ప్రవాహ విద్యుత్తు  (శ్రేణి, సమాంతర సంధానాలు)

వరుసలో ఉన్నా.. బిందువుకు కలిపినా! 

పండగలకు, ఏదైనా సందర్భాలకు ఇళ్లను లేదా వేదికలను విద్యుత్తు దీపాలతో అలంకరిస్తారు. అవి వెదజల్లే రకరకాల రంగుల కాంతులతో అక్కడ వేడుక జరుగుతోందనే విషయం అందరికీ తేలిగ్గా అర్థమైపోతుంది. ఒక్కోసారి ఆ విద్యుత్తు దీపాల వరుసలో ఒక బల్బు వెలగకపోయినా, మిగతా అన్నీ ఆరిపోతాయి. అదే ఇంట్లో అన్ని గదుల్లో సాధారణంగా ఉండే విద్యుత్తు బల్బుల్లో ఏది పాడైనా, మిగిలినవి ఎలాంటి ఇబ్బంది లేకుండా వెలుగుతాయి. వాటి అనుసంధానంలో ఉండే తేడా వల్లే ఆ విధంగా జరుగుతుంది. భౌతికశాస్త్రంలోని ప్రవాహ విద్యుత్తును అధ్యయనం చేస్తే ఆ విషయాలు అర్థమవుతాయి. అందులోని శ్రేణి సంధానం, సమాంతర సంధానాల ఆధారంగానే అనేక రకాల విద్యుత్తు పరికరాలు పనిచేస్తుంటాయి. నిత్యజీవితంలో ఉపయోగించే ఫ్యాన్, గీజర్, మోటార్, లౌడ్‌స్పీకర్‌ తదితరాలన్నీ ప్రవాహ విద్యుత్తు అనువర్తనాలే. ఈ నేపథ్యంలో శ్రేణి, సమాంతర సంధానాల లక్షణాలు, వలయంలోని నిరోధాలు, సంబంధిత నియమాల గురించి పోటీ పరీక్షార్థులు తెలుసుకోవాలి. కాంతి, ఉష్ణం, అయస్కాంతం లాంటి లక్షణాలను విద్యుత్తు ప్రదర్శించే తీరుపై అవగాహన పెంచుకోవాలి.

శ్రేణి, సమాంతర సంధానాల లక్షణాలు వేర్వేరుగా ఉంటాయి. ఘటాలు, బల్బులు, నిరోధాలను శ్రేణి, సమాంతర సంధానాల్లో కలిపితే కొన్ని లక్షణాలు ఏర్పడతాయి. 

1) ఘటాల శ్రేణి సంధానం: ఒక ఘటం రుణ ధ్రువాన్ని మరొక ఘటం ధన ధ్రువంతో వరుసగా కలిపితే ఏర్పడిన అమరికను ఘటాల శ్రేణిసంధానం అంటారు. ఘటాలను శ్రేణి సంధానంలో కలిపితే ఫలిత విద్యుచ్ఛాలక బలం విడివిడి విద్యుచ్ఛాలక బలాల మొత్తానికి సమానం.

E = E₁ + E₂ + E₃ + ...

ఘటాలను శ్రేణి సంధానంలో కలిపితే బల్బు కాంతి తీవ్రత పెరుగుతుంది. శ్రేణిసంధానంలో ఒక ఘటాన్ని తొలగిస్తే బల్బు వెలగదు. కారణం విద్యుత్తు ప్రవహించే మార్గం ఒకటే ఉంటుంది. ఈ సంధానాన్ని రేడియో, టార్చ్‌లైట్, గోడ గడియారాల్లో ఏర్పాటు చేస్తారు.

 

2) ఘటాల సమాంతర సంధానం: ఘటాల రుణ ధ్రువాలన్నీ ఒక ఉమ్మడి బిందువుకు, ధన ధ్రువాలన్నీ మరొక ఉమ్మడి బిందువుకు కలిపితే ఏర్పడే అమరికను ఘటాల సమాంతర సంధానం అంటారు. 

* ఘటాలను సమాంతర సంధానంలో కలిపితే ఏర్పడే ఫలిత విద్యుచ్ఛాలక బలం గరిష్ఠాన్ని అనుసరిస్తుంది. 

*  ఘటాల సంఖ్య పెంచినప్పటికీ బల్బు కాంతి తీవ్రత ఒకేవిధంగా ఉంటుంది. 

* బల్బు ఎక్కువ కాలంపాటు వెలుగుతుంది. 

* ఒక ఘటాన్ని తొలగించినప్పటికీ బల్బు వెలుగుతూనే ఉంటుంది. కారణం విద్యుత్తు ప్రవహించే మార్గాలు అనేకం ఉంటాయి. 

* ఈ సంధానాన్ని టీవీ, ఏసీ రిమోట్లలో ఉపయోగిస్తారు.

బల్బుల శ్రేణి సంధానం: ఒక బల్బు రెండో టర్మినల్‌ను, రెండో బల్బు మొదటి టర్మినల్‌తో కలిపితే ఏర్పడే అమరికను బల్బుల శ్రేణి సంధానం అంటారు. ఈ సంధానంలో బల్బుల సంఖ్య పెంచితే వాటి కాంతి తీవ్రత తగ్గుతుంది. ఈ సంధానంలో ఒక బల్బు కాలిపోతే మిగిలిన బల్బులు వెలగవు. కారణం వలయం అసంపూర్ణంగా మారుతుంది. విద్యుత్తు ప్రవాహం ఒకేవిధంగా ఉండి పొటెన్షియల్‌ తేడా సమాన భాగాలుగా విడిపోతుంది. ఈ సంధానాన్ని అలంకరణ దీపాల్లో ఉపయోగిస్తారు.

బల్బుల సమాంతర సంధానం: బల్బు మొదటి టర్మినల్స్‌ అన్నీ ఒక ఉమ్మడి బిందువుకు, రెండో టర్మినల్స్‌ అన్నీ మరొక ఉమ్మడి బిందువుకు కలిపితే ఏర్పడే అమరికను బల్బుల సమాంతర సంధానం అంటారు. ఈ సంధానంలో అన్ని బల్బులు ఒకే పొటెన్షియల్‌ తేడాతో వెలుగుతాయి. ఒక బల్బు కాలిపోయినా, మిగిలినవి వెలుగుతూనే ఉంటాయి. విద్యుత్తు ప్రవహించే మార్గాలు చాలా ఉండటమే ఇందుకు కారణం. ఈ సంధానంలో ఒకే పొటెన్షియల్‌ తేడా ఉండి, విద్యుత్తు ప్రవాహం సమాన భాగాలుగా విడిపోతుంది. ఇళ్లు, పరిశ్రమల్లో ఉపయోగిస్తారు.

నిరోధాల శ్రేణి సంధానం: నిరోధాల చివర్లనున ఒకదాంతో మరొకటి వరుసక్రమంలో కలిపినప్పుడు ఏర్పడే అమరికను నిరోధాల శ్రేణి సంధానం అంటారు. నిరోధాలను శ్రేణి సంధానంలో కలిపినప్పుడు ఏర్పడే ఫలిత నిరోధం, విడివిడి నిరోధాల మొత్తానికి సమానమవుతుంది.

R = R₁ + R₂ + R₃ +.....

నిరోధాలను శ్రేణి సంధానంలో కలిపితే ఫలిత నిరోధం విలువ పెరుగుతుంది.

నిరోధాల సమాంతర సంధానం: నిరోధాల మొదటి చివరలన్నీ ఒక ఉమ్మడి బిందువుకు, రెండో చివరలన్నీ మరొక ఉమ్మడి బిందువుకు కలిపితే ఏర్పడే అమరికను నిరోధాల సమాంతర సంధానం అంటారు. నిరోధాలను సమాంతర సంధానంలో కలిపితే ఫలిత నిరోధ విలోమం, విడివిడి నిరోధాల విలోమాల మొత్తానికి సమానం.

నిరోధాలను సమాంతర సంధానంలో కలిపితే ఫలిత నిరోధం విలువ తగ్గుతుంది.

కిర్కాఫ్‌ నియమాలు: ఒక దీది వలయంలో కొన్ని బ్యాటరీలు, మరికొన్ని నిరోధాలను ఏవిధంగా కలిపినా, దాని గురించి అవగాహన చేసుకోవడానికి రెండు సరళమైన నియమాలు ఉపయోగపడతాయి. వాటినే కిర్కాఫ్‌ నియమాలు అంటారు.

1) జంక్షన్‌ నియమం: వలయంలో విద్యుత్తు ప్రవాహం విభజితమయ్యే ఏ జంక్షన్‌ వద్ద అయినా, జంక్షన్‌కి చేరే విద్యుత్తు ప్రవాహాల మొత్తం, ఆ జంక్షన్‌ను విడిపోయే విద్యుత్తు ప్రవాహాల మొత్తానికి సమానం. అంటే వలయంలోని ఏ జంక్షన్‌ వద్ద కూడా ఆవేశాలు పోగుపడవు.

i₁ + i₃ + i₅ = i₂ + i₄ + i₆

ఈ నియమం ఆవేశాల నిత్యత్వాన్ని అనుసరిస్తుంది.

2) లూఫ్‌ నియమం: ఒక మూసిన వలయంలోని వివిధ పరికరాల రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్‌ తేడాలో పెరుగుదల, తగ్గుదల బీజీయ మొత్తం శూన్యం. ఈ నియమం శక్తి నిత్యత్వాన్ని అనుసరిస్తుంది.

విద్యుత్తు వల్ల కలిగే ఉష్ణ ఫలితాలు: తీగలో విద్యుత్తు ప్రవహించడం ద్వారా ఉష్ణం జనించడాన్ని ‘విద్యుత్తు వల్ల కలిగే ఉష్ణ ఫలితం’ అంటారు.

i) ఉదా: విద్యుత్తు పొయ్యి, రూమ్‌ హీటర్, ఐరన్‌ బాక్స్, కాఫీ కెటిల్, విద్యుత్తు కుక్కర్, విద్యుత్తు హీటర్, గీజర్‌లు, హెయిర్‌ డ్రయ్యర్లు.

ఈ పరికరాల్లో హీట్‌ ఎలిమెంట్‌గా నిక్రోమ్‌ తీగచుట్టను ఉపయోగిస్తారు. ఇది అధిక నిరోధం కలిగి, ఎక్కువ ఉష్ణాన్ని విడుదల చేస్తుంది.

 

విద్యుత్తు వల్ల కలిగే అయస్కాంత ఫలితం: తీగలో ప్రవహించే విద్యుత్తు కారణంగా తీగ చుట్టూ ఏర్పడే అయస్కాంత బలాన్ని విద్యుత్తు ప్రవాహం వల్ల కలిగే అయస్కాంత ఫలితం అంటారు. 

ఉదా: ఫ్యాన్, విద్యుత్తు గంట, విద్యుత్తు మోటార్, ఎలక్ట్రికల్‌ క్రేన్, లౌడ్‌ స్పీకర్స్, ఎంఆర్‌ఐ మిషన్లు, జనరేటర్లు, మెటల్‌ డిటెక్టర్స్, మిక్సర్‌ గ్రైండర్లు.

 

విద్యుత్తు వల్ల కలిగే కాంతి ఫలితం: తీగ ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్తు వల్ల ఫిలమెంట్‌ మండి కాంతిని విడుదల చేయడాన్ని ‘విద్యుత్తు ప్రవాహం వల్ల కలిగే కాంతి ఫలితం అంటారు’.

ఉదా: సాధారణ బల్బులు, ఫ్లోరోసెంట్‌ బల్బులు, సీఎఫ్‌ఎల్‌ బల్బులు, ఎల్‌ఈడీ బల్బులు.

 

విద్యుత్తు వల్ల కలిగే రసాయన ఫలితం: ఒక విద్యుత్తు విశ్లేష్యం ద్వారా విద్యుత్తును ప్రవహింపజేసినప్పుడు రసాయన చర్య జరిగి, అది అయాన్లుగా విడిపోవడాన్ని విద్యుత్తు వల్ల కలిగే రసాయన ఫలితం అంటారు. ఉదా: ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌.

 

ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌: తుప్పు పట్టే అవకాశం ఉన్న లోహాలపై తుప్పు పట్టని లోహాలతో పూత పూయడాన్ని ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌ అంటారు. దీన్ని విద్యుత్తు విశ్లేషణ పద్ధతిలో చేస్తారు.

* తుప్పు పట్టని లోహాలు - నికెల్, క్రోమియం, జింక్‌

* లోహాల తలాలు తెల్లగా మెరవడానికి క్రోమియంతో పూత పూస్తారు.

ఉదా: సైకిల్‌ చక్రాలు, హ్యాండిల్, బెల్‌ మొదలైనవి.

* ఇత్తడి, వెండి లోహాలపై బంగారంతో పూత పూయడాన్ని గోల్డ్‌ కవరింగ్‌ అంటారు. ఉదా: వన్‌ గ్రామ్‌ గోల్డ్‌

* తినుబండారాలను నిల్వ చేయడానికి తగరంతో పూత పూసిన ఇనుప డబ్బాలను ఉపయోగిస్తారు.

* వాహనాల విడిభాగాలు, వంతెనల నిర్మాణంలో ఉపయోగించే ఇనుముపై జింక్‌తో పూత పూస్తారు.

* ఆహార పదార్థాల ప్యాకేజీ కవర్లపై అల్యూమినియంతో పూత పూస్తారు.

 

నాణ్యమైన ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌ జరగడానికి షరతులు:

 

 * పూత పూసే వస్తువుకు నూనెలు, గ్రీజులు లేకుండా చూడాలి.

* పూత పూసే వస్తువుపై గరుకు కాగితంతో రుద్దాలి.

* విద్యుత్తు విశ్లేష్యం తగినంత గాఢతను కలిగి ఉండటం కోసం దానికి సజల బీ2ళీవీ4 ను కలపాలి.

* ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌ జరుగుతున్నంత సేపు విద్యుత్తు ప్రవాహం నిలకడగా ఉండాలి.

 

విద్యుత్తు సామర్థ్యం (P): ఫ్యాన్, ఫ్రిజ్, హీటర్, కుక్కర్‌ లాంటి విద్యుత్తు సాధనాలు విద్యుత్తు శక్తిని వినియోగించుకుకంటాయి.

* విద్యుత్తు వల్ల పని జరిగే రేటునే విద్యుత్తు సామర్థ్యం అంటారు.

* P = Vi

* ఒక యూనిట్‌ అంటే ఒక కిలోవాట్‌ అవర్‌కు సమానం

1 KW = 1000 W = 1000 J/ S

1 KWH = 3.6 X 106 J

* ఇళ్లు, పరిశ్రమల్లో వాడే కరెంట్‌ను యూనిట్లలోనే కొలుస్తారు.

 

మాదిరి ప్రశ్నలు
 

1. కిందివాటిలో ఘటాలను శ్రేణి సంధానంలో అమర్చి ఉండే పరికరాలు-

1) రేడియో     2) టార్చ్‌లైట్‌

3) గోడ గడియారం      4) పైవన్నీ

 

 

2. కిందివాటిలో సరైన అంశాన్ని గుర్తించండి.

1) అలకంరణ దీపాలను శ్రేణి సంధానంలో అమరుస్తారు.

2) అలంకరణ దీపాలను సమాంతర సంధానంలో అమరుస్తారు.

3) అలంకరణ దీపాలను శ్రేణి సమాంతర సంధానంలో అమరుస్తారు.

4) అలంకరణ దీపాలను సాధారణ వలయంలో అమరుస్తారు.

 

 

3. విద్యుత్తు వల్ల కలిగే ఉష్ణ ఫలితానికి సంబంధించి సరైనదాన్ని గుర్తించండి.

1) విద్యుత్తు గంట     2) మెటల్‌ డిటెక్టర్స్‌

3) కాఫీ కెటిల్‌           3) జనరేటర్‌

 

 

4. విద్యుత్తు వల్ల కలిగే అయస్కాంత ఫలితానికి సంబంధించి సరైనదాన్ని గుర్తించండి.

1) మిక్సర్‌ గ్రైండర్‌    2) విద్యుత్తు పొయ్యి

3) గీజర్‌    4) రూమ్‌ హీటర్‌

 

 

5. విద్యుత్తు వల్ల కలిగే కాంతి ఫలితానికి సంబంధించిన సరైన దాన్ని గుర్తించండి.

1) ఎలక్ట్రికల్‌ బెల్‌     2) మెటల్‌ డిటెక్టర్‌

3) జనరేటర్‌           4) ఎలక్ట్రికల్‌ బల్బు

 

 

6. వాహనాల విడిభాగాలు, వంతెనల నిర్మాణంలో ఉపయోగించే ఇనుమును ఏ లోహంతో పూత పూస్తారు?

1) నికెల్‌      2) జింక్‌

 3) క్రోమియం    4)  తగరం

 

 

7. తినుబండారాలను నిల్వ చేసే ఇనుప డబ్బాలకు ఏ లోహంతో పూతపూస్తారు?

1) క్రోమియం    2) నికెల్‌

3) జింక్‌              4) తగరం

 

 

8. ఇళ్లు, పరిశ్రమల్లో కరెంట్‌ను కొలిచే ప్రమాణాలు?

1) కిలోవాట్‌     2) వాట్‌

3) కిలోవాట్‌ అవర్‌      4) హార్స్‌పవర్‌

 

 

9. నిరోధాలను శ్రేణి సంధానంలో కలిపితే ఫలిత నిరోధం విలువ?

1) పెరుగుతుంది       2) తగ్గుతుంది

 3) మారదు           4) శూన్యం

 

 

 

10. 10 V మూడు ఘటాలను సమాంతర సంధానంలో కలిపితే వాటి ఫలిత విద్యుత్తుచ్ఛాలక బలం? 

1) 30 V     2) 15 V

 3) 10 V     4) 20 V

 

 

జవాబులు: 1-4, 2-1, 3-3, 4-1, 5-4, 6-2, 7-4, 8-3, 9-1, 10-3.

 

 

రచయిత: చంటి రాజుపాలెం