వెండి వాహకం.. వజ్రం బంధకం!
నిత్య జీవితంలో అత్యంత కీలక వనరుగా మారిపోయిన విద్యుత్తు లేనిదే మనిషికి ఒక్క క్షణం కూడా గడవదు. ఇళ్లలో ఉపయోగించే వాషింగ్‌ మెషిన్లు, రిఫ్రిజిరేటర్లు, ఎయిర్‌ కండిషనర్లు మొదలు ఆధునిక ఎలక్ట్రికల్‌ వాహనాల వరకు అన్నింటికీ అదే ప్రాథమిక ఆధారం. ఎక్కడో నిర్దేశిత కేంద్రాల్లో పుట్టిన కరెంటు ప్రపంచమంతా ప్రవహిస్తుంది. ఆ ప్రవాహం నిర్దిష్ట వాహకాల ద్వారా కొన్ని భౌతికశాస్త్ర నియమాల ప్రకారం సాగుతుంది. సాధారణ ఫ్లాష్‌ లైట్‌ సర్య్కూట్ల నుంచి సంక్లిష్ట కంప్యూటర్‌ వ్యవస్థల దాకా ఆ నియమాలనే అనుసరిస్తాయి. వాటి గురించి పోటీ పరీక్షార్థులకు కనీస అవగాహన ఉండాలి. దాంతోపాటు విద్యుత్తు వాహకాలు, నిరోధాలు, నిల్వ పద్ధతులు, ప్రసారాన్ని నియంత్రించే కెపాసిటర్లు తదితర పరికరాలు, ప్రమాణాల వివరాలను తెలుసుకోవాలి.
విద్యుత్తు పరంగా పదార్థాలను నాలుగు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
1) విద్యుత్తు వాహకాలు: విద్యుత్తును తమ ద్వారా బాగా ప్రవహింపజేసే పదార్థాలను విద్యుత్తు వాహకాలు అంటారు.
ఉదా: వెండి, రాగి, అల్యూమినియం, ఇనుము, మానవ శరీరం, నీరు, బంగారం, ప్లాటినం.
* అత్యుత్తమ విద్యుత్తు వాహకం - వెండి
ఉత్తమ విద్యుత్తు వాహకాల క్రమం: 1) వెండి 2) రాగి 3) అల్యూమినియం 4) ఇనుము
2) విద్యుత్తు బంధకాలు: విద్యుత్తును తమ ద్వారా ప్రవహింపజేయని పదార్థాలను విద్యుత్తు బంధకాలు అంటారు.
ఉదా: స్వచ్ఛమైన నీరు, వజ్రం, కర్ర, ప్లాస్టిక్, పీవీసీ, రాయి, రబ్బరు, గాజు, థర్మాకోల్, దుస్తులు.
* అత్యుత్తమ విద్యుత్తు బంధకం - వజ్రం.
* మైకా (అబ్రకం) ఉత్తమ ఉష్ణ, విద్యుత్తు బంధకంగా పనిచేస్తుంది.
* విద్యుత్తు స్విచ్‌లను ఎబోనైట్‌ అనే విద్యుత్తు బంధక పదార్థంతో తయారుచేస్తారు.
3) అర్ధ వాహకాలు: తమ ద్వారా విద్యుత్తును పాక్షికంగా అనుమతించే పదార్థాలను అర్ధ వాహకాలు అంటారు.
ఉదా: సిలికాన్, జర్మేనియం
4) అతివాహకాలు: పదార్థాలను చల్లబరిచినప్పుడు ఒక అల్ప ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాటి నిరోధం శూన్యమై విద్యుత్తు ప్రవాహం నష్టం లేకుండా నిరంతరాయంగా ప్రవహిస్తుంది. ఈ ధర్మాన్ని అతివాహకత అంటారు. ఈ స్థితిలోని పదార్థాలను అతివాహకాలు అంటారు.
అతివాహకత్వం: దీన్ని 1911లో కామర్లింగ్‌ ఓనెస్‌ కనుక్కున్నారు. ఇందుకు 1913 లో నోబెల్‌ బహుమతి లభించింది. అతివాహకత్వాన్ని మొదటిసారిగా పాదరసం 4.20C(ఉష్ణోగ్రత వద్ద) ప్రదర్శించింది. అతివాహకత్వ స్థితిలో పదార్థాలు డయా అయస్కాంత లక్షణాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. జార్జ్‌బెండ్రోజ్, అలెక్స్‌ ముల్లర్‌లు అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద అతివాహకత్వాన్ని ప్రదర్శించే పింగాణి పదార్థాన్ని కనుక్కున్నారు.
అనువర్తనాలు:
* అతి వాహకత్వ స్థితిలో వస్తువులు అయస్కాంత ఉత్థానాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.
* మాగ్లెవ్‌ రైలును జపాన్‌ దేశస్థులు తయారుచేశారు. ఈ రైలు ప్రయాణించేటప్పుడు పట్టాలపై కొన్ని సెంటీమీటర్ల ఎత్తులో తేలియాడుతుంది.
* అత్యంత సునిశితత్వం ఉండే ఎంఆర్‌ఐ పరికరాల్లో ఈ సాంకేతికతను వాడతారు.
* సూపర్‌ కండక్టింగ్‌ క్వాంటమ్‌ ఇంటర్‌ఫియరెన్స్‌ పరికరాల్లోనూ ఈ సాంకేతికత ఉపయోగిస్తారు.
అమ్మీటర్‌: వలయంలో విద్యుత్తు ప్రవాహాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు. గాల్వనో మీటర్‌కు అల్పనిరోధాన్ని సమాంతరంగా కలపడం ద్వారా అమ్మీటర్‌ తయారవుతుంది. అమ్మీటర్‌ను వలయంలో శ్రేణిలో కలుపుతారు.
* ఆదర్శ అమ్మీటర్‌ నిరోధం - శూన్యం.
ఓల్ట్‌ మీటర్‌: వలయంలో ఏవైనా రెండు బిందువుల మధ్య పొటెన్షియల్‌ను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
* గాల్వనో మీటర్‌కు అధిక నిరోధాన్ని శ్రేణిలో కలపడం ద్వారా ఓల్ట్‌మీటర్‌ తయారవుతుంది. దీన్ని ఎల్లప్పుడూ వలయానికి సమాంతరంగా కలుపుతారు. * ఆదర్శ ఓల్ట్‌మీటర్‌ నిరోధం అనంతం. *పొటెన్షియో మీటర్‌ ఆదర్శ ఓల్ట్‌మీటర్‌గా పనిచేస్తుంది.
గాల్వనో మీటర్‌: విద్యుత్తు వలయంలో అతితక్కువ విద్యుత్తు ప్రవాహాలను కొలవడానికి, విద్యుత్తు ప్రవాహాల దిశను తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగిస్తారు. దీనిని వలయంలో ఎల్లప్పుడూ శ్రేణిలో కలుపుతారు. గాల్వనో మీటర్‌ నిరోధం చాలా స్వల్పంగా ఉంటుంది.
కెపాసిటర్‌: తనలో కొంత విద్యుదావేశాన్ని నిల్వ చేసుకునే పరికరాన్ని కెపాసిటర్‌ లేదా కండెన్సర్‌ అంటారు. దీని గురించి ఫారడే వివరించారు. దీని సామర్థ్యానికి ప్రమాణాలు - ఫారడే, మైక్రోఫారడే
ఉపయోగాలు:
* టీవీ, ట్రాన్సిస్టర్, వైర్‌లెస్‌లలో కండెన్సర్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
* ఫ్యాన్‌లు, మోటార్లలో తరంగ విభాగినిగా పనిచేస్తుంది.
* చర కెపాసిటర్లు, ఇండక్టర్లను రేడియో, టీవీల ట్యూనింగ్‌ వలయాల్లో ఉపయోగిస్తారు.
ఫ్యూజ్‌: * షార్ట్‌ సర్క్యూట్‌ కారణంగా ప్రమాదాలు జరగకుండా, అధిక విద్యుత్తు ప్రవాహం నుంచి ఉపకరణాలను రక్షించడానికి ఫ్యూజ్‌ను రక్షక పరికరంగా ఉపయోగిస్తారు.* ఫ్యూజ్‌లో మిశ్రమ లోహంగా తగరం (టిన్‌), లెడ్‌ను ఉపయోగిస్తారు. దీనినే టైప్‌మెటల్‌ అని పిలుస్తారు.
* ఇది అతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీన్ని వలయంలో శ్రేణి సంధానంలో అమరుస్తారు.
* ప్రస్తుతం ఫ్యూజుకు బదులుగా ఎంసీబీలను వాడుతున్నారు.
ఎలక్ట్రికల్‌ బల్బు:
* దీనిని 1879లో థామస్‌ ఆల్వా ఎడిసన్‌ కనుక్కున్నారు. ఎలక్ట్రికల్‌ బల్బుల్లో హీలియం, ఆర్గాన్, నైట్రోజన్‌ వాయువులను తక్కువ పీడనంతో నింపుతారు.* ఎలక్ట్రికల్‌ బల్బులో ఫిలమెంట్‌గా టంగ్‌స్టన్‌ను ఉపయోగిస్తారు. ఫిలమెంట్‌ మందం తక్కువగా, పొడవు ఎక్కువగా ఉండే విధంగా అమరుస్తారు.
* టంగ్‌స్టన్‌ అనేది అధిక నిరోధం, అధిక ద్రవీభవన స్థానాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
* హీటర్, ఐరన్‌ బాక్స్‌ల్లో ఫిలమెంట్‌గా నిక్రోమ్‌ తీగను ఉపయోగిస్తారు.
CFL (కాంపాక్ట్‌ ఫ్లోరెసెంట్‌ ల్యాంప్స్‌): దీనిని ఎడ్వర్డ్‌ హమ్మర్‌ కనుక్కున్నారు. సాధారణ బల్బుల కంటే సీఎఫ్‌ఎల్‌ బల్బులు తక్కువ విద్యుత్తు ప్రవాహాన్ని ఉపయోగించుకుంటాయి. వీటి జీవిత కాలం 6 వేల నుంచి 15 వేల గంటలు.
LED (లైట్‌ ఎమిటింగ్‌ డయోడ్‌):
* ఇవి వలయంలో తక్కువ విద్యుత్తు ప్రవాహం ఉన్నప్పటికీ వెలుగుతాయి. వీటిని టెస్టర్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
* ఇవి అధిక పరివర్తన దక్షత ఉన్న కాంతిజనకాలు.
* ఎల్‌ఈడీలో ఉండే రెండు టర్మినల్స్‌లో పొడవైన టర్మినల్‌ను బ్యాటరీ ధన ధ్రువానికి, పొట్టి టర్మినల్‌ను బ్యాటరీ రుణ ధ్రువానికి అమర్చాలి.
ఘటం:
* ఇది రసాయన శక్తిని విద్యుత్తు శక్తిగా మారుస్తుంది.
* రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఘటాలను శ్రేణి లేదా సమాంతర సంధానంలో కలిపితే బ్యాటరీ ఏర్పడుతుంది.
* ఘటాన్ని మొదటగా కనుక్కున్న శాస్త్రవేత్త - అలెగ్జాండర్‌ ఓల్టా.
* ఘటంలో మూడు ప్రాథమిక భాగాలు ఉంటాయి. అవి
1) ధన ఎలక్ట్రోడ్‌
2) రుణ ఎలక్ట్రోడ్‌
3) విద్యుత్తు విశ్లేష్యం
గృహాల్లో విద్యుత్తు సరఫరా: మన దేశంలో ఇళ్లలోకి సరఫరా చేసే సింగిల్‌ ఫేజ్‌ విద్యుత్తు పొటెన్షియల్ 220 V, పౌనఃపున్యం 50 Hz గా ఉంటుంది.
* త్రీఫేజ్‌ 3Φ విద్యుత్తులో రెండు ఫేజ్‌ల మధ్య పొటెన్సియల్‌ దాదాపు 400 v ఉంటుంది.
* ఇళ్లలోని ఉపకరణాలన్నీ మెయిన్‌ స్విచ్‌కు సమాంతరంగా కలిపి ఉంటాయి.
* ఫంక్షన్లలో గృహాలంకరణలో వాడే సిరీస్‌ బల్బులు శ్రేణిసంధానంలో కలిపి ఉంటాయి. ఈ సంధానంలో ఒక బల్బు పాడైతే మిగిలిన బల్బులు వెలగవు.
* మన ఇళ్లలో వినియోగించే విద్యుత్తును కొలిచే ప్రమాణం -kWh
రియోస్టాట్‌: వలయంలో విద్యుత్తు ప్రవాహాన్ని పెంచడానికి లేదా తగ్గించడానికి రియోస్టాట్‌ను ఉపయోగిస్తారు. దీన్ని ఫ్యాన్‌ రెగ్యులేటర్, రేడియో ఆంప్లిఫయర్‌లో వాల్యూమ్‌ కంట్రోల్‌ కోసం ఉపయోగిస్తారు.
కొన్ని గృహ ఉపకరణాలు - వాటి విద్యుత్తు సామర్థ్య వివరాలు
| వస్తువు | సాధారణ సామర్థ్యం | సాధారణ ఓల్టేజీ |
| ట్యూబ్‌లైట్‌ | 40 W | 220 V |
| ఎలక్ట్రికల్‌ హీటర్ | 1000 W | 220 V |
| ఎలక్ట్రికల్‌ ఐరన్‌ బాక్స్‌ | 750 W | 220 V |
| రిఫ్రిజిరేటర్‌ | 150 W | 220 V |
| సీలింగ్‌ ఫ్యాన్‌ | 40 W | 220 V |
| ఎలక్ట్రికల్‌ బల్బు | 60 W | 220 V |
అనార్ద్ర ఘటం: ఇందులో విద్యుత్తు విశ్లేష్యం ఘనరూపంలో ఉంటుంది. జింక్‌ డబ్బాలో మాంగనీస్‌ డయాక్సైడ్, అమ్మోనియా క్లోరైడ్‌ను నింపి మధ్యలో కార్బన్‌ కడ్డీని ఉంచుతారు. కార్బన్‌ కడ్డీ ధనఎలక్ట్రోడ్‌గా, జింక్‌ డబ్బా రుణ ఎలక్ట్రోడ్‌గా పనిచేస్తాయి.
మాదిరి ప్రశ్నలు
1. కిందివాటిలో అత్యుత్తమ విద్యుత్తు వాహకాన్ని గుర్తించండి.
1) రాగి 2) వెండి 3) అల్యూమినియం 4) జింక్‌
2. కిందివాటిలో విద్యుత్తు బంధకాన్ని గుర్తించండి.
1) గ్రాఫైట్‌ 2) ప్లాటినం 3) స్వేదన జలం 4) పాదరసం
3. కిందివాటిలో అర్ధ వాహకాన్ని గుర్తించండి.
1) నికెల్‌ 2) బంగారం 3) మెగ్నీషియం 4) జర్మేనియం
4. కిందివాటిలో ఉష్ణ, విద్యుత్తు బంధకంగా పనిచేసే పదార్థం?
1) అబ్రకం 2) ఆస్‌బెస్టాస్‌ 3) పొటాషియం 4) గ్రాఫైట్‌
5. అతివాహకత్వాన్ని కనుక్కున్న శాస్త్రవేత్త?
1) జార్జ్‌ బెండ్రోజ్‌ 2) కామర్లింగ్‌ ఓనెస్‌ 3) అలెక్స్‌ ముల్లర్‌ 4) ఎడ్వర్డ్‌ హమ్మర్‌
6. ఎలక్ట్రిక్‌ బల్బ్‌లో ఫిలమెంట్‌గా ఉపయోగించే పదార్థం?
1) ఆల్నికో 2) నిక్రోమ్‌ 3) టంగ్‌స్టన్‌ 4) తగరం
7. విద్యుదావేశాన్ని నిల్వ ఉంచుకునే పరికరాన్ని గుర్తించండి.
1) ఘటం 2) రియోస్టాట్‌ 3) ఫ్యూజ్‌ 4) కెపాసిటర్‌
8. మన దేశంలో ఇళ్లలోకి సరఫరా చేసే సింగిల్‌ ఫేజ్‌ పొటెన్షియల్, పౌనఃపున్యం?
1) 220 V, 50 Hz 2) 400 V, 50 Hz
3) 340 V 80 Hz 4) 800 V, 100 Hz
9. ఎలక్ట్రికల్‌ హీటర్ సాధారణ సామర్థ్యం గుర్తించండి.
1) 120 W 2) 1500 W 3) 750 W 4) 1000 W
10. వలయంలో విద్యుత్తు ప్రవాహాన్ని పెంచడానికి, తగ్గించడానికి ఉపయోగించే పరికరం?
1) కెపాసిటర్‌ 2) రియోస్టాట్‌ 3) గాల్వనోమీటర్‌ 4) పొటెన్షియో మీటర్‌
సమాధానాలు:
1-2, 2-3, 3-4, 4-1, 5-2, 6-3, 7-4, 8-1, 9-4, 10-2.
రచయిత: రాజు చంటిపాలెం
