आजच्या जगात लहानपणापासून प्रत्येकाला विजेचा सामना करावा लागतो. या नैसर्गिक घटनेचा पहिला उल्लेख अ‍ॅरिस्टॉटल आणि थेल्स या तत्त्ववेत्त्यांच्या काळातील आहे, ज्यांना विद्युत प्रवाहाच्या आश्चर्यकारक आणि रहस्यमय गुणधर्मांबद्दल उत्सुकता होती. परंतु 17 व्या शतकापर्यंत महान वैज्ञानिकांनी विद्युत ऊर्जेसंबंधी शोधांची मालिका सुरू केली होती जी आजपर्यंत सुरू आहे.
विद्युत प्रवाहाचा शोध आणि मायकेल फॅराडे यांनी 1831 मध्ये जगातील पहिले जनरेटर तयार केल्याने मानवी जीवनात आमूलाग्र बदल झाला. आपले जीवन सुकर करण्यासाठी विद्युत उर्जेचा वापर करणारी उपकरणे आपल्याकडे असण्याची सवय आहे, परंतु आत्तापर्यंत, बहुतेक लोकांना या महत्त्वाच्या घटनेबद्दल काहीच समज नाही. सुरुवातीला, विजेची मूलभूत तत्त्वे समजून घेण्यासाठी, आपल्याला दोन मूलभूत व्याख्यांचा अभ्यास करणे आवश्यक आहे: विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेज.
सामग्री
इलेक्ट्रिक करंट आणि व्होल्टेज म्हणजे काय
विद्युतप्रवाह - चार्ज केलेल्या कणांची क्रमबद्ध गती आहे (इलेक्ट्रिक चार्जचे वाहक).विद्युत प्रवाहाचे वाहक इलेक्ट्रॉन आहेत (धातू आणि वायू मध्ये), केशन्स आणि अॅनियन्स (इलेक्ट्रोलाइट्स मध्ये), इलेक्ट्रॉन-होल वहनातील छिद्र. ही घटना चुंबकीय क्षेत्राच्या निर्मितीद्वारे, रासायनिक रचनेत बदल करून किंवा कंडक्टर गरम करून प्रकट होते. प्रवाहाची मुख्य वैशिष्ट्ये अशी आहेत:
- अँपेरेज, ओमच्या नियमाद्वारे निर्धारित केले जाते आणि अँपिअरमध्ये मोजले जाते (एसूत्रांमध्ये अक्षर I द्वारे नियुक्त केले आहे;
- पॉवर, जौल-लेन्झ कायद्यानुसार, वॅट्समध्ये मोजली जाते (प), अक्षर पी द्वारे दर्शविले जाते;
- वारंवारता, हर्ट्झमध्ये मोजली जाते (Hz).
ऊर्जा वाहक म्हणून विद्युत प्रवाहाचा वापर इलेक्ट्रिक मोटर्सद्वारे यांत्रिक ऊर्जा मिळविण्यासाठी, हीटिंग उपकरणांमध्ये औष्णिक ऊर्जा प्राप्त करण्यासाठी, इलेक्ट्रिक वेल्डिंग आणि हीटर्समध्ये, विविध फ्रिक्वेन्सीच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा उत्तेजित करण्यासाठी, इलेक्ट्रोमॅग्नेट्समध्ये चुंबकीय क्षेत्र तयार करण्यासाठी आणि प्रकाश ऊर्जा प्राप्त करण्यासाठी केला जातो. प्रकाश साधने आणि विविध प्रकारचे दिवे मध्ये.
विद्युतदाब - विद्युत क्षेत्राद्वारे 1 कूलॉम्ब चार्ज हलविण्यासाठी केलेले कार्य आहे (kl) कंडक्टरच्या एका बिंदूपासून दुसऱ्या बिंदूपर्यंत. या व्याख्येच्या आधारे, व्होल्टेज म्हणजे काय हे समजणे अद्याप कठीण आहे.
