મોટાભાગના લોકો માટે વીજળી એ એક સામાન્ય અને મહત્વપૂર્ણ ઘટના છે. અને કોઈપણ પરિચિત વસ્તુની જેમ, તે ભાગ્યે જ નોંધવામાં આવે છે. તે ક્યાંથી આવે છે, તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને તેની સાથે શું કરી શકાય છે તે અંગે બહુ ઓછા લોકોને આશ્ચર્ય થાય છે. જો કે, તેનો અભ્યાસ આપણા યુગના ઘણા સમય પહેલા રોકાયેલો હતો અને હજુ પણ કેટલાક રહસ્યો અનુત્તરિત છે.
સામગ્રી
ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનો અર્થ શું છે
વીજળી એ વિદ્યુત શુલ્કના અસ્તિત્વ સાથે સંકળાયેલી ઘટનાનું સંકુલ છે. આ શબ્દ મોટે ભાગે વિદ્યુત પ્રવાહ અને તેના કારણે થતી તમામ પ્રક્રિયાઓનો ઉલ્લેખ કરે છે.
ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ એ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ચાર્જ વહન કરતા કણોની દિશાત્મક હિલચાલ છે.
વીજળીની શોધ કોણે કરી - ઇતિહાસ
વીજળીના વિશિષ્ટ અભિવ્યક્તિઓનો અભ્યાસ આપણા યુગના ઘણા સમય પહેલા કરવામાં આવ્યો હતો. પરંતુ આકાશમાં વીજળીના ચમકારા, વસ્તુઓનું આકર્ષણ, આગ લાગવાની ક્ષમતા અને શરીરના અવયવો સુન્ન થઈ જવાની ક્ષમતા અથવા તો માનવ મૃત્યુને સમજાવવા માટે તેમને એક સિદ્ધાંતમાં જોડવાનું કોઈ સરળ કાર્ય નથી સાબિત થયું છે.
વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રાચીન સમયથી વીજળીના ત્રણ અભિવ્યક્તિઓનો અભ્યાસ કર્યો છે:
- વીજળી ઉત્પન્ન કરતી માછલી;
- સ્થિર વીદ્યુત.;
- મેગ્નેટિઝમ.
પ્રાચીન ઇજિપ્તમાં, ઉપચાર કરનારાઓ નાઇલ કેટફિશની વિચિત્ર ક્ષમતાઓ વિશે જાણતા હતા અને માથાનો દુખાવો અને અન્ય રોગોની સારવાર માટે તેનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. પ્રાચીન રોમન ડોકટરોએ સમાન હેતુઓ માટે ઇલેક્ટ્રિક સ્ટિંગ્રેનો ઉપયોગ કર્યો હતો. પ્રાચીન ગ્રીકોએ સ્ટિંગ્રેની વિચિત્ર ક્ષમતાઓનો વિગતવાર અભ્યાસ કર્યો હતો અને તે જાણતા હતા કે પ્રાણી ત્રિશૂળ અને માછીમારીની જાળ દ્વારા સીધા સંપર્ક વિના માણસને દંગ કરી શકે છે.
કંઈક અંશે અગાઉ, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે જો તમે ઊનના ટુકડા પર એમ્બર ઘસશો, તો તે ઊન અને નાની વસ્તુઓને આકર્ષવાનું શરૂ કરશે. સમાન ગુણધર્મો ધરાવતી અન્ય સામગ્રી, ટુરમાલાઇન, પાછળથી મળી આવી હતી.
લગભગ 500 બીસી. ભારતીય અને અરબી વૈજ્ઞાનિકો આયર્નને આકર્ષવામાં સક્ષમ પદાર્થો વિશે જાણતા હતા અને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં સક્રિયપણે આ ક્ષમતાનો ઉપયોગ કર્યો હતો. 100 બીસીની આસપાસ, ચીની વૈજ્ઞાનિકોએ ચુંબકીય હોકાયંત્રની શોધ કરી.
