विद्युत ऊर्जा तथा शक्ति
विद्युत ऊर्जा तथा शक्ति भौतिकी के टॉपिक हैं। तथा इनके सवाल प्रतियोगी परीक्षाओं (compititive Exam) में भी आते हैं। यह नोट्स खासकर कक्षा 12 के छात्रों की बहुत अच्छी तैयारी करने के लिए तैयार किया गया है। एवं प्रतियोगी परीक्षार्थी भी अपनी तैयारी को और ज्यादा बढ़ावा देने के लिए इन नोट्स को पढ़ें।
विद्युत ऊर्जा
जब किसी तार में विद्युत धारा बहती है। तो तार में इलेक्ट्रॉन अपवाह वेग से गति करने लगते हैं। तथा इलेक्ट्रॉन धन आयनों से बार-बार टकराते रहते हैं। और इस प्रकार ऊर्जा का क्षय होता रहता है।
अर्थात् ” किसी चालक में विद्युत आवेश के प्रवाहित होने पर ऊर्जा के क्षय होने की दर को उस चालक की विद्युत ऊर्जा कहते हैं “
तो इस प्रकार ऊर्जा का क्षय होता रहता है। इससे तार का ताप बढ़ जाता है। और ऊर्जा का ऊष्मा में रूपांतरण होने लगता है।
बिजली का बल्ब, प्रेस व हीटर विद्युत ऊर्जा के उदाहरण हैं।
माना तार में i एम्पियर धारा समय t तक प्रवाहित होती है। तार से गुजरतने वाला आवेश
q = it समी. ①
बैटरी द्वारा इस आवेश q को तार के एक सिरे से दूसरे सिरे तक ले जाने में किया गया कार्य
W = qv
अब सभी. ① से q मान रखने पर
\footnotesize \boxed {W = Vit } जूल
यदि तार का प्रतिरोध R ओम है। तो ओम के नियम से
V = i R
तो \footnotesize \boxed { W = i^2 Rt } जूल
या W =V2 \large \frac{t}{R}
चूंकि हम जानते हैं। कि 1 कैलोरी ऊष्मा में 4.2 जूल होते हैं। तो t सेकंड समय में तार में उत्पन्न ऊष्मा
\footnotesize \boxed { H = \frac{W}{4.2} = \frac{vit}{4.2} } कैलोरी
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विद्युत शक्ति
किसी विद्युत परिपथ में ऊर्जा के क्षय होने की दर को विद्युत शक्ति कहते हैं। इसे P से दर्शाया जाता है।
यदि किसी परिपथ में t सेकंड में W ऊर्जा का क्षय होता है।
तो शक्ति P = \large \frac{W}{t}
विद्युत शक्ति का मात्रक जूल/सेकंड या वाट होता है।
P = \large \frac{Vit}{t} (चूंकि W = Vit से)
\footnotesize \boxed {P = Vi } वाट
या ओम के नियम से V = iR
तो शक्ति P = iR × i
\footnotesize \boxed {P = i^2R } वाट
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Note – विद्युत शक्ति का मात्रक वाट विभिन्न कार्य के लिए बहुत छोटा मात्रक है। इसलिए इसके स्थान पर हम बड़े मात्रक प्रयोग करते हैं। जैसे –
1 किलोवाट (kW) = 1000 वाट W
1 मेगावाट (MW) = 106 वाट W
1 अश्वशक्ति (HP) = 746 वाट W
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किलोवाट घंटा
किसी परिपथ में 1 किलोवाट की विद्युत शक्ति से 1 घंटे में क्षय होने वाली ऊर्जा को 1 किलोवाट घंटा कहते हैं। इसे यूनिट भी कहते हैं
अर्थात अपने शब्दों में –
” 1000 वाट के किसी विद्युत उपकरण (जैसे हीटर, मोटर, बल्ब) को लगातार 1 घंटे तक प्रयोग किए जाने पर जो ऊर्जा खर्च होगी। उसे 1 किलोवाट घंटा या 1 यूनिट कहते हैं। “
\footnotesize \boxed {1 किलोवाट घंटा = 3.6 ×10^6 } जूल
यूनिटों की संख्या = \large \frac{वोल्ट × एम्पीयर × घंटे}{1000}
या यूनिटों की संख्या = \large \frac{वाट × घंटे}{1000}