంతో బల్బు నిరోధం కనుక్కోవాలి.
* ఈ విలువను నమోదు చేయాలి.
* పటంలో చూపిన విధంగా వలయంలో 'బ్యాటరీ', 'కీ' లను కలపాలి.
* స్విచ్ సహాయంతో వలయం పూర్తిచేయాలి. బల్బు వెలుగుతుంది.
* కొద్దినిమిషాల తర్వాత బల్బు నిరోధం మల్టీమీటరు సహాయంతో తిరిగి కనుక్కోవాలి.
* రెండోసారి కనుక్కున్న బల్బు నిరోధం వలయం తెరచి ఉన్నప్పుడు కనుక్కున్న బల్బు నిరోధం కంటే ఎక్కువగా ఉండటం గుర్తిస్తాం.
* స్విచ్ సహాయంతో వలయం పూర్తిచేయగానే బల్బు వెలుగుతుంది. అంతేకాదు బల్బు వేడెక్కుతుంది. బల్బులోని ఫిలమెంట్ ఉష్ణోగ్రత పెరగడం కారణంగా దాని నిరోధం పెరిగింది. అంటే ఒక వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు వాహక నిరోధం దాని ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. 

5. ఎలక్ట్రిక్ షాక్ (విద్యుత్ ఘాతం) అంటే ఏమిటి? ఇది ఎలా సంభవిస్తుంది? (4 మార్కులు)
జ: * మానవ శరీరం ఒక నిరోధకం. మన శరీర నిరోధకం విలువ సాధారణంగా 100 Ω (శరీరం ఉప్పునీటితో తడిసినప్పుడు) నుంచి 5,00,000 Ω (చర్మం బాగా పొడిగా ఉంటే)కు మధ్యస్థంగా ఉంటుంది.
* ఉదాహరణకు మనం 24 V బ్యాటరీని వేళ్లతో తాకినప్పుడు వలయం పూర్తి అయ్యిందనుకుందాం. మన శరీర నిరోధం 1,00,000 Ω అనుకుంటే మన శరీరం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం  = 0.00024 A అవుతుంది. ఇది చాలా స్వల్ప పరిమాణంలో ఉండే విద్యుత్ ప్రవాహం. ఇది మన శరీరం ద్వారా ప్రవహించినప్పటికీ ఎలాంటి ప్రమాదం ఉండదు.
* మన ఇళ్లలో వాడే కరెంటు తీగల ఓల్టేజ్ 240 V ఉంటుంది. దీన్ని తాకితే మన శరీరం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం  = 0.0024 A అవుతుంది.
* ఈ విద్యుత్ మన శరీరంలో ప్రవహించడం వల్ల శరీరంలోని వివిధ అవయవాలు నిర్వహించే పనులకు ఆటంకం కలుగుతుంది. ఇలా ఆటంకం కలగడమే విద్యుత్ ఘాతం.
* మన శరీరం ద్వారా ఇంకా విద్యుత్ ప్రవహిస్తూ ఉంటే, శరీరంలోని కణజాలం దెబ్బతింటుంది. ఫలితంగా శరీరం నిరోధం తగ్గిపోతుంది.
* శరీరం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించే కాలం పెరుగుతున్నకొద్దీ కణజాలం బాగా దెబ్బతిని, శరీర నిరోధం ఇంకా తగ్గిపోతుంది. ఫలితంగా శరీరం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ పెరుగుతుంది.  
* ఇలా విద్యుత్ ప్రవాహం 0.07 A వరకు చేరితే, అది గుండె పనితీరుపై ప్రభావం చూపుతుంది. ఈ విద్యుత్ ప్రవాహం గుండె ద్వారా ఒక సెకను కంటే ఎక్కువ కాలం ప్రవహిస్తే మనిషి స్పృహ కోల్పోతాడు. ఇంకా ఎక్కువ కాలం ప్రవహిస్తే మనిషి మరణిస్తాడు.

6.  ఉత్పాదించండి. (2 మార్కులు)
జ: * పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు వాహకం నిరోధం (R) దాని పొడవు (l)కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
R α l ...... (1) (ఉష్ణోగ్రత, మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు)
* వాహక నిరోధం, (R) వాహక మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (A)కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
R α (వాహక పొడవు, ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు)
* సమీకరణాలు (1), (2)ల నుంచి
 R α  (ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు)
  = ఇక్కడ ρ అనుపాత స్థిరాంకం
* ఈ అనుపాత స్థిరాంకం ρ ను విశిష్ట నిరోధం లేదా నిరోధకత అంటారు.
* విశిష్ట నిరోధానికి SI ప్రమాణం  Ω  - m (ఓమ్ - మీటరు). 

7. స్థిర ఉష్ణోగ్రత, స్థిర మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం ఉన్న వాహక నిరోధం దాని పొడవుకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని మీరెలా పరీక్షిస్తారు? (2 మార్కులు)
జ:
        

* పటంలో చూపిన విధంగా విద్యుత్ వలయాన్ని కలపాలి.
* సేకరించిన 10 సెం.మీ. పొడవు ఉన్న ఇనుప చువ్వను P, Qల మధ్య కలపాలి.
* స్విచ్ ఆన్ చెయ్యాలి. వలయంలో ఉంచిన అమ్మీటర్‌లో ప్రవహిస్తున్న విద్యుత్ విలువను గుర్తించి నమోదు చేసుకోవాలి.
* P, Qల మధ్య ఉంచిన ఇనుప చువ్వను తొలగించి భిన్నపొడవుల్లో సేకరించిన ఇనుప చువ్వలను ఒకదాని వెంబడి మరొకటి ఉంచుతూ ప్రతి సందర్భంలోనూ అమ్మీటర్‌లోని రీడింగ్‌ను గుర్తించాలి. 

* ఇనుప చువ్వ పొడవు పెరుగుతున్న కొద్దీ వలయంలో ప్రవహించే విద్యుత్ విలువ తగ్గడం గమనిస్తాం. అంటే పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పటికీ చువ్వ పొడవు పెరిగితే, నిరోధం పెరుగుతుంది.
* పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు వాహకం నిరోధం (R) దాని పొడవు (l)కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. R  l (ఉష్ణోగ్రత, మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు)

8. కిర్‌ఛాఫ్ నియమాలను తెలిపి ఉదాహరణలతో వివరించండి. (4 మార్కులు)
జ: ¤ రెండు సరళమైన నియమాలనే కిర్‌ఛాఫ్ నియమాలు అంటారు. అవి
a) జంక్షన్ నియమం
b) లూప్ నియమం
a) జంక్షన్ నియమం: వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం విభజన చెందే ఏ జంక్షన్ వద్దనైనా, ఆ జంక్షన్‌ను చేరే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తం, ఆ జంక్షన్‌ను వీడిపోయే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తానికి సమానం. అంటే వలయంలోని ఏ జంక్షన్ వద్ద కూడా ఆవేశాలు పోగవడమనేది జరగదు.
ఉదా: పటంలో O బిందువు జంక్షన్. మూడు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వాహక తీగలను కలిపే బిందువును జంక్షన్ అంటారు. 
                                              

 పటం ప్రకారం
* జంక్షన్ 'O'ను చేరే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తం = I₁ + I₄ + I₆
*  జంక్షన్ 'O'ను వదిలే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తం = I₂ + I₃ + I₅
* జంక్షన్ నియమాన్ని అనుసరించి I₁ + I₄ + I₆ = I₂ + I₃ + I₅
b) లూప్ నియమం: ఒక మూసిన వలయంలోని వివిధ పరికరాల రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాలలో పెరుగుదల, తగ్గుదలల బీజీయ మొత్తం శూన్యం.
* ఈ నియమం శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని అనుసరించి వస్తుంది.
ఉదా: లూప్ నియమాన్ని కింది పటంలో చూపిన వలయానికి అన్వయిద్దాం. 
                      
* ACDBA లూప్‌లో - V₂ + I₂R₂ - I₁R₁ + V₁ = 0
* EFDCE లూప్‌లో - (I₁ + I₂) R₃ - I₂R₂ + V₂ = 0
* EFBAE లూప్‌లో - (I₁ + I₂) R₃ - I₁R₁ + V₁ = 0 

9. 1 kWh విలువను జౌళ్లలో కనుక్కోండి. (2 మార్కులు)
జ: 1 kW = 1000 W = 1000 J/s
   1 kWh = (1000 J/s) (60 × 60 s)
              = 3600 × 1000 J = 3.6 × 10⁵ Joules

10. ఇంటిలోకి వచ్చే కరెంటు ఓవర్‌లోడ్ కావడం గురించి వివరించండి.  (4 మార్కులు)
జ: సాధారణంగా మన ఇంటిలోకి విద్యుత్ రెండు తీగల ద్వారా వస్తుంది. దీన్ని కరెంట్ లైన్ అంటారు.
* ఈ తీగల నిరోధం చాలా తక్కువ. వీటి మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం 240 V ఉంటుంది. మన ఇంటిలోని వలయం అంతటా ఈ రెండు తీగలు ఉంటాయి.
* ఈ వలయంలో ఫ్యాన్, టీవీ, ఫ్రిజ్ లాంటి విద్యుత్ సాధనాలను కలుపుతాం.
* ఈ విద్యుత్ సాధనాలన్నీ సమాంతర సంధానంలో ఉంటాయి. కాబట్టి ప్రతి సాధనం చివర పొటెన్షియల్ భేదం 240 V అవుతుంది.
* ఒక విద్యుత్ సాధనం నిరోధం తెలిస్తే, ఆ సాధనం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్‌ను  సూత్రం సహాయంతో లెక్కించవచ్చు.
* ప్రతి విద్యుత్ సాధనం దాని నిరోధాన్ని బట్టి, లైన్స్ నుంచి కొంత విద్యుత్‌ను వినియోగించుకుంటుంది. లైన్స్ నుంచి వినియోగించుకున్న మొత్తం విద్యుత్, వివిధ సాధనాల ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్‌ల మొత్తానికి సమానం (జంక్షన్ నియమం). 
* మన ఇంటిలో విద్యుత్ సాధనాల సంఖ్యను పెంచితే అవి లైన్స్ నుంచి వినియోగించుకునే విద్యుత్ కూడా పెరుగుతుంది.
* మన ఇంటి మీటర్ వద్దకు చేరే రెండు తీగల మధ్య 240 V పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటుంది. ఆ తీగ నుంచి కనిష్ఠంగా 5 A, గరిష్ఠంగా 20 Aను వినియోగించుకోవచ్చు. .
                                                   

* ఈ తీగల నుంచి 20 A కంటే ఎక్కువ విద్యుత్‌ను వినియోగించుకుంటే, ఇంటిలోని వలయం బాగా వేడెక్కి మంటలు ఏర్పడే అవకాశం ఉంది. దీన్నే ఓవర్‌లోడ్ అంటారు.
* పటంలో చూపిన 'హీటర్‌'ను స్విచ్ ఆన్ చేస్తే మనం వినియోగించుకునే విద్యుత్ 20 A కంటే ఎక్కువ అవుతుంది. అప్పుడు మంటలు ఏర్పడవచ్చు.

11. ఇళ్లలో ఫ్యూజ్‌ను ఎందుకు వాడతారు?(2 మార్కులు)
జ: ఓవర్‌లోడ్ వల్ల కలిగే ప్రమాదాలను నివారించడానికి, పటంలో చూపినట్లు మన ఇళ్లలోని వలయంలో ఫ్యూజ్ (Fuse) ని ఉపయోగిస్తాం. 
                                                     

* ఈ అమరికలో, లైన్స్ ద్వారా వచ్చే మొత్తం విద్యుత్ ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించాల్సి ఉంటుంది.
* ఫ్యూజ్ అనేది అతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉన్న ఒక సన్నని తీగ.
* ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ 20A మించితే ఆ సన్నని తీగ వేడెక్కి కరిగిపోతుంది.
* అప్పుడు ఇంటిలోని వలయం తెరువబడి విద్యుత్ ప్రవాహం ఆగిపోతుంది. అందువల్ల ఓవర్‌లోడ్ కారణంగా ఇంటిలోని విద్యుత్ సాధనాలకు ఇబ్బంది కలగకుండా ఉంటుంది.
* ఓవర్‌లోడ్ విద్యుత్ విలువ గృహాలకు, పరిశ్రమలకు వేర్వేరుగా ఉంటుంది.

12. మూడు నిరోధాలను శ్రేణిలో కలిపినప్పుడు వాటి ఫలిత నిరోధాన్ని ఉత్పాదించండి. (4 మార్కులు)
జ:

* నిరోధాలను శ్రేణిలో కలిపినప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహానికి ఒకటే మార్గం ఉంది. 
* పటం (a)లో చూపినట్లు R₁, R₂, R₃ నిరోధాలను A, B బిందువుల మధ్య శ్రేణిలో కలిపారు.
* బ్యాటరీ సరఫరా చేసే విద్యుత్ I ఈ మూడు నిరోధాల ద్వారా ప్రవహిస్తుంది.
ఓమ్ నియమం ప్రకారం:
R₁ చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం = V₁ = IR₁
R₂ చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం = V₂ = IR₂
R₃ చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం = V₃ = IR₃
* శ్రేణిలో కలిపిన నిరోధాల వల్ల కలిగే ఫలిత నిరోధం R_eq అనుకుందాం.
* శ్రేణిలోని నిరోధాల వల్ల వలయంలో ఏర్పడే విద్యుత్ ప్రవాహానికి సమానమైన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కలగజేసే మరొక నిరోధాన్ని ఆ నిరోధాల ఫలిత నిరోధం అంటారు. (వలయంలో విద్యుత్ జనకం స్థిరంగా ఉండాలి) కాబట్టి V = I R_eq.
కానీ V = V₁ + V₂ + V₃
విలువలు ప్రతిక్షేపించగా:
I R_eq = IR₁ + IR₂ + IR₃ లేదా R_eq = R₁ + R₂ + R₃
* శ్రేణిలో కలిపిన నిరోధాల వల్ల ఏర్పడే ఫలిత నిరోధం, ఆ విడివిడి నిరోధాల మొత్తానికి సమానమని తెలుస్తుంది. 

13. మూడు నిరోధాలను సమాంతరంగా కలిపినప్పుడు వాటి ఫలిత నిరోధాన్ని ఉత్పాదించండి.  (4 మార్కులు)
జ:
            
* రెండు బిందువులు A, Bల మధ్య కొన్ని నిరోధాలను ఉంచినప్పుడు ఒక్కో నిరోధం విద్యుత్ ప్రవాహానికి విడివిడిగా మార్గాలు చూపినప్పుడు ఆ నిరోధాలను సమాంతరంగా కలిపినట్లు గుర్తించవచ్చు.
* ఈ నిరోధాలకు సమాంతరంగా V ఓల్ట్‌ల emf ఉన్న బ్యాటరీని 'కీ' సహాయంతో పటంలో చూపినట్లు కలపాలి.
* బ్యాటరీ సరఫరా చేసే విద్యుత్ I వద్దకు వెళ్లేసరికి అది I₁, I₂, I₃ మూడు విభాగాలుగా విడిపోయి వరుసగా నిరోధాలు R₁, R₂, R₃ల వెంబడి ప్రవహిస్తుంది. 
* మూడు సమాంతర నిరోధాల తుల్యనిరోధం R_eq అనుకుందాం. ఇప్పుడు బ్యాటరీ ఈ తుల్యనిరోధం కొనల మధ్య V పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కలగజేస్తుంది. అంటే పొటెన్షియల్ భేదంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు.