1600 માં, એલિઝાબેથ I અને જેમ્સ I ના કોર્ટના ચિકિત્સક વિલિયમ ગિલ્બર્ટે શોધ્યું કે સમગ્ર ગ્રહ એક વિશાળ હોકાયંત્ર છે અને "વીજળી" (ગ્રીક "એમ્બર"માંથી) ની વિભાવના રજૂ કરી. તેમના લખાણોમાં, ઊન પર એમ્બર ઘસવાના પ્રયોગો અને હોકાયંત્રની ઉત્તર દિશા નિર્દેશ કરવાની ક્ષમતા એક સિદ્ધાંતમાં જોડાવા લાગી. નીચેના ચિત્રમાં, તે એલિઝાબેથ I ને ચુંબક દર્શાવે છે.
1633 માં, એન્જિનિયર ઓટ્ટો વોન ગ્યુરિકે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક મશીનની શોધ કરી, જે માત્ર આકર્ષિત જ નહીં પરંતુ વસ્તુઓને ભગાડી પણ શકે છે, અને 1745 માં પીટર વાન મુશેનબ્રોકે વિશ્વનું પ્રથમ ઇલેક્ટ્રિકલ ચાર્જ એક્યુમ્યુલેટર બનાવ્યું.
1800 માં, ઇટાલિયન એલેસાન્ડ્રો વોલ્ટાએ પ્રથમ શોધ કરી વીજ પુરવઠો - એક ઇલેક્ટ્રિક બેટરી જે જનરેટ કરે છે સીધો પ્રવાહ. તે દૂર સુધી વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રસારિત કરવામાં પણ સક્ષમ હતો. તેથી, આ વર્ષ ઘણા લોકો દ્વારા વીજળીની શોધનું વર્ષ માનવામાં આવે છે.
1831 માં માઇક ફેરાડેએ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના શોધી કાઢી અને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પર આધારિત વિવિધ ઉપકરણોની શોધનો માર્ગ ખોલ્યો.
ઓગણીસમી અને વીસમી સદીના વળાંક પર, નિકોલા ટેસ્લાના કાર્યને કારણે મોટી સંખ્યામાં શોધો અને પ્રગતિઓ કરવામાં આવી છે. અન્ય લોકોમાં, તેમણે ઉચ્ચ-આવર્તન જનરેટરની શોધ કરી અને ટ્રાન્સફોર્મરઇલેક્ટ્રિક મોટર, રેડિયો સિગ્નલો માટે એન્ટેના.
વીજળીનું વિજ્ઞાન
વીજળી એ કુદરતી ઘટના છે. તે આંશિક રીતે જીવવિજ્ઞાન, રસાયણશાસ્ત્ર અને ભૌતિકશાસ્ત્રમાં અભ્યાસ કરે છે. ભૌતિક વિજ્ઞાનની શાખાઓમાંની એક ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના માળખામાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને સૌથી વધુ સંપૂર્ણ રીતે ગણવામાં આવે છે.
વીજળીના સિદ્ધાંતો અને કાયદા
જે કાયદાઓનું વીજળી પાલન કરે છે તે થોડા છે, પરંતુ તેઓ ઘટનાનું સંપૂર્ણ વર્ણન કરે છે:
- ઊર્જાના સંરક્ષણનો કાયદો એ મૂળભૂત કાયદો છે જેનું વિદ્યુત ઘટનાઓ પણ પાલન કરે છે;
- ઓહ્મનો નિયમ વિદ્યુત પ્રવાહનો મૂળભૂત નિયમ છે;
- ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો વિશે;
- એમ્પીયરનો કાયદો - પ્રવાહો સાથે બે વાહકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિશે;
- જૌલ-લેન્ઝ કાયદો - વીજળીની ગરમીની અસર વિશે;
- કુલોમ્બનો કાયદો - ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ વિશે;
- જમણા અને ડાબા હાથના નિયમો - ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહક પર કાર્ય કરતા બળની ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ અને એમ્પીયર બળની દિશાઓ નક્કી કરવી;
- લેન્ઝનો નિયમ - ઇન્ડક્શન વર્તમાનની દિશા નક્કી કરવી;
- ફેરાડેના નિયમો - વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ વિશે.
વીજળી સાથે પ્રથમ પ્રયોગો
વીજળી સાથેના પ્રથમ પ્રયોગો મુખ્યત્વે મનોરંજક પ્રકૃતિના હતા. તેમનો સાર એ હળવા પદાર્થો હતા જે નબળી રીતે સમજી શકાય તેવા બળની ક્રિયા હેઠળ આકર્ષિત અને ભગાડે છે. અન્ય મનોરંજક અનુભવ હાથ પકડેલા લોકોની સાંકળ દ્વારા વીજળીનું પ્રસારણ હતું. જીન નોલેટ દ્વારા વીજળીની શારીરિક અસરોનો સક્રિયપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમણે 180 લોકોમાંથી ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પસાર કર્યો હતો.
વિદ્યુત પ્રવાહ શું સમાવે છે
ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ એ ચાર્જ કરેલા કણો (ઇલેક્ટ્રોન, આયનો) ની નિર્દેશિત અથવા આદેશિત હિલચાલ છે. આવા કણોને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ કેરિયર્સ કહેવામાં આવે છે. ગતિ થાય તે માટે, પદાર્થમાં મુક્ત ચાર્જ કણો હોવા જોઈએ.ચાર્જ કરેલા કણોની પદાર્થમાં ખસેડવાની ક્ષમતા તે પદાર્થની વાહકતા નક્કી કરે છે. વાહકતા દ્વારા, પદાર્થોને વાહક, સેમિકન્ડક્ટર, ડાઇલેક્ટ્રિક્સ અને ઇન્સ્યુલેટરમાં અલગ પાડવામાં આવે છે.
ધાતુઓમાં, ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ખસેડવામાં આવે છે. આ બાબત પોતે બહાર નીકળતી નથી - ધાતુના આયનો માળખાના ગાંઠોમાં નિશ્ચિતપણે નિશ્ચિત હોય છે અને માત્ર થોડી વધઘટ થાય છે.
પ્રવાહીમાં, આયનો ચાર્જ વહન કરે છે: હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ કેશન્સ અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ આયન. કણો વિપરીત ચાર્જ સાથે ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ ધસી જાય છે, જ્યાં તેઓ તટસ્થ બને છે અને સ્થાયી થાય છે.
વાયુઓમાં, પ્લાઝ્મા વિવિધ સંભવિતતાવાળા દળોની ક્રિયા હેઠળ રચાય છે. ચાર્જ બંને ધ્રુવોના મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે.
સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે, અણુથી અણુ તરફ જાય છે અને વિરામને પાછળ છોડી દે છે જેને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે.
જ્યાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ આવે છે
વિવિધ પાવર પ્લાન્ટ્સમાં ઇલેક્ટ્રીક જનરેટર દ્વારા ઘરોમાં વાયર દ્વારા વહેતી વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે. આમાં, જનરેટર સતત ફરતી ટર્બાઇન સાથે જોડાયેલ છે.
ડિઝાઇનમાં જનરેટરનું એક રોટર છે, એક કોઇલ, જે ચુંબકના ધ્રુવો વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે. જ્યારે ટર્બાઇન આ રોટરને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરવે છે, ત્યારે ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દેખાય છે અથવા પ્રેરિત થાય છે. આમ, જનરેટરનો હેતુ પરિભ્રમણના ગતિ બળને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવાનો છે.
તમે વિવિધ ઉર્જા સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરીને ઘણી રીતે ટર્બાઇન સ્પિન બનાવી શકો છો. તેઓ ત્રણ પ્રકારોમાં વહેંચાયેલા છે:
- નવીનીકરણીય - અખૂટ સંસાધનોમાંથી મેળવેલી ઉર્જા: પાણીના પ્રવાહો, સૂર્યપ્રકાશ, પવન, ભૂઉષ્મીય સ્ત્રોતો અને બાયોફ્યુઅલ;
- બિન-નવીનીકરણીય - સંસાધનોમાંથી મેળવેલી ઉર્જા જે ખૂબ જ ધીરે ધીરે બહાર આવે છે, વપરાશના દર સાથે અસંગત: કોલસો, તેલ, પીટ, કુદરતી ગેસ;
- ન્યુક્લિયર - કોષોના પરમાણુ વિભાજનની પ્રક્રિયામાંથી મેળવેલી ઊર્જા.
મોટાભાગે આના ઓપરેશન દ્વારા વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે:
- હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટ્સ (HPPs) - નદીઓ પર બાંધવામાં આવે છે અને પાણીના પ્રવાહના બળનો ઉપયોગ કરે છે;
- થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ્સ (ટીપીપી) - બળતણ બળીને થર્મલ ઊર્જા પર ચાલે છે;
- ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ્સ (NPPs) પરમાણુ પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયામાંથી મેળવેલી થર્મલ ઊર્જા પર કાર્ય કરે છે.
ટ્રાન્સફોર્મર સબસ્ટેશન અને સ્વીચગિયર્સમાં રૂપાંતરિત ઊર્જા વાયરમાંથી વહે છે અને પછી તે અંતિમ ગ્રાહક સુધી પહોંચે છે.
આજકાલ, ઊર્જાના કહેવાતા વૈકલ્પિક પ્રકારો સક્રિયપણે વિકાસશીલ છે. તેમાં વિન્ડ ટર્બાઇન, સોલાર પેનલ્સ, જિયોથર્મલ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ અને અસામાન્ય ઘટનાઓ દ્વારા વીજળી મેળવવાની અન્ય કોઈપણ રીતોનો સમાવેશ થાય છે. વૈકલ્પિક ઉર્જા પરંપરાગત સ્ત્રોતોના પ્રદર્શન અને વળતરની તુલનામાં ખૂબ જ હલકી ગુણવત્તાવાળા છે, પરંતુ અમુક પરિસ્થિતિઓમાં નાણાં બચાવવા અને મુખ્ય પાવર ગ્રીડ પરનો બોજ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.
ના અસ્તિત્વની દંતકથા પણ છે BTGS - બળતણ રહિત જનરેટર. ઈન્ટરનેટ પર એવા વીડિયો છે જે તેમના કામનું પ્રદર્શન કરે છે અને તેમને વેચવાની ઓફર કરે છે. પરંતુ આ માહિતીની વિશ્વસનીયતા વિશે મોટી ચર્ચા છે.
પ્રકૃતિમાં વીજળીના પ્રકાર
કુદરતી રીતે ઉત્પન્ન થતી વીજળીનું સૌથી સરળ ઉદાહરણ વીજળી છે. વાદળોમાં પાણીના કણો સતત એકબીજા સાથે અથડાતા રહે છે, હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. હળવા, સકારાત્મક ચાર્જવાળા કણો વાદળની ટોચ પર સમાપ્ત થાય છે, જ્યારે ભારે, નકારાત્મક કણો નીચે જાય છે. જ્યારે આવા બે વાદળો એકબીજાથી પર્યાપ્ત નજીક હોય છે, પરંતુ જુદી જુદી ઊંચાઈએ હોય છે, ત્યારે એકના હકારાત્મક ચાર્જ બીજાના નકારાત્મક કણો દ્વારા પરસ્પર આકર્ષિત થાય છે. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે વીજળી થાય છે. આ ઘટના વાદળો અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચે પણ થાય છે.
પ્રકૃતિમાં વીજળીનું બીજું અભિવ્યક્તિ માછલી, કિરણો અને ઇલના વિશેષ અંગો છે. તેઓ તેનો ઉપયોગ શિકારી સામે પોતાનો બચાવ કરવા અથવા તેમના પીડિતોને ચકિત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બનાવવા માટે કરી શકે છે.તેમની સંભવિત શ્રેણી ખૂબ જ નબળા સ્રાવથી લઈને, મનુષ્યો માટે અદ્રશ્ય, ઘાતક સુધી. કેટલીક માછલીઓ શિકારની શોધમાં અને ગંદા પાણીમાં શોધખોળ કરવામાં મદદ કરવા માટે પોતાની આસપાસ નબળું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે. કોઈપણ ભૌતિક પદાર્થ તેને એક અથવા બીજી રીતે વિકૃત કરે છે, જે આસપાસની જગ્યાને ફરીથી બનાવવામાં અને આંખો વિના "જુઓ" કરવામાં મદદ કરે છે.
વીજળી પણ જીવંત જીવોની નર્વસ સિસ્ટમમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે. ચેતા આવેગ એક કોષમાંથી બીજા કોષમાં માહિતી પ્રસારિત કરે છે, જેનાથી તમે બાહ્ય અને આંતરિક ઉત્તેજનાને પ્રતિસાદ આપી શકો છો, વિચારો અને તમારી હિલચાલને નિયંત્રિત કરી શકો છો.
સંબંધિત લેખો:
