आधुनिक जगात, प्रत्येक व्यक्तीला लहानपणापासूनच वीज येते. या नैसर्गिक घटनेचा पहिला उल्लेख अॅरिस्टॉटल आणि थेल्स या तत्त्वज्ञांच्या काळातील आहे, ज्यांना विद्युत प्रवाहाच्या आश्चर्यकारक आणि रहस्यमय गुणधर्मांबद्दल उत्सुकता होती. परंतु केवळ 17 व्या शतकातच महान वैज्ञानिकांनी विद्युत उर्जेच्या संदर्भात शोधांची मालिका सुरू केली जी आजही चालू आहे.
विद्युत प्रवाहाचा शोध आणि मायकेल फॅराडे यांनी 1831 मध्ये जगातील पहिल्या जनरेटरची निर्मिती केल्याने मानवी जीवनात आमूलाग्र बदल झाला. विद्युत उर्जेचा वापर करणार्या उपकरणांद्वारे आपले जीवन सोपे केले जाते या वस्तुस्थितीची आपल्याला सवय आहे, परंतु आतापर्यंत बहुतेक लोकांना या महत्त्वपूर्ण घटनेची समज नाही. सुरुवातीला, विजेची मूलभूत तत्त्वे समजून घेण्यासाठी, दोन मूलभूत व्याख्यांचा अभ्यास करणे आवश्यक आहे: विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेज.
सामग्री
विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेज म्हणजे काय
वीज 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 चालकता येथे छिद्र. ही घटना चुंबकीय क्षेत्राच्या निर्मितीद्वारे, रासायनिक रचनेत बदल किंवा कंडक्टरच्या हीटिंगद्वारे प्रकट होते. प्रवाहाची मुख्य वैशिष्ट्ये अशी आहेत:
- वर्तमान सामर्थ्य, ओमच्या नियमाद्वारे निर्धारित केले जाते आणि अँपिअरमध्ये मोजले जाते (परंतु), सूत्रांमध्ये अक्षर I द्वारे दर्शविले जाते;
- पॉवर, जौल-लेन्झ कायद्यानुसार, वॅट्समध्ये मोजली जाते (मंगळ), पी अक्षराने दर्शविले जाते;
- वारंवारता, हर्ट्झमध्ये मोजली जाते (Hz).
विद्युत प्रवाह, ऊर्जा वाहक म्हणून, इलेक्ट्रिक मोटर्स वापरून यांत्रिक ऊर्जा मिळविण्यासाठी, गरम उपकरणे, इलेक्ट्रिक वेल्डिंग आणि हीटर्समध्ये थर्मल ऊर्जा मिळविण्यासाठी, विविध फ्रिक्वेन्सीच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा उत्तेजित करण्यासाठी, इलेक्ट्रोमॅग्नेट्समध्ये चुंबकीय क्षेत्र तयार करण्यासाठी आणि प्रकाश मिळविण्यासाठी वापरला जातो. लाइटिंग फिक्स्चर आणि विविध प्रकारचे दिवे मध्ये ऊर्जा. .
विद्युतदाब 1 पेंडेंटचा चार्ज हलविण्यासाठी विद्युत क्षेत्राद्वारे केलेले कार्य आहे (Clकंडक्टरच्या एका बिंदूपासून दुस-या बिंदूपर्यंत. या व्याख्येच्या आधारे, तणाव म्हणजे काय हे समजणे अद्याप कठीण आहे.
चार्ज केलेले कण एका ध्रुवावरून दुसर्या ध्रुवावर जाण्यासाठी, या ध्रुवांमध्ये संभाव्य फरक निर्माण करणे आवश्यक आहे (त्यालाच टेन्शन म्हणतात.). व्होल्टेजचे एकक व्होल्ट आहे (एटी).
शेवटी विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेजची व्याख्या समजून घेण्यासाठी, एक मनोरंजक साधर्म्य दिले जाऊ शकते: कल्पना करा की विद्युत चार्ज पाणी आहे, नंतर स्तंभातील पाण्याचा दाब व्होल्टेज आहे आणि पाईपमधील पाण्याच्या प्रवाहाचा वेग. विद्युत प्रवाहाची ताकद आहे. व्होल्टेज जितका जास्त असेल तितका जास्त विद्युत प्रवाह.
अल्टरनेटिंग करंट म्हणजे काय
जर तुम्ही संभाव्यतेची ध्रुवीयता बदलली तर विद्युत प्रवाहाच्या प्रवाहाची दिशा बदलते. या प्रवाहालाच चल म्हणतात. ठराविक कालावधीत दिशा बदलण्याच्या संख्येला वारंवारता म्हणतात आणि वर नमूद केल्याप्रमाणे, हर्ट्झमध्ये मोजले जाते (Hz). उदाहरणार्थ, आपल्या देशातील मानक इलेक्ट्रिकल नेटवर्कमध्ये, वारंवारता 50 Hz आहे, म्हणजेच, वर्तमान हालचालीची दिशा प्रति सेकंद 50 वेळा बदलते.
डायरेक्ट करंट म्हणजे काय
जेव्हा चार्ज केलेल्या कणांच्या क्रमबद्ध हालचालीला नेहमीच एकच दिशा असते, तेव्हा अशा प्रवाहाला स्थिर म्हणतात. जेव्हा एका बाजूला शुल्काची ध्रुवीयता आणि दुसर्या बाजूची कालांतराने स्थिरता असते तेव्हा स्थिर व्होल्टेज नेटवर्कमध्ये थेट प्रवाह उद्भवतो. जेव्हा लांब अंतरावर ऊर्जा प्रेषण आवश्यक नसते तेव्हा हे विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जाते.
विद्युत प्रवाहाचे स्त्रोत
विद्युत प्रवाहाचा स्त्रोत सामान्यतः असे उपकरण किंवा उपकरण म्हणतात ज्याद्वारे सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह तयार केला जाऊ शकतो. अशी उपकरणे वैकल्पिक प्रवाह आणि थेट प्रवाह दोन्ही तयार करू शकतात. विद्युत प्रवाह तयार करण्याच्या पद्धतीनुसार, ते यांत्रिक, प्रकाश, थर्मल आणि रासायनिक विभागलेले आहेत.
यांत्रिक विद्युत प्रवाहाचे स्त्रोत यांत्रिक उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करतात.ही उपकरणे विविध प्रकारची आहेत. जनरेटर, जे, असिंक्रोनस मोटर्सच्या कॉइलभोवती इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या फिरण्यामुळे, एक पर्यायी विद्युत प्रवाह निर्माण करते.
प्रकाश स्त्रोत फोटॉन ऊर्जा रूपांतरित करते (प्रकाश ऊर्जा) वीज मध्ये. प्रकाश प्रवाहाच्या संपर्कात असताना ते व्होल्टेज तयार करण्यासाठी अर्धसंवाहकांच्या गुणधर्माचा वापर करतात. सौर पॅनेल हे असेच एक उपकरण आहे.
थर्मल - संपर्क साधणाऱ्या सेमीकंडक्टरच्या दोन जोड्यांमधील तापमानाच्या फरकामुळे उष्णतेच्या ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर करा - थर्मोकूपल्स. अशा उपकरणांमधील विद्युत् प्रवाहाची तीव्रता थेट तापमानाच्या फरकाशी संबंधित आहे: जितका जास्त फरक तितका जास्त वर्तमान सामर्थ्य. अशा स्त्रोतांचा वापर केला जातो, उदाहरणार्थ, भू-औष्णिक ऊर्जा संयंत्रांमध्ये.
रासायनिक रासायनिक अभिक्रियांमुळे वर्तमान स्रोत वीज निर्मिती करतो. उदाहरणार्थ, अशा उपकरणांमध्ये विविध प्रकारच्या गॅल्व्हॅनिक बॅटरी आणि संचयकांचा समावेश होतो. गॅल्व्हॅनिक पेशींवर आधारित वर्तमान स्रोत सामान्यत: स्वतंत्र उपकरणे, कार, तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जातात आणि ते थेट वर्तमान स्रोत आहेत.
एसी ते डीसी रूपांतरण
जगातील विद्युत उपकरणे थेट आणि पर्यायी करंट वापरतात. म्हणून, एका विद्युत् प्रवाहाचे दुसर्यामध्ये किंवा त्याउलट रूपांतर करणे आवश्यक आहे.
पर्यायी विद्युत् प्रवाहापासून, डायोड ब्रिज वापरून डायरेक्ट करंट मिळवता येतो किंवा त्याला "रेक्टिफायर" देखील म्हणतात. रेक्टिफायरचा गाभा हा अर्धसंवाहक डायोड आहे जो फक्त एका दिशेने वीज चालवतो. या डायोडनंतर, विद्युत् प्रवाह त्याची दिशा बदलत नाही, परंतु लहरी दिसतात, ज्याच्या मदतीने काढून टाकल्या जातात. कॅपेसिटर आणि इतर फिल्टर. रेक्टिफायर्स मेकॅनिकल, इलेक्ट्रोव्हॅक्यूम किंवा सेमीकंडक्टर आवृत्त्यांमध्ये उपलब्ध आहेत.
अशा उपकरणाच्या उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर अवलंबून, आउटपुटवरील वर्तमान तरंग वेगळे मूल्य असेल, एक नियम म्हणून, डिव्हाइस जितके महाग आणि चांगले बनवले जाईल, कमी लहरी आणि प्रवाह स्वच्छ असेल. अशा उपकरणांची उदाहरणे आहेत वीज पुरवठा विविध उपकरणे आणि चार्जर, विविध प्रकारच्या वाहतुकीत इलेक्ट्रिक पॉवर प्लांटचे रेक्टिफायर, डीसी वेल्डिंग मशीन आणि इतर.
डायरेक्ट करंटला अल्टरनेटिंग करंटमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी इन्व्हर्टरचा वापर केला जातो. अशी उपकरणे सायनसॉइडसह पर्यायी व्होल्टेज तयार करतात. अशा उपकरणांचे अनेक प्रकार आहेत: इलेक्ट्रिक मोटर्स, रिले आणि इलेक्ट्रॉनिकसह इनव्हर्टर. ते सर्व आउटपुट पर्यायी प्रवाह, किंमत आणि आकाराच्या गुणवत्तेत एकमेकांपासून भिन्न आहेत. अशा उपकरणाचे उदाहरण म्हणजे अखंड वीज पुरवठा, कारमधील इन्व्हर्टर किंवा उदाहरणार्थ, सौर ऊर्जा संयंत्रांमध्ये.
ते कुठे वापरले जाते आणि अल्टरनेटिंग आणि डायरेक्ट करंटचे फायदे काय आहेत
विविध कामांसाठी AC आणि DC दोन्ही वापरण्याची आवश्यकता असू शकते. प्रत्येक प्रकारच्या प्रवाहाचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत.
पर्यायी प्रवाह जेव्हा लांब अंतरावर विद्युत प्रवाह प्रसारित करण्याची आवश्यकता असते तेव्हा बहुतेकदा वापरले जाते. संभाव्य तोटा आणि उपकरणांच्या किंमतीच्या दृष्टिकोनातून असा प्रवाह प्रसारित करणे अधिक फायद्याचे आहे. म्हणूनच बहुतेक विद्युत उपकरणे आणि यंत्रणा केवळ या प्रकारचा प्रवाह वापरतात.
निवासी घरे आणि उपक्रम, पायाभूत सुविधा आणि वाहतूक सुविधा पॉवर प्लांटपासून काही अंतरावर आहेत, त्यामुळे सर्व इलेक्ट्रिकल नेटवर्क एसी आहेत. असे नेटवर्क सर्व घरगुती उपकरणे, औद्योगिक उपकरणे, ट्रेन लोकोमोटिव्ह्स फीड करतात. अल्टरनेटिंग करंटवर चालणारी असंख्य उपकरणे आहेत आणि डायरेक्ट करंट वापरणाऱ्या उपकरणांचे वर्णन करणे खूप सोपे आहे.
डी.सी स्वायत्त प्रणालींमध्ये वापरले जाते, जसे की कार, विमान, जहाजे किंवा इलेक्ट्रिक ट्रेनच्या ऑन-बोर्ड सिस्टम. हे विविध इलेक्ट्रॉनिक्सच्या मायक्रो सर्किट्सच्या वीज पुरवठ्यामध्ये, संप्रेषण आणि इतर उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, जेथे हस्तक्षेप आणि लहरींचे प्रमाण कमी करणे किंवा त्यांना पूर्णपणे काढून टाकणे आवश्यक आहे. काही प्रकरणांमध्ये, इन्व्हर्टरच्या मदतीने इलेक्ट्रिक वेल्डिंगमध्ये अशा प्रवाहाचा वापर केला जातो. डीसी सिस्टीमवर चालणारे रेल्वे लोकोमोटिव्ह देखील आहेत. वैद्यकशास्त्रात, अशा विद्युत् प्रवाहाचा उपयोग इलेक्ट्रोफोरेसीसचा वापर करून शरीरात औषधे आणण्यासाठी आणि विविध पदार्थ वेगळे करण्यासाठी वैज्ञानिक हेतूंसाठी केला जातो (प्रथिने इलेक्ट्रोफोरेसीस इ.).
विद्युत उपकरणे आणि आकृत्यांवरील पदनाम
अनेकदा डिव्हाइस कोणत्या वर्तमानात चालते हे निर्धारित करण्याची आवश्यकता असते. तथापि, डायरेक्ट करंटवर कार्यरत असलेल्या डिव्हाइसला पर्यायी करंट इलेक्ट्रिकल नेटवर्कशी कनेक्ट केल्याने अपरिहार्यपणे अप्रिय परिणाम होतील: डिव्हाइसचे नुकसान, आग, इलेक्ट्रिक शॉक. यासाठी, सामान्यतः स्वीकारले जातात अधिवेशने अशा प्रणालींसाठी आणि तारांचे रंग कोडिंग देखील.
पारंपारिकपणे, थेट विद्युत् प्रवाहावर कार्यरत असलेल्या विद्युत उपकरणांवर, एक ओळ, दोन घन रेषा किंवा ठिपकेदार रेषेसह एक घन रेषा, दुसर्या खाली एक स्थित, दर्शविली जाते. तसेच, असा प्रवाह लॅटिन अक्षरांमध्ये पदनामाने चिन्हांकित केला जातो डी.सी. पॉझिटिव्ह वायरसाठी डीसी सिस्टीममधील तारांचे विद्युत इन्सुलेशन लाल रंगाचे, निगेटिव्ह वायर निळे किंवा काळे असते.
इलेक्ट्रिकल उपकरणे आणि मशीनवर, पर्यायी प्रवाह इंग्रजी संक्षेपाने दर्शविला जातो एसी किंवा लहरी ओळ. आकृत्यांवर आणि उपकरणांच्या वर्णनात, ते दोन ओळींद्वारे देखील दर्शविले जाते: घन आणि लहरी, एक दुसर्याखाली स्थित. बहुतेक प्रकरणांमध्ये कंडक्टर खालीलप्रमाणे नियुक्त केले जातात: टप्पा तपकिरी किंवा काळा आहे, शून्य निळा आहे आणि जमीन पिवळा-हिरवा आहे.
अल्टरनेटिंग करंट जास्त वेळा का वापरला जातो
वरती, डायरेक्ट करंटपेक्षा सध्या अल्टरनेटिंग करंट का वापरला जातो याबद्दल आम्ही आधीच बोललो आहोत. आणि तरीही, या समस्येकडे अधिक तपशीलवार पाहू या.
विजेच्या क्षेत्रातील शोध लागल्यापासून कोणता विद्युतप्रवाह अधिक चांगला वापरावा याबाबत वाद सुरू आहे. "प्रवाहांचे युद्ध" सारखी गोष्ट देखील आहे - थॉमस एडिसन आणि निकोला टेस्ला यांच्यातील एका प्रकारच्या प्रवाहाच्या वापरासाठी संघर्ष. या महान शास्त्रज्ञांच्या अनुयायांमधील संघर्ष 2007 पर्यंत चालला, जेव्हा न्यूयॉर्क शहर थेट प्रवाहापासून वैकल्पिक प्रवाहाकडे स्विच केले गेले.
एसी जास्त वेळा वापरण्याचे सर्वात मोठे कारण म्हणजे कमीत कमी नुकसानासह लांब अंतरावर प्रसारित करण्याची क्षमता. वर्तमान स्त्रोत आणि अंतिम ग्राहक यांच्यातील अंतर जितके जास्त असेल तितके जास्त प्रतिकार तारा आणि त्यांच्या गरम करण्यासाठी उष्णतेचे नुकसान.
जास्तीत जास्त शक्ती मिळविण्यासाठी, तारांची जाडी वाढवणे आवश्यक आहे (आणि त्यामुळे प्रतिकार कमी होतो), किंवा व्होल्टेज वाढवा.
एसी सिस्टीममध्ये, तुम्ही वायरच्या किमान जाडीसह व्होल्टेज वाढवू शकता, ज्यामुळे इलेक्ट्रिकल लाईन्सची किंमत कमी होते. थेट प्रवाह असलेल्या सिस्टमसाठी, व्होल्टेज वाढविण्याचे कोणतेही परवडणारे आणि प्रभावी मार्ग नाहीत आणि म्हणूनच अशा नेटवर्कसाठी कंडक्टरची जाडी वाढवणे किंवा मोठ्या संख्येने लहान पॉवर प्लांट तयार करणे आवश्यक आहे. या दोन्ही पद्धती महाग आहेत आणि एसी नेटवर्कच्या तुलनेत विजेच्या खर्चात लक्षणीय वाढ करतात.
इलेक्ट्रिकल ट्रान्सफॉर्मरच्या मदतीने, पर्यायी विद्युत प्रवाह प्रभावी आहे (99% पर्यंत कार्यक्षमतेसह) किमान ते कमाल मूल्यांपर्यंत कोणत्याही दिशेने बदलले जाऊ शकते, जो AC नेटवर्कचा एक महत्त्वाचा फायदा आहे. थ्री-फेज एसी सिस्टिमचा वापर केल्याने कार्यक्षमता आणखी वाढते आणि एसी पॉवरवर चालणाऱ्या मोटर्स सारख्या मशीन डीसी मोटर्सपेक्षा खूपच लहान, स्वस्त आणि देखरेखीसाठी सोपी असतात.
अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की मोठ्या नेटवर्कमध्ये पर्यायी प्रवाह वापरणे फायदेशीर आहे आणि लांब अंतरावर विद्युत ऊर्जा प्रसारित करताना, आणि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या अचूक आणि कार्यक्षम ऑपरेशनसाठी आणि स्वायत्त उपकरणांसाठी, थेट प्रवाह वापरण्याचा सल्ला दिला जातो.
तत्सम लेख:
