‘విద్యుత్‌ చాలక బలం’ అంటే ఏమిటి?
విద్యుత్‌
థేల్స్‌ ఆఫ్‌ మిలిస్‌ అనే గ్రీకు శాస్త్రవేత్త (క్రీ.పూ.624-526) స్థిర విద్యుత్‌ను కనుగొన్నాడు.
విలియం బర్డ్స్‌ అనే శాస్త్రవేత్త (1544-1603) విద్యుత్‌ను కనుగొన్నాడు. ఇది ఒక కదిలే ప్రవాహం లాంటిదని, దానికి ‘హూమర్‌’ అని పేరు పెట్టాడు.
బెంజిమిన్‌ ఫ్రాంక్లిన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త విద్యుత్‌కు ధన, రుణ ఆవేశాలు ఉంటాయని కనుగొన్నాడు.
విద్యుచ్ఛక్తి అనేది ఆవేశాల వల్ల జనించే ఒక శక్తిస్వరూపం.
విద్యుత్‌ ఆవేశాలను ‘q’ అనే అక్షరంతో సూచిస్తారు. దీని ప్రమాణాలు కూలుంబ్‌లు.
ఎలక్ట్రాన్‌ ఆవేశం e = -1.602X10-19 కూలుంబ్స్‌
సజాతి ఆవేశాలు వికర్షించుకుంటాయి. విజాతి ఆవేశాల ఆకర్షించుకుంటాయి.
ఒక వస్తువులో సమాన సంఖ్యతో ధన, రుణ ఆవేశాలు ఉన్నట్లయితే ఆ వస్తువు తటస్థమైనదని చెప్పగలం.
విద్యుత్‌ ప్రధానంగా రెండు రకాలు
1) స్థిర విద్యుత్‌ లేదా స్థావర విద్యుత్‌
2) ప్రవాహ విద్యుత్‌
స్థిర విద్యుత్‌ ఉపరితలంపై స్థిరంగా ఉన్న ఆవేశాల వల్ల జనిస్తుంది. దీనిని జిరాక్స్‌ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ఒక తీగలో ప్రవహిస్తున్న ఆవేశాల ప్రవాహ రేటును‘ప్రవాహ విద్యుత్‌’ అంటారు.
j=q/t
దీని ప్రమాణం కూలుంబ్‌/సె లేదా ఆంపియర్‌. విద్యుత్‌ను తమగుండా ప్రవహింపజేసే పదార్థాలను ‘విద్యుత్‌ వాహకాలు’ అని అంటారు.
ఉదా: లోహాలు, జడపిన్ను, మనిషి
విద్యుత్‌ను తమగుండా ప్రవహింపనీయని పదార్థాలను ‘విద్యుత్‌ బంధకాలు’ అని అంటారు. ఉదా: చెక్క, ప్లాస్టిక్‌, పింగాణి
లూయీ గాల్వన్‌ అనే ఇటలీ శాస్త్రవేత్త జంతువుల దేహంలో విద్యుత్‌ ఉందని భావించాడు.
ఆయిర్‌స్టెడ్‌ అనే శాస్త్రవేత్త విద్యుత్‌ అయస్కాంతంగా పనిచేస్తుందని కనుగొన్నాడు.
మొట్టమొదట విద్యుత్‌ మోటార్‌, విద్యుత్‌ జనరేటర్‌లను మైఖేల్‌ ఫారడే కనుగొన్నాడు.
థామస్‌ ఆల్వా ఎడిసన్‌ అమెరికాలో మొదటి విద్యుత్‌ ఉత్పత్తి కేంద్రాన్ని స్థాపించాడు.
ఇంగ్లండ్‌లోని ‘గోడల్మింగ్‌’ అనే ప్రాంతంలో ప్రయోగాత్మకంగా విద్యుత్‌ పవర్‌ప్లాంట్‌ను ఏర్పాటు చేశారు.
మొదటి విద్యుత్‌ ఘటాన్ని తయారు చేసినవారు జాన్‌ వోల్టా.
ఘటంలో రసాయన శక్తి విద్యుత్‌ శక్తిగా మారుతుంది.
టార్చ్‌లైట్‌ ఘటంలో కర్బన కడ్డీ ఆనోడ్‌గా, జింక్‌ కడ్డీ క్యాథోడ్‌గా పనిచేస్తుంది.
టార్చ్‌లైట్‌ ఘటం (అనార్థ ఘటం)లో విద్యుత్‌ విశ్లేష్యం NH4Cl ముద్ద
విద్యుత్‌ పరికరాలు వాటి సంకేతాలు
సంకేతాన్ని ఉపయోగించి గీసిన వలయాన్ని ‘వలయ పటం’ అంటారు.
వలయంలో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఘటాలు విద్యుత్‌ జనకాలుగా ఉంటాయి.
స్విచ్‌ వేసినప్పుడు వలయం పూర్తవుతుంది. అంటే బ్యాటరీ ధన ధృవాన్ని రుణ ధృవానికి కలిపినట్లవుతుంది. దీనిని ‘మూసి ఉన్న వలయం’ అంటారు.
స్విచ్‌ను ఆపివేసిన దానిని ‘తెరచిన వలయం’ అని అంటారు.
ఒక బ్యాటరీ ధనధృవాన్ని వేరొక బ్యాటరీ రుణ ధృవంతో జతచేసిన దానిని శ్రేణి అనుసంధానం అని అంటారు.
బ్యాటరీల ధనధృవాలన్నీ ఒక బిందువుకు రుణ ధృవాలన్నీ వేరొక బిందువుకు అనుసంధానం చేస్తే దానిని ‘సమాంతర అనుసంధానం’ అంటారు.
బల్బుల శ్రేణి అనుసంధానాన్ని వివాహాలు, పండుగలు, శుభకార్యాల్లో విద్యుత్‌ బల్బుల అలంకరణలో శ్రేణి అనుసంధానాన్ని వాడుతారు.
ఇంట్లో వెలుగుతున్న బల్బులను సమాంతర అనుసంధానంలో అమర్చుతారు.
‘విద్యుత్‌ వల్ల కలిగే ఉష్ణఫలితాలు’ అనే ధర్మం ఆధారంగా ఎలక్ట్రిక్‌ కుక్కర్‌, ఎలక్ట్రిక్‌ హీటర్‌, ఇస్త్రీపెట్టె వంటివి తయారవుతాయి.
ఎలక్ట్రిక్‌ హీటర్‌లలో ఫిలమెంట్‌గా ‘నిక్రోమ్‌’ తీగను ఉపయోగిస్తారు.
ఫిలమెంట్‌ విడుదల చేసే ఉష్ణం దానిని తయారుచేసిన పదార్థం, తీగ పొడవు, మందం వాటిపై ఆధారపడుతుంది.
విద్యుత్‌ బల్బు కూడా విద్యుత్‌ ఉష్ణఫలితం ఆధారంగా, కాంతిఫలితంగా మారుతుంది.
విద్యుత్‌ వలయాన్ని తెరవడానికి, మూయడానికి స్విచ్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
విద్యుత్‌ బల్బ్‌
దీనిని థామస్‌ ఆల్వా ఎడిసన్‌ కనుగొన్నాడు.
ఎడిసన్‌ తన జీవిత కాలంలో 1000కి పైగా నూతన ఆవిష్కరణలు చేశాడు.
విద్యుత్‌ కాంతి ఫలితంగా కనుగొన్నాడు.
ఫిలమెంట్‌గా మొదట ప్లాటినం 8 నిమిషాలు వెలిగింది.
మసి పూసిన నూలు దారం 45 గంటలు నిరంతరంగా వెలిగింది.
వెదురు తీగ- చాలారోజుల పాటు వెలిగింది.
చివరగా దూదిని ఫిలమెంట్‌గా ఉపయోగించి వెదురుకంటే మంచిదని నిరూపించాడు.
ప్రస్తుతం టంగ్‌స్టన్‌ ఫిలమెంట్‌ను వాడుతున్నాం.
తక్కువ పీడనం వద్ద ఆర్గాన్‌ లేదా నైట్రోజన్‌ వాయువును నింపుతారు.
ట్యూబ్‌లైట్లను గాజుగొట్టంతో నిర్మిస్తారు. దీని రెండు చివరల ఎలక్ట్రోడ్‌లను అమర్చి తక్కువ పీడనం వద్ద గాలిని నింపుతారు.
దీనిలోపల కాల్షియం టంగ్‌స్టేట్‌ లేదా మెగ్నీషియం సిలికేట్‌లను పూతగా వేస్తారు.
సీఎఫ్‌ఎల్‌ (కాంపాక్ట్‌ ఫ్లూరోసెంట్‌ ల్యాంప్‌)ను ఎడ్వర్డ్‌ హేమర్‌ కనుగొన్నాడు.
దీనిలో తక్కువ మోతాదులో పాదరసం నింపుతారు.
దీని జీవితకాలం 6000 నుంచి 15,000 గంటలు
విద్యుత్‌ ఫ్యూజ్‌
అధిక విద్యుత్‌ ప్రవాహాల నుంచి విద్యుత్‌ తీగలను కాపాడటానికి ‘ఫ్యూజ్‌’ను వాడుతారు.
దీనికి అధిక నిరోధం, తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉంటుంది.
63 శాతం టిన్‌ 37 శాతం లెడ్‌ల మిశ్రమాన్ని ‘టైప్‌మెటల్‌’ అంటారు. దీనిని ఫ్యూజ్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
మినియేచర్‌ సర్క్యూట్‌ బ్రేకర్‌ (ఎంసీబీ)
రక్షితపరిధిని దాటి విద్యుత్‌ ప్రవాహం వచ్చినప్పుడు అవి తమంతట తామే స్విచ్‌ ఆఫ్‌ అవుతాయి. వీటిని ఎంసీబీలు అంటారు.
ఎంసీబీలు ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వాటంతట అవి ఆగిపోతాయి.
మైఖేల్‌ ఫారడే అనే శాస్త్రవేత్త ఒక తీగ చుట్టలో అయస్కాంతాన్ని అటు ఇటు కదిలించినప్పుడు దానిలో విద్యుత్‌ ప్రవాహం ఏర్పడుతుందని కనుగొన్నాడు. దీని నుంచి 1831లో విద్యుత్‌ డైనమో’ తయారు చేశాడు.
ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను కూడా మైఖేల్‌ ఫారడే కనుగొన్నాడు.
బల్బులను (బ్యాటరీలను) శ్రేణి పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే ఫలిత విద్యుత్‌ చాలక బలం E = E1+E2 అవుతుంది.
4V, 6Vలను శ్రేణి పద్ధతిలో అనుసంధానం చేయగా ఫలిత విద్యుత్‌ చాలక బలం E= 4+6 = 10V
బ్యాటరీలను సమాంతర పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే ఫలిత విద్యుత్‌ చాలకం వాటిలో గరిష్ట విద్యుత్‌ చాలక బలం గల బ్యాటరీ విద్యుత్‌ చాలక బలమే దాని ఫలిత నిరోధం అవుతుంది.
6V, 8V, 9Vలను సమాంతర పద్ధతిలో అనుసంధానం చేయగా ఫలిత నిరోధం 9V
ద్రవాల విద్యుత్‌ వాహకత
విద్యుత్‌ వాహకత అనేది పదార్థ లక్షణం. ఒక పదార్థం గుండా విద్యుత్‌ ప్రవహిస్తే ఆ పదార్థం విద్యుత్‌ వాహకతను కలిగి ఉందని అంటారు.
తమ గుండా విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేసే ద్రవాలను విద్యుత్‌ వాహకాలు అని, ప్రసరింపనీయని ద్రవాలను విద్యుత్‌ బంధకాలు అని అంటారు.
వలయంలో తక్కువ విద్యుత్‌ ప్రవాహం ఉన్నా LED వెలుగుతుంది. కాబట్టి కొద్దిపాటి విద్యుత్‌ ప్రవహిస్తున్నా విద్యుత్‌ ప్రవాహాన్ని కొలవడానికి LEDలను సూచిక/టెస్టర్‌లుగా వాడుతారు.
స్వేదనజలం విద్యుత్‌ బంధకం
స్వేదన జలానికి, ఆమ్లాలు లేదా లవణాలను కలిపిన వాటిని ఆమ్ల ద్రావణాలు లేదా లవణ ద్రావణాలు అంటారు.
ఆమ్ల ద్రావణాలు, లవణ ద్రావణాల గుండా విద్యుత్‌ ప్రసరిస్తుంది. ఉదా: స్వేదన జలం+ఉప్పు, స్వేదన జలం+నిమ్మరసం, స్వేదన జలం+కాపర్‌ సల్ఫేట్‌
విద్యుత్‌ ఘటం
జాన్‌ ఓల్టా 1800 సంవత్సరంలో రాగి, జింక్‌ ఫలకాలను సల్ఫ్యూరికామ్లంలో ఉంచి ‘సెల్‌’ తయారు చేశాడు.
దీనినే ఓల్టా ఘటం అని అన్నారు. దీని EMF విలువ 1V
దీనినే ప్రాథమిక ఘటం అని అంటారు.
సల్ఫ్యూరిక్‌ ఆమ్లాన్ని విద్యుత్‌ విశ్లేష్యం అని అంటారు.
దీనిలో రసాయన శక్తి విద్యుత్‌ శక్తిగా మారుతుంది.
ఇది 1) స్థానిక చర్య
2) ధృవకోణంను వివరించలేదు.
ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌
ఒక లోహంపై వేరొక లోహంతో పూతపూసే పద్ధతిని ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌ అంటారు. ఉదా: పిన్నీసుపై తెల్లటి లోహపుపూత యంత్ర భాగాలు తుప్పు పట్టకుండా ఉండటానికి క్రోమియం పూత పూస్తారు.
ఇనుముకు నికెల్‌, క్రోమియం పూత పూయడం
గిల్ట్‌ నగల తయారీ
తినుబండారాలను నిల్వచేయడానికి తగరపు పూత పూసిన ఇనుప డబ్బాలను వాడుతారు.
వంతెనలు, వాహన పరికరాల తయారీలో జింక్‌ పూత పూసిన ఇనుమును వాడుతారు.
విద్యుత్‌ విశ్లేషణం ద్వారా ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌ చేయవచ్చు.
విద్యుత్‌ ప్రవాహం
లోహాల వంటి విద్యుత్‌ వాహకాల్లో అధిక సంఖ్యలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లు, ధనాత్మక అయాన్‌లు ఉంటాయని ప్రతిపాదించినవారు- డ్రూడ్‌ అండ్‌ లోరెంజ్‌
ఈ ధనాత్మక అయాన్‌లను ‘లాటిస్‌’ అని అంటారు.
విద్యుత్‌ ప్రవాహం = విద్యుదావేశం/కాలంI = q/t
దీని ప్రమాణాలు కూలూంబ్‌/సె లేదా ఆంపియర్‌
వాహకంలో ఎలక్ట్రాన్‌లు స్థిర సరాసరి వేగంతో చలిస్తూ ఉంటే ఆ వేగాన్ని డ్రిప్ట్‌ వేగం లేదా అపసర వేగం అని అంటారు.
అంతరాలంలో స్వేచ్ఛా ఆవేశాలను నిర్దిష్ట దిశలో కదిలించడానికి విద్యుత్‌ క్షేత్రం చేసే పనినే ‘పొటెన్షియల్‌ భేదం’ అంటారు.
q విద్యుత్‌ ఆవేశంపై విద్యుత్‌ బలం చేసిన పని ఈ
W= Fe.l
ఏకాంక ఆవేశంపై విద్యుత్‌ బలం చేసిన పని
V= W/q = Fe.l/q
పొటెన్షియల్‌ భేదాన్ని ‘ఓల్టేజీ’ అని కూడా అంటారు. దీని SI ప్రమాణం ‘ఓల్ట్‌’. 1 V = 1 జౌల్‌/కూలూంబ్‌
1 V= 1J/1C
ఒక బ్యాటరీ పూర్తిగా నిర్వీర్యం అయ్యేవరకు దాని ధృవాల మధ్య పొటెన్షియల్‌ భేదం స్థిరంగా ఉంటుంది.
బ్యాటరీ ధన, రుణ ధృవాలను ఒక వాహకంతో కలిపితే అది డిశ్చార్జ్‌ అవుతుంది.
విద్యుత్‌ చాలకం బలం (EMF)
ఏకాంక ఆవేశాన్ని ఒక ధృవం నుంచి మరొక ధృవానికి కదిలించడానికి చేసిన బలాన్ని ‘విద్యుత్‌ చాలక బలం’ అంటారు. emf, E=W/q = Fed/q
దీని SI ప్రమాణాలు ఓల్ట్‌లు
విద్యుత్‌ పరికరం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్‌ భేదం లేదా EMFను కొలవడానికి ‘ఓల్ట్‌ మీటర్‌’ఉపయోగిస్తారు.
వలయంలో ఓల్ట్‌ మీటర్‌ను విద్యుత్‌ పరికరం రెండు చివరలకు సమాంతరంగా కలుపుతారు.
ఓమ్‌ నియమం
జర్మనీకి చెందిన ‘జార్జ్‌ సైమన్‌ ఓమ్‌’ ప్రతిపాదించాడు.
స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాహకం రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్‌ భేదం వాహకం గుండా ప్రవహించి విద్యుత్‌ ప్రవాహానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. దీనినే
ఓమ్‌ నియమం అని అంటారు. VaI
V/I = స్థిరాంకం, ఈ స్థిరాంకాన్ని నిరోధం అంటారు. దీనిని Rతో సూచిస్తారు. V=IR
వలయంలో విద్యుత్‌ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకించే ధర్మాన్ని ‘విద్యుత్‌ నిరోధం’ అంటారు. దీని SI ప్రమాణం ఓమ్‌. ఓమ్‌ను ‘ గుర్తుతో సూచిస్తారు.
1 = 1ఓల్ట్‌/1 ఆంపియర్‌
1 = 1V/A
ఓమ్‌ నియమాన్ని పాటించే వాటిని ఓమియ వాహకాలు అంటారు. ఉదా: లోహాలు
ఓమ్‌ నియమాన్ని పాటించని వాటిని ఆఓమియ వాహకాలు అంటారు. ఉదా: LED
లోహ వాహకాలు ఓమ్‌ నియమాన్ని పాటిస్తాయి. కానీ వాటి ఉష్ణోగ్రత ఇతర భౌతిక పరిస్థితులు స్థిరంగా ఉండాలి.
వాయు వాహకాలకు ఓమ్‌ నియమం వర్తించదు.
అర్ధ వాహకాలకు (సిలికాన్‌, జర్మేనియం) ఓమ్‌ నియమం వర్తించదు.
లాటిస్‌ అయాన్‌లు ఎలక్ట్రాన్‌ల చలనాన్ని ఆటంకపరుస్తాయి. ఈ అయాన్‌ల ఆటంకం పదార్థ స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
ఎన్‌. స్రవంతి
విషయ నిపుణులు
ఏకేఆర్‌ స్టడీ సర్కిల్‌, వికారాబాద్‌