चार्ज केलेला कण एका ध्रुवावरून दुसर्‍या ध्रुवावर हलवण्यासाठी, ध्रुवांमध्ये संभाव्य फरक निर्माण करणे आवश्यक आहे (यालाच व्होल्टेज म्हणतात). व्होल्टेज मोजण्याचे एकक म्हणजे व्होल्ट (वि).
विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेजच्या व्याख्येच्या अंतिम आकलनासाठी, एक मनोरंजक साधर्म्य केले जाऊ शकते: कल्पना करा की विद्युत चार्ज पाणी आहे, नंतर स्तंभातील पाण्याचा दाब व्होल्टेज आहे आणि पाईपमधील पाण्याच्या प्रवाहाचा वेग आहे. विद्युत प्रवाहाची ताकद. व्होल्टेज जितके जास्त असेल तितकी विद्युत प्रवाहाची ताकद जास्त असते.
अल्टरनेटिंग करंट म्हणजे काय
जर तुम्ही पोटेंशिअल्सची ध्रुवीयता बदलली तर विद्युत प्रवाहाची दिशा बदलते. अशा प्रकारच्या प्रवाहाला अल्टरनेटिंग करंट म्हणतात.ठराविक कालावधीत दिशा बदलण्याचे प्रमाण याला वारंवारता म्हणतात आणि वर नमूद केल्याप्रमाणे, हर्ट्झमध्ये मोजले जाते (Hz). उदाहरणार्थ, आपल्या देशातील मानक इलेक्ट्रिकल नेटवर्कमध्ये, वारंवारता 50 हर्ट्झ आहे, याचा अर्थ प्रवाहाची दिशा प्रति सेकंद 50 वेळा बदलते.
डायरेक्ट करंट म्हणजे काय
जेव्हा चार्ज केलेल्या कणांच्या क्रमबद्ध गतीची नेहमीच एकच दिशा असते, तेव्हा अशा प्रवाहाला डायरेक्ट करंट म्हणतात. डायरेक्ट करंट डायरेक्ट व्होल्टेज नेटवर्कमध्ये उद्भवते जेव्हा एका बाजूला आणि दुसऱ्या बाजूला शुल्काची ध्रुवीयता कालांतराने स्थिर असते. जेव्हा लांब अंतरावर ऊर्जा हस्तांतरित करणे आवश्यक नसते तेव्हा ते विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि तंत्रांमध्ये वापरले जाते.
विद्युत प्रवाहाचे स्त्रोत
विद्युत प्रवाहाचा स्त्रोत हे सहसा एक उपकरण किंवा उपकरण असते ज्याचा वापर सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. अशी उपकरणे पर्यायी प्रवाह तसेच थेट प्रवाह तयार करू शकतात. ते विद्युत प्रवाह कसे तयार करतात या संदर्भात ते यांत्रिक, प्रकाश, थर्मल आणि रासायनिक मध्ये विभागलेले आहेत.
यांत्रिक विद्युत प्रवाहाचे स्त्रोत यांत्रिक उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करतात. अशा उपकरणे विविध प्रकारच्या द्वारे दर्शविले जातात जनरेटरजे इंडक्शन मोटर्सच्या कॉइलभोवती इलेक्ट्रोमॅग्नेट फिरवून पर्यायी विद्युत प्रवाह निर्माण करतात.
प्रकाश स्त्रोत फोटॉनची ऊर्जा रूपांतरित करतात (प्रकाश ऊर्जा) विद्युत उर्जेमध्ये. प्रकाश प्रवाहाच्या संपर्कात असताना ते व्होल्टेज तयार करण्यासाठी अर्धसंवाहकांच्या गुणधर्माचा वापर करतात. सौर पॅनेल अशा उपकरणांना संदर्भित केले जाऊ शकतात.
थर्मल - संपर्क साधणाऱ्या सेमीकंडक्टरच्या दोन जोड्यांमधील तापमानाच्या फरकामुळे उष्ण ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर होते - थर्मोकूपल्स. अशा उपकरणांमधील विद्युत् प्रवाहाचे प्रमाण थेट तापमानाच्या फरकाशी संबंधित आहे: जितका मोठा फरक - तितका जास्त वर्तमान सामर्थ्य. अशा स्त्रोतांचा वापर केला जातो, उदाहरणार्थ, भू-औष्णिक ऊर्जा संयंत्रांमध्ये.
रासायनिक रासायनिक अभिक्रियांच्या परिणामी वर्तमान स्त्रोत वीज निर्मिती करतो. उदाहरणार्थ, अशा उपकरणांना विविध प्रकारच्या गॅल्व्हॅनिक बॅटरी आणि संचयकांचा संदर्भ दिला जाऊ शकतो. गॅल्व्हॅनिक करंट स्रोत सामान्यत: स्टँड-अलोन डिव्हाइसेस, ऑटोमोबाईल्स, उपकरणांमध्ये वापरले जातात आणि ते DC चालू स्त्रोत आहेत.
अल्टरनेटिंग करंटचे डायरेक्ट करंटमध्ये रूपांतर करणे
जगातील विद्युत उपकरणे थेट आणि पर्यायी विद्युत् प्रवाह वापरतात. म्हणून, एक विद्युत् प्रवाह दुसर्‍यामध्ये किंवा त्याउलट रूपांतरित करणे आवश्यक आहे.
डायोड ब्रिज किंवा "रेक्टिफायर" वापरून डायरेक्ट करंट मिळवता येतो. रेक्टिफायरचा मुख्य भाग अर्धसंवाहक डायोड असतो, जो विद्युत प्रवाह फक्त एकाच दिशेने चालवतो. या डायोड नंतर, वर्तमान त्याची दिशा बदलत नाही, परंतु तेथे तरंग आहेत, जे काढून टाकले जातात कॅपेसिटर आणि इतर फिल्टर. रेक्टिफायर्स यांत्रिक, व्हॅक्यूम किंवा सेमीकंडक्टर डिझाइनमध्ये येतात.
अशा उपकरणाच्या उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर अवलंबून, आउटपुटवरील लहरी प्रवाहाची भिन्न मूल्ये असतील, नियमानुसार, अधिक महाग आणि चांगले बनवलेले उपकरण - कमी लहरी आणि स्वच्छ प्रवाह. अशा उपकरणांची उदाहरणे आहेत वीज पुरवठा विविध उपकरणे आणि चार्जर, विविध प्रकारच्या वाहतुकीतील इलेक्ट्रिक पॉवर युनिट्सचे रेक्टिफायर, डीसी वेल्डर आणि इतर.
डायरेक्ट करंटला अल्टरनेटिंग करंटमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी इन्व्हर्टर वापरतात. अशी उपकरणे साइन वेव्हसह पर्यायी व्होल्टेज तयार करतात. अशा उपकरणांचे अनेक प्रकार आहेत: इलेक्ट्रिक मोटर्स, रिले आणि इलेक्ट्रॉनिकसह इनव्हर्टर. ते सर्व त्यांनी उत्पादित केलेल्या पर्यायी प्रवाहाच्या गुणवत्तेत, त्यांची किंमत आणि त्यांच्या आकारात भिन्न आहेत. अशा उपकरणाची उदाहरणे म्हणजे अखंड वीज पुरवठा, कारमधील इन्व्हर्टर किंवा सौर उर्जा संयंत्रांमध्ये, उदाहरणार्थ.
एसी आणि डीसी पॉवर कुठे वापरली जाते आणि त्याचे फायदे काय आहेत
विविध कार्यांसाठी पर्यायी प्रवाह आणि थेट प्रवाह दोन्ही वापरण्याची आवश्यकता असू शकते. प्रत्येक प्रकारच्या प्रवाहाचे स्वतःचे तोटे आणि फायदे आहेत.
पर्यायी प्रवाह जेव्हा लांब अंतरावर विद्युत प्रवाह प्रसारित करण्याची आवश्यकता असते तेव्हा बहुतेकदा वापरली जाते. संभाव्य नुकसान आणि उपकरणांच्या खर्चाच्या दृष्टीने या प्रकारचा प्रवाह अधिक योग्य आहे. म्हणूनच बहुतेक उपकरणे आणि यंत्रसामग्री केवळ या प्रकारच्या विद्युत् प्रवाहाचा वापर करतात.
घरे आणि व्यवसाय, पायाभूत सुविधा आणि वाहतूक सुविधा पॉवर प्लांटपासून काही अंतरावर आहेत, त्यामुळे सर्व विद्युत नेटवर्क वैकल्पिक प्रवाह आहेत. असे नेटवर्क सर्व घरगुती उपकरणे, औद्योगिक उपकरणे आणि ट्रेन लोकोमोटिव्हला उर्जा देतात. एसी पॉवरवर चालणाऱ्या डिव्हाइसेसची अविश्वसनीय संख्या आहे आणि जे डायरेक्ट करंट वापरतात त्यांचे वर्णन करणे खूप सोपे आहे.
थेट वर्तमान कार, विमान, जहाजे किंवा इलेक्ट्रिक ट्रेन्समधील ऑन-बोर्ड सिस्टमसारख्या स्वायत्त प्रणालींमध्ये वापरले जाते. विविध इलेक्ट्रॉनिक्स, कम्युनिकेशन्स आणि इतर ऍप्लिकेशन्समध्ये मायक्रोसर्किट्स पॉवरिंग करण्यासाठी याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो जेथे हस्तक्षेप आणि लहरी कमी करणे किंवा पूर्णपणे काढून टाकणे आवश्यक आहे. काही प्रकरणांमध्ये, इन्व्हर्टरच्या मदतीने इलेक्ट्रिक वेल्डिंगच्या कामात अशा प्रवाहाचा वापर केला जातो. अगदी रेल्वे लोकोमोटिव्ह देखील आहेत जे थेट करंट सिस्टमद्वारे समर्थित आहेत. वैद्यकशास्त्रात, अशा विद्युत् प्रवाहाचा उपयोग इलेक्ट्रोफोरेसीसद्वारे शरीरात औषधे आणण्यासाठी आणि विविध पदार्थ वेगळे करण्यासाठी वैज्ञानिक हेतूंसाठी केला जातो (प्रथिने इलेक्ट्रोफोरेसीस इ.).
इलेक्ट्रिकल उपकरणे आणि सर्किट्सवरील चिन्हे
डिव्हाइस कोणत्या वर्तमानावर चालू आहे हे निर्धारित करण्याची आवश्यकता असते. शेवटी, DC-ऑपरेट केलेले उपकरण एसी मेन सप्लायला जोडल्याने अपरिहार्यपणे अप्रिय परिणाम होतील: डिव्हाइसचे नुकसान, आग, विद्युत शॉक. या कारणास्तव, आंतरराष्ट्रीय स्तरावर-स्वीकृत आहेत अधिवेशने अशा प्रणालींसाठी आणि अगदी रंग-कोड केलेल्या तारांसाठी.
पारंपारिकपणे, डायरेक्ट करंटवर चालणारी उपकरणे एक ओळ, दोन घन डॅश किंवा घन रेषा एकमेकांच्या खाली ठिपकेदार रेषेसह चिन्हांकित केली जातात.असे प्रवाह लॅटिन अक्षरांनी चिन्हांकित करून देखील सूचित केले जातात डी.सी. डीसी सिस्टीममधील इलेक्ट्रिकल वायर इन्सुलेशन पॉझिटिव्ह वायरसाठी लाल रंगाचे आणि निगेटिव्ह वायरसाठी निळे किंवा काळे असते.
इलेक्ट्रिकल उपकरणे आणि मशीनवर, पर्यायी प्रवाह इंग्रजी संक्षेपाने दर्शविला जातो एसी किंवा लहरी ओळ. आकृत्या आणि डिव्हाइस वर्णनांमध्ये, हे दोन ओळींसह देखील सूचित केले आहे: एक घन रेखा आणि एकमेकांच्या खाली लहरी रेखा. कंडक्टर बहुतेक प्रकरणांमध्ये खालीलप्रमाणे चिन्हांकित केले जातात: तपकिरी किंवा काळ्या रंगात फेज, निळ्यामध्ये ग्राउंड आणि पिवळ्या-हिरव्यामध्ये ग्राउंड.
एसी जास्त का वापरला जातो
वरती, आजकाल डायरेक्ट करंटपेक्षा अल्टरनेटिंग करंट का वापरला जातो याबद्दल आम्ही आधीच बोललो आहोत. तरीही, या प्रश्नाकडे जवळून बघूया.
विजेचा शोध लागल्यापासून कोणता विद्युतप्रवाह वापरणे चांगले याबाबत वाद सुरू आहे. "प्रवाहांचे युद्ध" अशीही एक गोष्ट आहे - थॉमस एडिसन आणि निकोला टेस्ला यांच्यातील एका प्रकारच्या प्रवाहाच्या वापरावरून संघर्ष. या महान शास्त्रज्ञांच्या अनुयायांमधील संघर्ष 2007 पर्यंत चालला, जेव्हा न्यूयॉर्क शहर थेट प्रवाहापासून वैकल्पिक प्रवाहाकडे स्विच केले गेले.
पर्यायी प्रवाह अधिक वेळा वापरला जातो हे सर्वात महत्त्वाचे कारण आहे कमीत कमी नुकसानासह लांब अंतरावर प्रसारित करण्याची क्षमता. वर्तमान स्त्रोत आणि अंतिम वापरकर्ता यांच्यातील अंतर जितके जास्त असेल तितके जास्त प्रतिकार तारांचे आणि तारांपासून उष्णतेचे नुकसान.
जास्तीत जास्त शक्ती मिळविण्यासाठी तारांची जाडी वाढवणे आवश्यक आहे (आणि त्यामुळे प्रतिकार कमी होतो), किंवा व्होल्टेज वाढवण्यासाठी.
एसी सिस्टीममध्ये, कमीतकमी वायरच्या जाडीसह व्होल्टेज वाढवणे शक्य आहे, त्यामुळे इलेक्ट्रिकल लाईन्सची किंमत कमी होते.थेट वर्तमान प्रणालींसाठी, व्होल्टेज वाढविण्याचे कोणतेही परवडणारे आणि कार्यक्षम मार्ग नाहीत, म्हणून अशा नेटवर्कसाठी कंडक्टरची जाडी वाढवणे किंवा मोठ्या संख्येने लहान पॉवर प्लांट तयार करणे आवश्यक आहे. या दोन्ही पद्धती महाग आहेत आणि AC नेटवर्कच्या तुलनेत विजेच्या खर्चात लक्षणीय वाढ करतात.
इलेक्ट्रिकल ट्रान्सफॉर्मरसह, एसी व्होल्टेज कार्यक्षमतेने (99% पर्यंत कार्यक्षमतेसह) किमान ते कमाल मूल्यांपर्यंत कोणत्याही दिशेने भिन्न असू शकते, जो AC नेटवर्कचा एक महत्त्वाचा फायदा आहे. थ्री-फेज एसी सिस्टीम वापरल्याने कार्यक्षमता आणखी वाढते आणि एसी पॉवर ग्रिडवर चालणाऱ्या मोटर्स सारख्या यंत्रणा डीसी मोटर्सपेक्षा खूपच लहान, स्वस्त आणि देखरेखीसाठी सोपी असतात.
वरील सर्व गोष्टींच्या आधारे, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की मोठ्या नेटवर्कमध्ये आणि लांब पल्ल्याच्या विद्युत उर्जेच्या प्रसारणासाठी पर्यायी प्रवाहाचा वापर फायदेशीर आहे, तर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या अचूक आणि कार्यक्षम ऑपरेशनसाठी आणि स्वायत्त उपकरणांसाठी सल्ला दिला जातो. थेट प्रवाह वापरा.
संबंधित लेख:
