• facebook
  • twitter
  • whatsapp
  • telegram

విద్యుత్ ప్రవాహం

ఆండ్రూ మేరీ ఆంపియర్ 1775 జనవరి 22న ఫ్రాన్స్‌లో జన్మించాడు. ఆయన తండ్రి గంజాయి వ్యాపారి. ఆంపియర్ గ్రీకు, లాటిన్ భాషల్లో మంచి ప్రావీణ్యం సంపాదించాడు. కుటుంబ పోషణ కోసం ప్రయివేట్లు చెప్పి డబ్బు సంపాదించుకుంటూ చదువుకున్నాడు. గేమ్స్ ఆఫ్ ఛాయిస్ అనే వ్యాసం రాశాడు. గణితశాస్త్ర ఉపాధ్యాయుడిగా ఉద్యోగ జీవితం ప్రారంభించాడు. ఇనుము లేదా అయస్కాంతం అవసరం లేకుండా విద్యుత్ సహాయంతో అయస్కాంతత్వం ఏర్పరచవచ్చని ప్రకటించాడు. ఈ శాస్త్రవేత్త గౌరవార్థం విద్యుత్ ప్రవాహ బలానికి ఆంపియర్ అని 1881లో పేరు పెట్టారు.

కీలక పదాలు
ఆవేశం                                                      * మల్టీమీటర్
విశిష్ట నిరోధం                                                విద్యుత్ శక్తి
అపసర వడి (డ్రిఫ్ట్ వడి)                                       పొటెన్షియల్ భేదం
ఓమ్ నియమం                                               కిర్‌ఛాఫ్ నియమం
విద్యుత్ ఘాతం                                               విద్యుచ్ఛాలక బలం
విద్యుత్ ప్రవాహం                                              నిరోధం
విద్యుత్ సామర్థ్యం                                             ఫ్యూజ్

 

కీలక పదాలు - వివరణలు
ఆవేశం: పదార్థ భౌతిక ధర్మం ఆవేశం. అది విద్యుత్ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్నప్పుడు కొంత బలానికి లోనవుతుంది.
 

పొటెన్షియల్ భేదం: ప్రమాణ ధనావేశాన్ని A నుంచి Bకు l దూరం కదిలించడానికి విద్యుత్ బలం చేసిన పనిని ఆ బిందువుల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం అంటారు.
 

విద్యుత్ ప్రవాహం: ఒక సెకను కాలంలో వాహకంలోని ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటి వెళ్లే ఆవేశ పరిమాణాన్ని విద్యుత్ ప్రవాహం అంటారు.
 

మల్టీమీటర్: మల్టీమీటర్ అనేది ఒక ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం. ఇది నిరోధం, ఓల్టేజ్, కరెంట్ లాంటి వివిధ విలువలను కొలవగలుగుతుంది. దీంతో కొలిచిన విలువలను ఇది సంఖ్యాత్మకంగా చూపెడుతుంది.
 

ఓమ్ నియమం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం వాహకం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
 

నిరోధం: వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనానికి కలిగించే ఆటంకంగా వాహక నిరోధాన్ని నిర్వచించవచ్చు.
 

విశిష్ట నిరోధం: ప్రమాణ పొడవు, ప్రమాణ మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం ఉన్న వాహక నిరోధమే ఆ వాహక విశిష్ట నిరోధం. దీనికి SI పద్ధతిలో ప్రమాణం Ω - m (ఓమ్ - మీటరు).
 

కిర్‌ఛాఫ్ నియమం: ఒక DC వలయంలో కొన్ని బ్యాటరీలు, కొన్ని నిరోధాలను ఏ విధంగా కలిపినా, దాని గురించి అవగాహన చేసుకునేందుకు రెండు సరళమైన నియమాలు ఉపయోగపడతాయి. వాటినే కిర్‌ఛాఫ్ నియమాలు అంటారు. అవి

(i) జంక్షన్ నియమం: వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం విభజన చెందే ఏ జంక్షన్ వద్దనైనా ఆ జంక్షన్‌కు చేరే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తం, ఆ జంక్షన్‌ను వీడిపోయే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తానికి సమానం.

(ii) లూప్ సిద్ధాంతం: ఒక మూసిన వలయంలో పరికరాల రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాల్లో పెరుగుదల, తగ్గుదలల బీజీయ మొత్తం శూన్యం.
 

విద్యుత్ సామర్థ్యం: విద్యుత్ ప్రవాహం, పొటెన్షియల్ భేదాల లబ్ధాన్ని విద్యుత్ సామర్థ్యం P = VI అంటారు.
 

విద్యుత్ శక్తి: విద్యుత్ సామర్థ్యం, వినియోగకాల వ్యవధుల లబ్ధమే విద్యుత్ శక్తి.
                      విద్యుత్ శక్తి
W = P × t
 

విద్యుత్ ఘాతం: మన శరీరం ద్వారా 0.0024 A విద్యుత్ ప్రవహిస్తే శరీరంలోని వివిధ అవయవాలు నిర్వహించే పనులకు ఆటంకం ఏర్పడుతుంది. ఇలా ఆటంకం కలగడమే విద్యుత్‌ఘాతం.
 

ఫ్యూజ్: ఫ్యూజ్ అనేది అతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉండే ఒక సన్నని తీగ. ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్  20A లను మించితే ఆ సన్నటి తీగ వేడెక్కి కరిగిపోతుంది. అప్పుడు ఇంటిలోని మొత్తం వలయం తెరవబడి విద్యుత్ ప్రవాహం ఆగిపోతుంది.
 

అపసర వడి (డ్రిఫ్ట్ వడి): వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌లు స్థిర సరాసరి వడితో చలిస్తున్నట్లుగా భావిస్తారు. ఈ వడిని అపసర వడి/ డ్రిఫ్ట్ వడి లేదా అపసర వేగం అంటారు.
 

విద్యుచ్ఛాలక బలం (e.m.f.): ఏకాంక ధనావేశాన్ని రుణ ధ్రువం నుంచి ధన ధ్రువానికి కదిలించడానికి రసాయన బలం చేసిన పనిని విద్యుచ్ఛాలక బలంగా నిర్వచిస్తారు.
 

సారాంశ సంగ్రహం
* లోహాల లాంటి వాహకాల్లో అధిక సంఖ్యలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు, ధనాత్మక అయాన్‌లు నిర్దిష్ట స్థానాల్లో ఉంటాయని 19వ శతాబ్దానికి చెందిన శాస్త్రవేత్తలైన డ్రూడ్, లోరెంజ్ ప్రతిపాదించారు.

ధనాత్మక అయాన్‌ల అమరికను లాటిస్ అంటారు.
లాటిస్ అంతరాళంలో ఎలక్ట్రాన్‌లు స్వేచ్ఛగా ఏ దిశలో కదులుతాయో నిర్ణయించలేని విధంగా చలిస్తాయి. ఈ విధమైన చలనాన్ని క్రమరహిత చలనం (Random motion) అంటారు.
వాహకంలో ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదాన్ని ఊహిస్తే, ఒక సెకను కాలంలో ఆ మధ్యచ్ఛేదాన్ని ఎడమ నుంచి కుడికి దాటి వెళ్లే ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య, ఒక సెకను కాలంలో అదే మధ్యచ్ఛేదాన్ని కుడి నుంచి ఎడమకు దాటి వెళ్లే ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్యకు సమానం. అంటే తెరిచియున్న వలయం లాంటి వాహకంలో ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదం వెంబడి కదిలే ఆవేశం శూన్యం.
ఒక బల్బ్‌తో సహా వాహకం రెండు చివరలను బ్యాటరీకి కలిపితే, బ్యాటరీ నుంచి బల్బ్‌కు శక్తి సరఫరా జరిగి బల్బ్ వెలుగుతుంది.
'విద్యుత్ ప్రవాహం అంటే ఆవేశాల క్రమచలనం'.
ఒక సెకను కాలంలో వాహకంలోని ఏదైనా మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటి వెళ్లే ఆవేశ పరిమాణాన్ని విద్యుత్ ప్రవాహం అంటారు.
   

* వలయాన్ని బ్యాటరీకి కలిపితే వాహకంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లు నిర్దిష్ట దిశలోనే కదులుతాయి. నిర్దిష్ట దిశలో ఎలక్ట్రాన్‌లు కదలడానికి కారణం బ్యాటరీ వాహకమంతా ఒక సమ విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరచడమే.
* వాహకంలోని స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు విద్యుత్ క్షేత్రం వల్ల త్వరణాన్ని పొంది, విద్యుత్ క్షేత్ర దిశకు వ్యతిరేక దిశలో చలిస్తాయి.
* విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల చలనంలో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌లు - లాటిస్ అయాన్‌లతో అభిఘాతం చెందుతాయి.
* ఈ అభిఘాతం జరిగినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్‌లు నిశ్చలస్థితికి వస్తాయి. కానీ విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల ఎలక్ట్రాన్‌లు తిరిగి త్వరణాన్ని పొంది లాటిస్ అయాన్లతో మళ్లీ అభిఘాతం చెందుతాయి. ఈ విధంగా ఎలక్ట్రాన్‌లు వాహకం వెంబడి చలిస్తాయి. కాబట్టి వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌లు స్థిరవడితో చలిస్తున్నట్లుగా భావిస్తాం. ఈ వడిని అపసర వడి/ డ్రిఫ్ట్ వడి లేదా అపసర వేగం అంటారు. ఈ అపసర వడిని vd అనుకుందాం.
* ఒక సెకను కాలంలో ప్రతి ఆవేశం కదిలిన దూరం = vd
* ఈ దూరానికి సంబంధించి వాహక ఘనపరిమాణం = Avd
* ఈ ఘనపరిమాణంలో ఉన్న ఆవేశాల సంఖ్య = n.Avd
* ఒక్కో వాహక కణం ఆవేశం q అనుకుంటే ఒక సెకను కాలంలో మధ్యచ్ఛేదాన్ని దాటి వెళ్లే మొత్తం
   ఆవేశం = n.q.Avd. ఇది విద్యుత్ ప్రవాహానికి సమానం. కాబట్టి I = n.q.Avd లేదా డ్రిఫ్ట్ వడి 
   

* ఎలక్ట్రాన్ విద్యుదావేశ పరిమాణం e = 1.602 × 10-19 C అని మనకు తెలుసు. మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం
A = 10-6 m2గా ఉన్న రాగి తీగ ద్వారా 1 A విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్నప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ అపసర వడి తెలుసుకుందాం.
* రాగి ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత
n = 8.5 × 1028 m-3, qe = 1.602 × 10-19 C

* దీన్ని బట్టి ఎలక్ట్రాన్ చాలా నెమ్మదిగా కదులుతుందని తెలుస్తుంది.
* విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ, ధనావేశ ప్రవాహ దిశలో ఉంటుంది.
* ప్రమాణ ధనావేశాన్ని A నుంచి Bకు L దూరం కదిలించడానికి విద్యుత్ బలం చేసిన పనిని A, Bల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం అంటారు.
* పొటెన్షియల్ భేదం 
* పొటెన్షియల్ భేదాన్ని వోల్టేజ్ అని కూడా అంటారు.
* పొటెన్షియల్ భేదానికి SI ప్రమాణం వోల్ట్. దీన్ని Vతో సూచిస్తారు.
   

* బ్యాటరీ పూర్తిగా నిర్వీర్యం అయ్యేవరకు, దాని ధ్రువాల మధ్య స్థిర పొటెన్షియల్ స్థిరంగా ఉంటుంది.

* ఏకాంక ధనావేశాన్ని రుణ ధ్రువం నుంచి ధన ధ్రువానికి కదిలించడానికి రసాయన బలం చేసిన పనినే e.m.f.గా నిర్వచిస్తాం.

 

ఓమ్ నియమం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం వాహకం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

        V ∝ I (ఉష్ణోగ్రత స్థిరం) (లేదా)  = స్థిర రాశి
        
V = IR; స్థిరరాశి R వాహక విద్యుత్ నిరోధం. నిరోధానికి SI ప్రమాణం 'ఓమ్' (Ω), 
        
వాయువాహకాలకు ఓమ్ నియమం వర్తించదు. అలాగే జర్మేనియం, సిలికాన్ లాంటి అర్ధ వాహకాలకు ఈ నియమం వర్తించదు.
వాహక నిరోధాన్ని వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనానికి కలిగే ఆటంకంగా నిర్వచించవచ్చు.
మన శరీరం నిరోధం విలువ సాధారణంగా
100 Ω (శరీరం ఉప్పునీటితో తడిసి ఉన్నప్పుడు) నుంచి 5,00,000 Ω (చర్మం బాగా పొడిగా ఉంటే) మధ్యస్థంగా ఉంటుంది.

మన శరీరం ద్వారా 0.0024 A విద్యుత్ ప్రవహిస్తే శరీరంలోని వివిధ అవయవాలు నిర్వహించే పనులకు ఆటంకం కలుగుతుంది. ఇలా ఆటంకం కలగడాన్నే విద్యుత్ ఘాతం అంటారు.
మన శరీరం ద్వారా ఇంకా విద్యుత్ ప్రవహిస్తూ ఉంటే, శరీరంలోని కణజాలం దెబ్బతింటుంది. దాంతో 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 0.07A వరకు చేరితే అది గుండె పనితీరుపై ప్రభావం చూపుతుంది. ఈ విద్యుత్ ఎక్కువ కాలం ప్రవహిస్తే మనిషి మరణిస్తాడు.
మల్టీమీటర్ అనేది ఒక ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం. ఇది నిరోధం, వోల్టేజ్, కరెంట్ లాంటి వివిధ విలువలను కొలవగలుగుతుంది.
దీంతో కొలిచిన విలువలను ఇది సంఖ్యాత్మకంగా చూపెడుతుంది.
ఒక వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, వాహక నిరోధం దాని ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
విశిష్ట నిరోధం అనేది ఉష్ణోగ్రత, పదార్థ స్వభావంపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది. దీన్ని నిరోధకత అని కూడా అంటారు.
విశిష్ట నిరోధం  ఇక్కడ R వాహక నిరోధం, L వాహకం పొడవు, A వాహక మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం.

* విశిష్ట నిరోధానికి SI ప్రమాణం Ω - m (ఓమ్ మీటరు).
విశిష్ట నిరోధ విలోమాన్ని వాహకత్వం
 σ (Conductivity) అంటారు.
డయోడ్, ట్రాన్సిస్టర్, ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్ (IC)లను తయారు చేయడానికి అర్ధవాహకాలను వాడతారు.
ICలను కంప్యూటర్, టీవీ, సెల్‌ఫోన్ లాంటి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో ఉపయోగిస్తారు.
శ్రేణిలో కలిపిన నిరోధాల వల్ల ఏర్పడే ఫలిత నిరోధం, ఆయా విడివిడి నిరోధాల మొత్తానికి సమానమని తెలుస్తుంది.
శ్రేణిలో కలిపిన నిరోధాల్లో ఏదైనా ఒకటి పనిచేయకపోతే, వలయం తెరుచుకుని విద్యుత్ ప్రవాహం జరగదు. అందుకే మన ఇళ్లల్లో ఉండే వివిధ విద్యుత్ పరికరాలను శ్రేణిలో కలపరు.
సమాంతర సంధానంలో ఉన్న నిరోధాల ఫలిత నిరోధం విలువ, ఆ విడివిడి నిరోధాల విలువ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
జంక్షన్ నియమం: వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం విభజింపబడే ఏ జంక్షన్ వద్దనైనా, ఆ జంక్షన్‌కు చేరే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తం, ఆ జంక్షన్‌ను వీడిపోయే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తానికి సమానం.
లూప్ నియమం: ఒక మూసిన వలయంలో పరికరాల రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాల్లో పెరుగుదల, తగ్గుదలల బీజీయ మొత్తాల శూన్యం.
పని జరిగే రేటును సామర్థ్యం అంటారు.  

* 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
1 kWh = 1 kilo Watt hour = (1000 J/s) (60 × 60 s)
                 = 3600 × 1000 J = 3.6 × 105 J

సాధారణంగా మన ఇంటిలోకి విద్యుత్ రెండు తీగల ద్వారా వస్తుంది. వీటిని కరెంట్ లైన్ అంటారు. ఈ తీగల నిరోధం చాలా తక్కువ.
ఈ తీగల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం 240 V ఉంటుంది. మన ఇంటిలోని వలయం అంతటా ఈ రెండు తీగలు ఉంటాయి.
మన ఇంటిలోని విద్యుత్ సాధనాలన్నీ ఈ తీగలకు వివిధ బిందువుల వద్ద కలుపుతారు. అంటే విద్యుత్ సాధనాలన్నీ సమాంతర సంధానంలో ఉంటాయి. కాబట్టి, ప్రతి సాధనం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం 240 V ఉంటుంది.
ఒక విద్యుత్ సాధనం నిరోధం మనకు తెలిస్తే, ఆ సాధనం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్‌ను  సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కగట్టవచ్చు.
ఉదాహరణకు
240 Ω నిరోధం ఉన్న బల్బు ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ 1A అవుతుంది.
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)
ఇంటికి బిగించిన మీటర్‌పై కింది విలువలు ఉంటాయి.
   పొటెన్షియల్ భేదం: 
240 V
   విద్యుత్ ప్రవాహం: 5 - 20 A.
మీటరు వద్ద చేరే రెండు తీగల మధ్య 240 V పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటుంది. ఆ 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 అవకాశం ఉంటుంది. దీన్నే ఓవర్ లోడ్ అంటారు.
ఓవర్ లోడ్ వల్ల కలిగే ప్రమాదాన్ని నివారించడానికి ఇంటిలోని వలయంలో ఫ్యూజ్‌ను వినియోగిస్తారు.
ఈ అమరికలో, లైన్స్ ద్వారా వచ్చే మొత్తం విద్యుత్ ఫ్యూజ్ ద్వారా ప్రవహించాల్సి ఉంటుంది.

* ఫ్యూజ్ అనేది అతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉండే ఒక సన్నని తీగ. దీని ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ 20 A లను మించితే ఆ సన్నని తీగ వేడెక్కి కరిగిపోతుంది. అప్పుడు ఇంటిలోని మొత్తం వలయం తెరుచుకుని (open) విద్యుత్ ప్రవాహం ఆగిపోతుంది. అందువల్ల ఓవర్‌లోడ్ కారణంగా ఇంటిలోని విద్యుత్ సాధనాలకు ఇబ్బంది కలగకుండా ఉంటుంది.

Posted Date : 24-11-2020

గమనిక : ప్రతిభ.ఈనాడు.నెట్‌లో కనిపించే వ్యాపార ప్రకటనలు వివిధ దేశాల్లోని వ్యాపారులు, సంస్థల నుంచి వస్తాయి. మరి కొన్ని ప్రకటనలు పాఠకుల అభిరుచి మేరకు కృత్రిమ మేధస్సు సాంకేతికత సాయంతో ప్రదర్శితమవుతుంటాయి. ఆ ప్రకటనల్లోని ఉత్పత్తులను లేదా సేవలను పాఠకులు స్వయంగా విచారించుకొని, జాగ్రత్తగా పరిశీలించి కొనుక్కోవాలి లేదా వినియోగించుకోవాలి. వాటి నాణ్యత లేదా లోపాలతో ఈనాడు యాజమాన్యానికి ఎలాంటి సంబంధం లేదు. ఈ విషయంలో ఉత్తర ప్రత్యుత్తరాలకు, ఈ-మెయిల్స్ కి, ఇంకా ఇతర రూపాల్లో సమాచార మార్పిడికి తావు లేదు. ఫిర్యాదులు స్వీకరించడం కుదరదు. పాఠకులు గమనించి, సహకరించాలని మనవి.

ప్రత్యేక కథనాలు

మరిన్ని
 
 

విద్యా ఉద్యోగ సమాచారం

భౌతిక రసాయన శాస్త్రం

ఇతర సబ్జెక్టులు

లేటెస్ట్ నోటిఫికేష‌న్స్‌