ఓమ్ నియమం ప్రకారం:  

కానీ,  
విద్యుత్ I మూడు విభాగాలు I₁, I₂, I₃గా విడిపోయింది. కాబట్టి I = I₁ + I₂ + I₃ ........... (1)

కానీ,  
ఈ విలువలను సమీకరణం (1)లో ప్రతిక్షేపించగా

    లేదా   

* సమాంతర సంధానంలో ఉన్న నిరోధాల ఫలిత నిరోధం, ఆ విడివిడి నిరోధాల విలువల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. 

14. కాపర్ కంటే సిల్వర్ మంచి విద్యుద్వాహకం. అయితే విద్యుత్ తీగగా కాపర్‌నే వాడతాం. ఎందుకు? (2 మార్కులు)
జ: *  సిల్వర్ నిరోధకత 1.59 × 10^-8 Ω - m. రాగి నిరోధకత 1.68 × 10^-8 Ω - m.
* ఈ రెండు లోహాలు మంచి విద్యుత్ వాహకాలే. వీటి ద్వారా విద్యుత్‌ను పంపినప్పుడు ఉష్ణరూపంలో నష్టపోయే విద్యుత్ చాలా కనిష్ఠంగా ఉంటుంది.
* సిల్వర్ కంటే కాపరే తక్కువ ఖరీదైంది.
* కాపర్‌కు మెత్తదనంతోపాటు కావాల్సిన విధంగా వంగే స్వభావం ఉంటుంది. సన్నని తీగలుగా తీయడానికి వీలవుతుంది. పెళుసుగా ఉండదు.
* సాపేక్షంగా సిల్వర్ కంటే కాపర్ ఎక్కువగా అందుబాటులో ఉంటుంది.

15. 100 W, 220 V, 60 W, 220 V ఉన్న రెండు బల్బులు ఉన్నాయి. దేని నిరోధం ఎక్కువ? (2 మార్కులు)

జ: విద్యుత్ సామర్థ్యం  

    .^..  నిరోధం  
మొదటి బల్బు విషయంలో: P = 100 W, V = 220 V 

కాబట్టి మొదటి బల్బు నిరోధం  
   .^.. R₁ = 22 × 22 = 484 Ω
¤ రెండో బల్బు విషయంలో: P = 60 W, V = 220 V

   కాబట్టి రెండో బల్బు నిరోధం:   = 806.67 Ω
¤ అంటే R₂ > R₁ అంటే 60 W, 220 V ఉన్న రెండో బల్బు నిరోధం 100 W, 220 V ఉన్న మొదటి బల్బు నిరోధం కంటే ఎక్కువ.

16. ఇళ్లల్లో విద్యుత్ పరికరాలను ఎందుకు శ్రేణిలో కలపరు? (2 మార్కులు)
జ: శ్రేణిలో కలిపిన విద్యుత్ పరికరాల్లో ఏదైనా ఒకటి పనిచేయకపోతే, వలయం తెరుచుకుని (Open Circuit) వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం జరగదు. కాబట్టి మన ఇళ్లల్లో ఉండే వివిధ విద్యుత్ పరికరాలను శ్రేణిలో కలపరు.
ఇళ్లల్లో విద్యుత్ పరికరాలను సమాంతర సంధానంలో కలుపుతారు. ఫలితంగా పరికరాల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం సమానంగా ఉండి వాటిలోని నిరోధాలకు అనుగుణంగా విద్యుత్‌ను వినియోగించుకుని పనిచేస్తాయి.
 

17. 1 మీ. పొడవు, 0.1 మి.మీ. వ్యాసార్ధం ఉన్న వాహక నిరోధం 100 Ω అయితే దీని నిరోధకత ఎంత?  (2 మార్కులు)
జ: ఇచ్చినవి: వాహకం పొడవు l = 1 మీ.
వాహక వ్యాసార్ధం r = 0.1 మి.మీ. = 0.1 × 10^-3 మీ.

వాహక నిరోధం R = 100 Ω
నిరోధకత ρ = ?
సూత్రం: నిరోధకత 
           .^.. నిరోధకత 
                 = 100 × 3.14 × 10^-8 = 3.14 × 10^-6 Ω - m.

18. బల్బులోని ఫిలమెంట్ తయారీకి టంగ్‌స్టన్‌ను వినియోగిస్తారు. ఎందుకు?(ఒక మార్కు)
జ: బల్బులోని ఫిలమెంట్ తయారీకి టంగ్‌స్టన్ అనుకూలమైంది. ఎందుకంటే
a) అతి సన్నటి టంగ్‌స్టన్ తీగకు నిరోధం చాలా ఎక్కువ.
b) దీనికి ద్రవీభవన స్థానం ఎక్కువ.
c) దీనికి నిరోధకత ఎక్కువ (5.6 × 10^-8 Ω - m)
d) దీనికి ఉష్ణోగ్రతా నిరోధక గుణకం చాలా అధికం.
e) దీని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు కాంతిమంతమైన వెలుగు విడుదలవుతుంది.

19. కారు హెడ్‌లైట్లను శ్రేణిలో కలుపుతారా? లేదా సమాంతరంగా కలుపుతారా? ఎందుకు?(2 మార్కులు)
జ: * కారు హెడ్‌లైట్లను సమాంతరంగా కలుపుతారు. ఎందుకంటే రెండు లైట్లలో ఒకటి మాడిపోయినా, రెండోది పనిచేస్తుంది.
* రెండు లైట్లకు ఒకే పొటెన్షియల్ భేదం ఉండి సమాన కాంతి తీవ్రతలతో వెలుగుతాయి.

20. ఇళ్లలో విద్యుత్ పరికరాలను సమాంతరంగా ఎందుకు కలుపుతారు? శ్రేణిలో కలిపితే ఏం జరుగుతుంది? (2 మార్కులు)
జ: * మన ఇళ్లలో విద్యుత్ పరికరాలన్నీ కరెంటు లైన్‌కు వివిధ బిందువుల వద్ద సమాంతరంగా కలుపుతారు.
* కరెంట్ లైన్‌కు విద్యుత్ పరికరాలు శ్రేణిలో కలిపితే ఏ పరికరాన్నయినా ఆపివేస్తే మిగిలిన పరికరాలు కూడా పనిచేయడం ఆగిపోతాయి.
* కరెంట్ లైన్‌కు ఉండే మొత్తం పొటెన్షియల్ భేదం పరికరాలకు లభించకుండా విభజించబడుతుంది. కానీ, పరికరాలు పనిచేయాలంటే వాటన్నింటికీ కరెంట్ లైన్‌కు ఉండే పొటెన్షియల్ భేదం ఉండాలి.

21. మన ఇంటిలోని విద్యుత్ వలయంలో ఫ్యూజ్‌ను సమాంతరంగా కలపాలా? శ్రేణిలో కలపాలా? ఎందుకు?(2 మార్కులు)
జ: * మన ఇంటిలోకి వెళ్లే కరెంట్ లైన్‌కు ఫ్యూజ్‌ను శ్రేణి పద్ధతిలో కలపాలి.
* శ్రేణి పద్ధతిలో పరికరాలను ఏర్పాటు చేస్తే, ఒక పరికరం పని చేయకపోతే మిగిలిన పరికరాలు పనిచేయవు. ఎందుకంటే విద్యుత్ వలయం తెరుచుకుంటుంది.
* కరెంట్ లైన్‌కు ఫ్యూజ్‌ను శ్రేణి పద్ధతిలో కలపడం వల్ల అధిక విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు ఫూజ్ కరిగిపోయి వలయం తెరుచుకుని ఇంట్లో కరెంట్ లైన్‌లో విద్యుత్ సరఫరా ఆగిపోతుంది. దీనివల్ల ఇంటిలోని విద్యుత్ పరికరాలు ఈ అధిక విద్యుత్ బారిన పడవు. కాబట్టి అవి భద్రంగా ఉంటాయి.
22. 30 Ω నిరోధం ఉన్న మూడు నిరోధాలు నీ దగ్గర ఉన్నాయి అనుకుందాం. ఈ మూడింటినీ వాడి ఎన్ని రకాల నిరోధాలు పొందగలం? వాటికి సంబంధించిన పటాలను గీయండి. (4 మార్కులు)
జ: మూడు నిరోధాలను శ్రేణి పద్ధతిలో సంధానం చేసినప్పుడు:
    
మూడు శ్రేణి నిరోధాల తుల్య నిరోధం: R_eq = 30 + 30 + 30 = 90 Ω
మూడు నిరోధాలను సమాంతర పద్ధతిలో సంధానం చేసినప్పుడు:
     

తుల్య నిరోధం: R_eq

రెండు నిరోధాలు శ్రేణిలోనూ, మూడో నిరోధం సమాంతరంగా:
రెండు శ్రేణి నిరోధాల తుల్య నిరోధం: Rs = R₁ + R₂
.^.. Rs = 30 + 30 = 60 Ω

* Rs కు సమాంతరంగా ఉన్న నిరోధం Rp = 30 Ω.

వీటి మొత్తం తుల్య నిరోధం: R_eq 
           
              .^.. R_eq = 20 Ω
రెండు నిరోధాలు సమాంతరంగా కలిపి మూడో నిరోధాన్ని వాటికి శ్రేణిలో కలపడం:
     
సమాంతర నిరోధాల తుల్య నిరోధం: R_p

.^.. R_p = 15 Ω

* R_p, 30 Ω శ్రేణిలో ఉన్నాయి. వాటి తుల్య నిరోధం
R_eq = R_p + 30 = 15 + 30 = 45 Ω
 

23. ఓమ్ నియమాన్ని తెలపండి. దాన్ని సరిచూడటానికి ప్రయోగాన్ని తెలిపి, ప్రయోగ విధానాన్ని వివరించండి. (4 మార్కులు)
జ: ఓమ్ నియమం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం వాహకం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
V ∝ I (ఉష్ణోగ్రత స్థిరం)
 = స్థిరాంకం (R)
* స్థిరాంకం R వాహక విద్యుత్ నిరోధం. దీని SI ప్రమాణం 'ఓమ్' (Ω).
ప్రయోగం: 
ఉద్దేశం: ఒక వాహకానికి సంబంధించిన  విలువ స్థిరమని చూపడం.
కావాల్సిన వస్తువులు: 1.5 V బ్యాటరీలు 5, అమ్మీటర్, వోల్ట్ మీటర్, వాహక తీగలు (రాగి తీగలు), 10 సెం.మీ. పొడవున్న సన్నటి ఇనుపతీగ, స్విచ్.

ప్రయోగ నిర్వహణ పద్ధతి: * పటంలో చూపిన విధంగా వలయాన్ని కలపాలి.
* స్విచ్ ఆన్ చేసి అమ్మీటరులో విద్యుత్ ప్రవాహం, వోల్ట్ మీటరులో పొటెన్షియల్ భేదం రీడింగ్‌లను గుర్తించి పట్టికలో నమోదు చేయాలి.
                      

క్రమ సంఖ్య	పొటెన్షియల్ భేదం: (V)	విద్యుత్ (I)

* ఇప్పుడు వలయంలో ఒక బ్యాటరీకి బదులుగా, రెండు బ్యాటరీలను శ్రేణిలో కలపాలి.
* ఈ సందర్భానికి సంబంధించి అమ్మీటరు, ఓల్ట్ మీటరు రీడింగ్‌లను గుర్తించి పట్టికలో నమోదు చేయాలి.
* ఇదే విధంగా 3, 4, 5 బ్యాటరీలను శ్రేణిలో కలుపుతూ ఈ కృత్యాన్ని మళ్లీ చేయాలి. ప్రతి సందర్భంలోనూ V, I విలువలను పట్టికలో నమోదు చేయాలి.
* ప్రతి సందర్భంలో కనుక్కున్న  విలువలు స్థిరంగా ఉంటాయి.
                                      

* విద్యుత్ (I) విలువను X - అక్షంపై, పొటెన్షియల్ భేదం (V) విలువను Y - అక్షంపై తీసుకుని, తగిన స్కేలు నిర్ణయించుకుని V, Iల మధ్య గ్రాఫ్ గీయాలి.

* గ్రాఫ్ పటంలో చూపిన విధంగా మూల బిందువు నుంచి ప్రయాణించి సరళరేఖలా ఉంటుంది. దీన్ని బట్టి ఓమ్ నియమం నిరూపితమైంది.
 

24. a) ఒక 30 Ω బ్యాటరీని తీసుకుని, పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కొలవండి. ఆ బ్యాటరీని ఏదైనా వలయంలో ఉంచి, పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కొలవండి. మీ రీడింగ్‌లలో ఏమైనా తేడా ఉందా? ఎందుకు? (ఒక మార్కు)

జ: * ఒక వలయంలో బ్యాటరీని ఉంచినప్పటికీ దాని పొటెన్షియల్ భేదంలో మార్పు ఉండదు.
* ఒక బ్యాటరీ emf అది పూర్తిగా నిర్వీర్యం (discharge) అయ్యేవరకు స్థిరంగానే ఉంటుంది.

24. b) బల్బు విడిగా ఉన్నప్పుడు మల్టీ మీటరు సహాయంతో దాని నిరోధాన్ని కొలవండి. ఈ బల్బు 12 V బ్యాటరీ, స్విచ్‌లను శ్రేణిలో కలిపి, స్విచ్ ఆన్ చేయండి. ప్రతి 30 సెకనులకు ఒకసారి బల్బు నిరోధాన్ని కొలవండి. సరైన పట్టికను గీసి దానిలో నమోదు చేయండి. పై పరిశీలనల నుంచి ఏం నిర్ధారిస్తారు? (2 మార్కులు)
జ: * బల్బు విడిగా ఉన్నప్పుడు కంటే వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం వల్ల వెలిగినప్పుడు దాని నిరోధం పెరుగుతుంది.
* బల్బులో విద్యుత్ ప్రవహించగానే అది వెలుగుతుంది. బల్బులోని ఫిలమెంట్ వేడెక్కడంతో దాని నిరోధం పెరుగుతుంది.
* ఒక వాహకం ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే దాని నిరోధం పెరుగుతుంది.
 

25. ఒక తీగ రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం V, ఆ తీగలో ప్రవహించే విద్యుత్ Iలకు సంబంధించిన గ్రాఫ్ గీయండి. ఆ గ్రాఫ్ ఆకారం ఎలా ఉంటుంది? (2 మార్కులు)
జ: ఓమ్ నియమం ప్రకారం స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాహక చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం (V) దానిలో ప్రవహించే విద్యుత్ (I) కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
                                       

V ∝ I (లేదా)  = స్థిరం.
* ప్రవాహ విద్యుత్ (I) విలువలను Y - అక్షంపైన; తీగ చివరల ఉండే పొటెన్షియల్ భేదం (V) విలువలను X - అక్షంపైన తీసుకుంటే గ్రాఫ్ పటంలో చూపినట్లు వస్తుంది.
* ఈ గ్రాఫ్ మూల బిందువు ద్వారా వెళ్లే సరళరేఖగా ఉంటుంది.

26. A, B అనే రెండు నిరోధాలను బ్యాటరీతో శ్రేణిలో కలిపారు. A నిరోధంపై పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కొలవడానికి వోల్ట్‌మీటరు ఉంది. ఈ సందర్భాన్ని వివరించే పటాన్ని గీయండి.   (2 మార్కులు)
జ:
 

27. ఇళ్లలో వాడే వివిధ విద్యుత్ పరికరాలు పాడవకుండా కాపాడటంలో వలయంలోని ఫ్యూజ్ పాత్రను ఎలా అభినందిస్తావు? (2 మార్కులు)

జ: * ఓవర్‌లోడ్ వల్ల కలిగే ప్రమాదాన్ని నివారించడానికి ఇళ్లలోని విద్యుత్ వలయంలో ఫ్యూజ్‌ని ఉపయోగిస్తారు.
* ఈ అమరికలో, లైన్స్ ద్వారా వచ్చే మొత్తం విద్యుత్ ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించాల్సి ఉంటుంది.
* ఫ్యూజ్ అనేది అతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉన్న ఒక సన్నని తీగ. ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ 20 A లకు మించితే ఆ సన్నని తీగ వేడెక్కి కరిగిపోతుంది.
* అప్పుడు ఇంటిలోని మొత్తం వలయం తెరుచుకుని (Open) విద్యుత్ ప్రవాహం ఆగిపోతుంది.
* అందువల్ల ఓవర్‌లోడ్ కారణంగా ఇంటిలోని విద్యుత్ సాధనాలకు ఇబ్బంది కలగకుండా ఉంటుంది.
* ఒక సన్నని తీగ వేలాది రూపాయల విలువ ఉన్న విద్యుత్ పరికరాలను ఓవర్‌లోడ్ ప్రమాదం నుంచి కాపాడగలగడం ఎంతో అభినందనీయం.

28. పటంలో B వద్ద పొటెన్షియల్ శూన్యమైతే A వద్ద పొటెన్షియల్ ఎంత?
            
జ: * 5 Ω వద్ద పొటెన్షియల్ భేదం V₁ = IR = 1 × 5 = 5 V
     * బ్యాటరీ emf V₂ = 2 V
     * మొత్తం పొటెన్షియల్ భేదం V = V₁ + V₂ = (5 + 2)V = 7 V
     * A, B వద్ద మొత్తం పొటెన్షియల్ = V_A + V_B = 7 V
     * కానీ V_B = 0 (ఇచ్చారు)
      A వద్ద పొటెన్షియల్ V_A = 7 V

29. పటం గమనించండి. కింది ప్రశ్నలకు సమాధానాలు రాయండి. (ప్రతి ప్రశ్నకు ఒక మార్కు)
a) 3, 4 నిరోధాలు శ్రేణిలో ఉన్నాయా?
b) 1, 2 నిరోధాలు శ్రేణిలో ఉన్నాయా?
c) ఏదైనా నిరోధంతో బ్యాటరీ శ్రేణి సంధానంలో ఉందా?
d) నిరోధం 3పై పొటెన్షియల్ భేదం ఎంత?
e) నిరోధం 1పై పొటెన్షియల్ భేదం 6 V అయితే వలయంలో ఫలిత emf ఎంత?
                                       
జ: a) 3, 4 నిరోధాలు శ్రేణలో ఉన్నాయి. ఎందుకంటే అవి చివర నుంచి చివరకు సంధానమై ఉన్నాయి.
     b) 1, 2 నిరోధాలు శ్రేణిలో లేవు. ఎందుకంటే అవి చివర నుంచి చివరకు సంధానం చేసి లేవు.
     c) బ్యాటరీ ఏ నిరోధంతోనూ శ్రేణి సంధానంలో లేదు.
    d) నిరోధం 3పై పొటెన్షియల్ భేదం = 6 V
  * నిరోధాలు 3, 4 శ్రేణి పద్ధతిలో సంధానమై ఉన్నాయి. అందువల్ల వాటిపై పొటెన్షియల్ భేదం
      V₃ + V₄ = 8 + V₃
  * నిరోధాలు 3, 4లు నిరోధం 2కు సమాంతరంగా ఉన్నాయి.
      కాబట్టి V₃ + V₄ = 8 + V₃ = 14 V
         V₃ = (14 - 8) V = 6 V
   e) వలయంలో మొత్తం emf = E = V₁ + V₂
      .^.. E = 6 + 14 = 20 V
    (V₁ = 6 V : ఇచ్చినది)

30. మీ శరీర నిరోధం 1,00,000 Ω అయితే మీరు 12 V బ్యాటరీ ముట్టుకున్నప్పుడు మీ శరీరం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం ఎంత? (2 మార్కులు)
జ: ఇచ్చినవి: శరీర నిరోధం R = 1,00,000 Ω
బ్యాటరీ పొటెన్షియల్ భేదం V = 6 V
ప్రవహించే విద్యుత్ I = ?
సూత్రం: ఓమ్ నియమం: 
 ఆంపియర్‌లు.

31. 100 Ω నిరోధం గల ఏకరీతి మందం ఉన్న వాహకం కరిగి, మొదటి వాహక పొడవుకు రెట్టింపు పొడవున్న దానిగా మారింది. కొత్తగా తయారైన వాహకం నిరోధం ఎంత?(4 మార్కులు)
జ: ఇచ్చినవి: వాహక తీగ తొలి నిరోధం R₁ = 100 Ω
     తొలి పొడవు l₁ = l
     తొలి మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం A₁ = A
     వాహక తీగ తుది పొడవు l₂ = 2l
     వాహక తీగ తుది మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం A₂ = ?
* వాహక తీగ తొలి ఘనపరిమాణం V₁ = వాహక తీగ కరిగి రెట్టింపు పొడవున్న తీగగా మారిన దాని ఘనపరిమాణం V₂ = V (సమానం)

 

32. ఒక ఇంట్లో మూడు బల్బులు, రెండు ఫ్యాన్‌లు, ఒక టెలివిజన్ వాడుతున్నారు. ప్రతి బల్బు 40 W విద్యుత్‌ను వినియోగిస్తుంది. టెలివిజన్ 60 W, ఫ్యాన్ 80 W విద్యుత్‌ను వినియోగిస్తున్నాయి. సుమారు ప్రతి బల్బును అయిదు గంటలు, ప్రతి ఫ్యాన్‌ను 12 గంటలు, టెలివిజన్‌ను 5 గంటల చొప్పున ప్రతిరోజూ వినియోగిస్తున్నారు. ఒక యూనిట్ (kWh)కు 3 రూ. చొప్పున విద్యుత్ ఛార్జి వేస్తే 30 రోజుల్లో చెల్లించాల్సిన సొమ్ము ఎంత? (4 మార్కులు)

జ: * ఇంటిలో 3 బల్బులు 40 W ఉన్నవి రోజుకు 5 గంటల చొప్పున వినియోగించుకుంటున్న విద్యుత్
      E₁ =  n × P × t = 3 × 40 × 5 = 600 Wh
     (n: బల్బుల సంఖ్య)
* రోజుకు 2 ఫ్యాన్‌లు 80 W ఉన్నవి 12 గంటల చొప్పున వినియోగించుకునే విద్యుత్ శక్తి
   E₂ = nPt = 2 × 80 × 12
   E₂ = 1920 Wh
* రోజుకు టెలివిజన్ 60 W ఉన్నది 5 గంటల చొప్పున వినియోగించుకునే విద్యుత్ శక్తి
   E₃ = nPt = 1 × 60 × 5
   E₃ = 300 Wh
* ఒక రోజులో వినియోగించుకునే మొత్తం విద్యుత్ శక్తి
   E = E₁ + E₂ + E₃ = (600 + 1920 + 300) Wh
   .^.. E = 2,860 Wh
* ఒక నెలలో వినియోగించుకునే మొత్తం విద్యుత్ శక్తి W = 30 E
     W = 2,860 × 30 = 84,600 Wh
     kWh = 84.6 kWh
    .^.. 1 kWhకు రేటు = రూ.3.
* మొత్తం చెల్లించాల్సిన సొమ్ము = 84.6 × 3 = రూ.253.80 పై.

ఆలోచించండి - చర్చించండి

1. లఘు వలయం (Short circuit) అంటే ఏమిటి? (ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్ వలయంలో కరెంటు ప్రవహించే తీగ న్యూట్రల్ తీగతో సూటిగా కలసిపోవడం వల్ల అకస్మాత్తుగా అమితమైన విద్యుత్ వాటి ద్వారా ప్రవహించడాన్ని లఘువలయం అంటారు.

2. షార్ట్ సర్క్యూట్ వల్ల ఇంటిలోని వలయం, సాధనాలు ఎందుకు పాడవుతాయి?(2 మార్కులు)
జ: * షార్ట్ సర్క్యూట్ పరిస్థితి వచ్చినప్పుడు విద్యుత్ వలయంలో ప్రవహించే విద్యుత్‌కు శూన్యనిరోధం ఉండేలా చేస్తుంది. ఎందుకంటే విద్యుత్ ప్రవహించే తీగ న్యూట్రల్ తీగతో సూటిగా వలయాన్ని ఏర్పరచుకుంటుంది.
* దీని ఫలితంగా వలయంలో అమితంగా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. ఈ విద్యుత్ ప్రవాహం ఎంతో ఉష్ణాన్ని సృష్టిస్తుంది.
(H = i₂Rt)
* ఈ విధంగా ఉత్పత్తి అయిన ఉష్ణం విద్యుత్ ప్రవహించే తీగలను, విద్యుత్ వలయాన్ని కాల్చివేస్తుంది. వలయంలో విద్యుత్ పరికరాలు ఉంటే ఈ అధిక విద్యుత్ కారణంగా అవి పాడైపోతాయి.

పాఠంలో ఇచ్చిన ప్రశ్నలు - జవాబులు

1. ఆవేశాల చలనాన్ని స్పష్టం చేసే సందర్భాలు మన నిత్య జీవితంలో ఏవైనా ఉన్నాయా? (ఒక మార్కు)
జ: వాతావరణంలో ఆవేశాల చలనాన్ని తెలియజేయడానికి మెరుపులు మంచి ఉదాహరణ.

2. ఆవేశాల చలనం వల్ల, ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుందా? (ఒక మార్కు)
జ: ఆవేశాల చలనం వల్ల ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.

3. ఒక బల్బు, ఘటం (బ్యాటరీ), స్విచ్, ఉష్ణ బంధక పొర ఉన్న రాగి తీగలు కొన్నింటిని తీసుకోండి. వీటిని వలయంలో కలిపి స్విచ్ ఆన్ చేయండి. బల్బును పరిశీలించండి. ఏం గమనించారు?(ఒక మార్కు)
జ: బల్బు వెలగడం గమనిస్తాం.

4. అన్ని పదార్థాలు వాహకాలుగా ఎందుకు పనిచేయలేవు?(ఒక మార్కు)
జ: కొన్ని పదార్థాలు మాత్రమే వాహకాలుగా పనిచేస్తాయి. ఎందుకంటే వాహకాలుగా ఉండే పదార్థాల్లో అధిక సంఖ్యలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు, ధనాత్మక అయాన్‌లు ఉంటాయి.

5. ఒక వాహకం విద్యుత్ జనకం నుంచి బల్బుకు శక్తిని ఎలా సరఫరా చేస్తుంది? (ఒక మార్కు)
జ: * విద్యుత్ జనకం బ్యాటరీ అనుకుందాం. దీనిలో రసాయన శక్తి ఉంటుంది. ఈ శక్తిని ఎలక్ట్రాన్‌లు వాహకానికి బదిలీ చేస్తాయి.
* విద్యుత్ జనకాన్ని బల్బుకు వాహకం ద్వారా కలుపుతారు. వాహకానికి బదిలీ అయిన ఎలక్ట్రాన్‌లు బల్బుకు రవాణా అవుతాయి.
* ఈ విధంగా వాహకం విద్యుత్ జనకం నుంచి శక్తిని బల్బుకు సరఫరా చేస్తుంది.

6. వలయంలో బ్యాటరీ లేకపోయినా, రాగితీగలకు బదులుగా నైలాన్ తీగలను వలయంలో ఉపయోగించినా బల్బు వెలగదు. దీనికి కారణాలను మీరు ఊహించగలరా? (2 మార్కులు)
జ: * వలయంలో విద్యుత్ జనకం (బ్యాటరీ) లేకపోవడం వల్ల బల్బుకు విద్యుత్ సరఫరా కాక అది వెలగలేదు.
* విద్యుత్ జనకం నుంచి బల్బును కలిపే తీగలు వాహకాలై ఉండాలి. నైలాన్ తీగలు విద్యుత్ బంధకాలు. అందువల్ల అవి విద్యుత్ జనకం నుంచి బల్బుకు విద్యుత్‌ను రవాణా చేయలేవు.
* ఈ కారణంగానే బల్బ్ వెలగలేదు.

7. వాహకం రెండు చివరలను బ్యాటరీకి కలిపితే దానిలో ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనం ఏ విధంగా ఉంటుంది? (ఒక మార్కు)
జ: ఒక బల్బుతో సహా వాహకం రెండు చివరలను బ్యాటరీకి కలిపితే, బ్యాటరీ నుంచి బల్బుకు శక్తి సరఫరా జరగడం వల్ల అది వెలుగుతుంది.
 

8. ఎలక్ట్రాన్‌లు నిర్దిష్ట దిశలోనే ఎందుకు కదులుతాయి? (2 మార్కులు)
జ: * వలయంలో బ్యాటరీ లేనప్పుడు వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌లు క్రమరహిత చలనంలో ఉంటాయి.
* వలయంలో బ్యాటరీని కలిపితే ఎలక్ట్రాన్‌లు నిర్దిష్ట దిశలోనే కదులుతాయి.
* వాహకం రెండు చివరలను బ్యాటరీ టెర్మినల్స్‌కు కలిపినప్పుడు వాహకమంతా ఒక సమ విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.
* ఈ క్షేత్రమే ఎలక్ట్రాన్‌లను నిర్దిష్ట దిశలో కదిలిస్తుంది.

9. ఎలక్ట్రాన్‌లు ఏ దిశలో కదులుతాయి? (ఒక మార్కు)
జ: వాహకంలోని స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు విద్యుత్ క్షేత్రం వల్ల త్వరణాన్ని పొంది, విద్యుత్ క్షేత్ర దిశకు వ్యతిరేకదిశలో చలిస్తాయి.

10. ఎలక్ట్రాన్‌లు త్వరణాన్ని పొందుతాయా? (ఒక మార్కు)
జ: * విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల చలనంలో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌లు లాటిస్ అయాన్‌లతో అభిఘాతం చెందుతాయి.
* అభిఘాతం జరిగినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్‌లు నిశ్చలస్థితికి వస్తాయని చెప్పవచ్చు.
* విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల ఎలక్ట్రాన్‌లు తిరిగి త్వరణం పొంది లాటిస్ అయాన్‌లతో మళ్లీ అభిఘాతం చెందుతాయి.

11. ఎలక్ట్రాన్‌లు స్థిరవేగంతో చలిస్తాయా? (ఒక మార్కు)
జ: * వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లు లాటిస్ అయాన్‌లతో అభిఘాతం చెంది నిశ్చలస్థితికి వచ్చి తిరిగి విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల త్వరణం పొంది వేగంతో చలిస్తాయి. అంటే వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లు విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల స్థిరవడితో చలిస్తున్నట్లుగా భావిస్తాం. ఈ వడిని అపసరవడి/ డ్రిఫ్ట్‌వడి లేదా అపసర వేగం అంటారు.
 

12. విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను మనం ఎలా నిర్ణయిస్తాం? (2 మార్కులు)
జ: * I = nqAv_d సమీకరణంలో n, A విలువలు ధనాత్మకం. కాబట్టి ఆవేశం q, డ్రిఫ్ట్ వడి v_d ల గుర్తులపై విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ ఆధారపడి ఉంటుంది.
* రుణావేశాలకు q విలువ రుణాత్మకం, v_d విలువ ధనాత్మకం అనుకుందాం. q, v_d ల లబ్ధం రుణాత్మకం అవుతుంది.
* అంటే విద్యుత్ ప్రవాహదిశ, రుణావేశ ప్రవాహ దిశకు వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది.
* ధనావేశాలకు q విలువ ధనాత్మకం, v_d విలువ ధనాత్మకం కాబట్టి విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ, ధనావేశ ప్రవాహ దిశలోనే ఉంటుంది.

13. స్విచ్ ఆన్ చేసిన వెంటనే విద్యుత్ వలయంలో బల్బు వెలుగుతుంది. ఎందువల్ల? (2 మార్కులు)
జ: * విద్యుత్ వలయంలో స్విచ్‌ను ఆన్ చేసిన వెంటనే, వలయంలోని విద్యుత్ జనకం యొక్క పొటెన్షియల్ భేదం వల్ల వాహకం అంతటా విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.
* వాహకం పొడవు ఎంత ఉన్నా విద్యుత్ క్షేత్రం తక్షణమే అంతటా ఏర్పడుతుంది.
* ఈ విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడగానే, దాని ప్రభావం వల్ల వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లు నిర్దిష్ట దిశలో కదలడం వల్ల బల్బు వెలుగుతుంది.

14. విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మనం ఎలా కొలుస్తాం?(ఒక మార్కు)
జ: వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సాధారణంగా అమ్మీటర్‌తో కొలుస్తాం. అమ్మీటర్‌ను ఎల్లప్పుడూ వలయంలో శ్రేణిలో కలుపుతాం.
 

15. ఎలక్ట్రాన్‌లు శక్తిని ఎక్కడి నుంచి పొందుతాయి? (ఒక మార్కు)
జ: వలయంలో ఉన్న బ్యాటరీ ఏర్పరచే విద్యుత్ క్షేత్రం నుంచి ఎలక్ట్రాన్‌లు వాటి చలనానికి కావాల్సిన శక్తిని పొందుతాయి.

16. విద్యుత్ బలం చేసిన పనిని మీరు కనుక్కోగలరా? (2 మార్కులు)
జ:

* విద్యుత్ బలం ఆవేశాలను (A నుంచి Bకు) l దూరం కదిలించింది అనుకుందాం.
* బలం, బలప్రయోగ దిశలో కదిలిన దూరాల లబ్ధమే పని అని మనకు తెలుసు. W = F_e.l
      q స్వేచ్ఛా ఆవేశం పై విద్యుత్ బలం చేసిన పని.

17. ఏకాంక ఆవేశంపై విద్యుత్ బలం చేసిన పని ఎంత? (ఒక మార్కు)
జ: ఏకాంక ఆవేశంపై విద్యుత్ బలం చేసిన పని = 

18. పొటెన్షియల్ భేదం ప్రకారం విద్యుత్ ప్రవాహం ఏ దిశలో ఉంటుంది? (ఒక మార్కు)
జ: * ఎలక్ట్రాన్‌లు అల్ప పొటెన్షియల్ నుంచి అధిక పొటెన్షియల్‌కు కదులుతాయి.
* పొటెన్షియల్ భేదం ప్రకారం విద్యుత్ ప్రవాహం ఎక్కువ పొటెన్షియల్ నుంచి తక్కువ పొటెన్షియల్ దిశలో ఉంటుంది.

19. వాహకంలో ధనావేశాలు కదులుతాయా? దీనికి మీరు ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వగలరా? (2 మార్కులు)
జ: * లోహపు వాహకాల్లో ఎలక్ట్రాన్‌లు మాత్రమే చలనంలో ఉంటాయి. లాటిస్‌లో ధనావేశ అయాన్‌లు స్థిరంగా ఉంటాయి.
* ద్రవాల ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు ధన అయాన్‌లు (కేటయాన్‌లు), రుణ అయాన్‌లు (ఆనయాన్‌లు) పరస్పరం వ్యతిరేక దిశలో చలిస్తాయి.
* విద్యుద్విశ్లేష్యంలో ధనావేశాల చలనం ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ క్షేత్ర దిశలో ఉంటుంది. రుణావేశాలు, ధనావేశాల దిశకు వ్యతిరేక దిశలో చలిస్తాయి. అంటే ద్రవాల విద్యుత్ ప్రవాహం జరగడానికి ధన, రుణ ఆవేశాలు రెండూ చలిస్తాయి.

20. బ్యాటరీ, తన ధ్రువాల మధ్య స్థిర పొటెన్షియల్ భేదాన్ని ఎలా నిలుపగలుగుతుంది? (4 మార్కులు)
జ: * బ్యాటరీలో రెండు లోహపు పలకలు (ఎలక్ట్రోడ్‌లు), ఒక రసాయనం (విద్యుద్విశ్లేష్యం) ఉంటాయి.
* బ్యాటరీలోని రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఉండే విద్యుద్విశ్లేష్యంలో పరస్పరం వ్యతిరేక దిశల్లో చలించే ధన, రుణ అయాన్‌లు ఉంటాయి.
* ఈ అయాన్‌లపై విద్యుద్విశ్లేష్యం కొంత బలాన్ని ప్రయోగించడం వల్ల అవి నిర్దిష్ట దిశలో చలిస్తాయి. ఈ బలాన్ని రసాయన బలం (F_c) అంటారు.
* బ్యాటరీలో ఉపయోగించిన రసాయన స్వభావాన్ని బట్టి ధన అయాన్‌లు బ్యాటరీలో ఏదో ఒక లోహపు పలకవైపు కదిలి, ఆ పలకపై పోగవుతాయి. ఫలితంగా ఆ లోహపు పలక ధనావేశ పూరితమవుతుంది. ఆ పలకను ఆనోడ్ అంటారు.
* లోహపు పలకలపై ఆవేశం సంతృప్త స్థితికి చేరాక, కదిలే అయాన్‌లపై మరొక బలం పనిచేస్తుంది ఈ బలాన్ని విద్యుత్ బలం (F_e) అంటారు.
* విద్యుత్ బలదిశ రసాయన బలదిశకు వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది. విద్యుత్ బలం కంటే రసాయన బలం ఎక్కువగా ఉంటే, ఆవేశాలు అవి చేరాల్సిన పలకవైపు కదులుతాయి.
* విద్యుత్ బలం, రసాయన బలం సమానమైనప్పుడు ఆవేశాల చలనం ఆగిపోతుంది. మనం కొనే కొత్త బ్యాటరీలు సమబలాల ప్రభావంలో ఉన్న ఆవేశాలను కలిగి ఉండే స్థితిలో ఉంటాయి. అందుకే బ్యాటరీ రెండు ధ్రువాల మధ్య స్థిర పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటుంది.

21. బ్యాటరీ ధన, రుణ ధ్రువాలను ఒక వాహకంతో కలిపితే అది ఎందుకు డిశ్చార్జి అవుతుంది?(ఒక మార్కు)
జ: * బ్యాటరీ ధ్రువాలను ఒక వాహకంతో కలిపినప్పుడు దాని ద్వారా ఆవేశాలు ప్రవహిస్తాయి.
* ఈ కారణంగా ఆవేశాలు బ్యాటరీ నుంచి బయటకు ప్రసారమవుతాయి. చివరకు బ్యాటరీ నిర్వీర్యం (డిశ్చార్జి) అయిపోతుంది.
 

22. బ్యాటరీని వలయంలో కలిపినప్పుడు ఏం జరుగుతుంది?  (4 మార్కులు)
జ: * వాహకంలో అధిక సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంటాయని మనకు తెలుసు. బ్యాటరీ ధనధ్రువం దానికి దగ్గరలో ఉన్న వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆకర్షిస్తుంది. అందువల్ల ఎలక్ట్రాన్‌లు ధనధ్రువం వైపు కదులుతాయి.
* అప్పుడు ఆ పలకపై ధనావేశ పరిమాణం తగ్గుతుంది. కాబట్టి రసాయన బలం కంటే విద్యుత్ బలం తగ్గుతుంది. అప్పుడు రసాయనబలం రుణావేశ అయాన్‌లను ధనావేశ పలక నుంచి బయటకు లాగి వాటిని రుణావేశ పలక వైపు కదిలేలా చేస్తుంది.
* ఈ రుణావేశపు అయాన్‌లు, రుణ ధ్రువం మధ్య ఉండే బలమైన వికర్షణ కారణంగా రుణ ధ్రువం, వాహకంలోకి ఎలక్ట్రాన్‌లను నెడుతుంది. కాబట్టి విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్నుడు వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య స్థిరంగా ఉంటుంది. రసాయన, విద్యుత్ బలాల మధ్య సమతాస్థితి ఏర్పడేవరకు పైన తెలిపిన ప్రక్రియ కొనసాగుతూనే ఉంటుంది.

23. పొటెన్షియల్ భేదం లేదా emf ను ఎలా కొలుస్తారు?  (ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్ పరికరం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం లేదా emf ను కొలవడానికి ఓల్ట్ మీటర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.

24. బ్యాటరీ emf కు, బ్యాటరీకి కలిపిన వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌ల అపసర వడికి ఏదైనా సంబంధం ఉందా? (ఒక మార్కు)
జ: వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌ల అపసర వడి బ్యాటరీ e.m.f. కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
 

25. LED విషయంలో V, Iల నిష్పత్తి ఎందుకు స్థిరంగా లేదో ఊహించగలరా? (ఒక మార్కు)
జ: LED అఓమీయ పదార్థం. అందువల్ల ఇది ఓమ్ నియమాన్ని పాటించదు. కాబట్టి V, I ల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉండదు.

26. అన్ని పదార్థాలు ఓమ్ నియమాన్ని పాటిస్తాయా? (ఒక మార్కు)
జ:*  అన్ని పదార్థాలు ఓమ్ నియమాన్ని పాటించవు.
* వాయువాహకాలు, జెర్మేనియం, సిలికాన్ లాంటి అర్ధ వాహకాలకు ఓమ్ నియమం వర్తించదు.

27. ఓమ్ నిమయం ఆధారంగా మనం పదార్థాలను వర్గీకరించగలమా? (ఒక మార్కు)
జ: * ఓమ్ నియమాన్ని ఆధారంగా చేసుకుని పదార్థాలను రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు.
* ఓమ్ నియమాన్ని పాటించే పదార్థాలను ఓమీయ పదార్థాలు అంటారు. ఉదా: లోహాలు
* ఓమ్ నియమాన్ని పాటించని పదార్థాలను అఓమీయ పదార్థాలు అంటారు. ఉదా: LED

28. నిరోధం అంటే ఏమిటి? (ఒక మార్కు)
జ: వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్ చలనానికి కలిగే ఆటంకం గా నిరోధాన్ని నిర్వచించవచ్చు.

29. అన్ని పదార్థాలకు నిరోధం విలువ ఒకే విధంగా ఉంటుందా? (ఒక మార్కు)
జ: అన్ని పదార్థాలకు నిరోధం విలువ ఒకే విధంగా ఉండదు. పదార్థాల స్వభావాన్ని బట్టి వాటి నిరోధం విలువలు మారిపోతాయి.

30. మన నిత్య జీవితంలో ఓమ్ నియమం ఉపయోగం ఏమైనా ఉందా?(ఒక మార్కు)
జ: * మన నిత్యజీవితంలో అనేక సందర్భాల్లో ఓమ్ నియమం ఉపయోగపడుతుంది.
* ఉదాహరణకు ఇళ్లలో విద్యుత్ లైన్ల వైరింగ్ విషయంలో ఈ నియమాన్ని దృష్టిలో ఉంచుకుని వలయాలు ఏర్పాటు చేస్తారు.
 

31. మన శరీరంలో విద్యుత్ ఘాతం (Eleetric Shock) కలగడానికి కారణం విద్యుత్ ప్రవాహామా? లేదా ఓల్టేజా?  (ఒక మార్కు)
జ: మన శరీరంలో విద్యుత్ ఘాతం కలగడానికి కారణం తగిన ఓల్టేజ్‌తో ఉండే విద్యుత్ ప్రవాహం.

32. మన ఇళ్లల్లో వాడే ఓల్టేజ్ ఎంతో మీకు తెలుసా? (ఒక మార్కు)
జ: మన ఇళ్లల్లో 240 V ఓల్టేజ్ వాడతారు.

33. 240 V తీగను తాకితే ఏం జరుగుతుంది?(ఒక మార్కు)
జ: * మన శరీర నిరోధం 1,00,000 Ω అనుకుంటే 240 V తీగను తాకితే మన శరీరంలో 0.0024 A విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* ఈ విద్యుత్ కారణంగా మన శరీరంలోని వివిధ అవయవాలు నిర్వహించే పనులకు ఆటంకం కలుగుతుంది. దీన్నే విద్యుత్ ఘాతం అంటారు.

34. అధిక ఓల్టేజ్ తీగపై నిలుచున్న పక్షికి విద్యుత్ ఘాతం ఎందుకు కలగదు? (2 మార్కులు)
జ: * కరెంటు స్తంభాలపై రెండు విద్యుత్ సరఫరా తీగలు సమాంతరంగా ఉంటాయి. ఈ రెండింటి మధ్య 240 V పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటుంది.
* ఈ రెండింటి మధ్య ఏదైనా విద్యుత్ పరికరాన్ని కలిపితే అది విద్యుత్ ప్రభావాన్ని పొందుతుంది.

* విద్యుత్ ప్రభావం పొందాలంటే ఈ రెండు తీగలను కలపాలి.
* అధిక ఓల్టేజ్ తీగపై పక్షి నిలబడినప్పుడు దాని కాళ్ల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం లేదు. ఎందుకంటే అది ఒకే తీగపై నిలబడింది.
* అందువల్ల పక్షి ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం జరగదు కాబట్టి దానికి విద్యుత్ ఘాతం కలగదు.

35. బల్బు ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్నప్పుడు దాని నిరోధం పెరగడానికి కారణం ఏమై ఉంటుంది? (ఒక మార్కు)
జ: * బల్బు ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు అది వెలుగుతుంది. దానిలోని ఫిలమెంట్ వేడెక్కుతుంది.
* బల్బులోని ఫిలమెంట్ వేడెక్కడంతో దాని ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది. ఫలితంగా దాని నిరోధం పెరుగుతుంది.
* ఒక వాహక నిరోధం దాని ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే పెరుగుతుందని మనకు తెలుసు.

36. వాహకం పొడవును పెంచితే, దాని నిరోధం ఏమవుతుంది? (ఒక మార్కు)
జ: పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు వాహకం నిరోధం (R), దాని పొడవుకు (l) అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

37. వాహక మందం, దాని నిరోధంపై ప్రభావం చూపుతుందా? (ఒక మార్కు)
జ: వాహకం నిరోధం (R), వాహక మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (A)కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
 (వాహక పొడవు, ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు)

38. విద్యుత్ పరికరాలను వలయంలో ఎలా కలుపుతారు? (ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్ పరికరాలను వలయంలో సమాంతరంగా కలుపుతారు.

39. V ఓల్టేజ్ ఉన్న బ్యాటరీతో మూడు నిరోధాలను కలిపి విద్యుత్ వలయం ఏర్పరిచారు. విడి నిరోధాల ఓల్టేజ్‌కి, బ్యాటరీ ఓల్టేజ్‌కి సంబంధం ఎలా ఉంటుంది? (2 మార్కులు)
జ: * మూడు నిరోధాలను శ్రేణి పద్ధతిలో వలయంలో ఉంచారు. వాటి విడివిడి ఓల్టేజ్‌లు V₁, V₂, V₃ అనుకుందాం.
* V = V₁ + V₂ + V₃ అవుతుంది. బ్యాటరీ ఓల్టేజ్ V.

40. ఫలిత నిరోధం (R_ef) అంటే ఏమిటి? (ఒక మార్కు)
జ: శ్రేణిలో ఉండే నిరోధాల వల్ల వలయంలో ఏర్పడే విద్యుత్ ప్రవాహానికి సమానమైన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కలగజేసే మరో నిరోధం ఆ నిరోధాల ఫలిత నిరోధం అవుతుంది. (వలయంలో విద్యుత్ జనకం స్థిరంగా ఉండాలి)

41. శ్రేణిలో కలిపిన నిరోధాల్లో ఏదైనా ఒకటి పనిచేయకపోతే ఏమవుతుంది? (ఒక మార్కు)
జ:* శ్రేణిలో కలిపిన నిరోధాల్లో ఏదైనా ఒకటి పనిచేయకపోతే, వలయం తెరుచుకుని (open circuit) వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం జరగదు. కాబట్టి మన ఇళ్లల్లో ఉండే వివిధ విద్యుత్ పరికరాలను శ్రేణి పద్ధతిలో కలపరు.

42. మన ఇళ్లలోని విద్యుత్ పరికరాలను ఎలా కలుపుతారో మీరు ఊహించగలరా? (ఒక మార్కు)
జ. మన ఇళ్లలోని విద్యుత్ పరికరాలను విద్యుత్ వలయానికి సమాంతరంగా కలుపుతారు.
 

43. వలయంలో నిరోధాలను సమాంతరంగా సంధానం చేసినప్పుడు ఫలిత విద్యుత్ ప్రవాహం ఎంత? (ఒక మార్కు)
జ: * వలయంలో సమాంతరంగా సంధానం చేసిన మూడు నిరోధాలు R₁, R₂, R₃ వెంబడి వరుసగా I₁, I₂, I₃ విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది అని అనుకుందాం.
* వలయంలోని బ్యాటరీ సరఫరా చేసే విద్యుత్ I అయితే అప్పుడు I = I₁ + I₂ + I₃ అవుతుంది.

44. 'ఈ నెల మనం 100 యూనిట్లు విద్యుత్ (కరెంటు) వాడాం' లాంటి మాటలు మీరు వినే ఉంటారు. దీని అర్థం ఏమిటి?  (2 మార్కులు)
జ: * సాధారణంగా విద్యుత్ సామర్థ్యం వినియోగాన్ని తెలియజేయడానికి కిలోవాట్ అవర్ (kWh) ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
* కిలోవాట్ అవర్ అంటే ఒక యూనిట్.
* ఇలాంటి 100 కిలోవాట్ అవర్‌లు కరెంట్ వాడుకుంటే 100 యూనిట్లు కరెంట్ వాడాం అంటారు.

45. ఒక బల్బుపై 60 W, 120 V అని రాసి ఉంది. దీన్నిబట్టి మనకేం తెలుస్తుంది? (2 మార్కులు)
జ: బల్బ్ నిరోధం 

ఇచ్చినవి: సామర్థ్యం P = 60 W, ఓల్టేజ్ V = 120 V
 బల్బు నిరోధం 

46. ఒక సెకనులో విద్యుత్ ఆవేశం కోల్పోయిన శక్తి ఎంత?  (ఒక మార్కు)

జ: కోల్పోయిన శక్తి = 

47. ఓవర్‌లోడ్ అంటే ఏమిటి? (2 మార్కులు)
జ: * మన ఇంటిలోని కరెంటు మీటరుపై ఇలా రాసి ఉంటుంది. పొటెన్షియల్ భేదం = 240 V,
         విద్యుత్ ప్రవాహం = 5 A - 20 A.
* అంటే మీటరు వద్దకు చేరే రెండు తీగల మధ్య 240 V పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటుంది.
* ఈ తీగల నుంచి కనిష్ఠంగా 5 A, గరిష్ఠంగా 20 A విద్యుత్‌ను వినియోగించుకోవచ్చు.
* ఆ తీగల నుంచి 20 A కంటే ఎక్కువ విద్యుత్‌ను వినియోగించుకుంటే, ఇంటిలోని వలయం బాగా వేడెక్కి మంటలు ఏర్పడే ప్రమాదం ఉంటుంది. దీన్నే ఓవర్‌లోడ్ అంటారు.

48. ఓవర్‌లోడ్ వల్ల విద్యుత్ సాధనాలు ఎందుకు చెండిపోతాయి?  (2 మార్కులు)
జ: ఇంట్లో విద్యుత్ వలయం నుంచి 20 A కంటే ఎక్కువ విద్యుత్‌ను వినియోగించుకుంటే వలయం బాగా వేడెక్కి మంటలు ఏర్పడే అవకాశం ఉంటుంది. దీనివల్ల విద్యుత్ సాధనాలు చెడిపోతాయి.

49. ఓవర్ లోడ్ వల్ల కలిగే ప్రమాదాన్ని మనం ఎలా నివారించగలం?  (2 మార్కులు)
జ: * ఓవర్ లోడ్ వల్ల కలిగే ప్రమాదాన్ని నివారించడానికి గృహాల్లోని వలయంలో ఫ్యూజ్‌ను ఉపయోగిస్తాం.
* ఈ అమరికలో తీగల ద్వారా వచ్చే మొత్తం విద్యుత్ ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించాల్సి వస్తుంది.
* ఫ్యూజ్ అనేది అతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉన్న ఒక సన్నని తీగ.
* ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ 20 Aలను మించితే ఆ సన్నని తీగ వేడెక్కి కరిగిపోతుంది. అప్పుడు ఇంటిలోని మొత్తం వలయం తెరుచుకుని విద్యుత్ ప్రవాహం ఆగిపోతుంది.
* ఫ్యూజ్ ఉపయోగం వల్ల ఓవర్‌లోడ్ కారణంగా ఇంటిలోని సాధనాలకు ఇబ్బంది కలగకుండా ఉంటుంది.

50. మెయిన్స్ నుంచి వచ్చే విద్యుత్ అధికంగా వస్తే ఏం జరుగుతుంది?  (ఒక మార్కు)
జ: మెయిన్స్ నుంచి అధికంగా కరెంటు వస్తే విద్యుత్ వలయం వేడెక్కి లైన్ కాలిపోయే అవకాశం ఉంటుంది.

కృత్యాలు

1. ఆవేశాల చలనం వల్ల ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుందా? కృత్యాల ద్వారా వివరించండి.  (4 మార్కులు)
జ: సందర్భం - 1
* ఒక బల్బు, ఒక బ్యాటరీ, ఉష్ణ బంధకపు పొర ఉన్న రాగితీగలు కొన్నింటిని తీసుకోవాలి. వీటిని వలయంలో కలిపి స్విచ్ ఆన్ చేయాలి.
* వలయంలోని బల్బు వెలుగుతుంది. ఎందుకంటే బ్యాటరీ సరఫరా చేసే విద్యుత్ బల్బులో ప్రవేశించడం వల్ల అది వెలుగుతుంది.
సందర్భం - 2
* వలయం నుంచి బ్యాటరీని తీసేసి మిగతా పరికరాలతో వలయాన్ని పూర్తిచేయాలి.
* వలయంలోని స్విచ్ ఆన్ చేసి బల్బుని పరిశీలిస్తే, అది వెలగదు. ఎందుకంటే వలయంలో విద్యుత్‌ను సరఫరా చేసే బ్యాటరీ లేదు.
సందర్భం - 3
* రాగి తీగలకు బదులుగా నైలాన్ తీగలను ఉపయోగించి బ్యాటరీ, స్విచ్, బల్బులను వలయంలో కలపాలి.
* స్విచ్ ఆన్ చేయాలి. బల్బు వెలగదు.
* వలయంలో విద్యుత్‌ను సరఫరా చేసే బ్యాటరీ ఉన్నప్పటికీ బల్బు వెలగకపోవడానికి కారణం వలయంలో ఉన్న నైలాన్ తీగలు బ్యాటరీ నుంచి విద్యుత్‌ను బల్బుకు తమ ద్వారా ప్రవహింపనీయకపోవడమే.
* నైలాన్ తీగలు విద్యుత్ వాహకాలు కావు. అంటే వాహకంగా ఉపయోగించే తీగల స్వభావంపై వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఆధారపడి ఉంటుంది. విద్యుత్ జనకం నుంచి బల్బుకు విద్యుత్ ప్రవహించాలంటే వాహకాలుగా ఉపయోగించే తీగలు విద్యుత్ వాహకాలై ఉండాలి.

ప్రయోగశాల కృత్యం

2. ఒక వాహకానికి సంబంధించిన  విలువ స్థిరమని నిరూపించే కృత్యం వర్ణించండి. ఏయే వాహకాల విషయంలో ఇది స్థిరంగా ఉండదో సూచించండి. (4 మార్కులు)
జ: ఉద్దేశం: ఒక వాహకానికి సంబంధించిన  విలువ స్థిరమని చూపించడం.
కావాల్సిన వస్తువులు: 1.5 V బ్యాటరీలు - 5, అమ్మీటరు, ఓల్ట్ మీటరు, వాహక తీగలు (రాగి తీగలు), 10 సెం.మీ. పొడవున్న సన్నని ఇనుప తీగ, స్విచ్, LED.
                               
నిర్వహణ పద్ధతి: * పటం ఎ లో చూపిన విధంగా వలయాన్ని కలపాలి.

* స్విచ్ ఆన్ చేసి అమ్మీటరులో విద్యుత్ ప్రవాహం, ఓల్ట్ మీటరులో పొటెన్షియల్ భేదం రీడింగులను గుర్తించి పట్టికలో నమోదు చేయాలి.
                             పట్టిక

క్రమ సంఖ్య	పొటెన్షియల్ భేదం: (V)	విద్యుత్

* ఇప్పుడు వలయంలో ఒక బ్యాటరీకి బదులుగా, రెండు బ్యాటరీలను శ్రేణిలో కలపాలి. ఈ సందర్భానికి సంబంధించిన అమ్మీటరు, ఓల్ట్ మీటరు రీడింగులను గుర్తించి పట్టికలో నమోదు చేయాలి.
* అదేవిధంగా 3, 4, 5 బ్యాటరీలను శ్రేణిలో కలుపుతూ ఈ కృత్యాన్ని తిరిగి చేయాలి. ప్రతీ సందర్భంలో V, I విలువలను పట్టికలో నమోదు చేయాలి. ప్రతీ సందర్భానికి  విలువను కనుక్కోవాలి.
*  విలువ స్థిరమని తెలుస్తుంది. దీన్ని మనం గణితపరంగా కింది విధంగా సూచిస్తాం.
    V ∝ I
* ఈ ప్రయోగాన్ని బట్టి, ఇనుప తీగ (వాహకం) రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం దానిలో ప్రవహించే విద్యుత్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని చెప్పవచ్చు. (ఇనుప తీగలో విద్యుత్ ప్రవహించేటప్పుడు, దాని ఉష్ణోగ్రత స్థిరమని భావిస్తాం)

* విద్యుత్ (I) విలువను Y - అక్షంపై, పొటెన్షియల్ భేదం (V) విలువను X - అక్షంపై తీసుకుని, తగిన 'స్కేలు'ను నిర్ణయించుకుని V, Iల మధ్య గ్రాఫ్ గీయాలి. ఈ గ్రాఫ్ పటం (b)లో చూపిన విధంగా మూల బిందువు నుంచి ప్రయాణించే సరళరేఖలా ఉంటుంది.
                                                 
* ఇనుప తీగకు బదులుగా LEDని వాడి ఈ కృత్యాన్ని మళ్లీ చేయాలి. LED విద్యుత్ ధ్రువాల్లో పొడవైన దాన్ని బ్యాటరీ ధనధ్రువానికి, పొట్టిదాన్ని బ్యాటరీ రుణధ్రువానికి కలపాలి.
* ప్రతీ సందర్భంలో విద్యుత్ I, పొటెన్షియల్ భేదం V విలువలను గుర్తించి పట్టికలో నమోదు చేయాలి.
*  విలువను లెక్కగట్టాలి.
*  విలువ స్థిరం కాదని మనం గుర్తిస్తాం. LEDకి సంబంధించిన 

 విలువలతో గ్రాఫ్ గీయాలి.

ఈ గ్రాఫ్ పటం సిలో చూపిన వక్రరేఖలా ఉంటుంది.
                                    
* ఈ ప్రయోగశాల కృత్యాన్ని బట్టి స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద కొన్ని పదార్థాలకు సంబంధించిన V, I ల నిష్పత్తి స్థిరమని చెప్పవచ్చు. ఈ అంశాన్ని మొదటగా జర్మనీకి చెందిన భౌతిక శాస్త్రవేత్త జార్జ్ సైమన్ ఓమ్ తెలియజేశారు. దీన్నే మనం ఓమ్ నియమం అంటాం.
* ఓమ్ నియమాన్ని కింది విధంగా నిర్వచించవచ్చు.
''స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం వాహకం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది".
 

3. ఒక వాహకం నిరోధం దాని కొనల చివర స్థిర పొటెన్షియల్ భేదం ఉన్నప్పుడు ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుందని ఒక కృత్యం ద్వారా నిరూపించండి.  (4 మార్కులు)

జ: * ఇచ్చిన బల్బు నిరోధాన్ని వలయం తెరిచినప్పుడు మల్టీమీటరు సహాయంతో కనుక్కోవాలి.
* పటంలో చూపిన విధంగా వలయాన్ని కలపాలి. స్విచ్ ఆన్ చేయాలి.
                                   
* కొద్ది నిమిషాల తర్వాత, పైన చెప్పి విధంగానే బల్బు నిరోధాన్ని కొలవాలి. బల్బు నిరోధం విలువను నోట్‌బుక్‌లో రాయాలి.
* మొదటి సందర్భంలో కంటే రెండో సందర్భంలో బల్బు నిరోధం ఎక్కువగా ఉన్న విషయం గుర్తిస్తాం.
* విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు బల్బు వేడెక్కడం మనం గమనిస్తాం. బల్బులోని ఫిలమెంట్ ఉష్ణోగ్రతలో పెరుగుదల వల్ల బల్బు నిరోధం పెరిగింది.
* ఒక వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, వాహక నిరోధం దాని ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది అని చెప్పగలం.

4. పదార్థ స్వభావంపై వాహక నిరోధం ఆధారపడి ఉంటుందనే దృగ్విషయాన్ని ఒక కృత్యం ద్వారా నిరూపించండి.  (4 మార్కులు)
జ:
                                  
* రాగి, అల్యూమినియం, ఇనుము లాంటి వివిధ రకాల లోహపు తీగలను తీసుకోవాలి. వాటి పొడవులు, మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యాలు సమానంగా ఉండేలా జాగ్రత్త వహించాలి.
* పటంలో చూపినట్లు వలయాన్ని ఏర్పాటు చేయాలి. ఎంచుకున్న లోహపు తీగల్లో ఏదో ఒకదాన్ని P, Q ల మధ్య ఉంచాలి.
* స్విచ్ ఆన్ చేసి, వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అమ్మీటరుతో కొలిచి నోట్‌బుక్‌లో రాసుకోవాలి.
* మిగిలిన లోహపు తీగలతో ఈ కృత్యాన్ని నిర్వహించి, ప్రతి సందర్భంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలవాలి.
* పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పటికీ విద్యుత్ ప్రవాహం విలువ వివిధ లోహపు తీగలకు వివిధ రకాలుగా ఉండటం గుర్తిస్తాం.
* ఈ కృత్యాన్ని బట్టి వాహక నిరోధం ఆ వాహక స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుందని స్పష్టమవుతుంది.

5. ఒక కృత్యం ఆధారంగా ఒక వాహకం నిరోధం దాని పొడవుపై ఆధారపడి ఉంటుందని తెలియజేయండి.  (2 మార్కులు)
జ:
                                         

* ఒకే మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం, వివిధ పొడవులున్న కొన్ని ఇనుప చువ్వలను (spokes) తీసుకోవాలి. పటంలో చూపినట్లు వలయాన్ని ఏర్పాటు చేయాలి.
* ఎంచుకున్న ఇనుప చువ్వల్లో ఏదో ఒకదాన్ని P, Qల మధ్య కలపాలి. అమ్మీటర్ సహాయంతో వలయంలో ప్రవహించే విద్యుత్‌ను కొలిచి నోట్‌బుక్‌లో రాసుకోవాలి.
* మిగిలిన చువ్వలను ఉపయోగిస్తూ ఈ కృత్యాన్ని తిరిగి నిర్వహించాలి. ప్రతీ సందర్భంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నమోదు చేయాలి.
* ఇనుప చువ్వ పొడవు పెరుగుతున్న కొద్దీ వలయంలో ప్రవహించే విద్యుత్ విలువ తగ్గడం గమనిస్తాం. అంటే పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పటికీ చువ్వ పొడవు పెరిగితే, నిరోధం పెరుగుతుంది.
* పై కృత్యాన్ని బట్టి పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు వాహకం నిరోధం (R) దాని పొడవు (l) కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని చెప్పవచ్చు. అంటే
    R ∝ l ....... (1) (ఉష్ణోగ్రత, మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు)

6. ఒక వాహకం నిరోధం దాని మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని ఒక కృత్యం ద్వారా నిరూపించండి. (2 మార్కులు)
జ:
                                  
* ఒకే పొడవు, వివిధ మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యాలున్న ఇనుప కడ్డీ (rod)లను తీసుకోవాలి.
* పటంలో చూపిన విధంగా వలయాన్ని ఏర్పాటు చేయాలి.
* ఎంచుకున్న కడ్డీల్లో ఒకదాన్ని P, Qల మధ్య ఉంచి, వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలిచి, విలువను నమోదు చేయాలి.
* మిగిలిన కడ్డీలతో ఈ కృత్యాన్ని తిరిగి నిర్వహించాలి. ప్రతీ సందర్భంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలిచి నోట్‌బుక్‌లో నమోదు చేయాలి.
* ఇనుప కడ్డీ మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం పెరుగుతున్నకొద్దీ అందులో విద్యుత్ ప్రవాహం కూడా పెరగడాన్ని గమనిస్తాం.
* కడ్డీ మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం పెరుగుతున్నకొద్దీ, దాని నిరోధం తగ్గుతుంది.
* ఈ కృత్యాన్ని బట్టి వాహక నిరోధం (R) వాహక మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (A)కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని చెప్పవచ్చు.
  (వాహక ఉష్ణోగ్రత, పొడవు స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు)

7. మూడు బల్బులను శ్రేణి పద్ధతిలో సంధానం చేసినప్పుడు బల్బుల చివరల పొటెన్షియల్ భేదాలు వరుసగా V₁, V₂, V₃ . మొత్తం శ్రేణి పద్ధతిలో ఉన్న బల్బుల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం V. ఇప్పుడు V = V₁ + V₂ + V₃ అవుతుందని  చూపండి. (2 మార్కులు)
జ:
                                
* మూడు బల్బులను తీసుకుని, మల్టీమీటరుతో వాటి నిరోధాలను కొలవాలి. వాటి నిరోధాల విలువలను నోట్‌బుక్‌లో R₁, R₂, R₃ లుగా రాయాలి.
* పటంలో చూపినట్లు బల్బులను వలయంలో కలపాలి. వలయంలో ఉన్న బ్యాటరీ రెండు ధ్రువాల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కొలవాలి.
* ప్రతీ బల్బు రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కొలిచి, వాటిని V₁, V₂, V₃ లుగా నమోదు చేయాలి.
* బ్యాటరీ, బల్బుల (నిరోధాల) పొటెన్షియల్ భేదాలను పోల్చాలి.
* బల్బుల విడివిడి పొటెన్షియల్ భేదాల మొత్తం, వాటి శ్రేణి సంధానం వల్ల ఏర్పడిన రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదానికి (వలయంలో ఫలిత పొటెన్షియల్ భేదానికి) సమానం.
                                 V = V₁ + V₂ + V₃

8. R₁, R₂, R₃ నిరోధాలను సమాంతరంగా సంధానం చేసినప్పుడు వాటి ద్వారా వరుసగా ప్రవహించే విద్యుత్‌లు I₁, I₂, I₃ లు అయితే వలయంలో బ్యాటరీ సరఫరా చేస్తున్న విద్యుత్ I = I₁ + I₂ + I₃ అవుతుందని ఒక కృత్యం ద్వారా నిరూపించండి.  (2 మార్కులు)
జ: R₁, R₂, R₃ నిరోధాలున్న మూడు బల్బులను పటంలో చూపిన విధంగా కలపాలి.
* మల్టీమీటరు లేదా ఓల్ట్ మీటరును ఉపయోగించి ప్రతీ బల్బు రెండు చివరల ముఖ్య పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కనుక్కోవాలి. వాటిని నోట్‌బుక్‌లో నమోదు చేయాలి.
* ప్రతీ బల్బు రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం సమానంగా ఉంటుంది. అయితే ఈ బల్బులు సమాంతర సంధానంలో ఉన్నాయని చెప్పవచ్చు.
* అమ్మీటర్‌లను ఉపయోగించి ప్రతీ బల్బు ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్‌ను కొలిచి, నమోదు చేయాలి.
* R₁, R₂, R₃ నిరోధాల ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ వరుసగా I₁, I₂, I₃ అనుకుందాం.
                                         
* అమ్మీటర్ ద్వారా, వలయంలో ప్రవహించే ఫలిత విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలవాలి.
* దీన్ని బట్టి వలయంలో ఫలిత విద్యుత్ ప్రవాహం విడివిడి బల్బుల ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్‌ల మొత్తానికి సమానమని (I = I₁ + I₂ + I₃) గుర్తిస్తాం.

అదనపు ప్రశ్నలు - జవాబులు
I. విషయావగాహన

1. విద్యుత్ వాహకం, అవాహకం అంటే ఏమిటి?  (2 మార్కులు)
జ: * బ్యాటరీ నుంచి బల్బుకు శక్తిని సరఫరా చేయడంలో, వలయంలో ఉపయోగించిన పదార్థ స్వభావం ముఖ్య పాత్ర పోషిస్తుంది.
* బ్యాటరీ నుంచి బల్బుకు శక్తిని సరఫరా చేయగలిగే పదార్థాన్ని వాహకం (conductor) అని, శక్తిని సరఫరా చేయలేని పదార్థాన్ని బంధకం/ అవాహకం (insulator) అని అంటారు.

2. పరిమాణాత్మకంగా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వచించి వివరించండి.   (2 మార్కులు)
జ: * ఒక సెకను కాలంలో వాహకంలోని ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటివెళ్లే ఆవేశ పరిమాణాన్ని విద్యుత్ ప్రవాహం అంటారు.
* t కాల వ్యవధిలో ఒక వాహకంలోని ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటివెళ్లే ఆవేశం Q అనుకుందాం.
అప్పుడు ఒక సెకను కాలంలో ఆ వాహకంలోని అదే మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటి వెళ్లే ఆవేశం 

 అవుతుంది. కాబట్టి 
          
                          
* విద్యుత్ ప్రవాహానికి SI ప్రమాణం ఆంపియర్. దీన్ని A తో సూచిస్తారు.
                    
                                 
3. ఎలక్ట్రాన్‌ల డ్రిఫ్ట్ వడి అంటే ఏమిటి? వివరించండి.  (2 మార్కులు)
జ:
              
* వాహకంలోని స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు విద్యుత్ క్షేత్రం వల్ల త్వరణాన్ని పొంది, విద్యుత్ క్షేత్ర దిశకు వ్యతిరేక దిశలో చలిస్తాయి.
* విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల చలనంలో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌లు లాటిస్ అయాన్‌లతో అభిఘాతం (collision) చెందుతాయి.
* అభిఘాతం జరిగినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్‌లు నిశ్చల స్థితికి వస్తాయని చెప్పవచ్చు.
* విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల ఎలక్ట్రాన్‌లు తిరిగి త్వరణాన్ని పొంది, లాటిస్ అయాన్‌లతో తిరిగి అభిఘాతం చెందుతాయి. ఈ విధంగా ఎలక్ట్రాన్‌లు వాహకం వెంబడి చలిస్తాయి. ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనాన్ని పటంలో చూడవచ్చు. కాబట్టి, వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌లు స్థిర సరాసరి వడితో చలిస్తున్నట్లుగా భావిస్తాం. ఈ వడిని అపసర వడి/ డ్రిఫ్ట్ వడి (drift speed) లేదా అవసర వేగం (drift velocity) అంటారు.

4. స్వేచ్ఛా ఆవేశాల అపసర వడిని పరిమాణాత్మకంగా కనుక్కోండి.  (4 మార్కులు)
జ: * A మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం ఉన్న వాహకం రెండు చివరలను బ్యాటరీకి కలిపితే, దానిలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* ఆవేశాల అపసరవడి v_d అనుకుందాం. పటంలో చూపినట్లు వాహకంలోని ఏకాంక ఘనపరిమాణంలోని ఆవేశాల సంఖ్య (ఆవేశ సాంద్రత - charge density) n అనుకుందాం.
* ఒక సెకను కాలంలో ప్రతీ ఆవేశం కదిలిన దూరం v_d అవుతుంది. ఈ దూరానికి సంబంధించిన వాహక ఘనపరిమాణం Av_d అవుతుంది. (పటం చూడండి)
              
* ఆ ఘనపరిమాణంలోని ఆవేశాల సంఖ్య nAv_dకి సమానం.
* ఒక్కో వాహక కణం ఆవేశం q అనుకుంటే, ఒక సెకను కాలంలో D వద్ద ఉన్న మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటి వెళ్లే మొత్తం ఆవేశం (nqAv_d) అవుతుంది.
* ఇది విద్యుత్ ప్రవాహానికి సమానం.
    కాబట్టి, విద్యుత్ ప్రవాహం I = nqAv_d ......... (1)
                                       

5. మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం A = 10^-6 m² ఉన్న రాగి తీగ ద్వారా 1 A విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్నప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్ అపసర వడిని కనుక్కోండి. (ప్రయోగపూర్వకంగా రాగి ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత n = 8.5 × 10²⁸ m^-3) (ఎలక్ట్రాన్ విద్యుదావేశం e = 1.602 × 10^-19 C)  (4 మార్కులు)
జ: ఎలక్ట్రాన్ అపసర వడి (డ్రిఫ్ట్ వడి)  

     ఇక్కడ q = e = 1.602 × 10^-19 C
ఇచ్చినవి: I = 1 A, n = 8.5 × 10²⁸ m^-3
                A = 10^-6 m²
 డ్రిఫ్ట్ వడి 
                v_d = 7 × 10^-5 m/s = 0.07 m/s
* దీన్ని బట్టి ఎలక్ట్రాన్ లు చాలా నెమ్మదిగా కదులుతాయని తెలుస్తుంది.
 

6. ఒక వాహకంలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను ఎలా నిర్ణయిస్తారు? (2 మార్కులు)
జ: * విద్యుత్ వలయంలో స్విచ్‌ను ఆన్ చేసిన వెంటనే (తక్షణమే), వలయంలోని విద్యుత్ జనక (బ్యాటరీ) పొటెన్షియల్ భేదం (potential difference) వల్ల వాహకం అంతటా విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.
* వాహకం పొడవు ఎంత ఉన్నా విద్యుత్ క్షేత్రం తక్షణమే అంతటా ఏర్పడుతుంది.
* ఈ విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడగానే, దాని ప్రభావం వల్ల వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లు నిర్దిష్ట దిశలో కదులుతాయి.
* I = nqAv_d సమీకరణం ద్వారా వాహకంలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను చెప్పవచ్చు. ఈ సమీకరణంలో n, A విలువలు ధనాత్మకం. కాబట్టి ఆవేశం q, డ్రిఫ్ట్ వడి v_d గుర్తులపై విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ ఆధారపడి ఉంటుంది.
* రుణావేశాలకు q విలువ రుణాత్మకం, v_d విలువ ధనాత్మకం అనుకుందాం.
* q, v_dల లబ్ధం రుణాత్మకం అవుతుంది. అంటే విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ, రుణావేశ ప్రవాహదిశకు వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది.
* ధనావేశాలకు q విలువ ధనాత్మకం, v_d విలువ ధనాత్మకం కాబట్టి విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ, ధనావేశ ప్రవాహ దిశలోనే ఉంటుంది.

7. వాహక తీగ రెండు చివరలను బ్యాటరీ టెర్మినల్స్‌కు కలిపితే ఏం జరుగుతుంది?  (2 మార్కులు)
జ: * వాహక తీగ రెండు చివరలను బ్యాటరీ టెర్మినల్స్‌కు కలిపితే, వాహకమంతటా విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.
* ఈ విద్యుత్ క్షేత్రం ఆవేశం (ఎలక్ట్రాన్)పై బలాన్ని ప్రయోగిస్తుంది. స్వేచ్ఛా ఆవేశం qపై విద్యుత్ క్షేత్రం కలగజేసిన బలం F_e అనుకుందాం.
* అప్పుడు, స్వేచ్ఛా ఆవేశాలు విద్యుత్ క్షేత్ర దిశలో త్వరణాన్ని పొందుతాయి. (ఆ స్వేచ్ఛా ఆవేశాలు ఎలక్ట్రాన్‌లైతే, వాటిపై, విద్యుత్ క్షేత్ర దిశకు వ్యతిరేక దిశలో విద్యుత్ బలం పనిచేస్తుంది. అంటే స్వేచ్ఛా ఆవేశాలను నిర్దిష్ట దిశలో కదిలించడానికి విద్యుత్ క్షేత్రం కొంత 'పని' చేస్తుంది.
 

8. స్వేచ్ఛా విద్యుదావేశంపై విద్యుత్ బలం చేసే పని ఎంత ఉంటుంది?  (2 మార్కులు)
జ:
                  
* పటంలో చూపినట్లు విద్యుత్ బలం ఆవేశాలను (A నుంచి Bకు) l దూరం కదిలించిందని అనుకుందాం. బలం, బలప్రయోగ దిశలో కదిలిన దూరాల లబ్ధమే 'పని' అని మనకు తెలుసు. కాబట్టి, q స్వేచ్ఛా ఆవేశంపై విద్యుత్ బలం చేసిన పని W =F_el
 

9. ప్రమాణ విద్యుదావేశంపై విద్యుత్ బలం చేసే పని ఎంత? పొటెన్షియల్ భేద భావనను వివరించండి.  (2 మార్కులు)
జ:
              
* స్వేచ్ఛా ఆవేశం qపై విద్యుత్ బలం F_e చేసే పని W = F_e.l
* ఏకాంక ఆవేశంపై విద్యుత్ బలం చేసిన పని = 
* ప్రమాణ ధనావేశాన్ని A నుంచి Bకు l దూరం కదిలించడానికి విద్యుత్ బలం చేసిన పనిని A, Bల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం అంటారు.
* పొటెన్షియల్ భేదాన్ని Vతో సూచిస్తారు. వాహక తీగలో, పరస్పరం l దూరంలో ఉన్న రెండు బిందువుల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాన్ని కింది విధంగా రాయవచ్చు.
    
* పొటెన్షియల్ భేదాన్ని వోల్టేజ్ అని కూడా అంటారు. పొటెన్షియల్ భేదానికి SI ప్రమాణం వోల్ట్. దీన్ని Vతో సూచిస్తారు.
* 

    1 V = 1 J/C

10. ద్రవాలు, లోహాల్లో విద్యుత్ వాహకత విధానం ఏ విధంగా ఉంటుందో తెలియజేయండి.  (2 మార్కులు)
జ: * ద్రవాల ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు ధన అయాన్‌లు (కాటయాన్‌లు), రుణ అయానులు (ఆనయాన్‌లు) పరస్పరం వ్యతిరేకదిశలో చలిస్తాయి.
* విద్యుద్విశ్లేష్యంలో ధనావేశాల చలనం ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ క్షేత్ర దిశలో ఉంటుంది. రుణావేశాలు, ధనావేశాల దిశకు వ్యతిరేక దిశలో చలిస్తాయి. అంటే ద్రవాల్లో విద్యుత్ ప్రవాహం జరగడానికి ధన, రుణ ఆవేశాలు రెండూ చలిస్తాయి. కానీ లోహ ఘనపదార్థ రూప వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనం మాత్రమే ఉంటుంది.

11. ఏ రకం విద్యుదావేశాలు హెచ్చు పొటెన్షియల్ నుంచి తక్కువ పొటెన్షియల్ వైపు ప్రవహిస్తాయి?  (2 మార్కులు)
జ: * వాహకంలో A నుంచి Bకి ధనావేశాలు కదిలితే, విద్యుత్ క్షేత్రం చేసిన పని ధనాత్మకమవుతుంది.  అంటే ధనావేశాలకు  విలువ ధనాత్మకం. దీన్ని బట్టి విద్యుత్ క్షేత్ర దిశ A నుంచి B వైపుగా ఉందని చెప్పవచ్చు. అంటే A అధిక పొటెన్షియల్ వద్ద, B అల్ప పొటెన్షియల్ వద్ద ఉన్నాయి.
* రుణావేశాలు ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ క్షేత్రానికి వ్యతిరేక దిశలో చలిస్తాయి కాబట్టి, ఎలక్ట్రాన్‌లు అల్ప పొటెన్షియల్ నుంచి అధిక పొటెన్షియల్‌కు కదులుతాయని చెప్పవచ్చు.
* కాబట్టి ధనావేశాలు హెచ్చు పొటెన్షియల్ నుంచి తక్కువ పొటెన్షియల్‌కు కదులుతాయి.

12. పొటెన్షియల్ భావననుసరించి రుణావేశాలు ఎక్కడి నుంచి ఎక్కడికి కదులుతాయి?  (ఒక మార్కు)
జ: రుణావేశాలు ఎల్లప్పుడు అల్ప పొటెన్షియల్ నుంచి అధిక పొటెన్షియల్‌కు కదులుతాయి.
 

13. ఒక బ్యాటరీ emf అంటే ఏమిటో వివరించండి.  (4 మార్కులు)
జ: * ఒక వాహక తీగను బ్యాటరీ ధ్రువాలకు కలిపినప్పుడు వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లపై విద్యుత్ బలం పనిచేయడం వల్ల అవి రుణ ధ్రువం నుంచి, ధన ధ్రువానికి అపసర వడి (drift speed)తో కదులుతాయి.
* అదే సమయంలో బ్యాటరీలోని రసాయన బల ప్రభావం వల్ల ఎలక్ట్రాన్‌ల ఆవేశ పరిమాణానికి సమాన పరిమాణంలో రుణ అయాన్‌లు విద్యుత్ బలానికి వ్యతిరేకంగా ధన ధ్రువం నుంచి రుణ ధ్రువం వైపు కదులుతాయి.
* ఈ విధంగా బ్యాటరీలో అయాన్‌లను కదిలించడానికి కొంత రసాయనశక్తి ఖర్చవుతుంది. అంటే రసాయన బలం కొంత పని చేస్తుంది.
* q పరిమాణం ఉండే రుణావేశాన్ని విద్యుత్ బలానికి వ్యతిరేకంగా ధన ధ్రువం నుంచి రుణ ధ్రువానికి కదిలించడానికి రసాయన బలం చేసిన పని W అనుకుందాం. రసాయన, విద్యుత్ బలాల పరిమాణాలు సమానం అనుకుందాం.
* రసాయన బలం వల్ల q రుణావేశంపై జరిగిన పని W = F_cd. ఇందులో d ధ్రువాల మధ్య దూరం. ఒక కూలుంబ్ రుణావేశాన్ని ధన ధ్రువం నుంచి రుణ ధ్రువానికి కదిలించడానికి రసాయన బలం చేసిన పనిని W = F_cd అని రాస్తాం. F_c = F_e అని మనకు తెలుసు.
    కాబట్టి 
 అనేది, ఏకాంక రుణావేశాన్ని ధన ధ్రువం నుంచి రుణధ్రువానికి కదిలించడానికి రసాయన బలం చేసిన పని. దీన్ని విద్యుచ్ఛాలక బలం (emf) అంటారు.
     
* సాధారణంగా emfను 'ఏకాంక ధనావేశాన్ని రుణ ధ్రువం నుంచి ధన ధ్రువానికి కదిలించడానికి రసాయన బలం చేసిన పని'గా నిర్వచిస్తాం.

14. ఓమ్ నియమం పరిమితులు రాయండి.  (2 మార్కులు)
జ: * లోహవాహకాలు ఓమ్ నియమాన్ని పాటిస్తాయి. కానీ వాటి ఉష్ణోగ్రత, ఇతర భౌతిక పరిస్థితులు స్థిరంగా ఉండాలి. ఉష్ణోగ్రతనుబట్టి పదార్థ నిరోధం మారుతుంది. కాబట్టి ఉష్ణోగ్రత మారితే, వాహకానికి సంబంధించిన V - I గ్రాఫ్ సరళరేఖగా ఉండదు. వాయు వాహకాలకు ఓమ్ నియమం వర్తించదు. అలాగే జెర్మేనియం, సిలికాన్ లాంటి అర్ధవాహకాలకు ఓమ్ నియమం వర్తించదు.

15. వాహకం నిరోధం అనే భావనను వివరించండి.  (2 మార్కులు)
జ: * ఒక వాహకాన్ని బ్యాటరీకి కలిపితే, దానిలోని స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు నిర్దిష్ట దిశలో అపసర వడితో కదలడం ప్రారంభిస్తాయి. ఈ సమయంలో అవి లాటిస్‌లోని ధన అయాన్‌లతో అభిఘాతం చెంది నిశ్చలస్థితికి వస్తాయి. అంటే ఉష్ణరూపంలో వాటి యాంత్రిక శక్తిని కోల్పోతాయి. బ్యాటరీ సహాయంతో వాహకం అంతటా ఏర్పరచిన విద్యుత్ క్షేత్రం వల్ల ఎలక్ట్రాన్‌లు తిరిగి శక్తిని గ్రహించి కదలడం ప్రారంభిస్తాయి.
* లాటిస్ అయాన్‌లు ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనాన్ని ఆటంకపరుస్తాయి.
* లాటిస్ అయాన్‌లు ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనానికి కలిగించే ఆటంకం ఆ పదార్థ స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి వాహక నిరోధాన్ని వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్ చలనానికి కలిగే ఆటంకం గా నిర్వచించవచ్చు. ఎలక్ట్రాన్ చలనాన్ని నిరోధించే పదార్థాన్ని నిరోధకం (resistor) అంటారు.

 16. 24 బ్యాటరీని మనం చేతితో తాకినప్పుడు మన శరీరం ద్వారా ఎంత విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది? (మన శరీర నిరోధం 1,00,000 Ω గా తీసుకోండి)  (2 మార్కులు)
జ: * 24 V బ్యాటరీ ధ్రువాలను మన వేళ్లతో తాకినప్పుడు వలయం పూర్తి అయ్యింది అనుకుందాం.
* మన శరీరం నిరోధం 1,00,000 అనుకుంటే మన శరీరం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్
ప్రవాహం  = 0.00024 A. స్వల్ప పరిమాణం ఉన్న ఇలాంటి విద్యుత్ ప్రవాహం మన శరీరం ద్వారా ప్రవహించినా, శరీరం లోని వివిధ అవయవాలు నిర్వహించే పనులను ప్రభావితం చేయదు.

17. 240 V తీగను తాకితే ఏం జరుగుతుంది?
జ: 240 V తీగను తాకినప్పుడు మన శరీరం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం
       = 0.00024 A.
* ఈ పరిమాణంలో విద్యుత్ ప్రవాహం మన శరీరంలోకి ప్రవహిస్తే శరీరంలోని వివిధ అవయవాలు నిర్వహించే పనులకు ఆటంకం ఏర్పడుతుంది. ఇలా ఆటంకం కలగడాన్నే విద్యుత్ ఘాతం అంటారు. మన శరీరం ద్వారా ఇంకా విద్యుత్ ప్రవహిస్తూ ఉంటే, శరీరంలోని కణజాలం దెబ్బతింటుంది. ఫలితంగా శరీర నిరోధం తగ్గిపోతుంది. శరీరం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించే కాలం పెరుగుతున్న కొద్దీ కణజాలం బాగా దెబ్బతిని, శరీర నిరోధం ఇంకా తగ్గిపోతుంది. ఫలితంగా శరీరం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ పెరుగుతుంది. ఇలా విద్యుత్ ప్రవాహం 0.07 A వరకు చేరితే, అది గుండె పనితీరుపై ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.
* ఈ విద్యుత్ ప్రవాహం గుండె ద్వారా ఒక సెకను కంటే ఎక్కువకాలం ప్రవహిస్తే మనిషి స్పృహ కోల్పోతాడు. ఇలాగే విద్యుత్ ఇంకా ఎక్కువకాలం ప్రవహిస్తే మనిషి చనిపోతాడు.
 

 18. విద్యుత్ ఘాతం అనేది విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం, విద్యుత్ ప్రవాహం, శరీర నిరోధాల ఫలిత ప్రభావం అని ఎలా చెప్పగలరు?  (2 మార్కులు)
జ: * మన శరీరంలోని ఏవైనా రెండు అవయవాల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం ఉన్నప్పుడు మనం విద్యుత్ ఘాతానికి గురవుతామని చెప్పవచ్చు.
* మానవ శరీరం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించేటప్పుడు, తక్కువ నిరోధాన్ని కలిగించే మార్గాన్ని అది ఎన్నుకుంటుంది.
* మన శరీరం అంతటా నిరోధం ఒకేవిధంగా ఉండదు. ఉదాహరణకు శరీరం లోపలి అవయవాల కంటే చర్మానికి నిరోధం ఎక్కువ.
* శరీరంలో విద్యుత్ ప్రవాహం జరుగుతున్న కొద్దీ శరీర నిరోధం పరస్పరం విలోమంగా మారుతుంటాయి.
* కాబట్టి విద్యుత్ ఘాతాన్ని విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం, విద్యుత్ ప్రవాహం, శరీర నిరోధాల ఫలిత ప్రభావంగా చెప్పవచ్చు.

19. పదార్థాల నిరోధకత తెలియడం వల్ల వాటిని ఏవిధంగా ఉపయోగించుకుంటున్నారు? కొన్ని ఉదాహరణలతో వర్ణించండి.  (4 మార్కులు)
జ: * పదార్థాల విశిష్ట నిరోధం వాటి వాహకత్వాన్ని తెలుపుతుంది. విశిష్ట నిరోధం తక్కువగా ఉన్న లోహాలు మంచి వాహకాలుగా పనిచేస్తాయి. కాబట్టి రాగి లాంటి లోహాలను విద్యుత్ తీగల తయారీకి ఉపయోగిస్తారు. సాధారణంగా విద్యుత్ బల్బులో వాడే ఫిలమెంట్‌ను 'టంగ్‌స్టన్‌'తో తయారుచేస్తారు. దీనికి కారణం, టంగ్‌స్టన్ విశిష్ట నిరోధం, ద్రవీభవన స్థానం విలువలు (3422 ºC) చాలా ఎక్కువ.
* విద్యుత్ బంధకాల విశిష్ట నిరోధం విలువలు అత్యధికంగా 10¹⁴ నుంచి 10¹⁶ Ω - m వరకు ఉంటాయి. నిక్రోమ్ (నికెల్, క్రోమియం, ఇనుము), మాంగనీస్ (86% రాగి, 12% మాంగనీస్, 2% నికెల్) లాంటి మిశ్రమ లోహాల విశిష్ట నిరోధం విలువలు, లోహాల విశిష్ట నిరోధానికి 30 - 100 రెట్లు ఉంటాయి. కాబట్టి వాటిని ఇస్త్రీ పెట్టె, రొట్టెలను వేడిచేసే పరికరం (toaster) లాంటి విద్యుత్ ఉపకరణాల్లో తాపన పరికరాలుగా (heating elements) ఉపయోగిస్తారు. మిశ్రమ లోహాలకు ఉన్న మరో ప్రత్యేకత ఏమిటంటే, వాటి నిరోధం విలువ ఉష్ణోగ్రతకు అనుగుణంగా అతిస్వల్పంగా మాత్రమే మారుతుంది. అంతే కాకుండా ఇవి సులభంగా తుప్పుపట్టవు.
* సిలికాన్, జర్మేనియం లాంటి పదార్థాల విశిష్ట నిరోధం లోహాల విశిష్ట నిరోధానికి 10⁵ నుంచి 10¹⁰ రెట్లు ఉంటుంది. వీటి విశిష్ట నిరోధం బంధకాల విశిష్ట నిరోధంతో పోలిస్తే 10¹⁵ నుంచి 10¹⁶ వంతు ఉంటుంది. ఇలాంటి పదార్థాలను అర్ధవాహకాలు (Semi conductors) అంటారు.
* డయోడ్, ట్రాన్సిస్టర్, ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్ (IC)లను తయారు చేయడానికి అర్ధవాహకాలను వాడతారు. ICలను కంప్యూటర్, టీవీ, సెల్‌ఫోన్ లాంటి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో ఉపయోగిస్తారు.

20. సమాంతర నిరోధాల తుల్య నిరోధం భావనను వినియోగించుకుని ఒక మందపాటి నిరోధం విలువను ఏవిధంగా విశదీకరిస్తారు?  (2 మార్కులు)
జ: * ''సమాంతర సంధానంలో ఉన్న నిరోధాల ఫలిత నిరోధం విలువ, ఆ విడివిడి నిరోధాల విలువ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది". దీన్నిబట్టి ఒక లోహపు తీగ నిరోధం దాని మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యానికి విలోమానుపాతంలో ఎందుకుంటుందో మనం వివరించవచ్చు.
* ఒక మందపాటి తీగను అనేక సన్నని తీగల సమాంతర సంధానంగా ఊహిస్తే అప్పుడు మందపాటి తీగ నిరోధం (ఫలిత నిరోధం), ప్రతీ సన్నని తీగ నిరోధం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. మరోవిధంగా చెప్పాలంటే, మందపాటి తీగ నిరోధం సన్నని తీగ నిరోధం కంటే తక్కువ.

21. విద్యుత్ వలయం అంటే ఏమిటి?  (2 మార్కులు)
జ. బ్యాటరీ, వాహక తీగలతో ఎలక్ట్రాన్‌లు ప్రవహించడానికి అనుకూలంగా ఏర్పరిచిన సంవృత మార్గాన్ని వలయం అంటారు. ఎలక్ట్రాన్‌లు నిరంతరంగా ప్రవహించాలంటే, వలయంలో ఎలాంటి ఖాళీలు (gaps) ఉండకూడదు. సాధారణంగా వలయంలో స్విచ్ సహాయంతో ఒక ఖాళీని ఏర్పాటు చేస్తారు. దీన్ని తెరవడం, మూయడం ద్వారా వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిలిపివేయవచ్చు లేదా ప్రవహింపజేయవచ్చు. వలయంలో విద్యుత్ జనకం నుంచి విద్యుత్‌ను ఉపయోగించుకునే పరికరాలు ఒకటి కంటే ఎక్కువ సంఖ్యలో కూడా ఉండొచ్చు. ఈ పరికరాలను శ్రేణిలో లేదా సమాంతరంగా కలుపుతారు.

22. విద్యుత్ పరికరాలను వలయంలో ఏవిధంగా కలపవచ్చు? వాటి అభిలక్షణాలను పేర్కొనండి.  (2 మార్కులు)
జ: * విద్యుత్ పరికరాలను శ్రేణిలో కలిపినప్పుడు బ్యాటరీ, జనరేటర్ లేదా గోడకు ఉండే విద్యుత్ సాకెట్ (ఇది కూడా విద్యుత్ ధన, రుణ ధ్రువాలున్న పరికరం). ధ్రువాల మధ్య ఎలక్ట్రాన్‌లు ప్రవహించడానికి ఒకే మార్గం ఉంటుంది.
* విద్యుత్ పరికరాలను సమాంతరంగా కలిపినప్పుడు వలయంలో వివిధ శాఖలు ఏర్పడి ఎలక్ట్రాన్‌లు ప్రవహించడానికి వివిధ మార్గాలు ఏర్పడతాయి.
* శ్రేణి, సమాంతర సంధానాల లక్షణాలు వేర్వేరుగా ఉంటాయి.
* శ్రేణి పద్ధతిలో విద్యుత్ పరికరాలను కలిపినప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహానికి ఒకటే మార్గం ఉంటుంది.
* సమాంతర పద్ధతిలో విద్యుత్ పరికరాలను కలిపినప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహానికి విడివిడి మార్గాలు ఉంటాయి.

23. 12 V emf ఉన్న బ్యాటరీ వలయంలోకి విడుదల చేసే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కనుక్కోండి.
జ: 12 V emf ఉన్న బ్యాటరీ వల్ల వలయంలో ఏర్పడే విద్యుత్ ప్రవాహం I = I₁ + I₂ అనుకుందాం.
                        
పటం ప్రకారం DABCD లూప్‌లో -3(I₁ + I₂) + 12 - 2I₁ - 5 = 0 .......... (a)
             DAFED లూప్‌లో -3 (I₁ + I₂) + 12 - 4I₂ = 0 ........... (b)
(a), (b) సమీకరణాలను సాధించగా
I₁ = 0.5, I₂ = 1.5 A కాబట్టి,
12 V emf వల్ల వలయంలో ఏర్పడే విద్యుత్ ప్రవాహం I = 0.5 + 1.5 = 2 A

24. విద్యుచ్ఛక్తి వినియోగ భావనను ఒక ఉదాహరణతో వివరించండి.  (4 మార్కులు)
జ: * విద్యుచ్ఛక్తి వినియోగాన్ని అవగాహన చేసుకోవడానికి ఇప్పుడొక ఉదాహరణను పరిశీలిద్దాం.
* బల్బుపై రాసిన విలువను బట్టి దాని నిరోధాన్ని లెక్కగట్టవచ్చు.
         సమీకరణం నుంచి 
* బల్బుపై రాసిన P, V విలువలను పై సమీకరణంలో ప్రతిక్షేపించగా
         
* అంటే 60 W, 120 V అని రాసి ఉన్న బల్బు, తన ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్‌కు సాధారణ పరిస్థితుల్లో 240 Ω ల నిరోధాన్ని కలిగిస్తుంది.
* ఈ బల్బును 12 V బ్యాటరీకి కలిపితే, అది వినియోగించే విద్యుత్ సామర్థ్యం
        
* వాట్ (W) అనేది సామర్థ్యానికి సంబంధించిన చిన్న ప్రమాణం కాబట్టి, సాధారణంగా విద్యుత్ సామర్థ్య వినియోగాన్ని తెలియజేయడానికి కిలోవాట్ (kW) అనే ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
* 1 kW = 1000 W = 1000 J/s
* ప్రతీనెల, ఇంటికి వచ్చే కరెంట్ బిల్‌ను చూస్తూ ఉంటాం.

* అందులో మనం వాడిన విద్యుత్‌ను యూనిట్‌లలో తెలుపుతారు.
* ఒక యూనిట్ అంటే ఒక కిలోవాట్ అవర్ (1 kWh) అని అర్థం.
1 kWh = (1000 J/s) (60 × 60 s)
             = 3600 × 1000 J
             = 3.6 × 10⁶J

25. ఆంపియర్‌లలో ఎంత విద్యుత్ ప్రవాహం మన ద్వారా ప్రవహిస్తే శరీరం ఎలాంటి ప్రభావానికి గురవుతుందో తెలియజేసే సమాచారాన్ని సేకరించి పట్టిక రూపంలో ఇవ్వండి. (2 మార్కులు)
జ
    

26. వివిధ పదార్థాల నిరోధకతల విలువలను సేకరించి వాటి సమాచారాన్ని ఒక పట్టికలో నమోదు చేయండి.   (4 మార్కులు)
జ. వివిధ పదార్థాల నిరోధకతలు   

పదార్థం	ρ(Ω - m)(20ºC వద్ద)
వెండి	1.59 × 10-8
రాగి	1.68 × 10-8
బంగారం	2.44 × 10-8
అల్యూమినియం	2.82 × 10-8
కాల్షియం	3.36 × 10-8
టంగ్‌స్టన్	5.60 × 10-8
జింక్	5.90 × 10-8
నికెల్	6.99 × 10-8
ఇనుము	1.00 × 10-7
సీసం	2.20 × 10-7
నిక్రోమ్	1.10 × 10-6
కార్బన్ (గ్రాఫైట్	2.50 × 10-6
జెర్మేనియం	4.60 × 10-1
తాగునీరు	2.00 × 10-1
సిలికాన్	6.40 × 102
పొడిచెక్క	1.00 × 103
గాజు	10.0 × 1010
రబ్బరు	1.00 × 1013
గాలి	1.30 × 1016

న్యూటన్ గమన నియమాలను ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనాలను వివరించడానికి ఉపయోగించవచ్చా?

గమనిక: కింద ఇచ్చిన చర్యలో ఎలక్ట్రాన్‌ల క్రమరహిత చలనాన్ని విస్మరిస్తాం.
* l పొడవు, A మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం ఉన్నఒక వాహకాన్ని తీసుకుందాం. దీనిలో ఎలక్ట్రాన్‌ల సాంద్రత n అనుకుందాం.
* వాహక కొనల మధ్య V పొటెన్షియల్ భేదాన్ని అనువర్తింపజేస్తే దాని ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం
      I = nAev_d ............ (a)
* దీనిలో e ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశ పరిమాణాన్ని, v_d ఎలక్ట్రాన్ అపసర వడిని సూచిస్తాయి.
* వాహక కొనల మధ్య వాహకం వెంబడి ఎలక్ట్రాన్‌లను కదల్చడానికి విద్యుత్ బలం చేసిన పని
      W = Ve .............. (b) అవుతుంది
* విద్యుత్ బలం చేసిన పని
      W = Fl ............ (c) అవుతుంది
* దీనిలో F విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రయోగించిన బలాన్ని సూచిస్తుంది.
* సమీకరణాలు (b), (c) ల నుంచి
        అవుతుంది.

* F = ma అనే న్యూటన్ రెండో గమన సూత్రం (నియమం) ఏ కణ చలనాన్ని అధ్యయనం చేయడానికైనా ఉపయోగించవచ్చని మనకు తెలుసు. కాబట్టి న్యూటన్ రెండో గమన నియమం అనుసరించి

* ఎలక్ట్రాన్ తొలి వేగం (u) శూన్యమనుకుందాం. ఎలక్ట్రాన్ τ కాలంలో పొందిన వేగం v అనుకుందాం.
τ (టౌ) అంటే రెండు వరస అభిఘాతాల మధ్యకాలం.
v = u + at నుంచి
(సమీకరణం (d))
* లాటిస్‌లోని స్థిరమైన ధనాత్మక అయాన్‌లతో ఎలక్ట్రాన్‌లు అభిఘాతం చెందడం వల్ల ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనం నిరోధించబడుతుంది. కాబట్టి τ కాలంలో ఎలక్ట్రాన్‌ల సరాసరి వడి దాని డ్రిఫ్ట్ వడికి సమానం.
* ఎలక్ట్రాన్‌ల సరాసరి వడి 
v విలువను పై సమీకరణంలో ప్రతిక్షేపించగా,
ఎలక్ట్రాన్ సరాసరి వేగం = డ్రిఫ్ట్ వడి 
* ఈ డ్రిఫ్ట్ వడిని సమీకరణం (a)లో ప్రతిక్షేపించగా,
      

* పై సమీకరణంలో ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశి (m), ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం స్థిరాంకాలు (e) , ఇవి ఎలక్ట్రాన్ అభిలక్షణ ధర్మాలను సూచిస్తాయి.
* వాహక ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత (n) పదార్థ స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి ఒక వాహకానికి సంబంధించిన ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత స్థిరంగా ఉంటుంది.
* ఒక నిర్దిష్ట వాహకానికి దాని పొడవు (l), మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (A)లు స్థిరాంకాలుగా ఉంటాయి.
* τ విలువ పదార్థ ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత పెంచినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్‌ల క్రమరహిత చలనం అధికమవుతుంది. ఫలితంగా వరుస అభిఘాతాల మధ్య కాలం τ తగ్గుతుంది. నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద τ విలువ స్థిరంగా ఉంటుంది. కాబట్టి ఒక నిర్దిష్ట వాహకానికి  ఒక స్థిరాంకం అవుతుంది. దీన్ని Rతో సూచిద్దాం. దీన్నే నిరోధం అని పిలుస్తారు. ఫలితంగా సమీకరణం (e)
IR = V ........... (f) అవుతుంది. దీనినే ఓమ్ నియమం అంటారు.
దీనిలో R =  ................. (g)
* పై సమీకరణంలో  అనేది పదార్థానికి సంబంధించిన ఒక అభిలక్షణ విలువ. R విలువ వేరు వేరు జ్యామితీయ ఆకృతి విలువలు గల ఒక నిర్దిష్ట వాహకానికి వేర్వేరుగా ఉంటుంది.
* కానీ  అనేది వాహక జ్యామితీయ విలువలపై ఆధారపడి ఉండదు. దీన్ని ρ అనే అక్షరంతో సూచిద్దాం. దీన్నే నిరోధకత (విశిష్ట నిరోధం) అని పిలుస్తారు.
ρ = 
సమీకరణం (g) నుంచి
 అవుతుంది.
గమనిక: డ్రిఫ్ట్ వడిని, డ్రిఫ్ట్ వేగాన్ని పర్యాయ పదాలుగా వాడొచ్చు.