विद्युत् र चुम्बकत्व

हामी दिनभरि नै विद्युत् प्रयोग गर्छौँ: बत्ती बाल्न, पङ्खा र फ्रिज चलाउन, मोबाइल चार्ज गर्न तथा कम्प्युटर, प्रोजेक्टर र टेलिभिजन चलाउन। नेपालमा धेरैजसो विद्युत् जलविद्युत् गृहमा उत्पादन गरिन्छ। त्यहाँ बगिरहेको पानीले जेनरेटर भन्ने यन्त्र घुमाउँछ। जेनरेटरभित्र तारका क्वाइलको छेउबाट चुम्बक घुम्छन् र यसैबाट विद्युत् धारा उत्पन्न हुन्छ। यी चुम्बक प्रायः विद्युत्कै सहायताले बनाइएका विद्युत् चुम्बक हुन्छन्। विद्युत् र चुम्बकत्व सधैँ सँगसँगै हुन्छन्।

फलामको धुलो र पिनजस्ता फलामका वस्तुलाई आफूतिर आकर्षण गर्ने (तान्ने) पदार्थलाई चुम्बक भनिन्छ। फलामको टुक्रामा कुचालक खोल भएको (इन्सुलेटेड) तार बेरेर त्यसबाट विद्युत् धारा पठाउँदा विद्युत् चुम्बक बन्छ। तारमा धारा बगुन्जेल फलाम चुम्बक बनिरहन्छ।

विद्युत् गृह वा सेलजस्ता स्रोतबाट तार हुँदै प्रयोग हुने ठाउँसम्म बग्ने विद्युत्लाई धारा विद्युत् भनिन्छ। विद्युत् गृहबाट यस्तो विद्युत् तारको सहायताले देशभरिका घर र उद्योगसम्म पुर्‍याइन्छ।

विद्युत्को अर्को प्रकार पनि हुन्छ। आकाशमा बिजुली चम्केको हामीले देखेकै छौँ। अँध्यारोमा उन वा नाइलनको स्विटर फुकाल्दा चिटचिट आवाजसँगै झिल्का पनि देखिन्छन्। यो पनि विद्युत् नै हो, तर यो तार हुँदै बग्दैन। यो कुनै वस्तुमा जम्मा हुन्छ र झिल्कोका रूपमा उफ्रेर अन्तै नजाँदासम्म त्यहीँ रहिरहन्छ। यसलाई स्थिर विद्युत् भनिन्छ (स्थिरको अर्थ “नचल्ने” हो)।

पोलिस्टर, नाइलन, एक्रेलिक वा उनका कपडा फुकाल्दा पनि यस्तै हुन्छ। कपडा शरीर र कपालसँग घर्षण हुँदा चार्ज जम्मा हुन्छ। त्यो चार्ज ससाना झिल्काका रूपमा उफ्रन्छ। अँध्यारोमा ती झिल्का देखिन्छन् र चिटचिट आवाज पनि सुनिन्छ। यस्तो किन हुन्छ भन्ने बुझ्न पदार्थभित्र हेर्नुपर्छ।

परमाणुभित्र

सबै पदार्थ परमाणु भनिने अति ससाना कणबाट बनेका हुन्छन्। केही परमाणु मिलेर अणु बन्छन्। परमाणु आँखाले देख्न नसकिने गरी सानो हुन्छ, तर यसभित्र के के हुन्छ भन्ने कुरा वैज्ञानिकहरूलाई थाहा छ:

• परमाणुको बिचमा न्युक्लियस हुन्छ। यसमा धनात्मक (+) चार्ज भएका प्रोटोन र कुनै चार्ज नभएका न्युट्रोन हुन्छन्।
• न्युक्लियसको वरिपरि ऋणात्मक (−) चार्ज भएका इलेक्ट्रोन घुम्छन्।

साधारण परमाणुमा प्रोटोन र इलेक्ट्रोनको सङ्ख्या बराबर हुन्छ। त्यसैले धनात्मक र ऋणात्मक चार्ज पनि बराबर हुन्छन् र परमाणु तटस्थ हुन्छ। वरिपरिका धेरैजसो वस्तु तटस्थ परमाणुबाट बनेका हुने भएकाले तिनमा कुनै चार्ज हुँदैन।

प्रोटोन न्युक्लियसमा कसिलो गरी बाँधिएका हुन्छन्। रगड्दा ती कहिल्यै एउटा वस्तुबाट अर्को वस्तुमा सर्दैनन्। तर परमाणुको बाहिरी भागका केही इलेक्ट्रोन भने रगड्दा एउटा पदार्थबाट छुटेर अर्को पदार्थमा पुग्न सक्छन्।

रगड्दा इलेक्ट्रोन सर्छन्

दुई फरक पदार्थ आपसमा रगड्दा इलेक्ट्रोन एउटाबाट अर्कोमा सर्छन्:

• इलेक्ट्रोन पाउने पदार्थमा प्रोटोनभन्दा इलेक्ट्रोन बढी हुन्छन्। यो ऋणात्मक चार्जयुक्त (−) हुन्छ।
• इलेक्ट्रोन गुमाउने पदार्थमा प्रोटोनभन्दा इलेक्ट्रोन कम हुन्छन्। यो धनात्मक चार्जयुक्त (+) हुन्छ।

बेलुनलाई उनमा रगड्दा इलेक्ट्रोन उनबाट बेलुनमा सर्छन्: बेलुन ऋणात्मक र उन धनात्मक हुन्छ। कपाल कोर्दा इलेक्ट्रोन कपालबाट काँगियोमा सर्छन्: काँगियो ऋणात्मक र कपाल धनात्मक हुन्छ।

यस्तो चार्ज कुचालक पदार्थमा उत्पन्न हुन्छ। आफूभित्रबाट विद्युत् सजिलै बग्न नदिने पदार्थलाई कुचालक भनिन्छ, जस्तै: प्लास्टिक, रबर, उन, नाइलन, पोलिस्टर, एक्रेलिक, सिसा र सुक्खा कपाल। कुचालक हुँदै चार्ज बगेर जान नसक्ने भएकाले यो उत्पन्न भएकै ठाउँमा रहन्छ। कुचालक पदार्थमा घर्षणका कारण इलेक्ट्रोन पाउँदा वा गुमाउँदा उत्पन्न हुने र तिनैमा रहिरहने विद्युत्लाई स्थिर विद्युत् भनिन्छ।

काँगियोले कागज किन टिप्छ

सुरुमा कागजको टुक्रामा कुनै चार्ज हुँदैन। त्यसो भए यो चार्ज भएको काँगियोतिर किन उफ्रन्छ?

ऋणात्मक चार्ज भएको काँगियो नजिक ल्याउँदा त्यसको ऋणात्मक चार्जले कागजभित्रका इलेक्ट्रोनलाई अलिकति पर धकेल्छ (समान चार्जबिच विकर्षण हुन्छ)। यसले गर्दा काँगियोतिरको कागजको भाग अलिकति धनात्मक र पल्लो भाग अलिकति ऋणात्मक हुन्छ। नजिकको धनात्मक भाग ऋणात्मक काँगियोको बढी नजिक हुने भएकाले यसमा लाग्ने आकर्षण पल्लो भागमा लाग्ने धक्काभन्दा बलियो हुन्छ। त्यसैले कागज काँगियोतिर तानिन्छ।

चार्ज भएका वस्तु एकअर्कातिर तानिन्छन् वा एकअर्काबाट धकेलिन्छन्:

• विपरीत चार्जबिच आकर्षण हुन्छ (+ र − एकअर्कातिर तानिन्छन्)।
• समान चार्जबिच विकर्षण हुन्छ (+ र +, वा − र − एकअर्काबाट टाढा धकेलिन्छन्)।

चार्ज भएका वस्तुबिच हुने आकर्षण वा विकर्षणको बललाई स्थिर विद्युतीय बल भनिन्छ। दुईओटा बेलुनलाई उनमा रगडेर धागोमा छेउछेउमै झुन्ड्याउँदा दुवैमा उही (ऋणात्मक) चार्ज हुने भएकाले ती एकअर्काबाट टाढा हुन्छन्।

स्थिर विद्युत्का कारण कहिलेकाहीँ असजिलो हुन्छ र यो खतरनाक पनि हुन सक्छ। दैनिक जीवनमा यसका हानिकारक असर यस्ता छन्:

1. चट्याङ र गड्याङगुडुङ: स्थिर विद्युत्को विशाल झिल्को (खण्ड 8.3)।
2. इन्धन बोक्ने ट्याङ्करमा आगलागी: पाइपमा बग्दा र ट्याङ्कीभित्र छचल्किँदा पेट्रोलमा स्थिर चार्ज जम्मा हुन्छ। पेट्रोलको बाफनजिक झिल्को निस्केमा आगलागी हुन सक्छ।
3. कम्प्युटरका चिप बिग्रनु: औँलाबाट निस्कने स्थिर विद्युत्को झिल्को थाहै नपाउने गरी सानो भए पनि त्यसबाट कम्प्युटरको चिपका अति ससाना भाग नष्ट हुन सक्छन्। त्यसैले मर्मत गर्ने मानिसहरू चार्जलाई सुरक्षित रूपमा जमिनमा पुर्‍याउने पट्टा नाडीमा लगाउँछन्।
4. धुलो र रौँ टाँसिनु: चार्ज भएका टिभी, कम्प्युटर तथा मोबाइलका स्क्रिनमा धुलो टाँसिन्छ; लुगामा भुत्ला र रौँ टाँसिन्छन्।

तर स्थिर विद्युत् उपयोगी पनि छ:

1. फोटोकपी मेसिन र लेजर प्रिन्टर: मेसिनभित्रको एउटा ड्रममा पानामा भएकै आकारमा चार्ज दिइन्छ। धुलो मसी (टोनर) चार्ज भएको ठाउँमा मात्र टाँसिन्छ। त्यसपछि टोनरलाई कागजमा थिचेर तताइन्छ र त्यो पग्लेर कागजमै टाँसिन्छ।
2. रङ छर्ने उपकरण (पेन्ट स्प्रेयर): रङका थोपालाई एउटा चार्ज र रङ लगाउनुपर्ने वस्तुलाई (गाडीको जिउ, साइकलको फ्रेम) विपरीत चार्ज दिइन्छ। यसले गर्दा रङ वस्तुतिर तानिएर पछाडिपट्टिसम्म एकनासले लाग्छ र कम खेर जान्छ।
3. हावा छान्ने उपकरण (एयर फिल्टर): हावा सफा गर्ने कतिपय उपकरणमा तथा कलकारखानाका चिम्नीमा धुवाँ र धुलोलाई चार्ज दिइन्छ। त्यसपछि ती विपरीत चार्ज भएका पातामा टाँसिन्छन् र सफा हावा बाहिर निस्कन्छ।
4. धुलो हटाउने उपकरण: कुनै कुनै डस्टर पुछ्दा चार्ज हुने पदार्थबाट बनेका हुन्छन्। त्यसैले धुलो तिनतिर तानिन्छ।

बादलमा चार्ज कसरी उत्पन्न हुन्छ

गर्मी र उकुसमुकुस भएको दिनमा तातो र ओसिलो हावा छिटो माथि उठ्छ। माथि पुग्दै जाँदा यो सेलाउँछ र यसमा भएको पानीको बाफ पानीका अति ससाना थोपामा बदलिन्छ। यसरी बादल बन्छ। हावाहुरी ल्याउने अग्लो बादलमा हावा यति माथिसम्म (प्रायः 10 km भन्दा माथि) पुग्छ कि थोपाहरू जमेर बरफका ससाना क्रिस्टल र बरफका नरम डल्ला बन्छन्। यी नरम डल्लालाई नरम असिना भनिन्छ। बादलभित्र जोडले माथितिर बहने हावालाई माथि उठ्ने हावा भनिन्छ। यसले बरफका साना क्रिस्टललाई माथि लैजान्छ भने गह्रौँ नरम असिना तिनका बिचबाट तल झर्छ।

बरफका क्रिस्टल र नरम असिना लाखौँ पटक एकअर्कामा ठोकिन्छन्। बेलुनलाई उनमा रगडेझैँ हरेक ठक्करमा अलिकति चार्ज सर्छ। हलुका बरफका क्रिस्टल धनात्मक भएर बादलको माथिल्लो भागमा पुग्छन्। गह्रौँ नरम असिना ऋणात्मक भएर बादलको तल्लो भागमा जम्मा हुन्छ। त्यसैले यस्तो बादलको माथिल्लो भाग धनात्मक र तल्लो भाग ऋणात्मक हुन्छ।

चार्ज अत्यन्त धेरै भएपछि हावाले पनि त्यसलाई थाम्न सक्दैन। त्यसपछि इलेक्ट्रोनहरू विशाल झिल्कोका रूपमा हावा हुँदै हुर्रिन्छन्। हावा हुँदै एक्कासि हुने चार्जको यस प्रवाहलाई इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज भनिन्छ। यो यसरी हुन सक्छ:

• एउटै बादलभित्र, त्यसको ऋणात्मक भागबाट धनात्मक भागतिर, वा दुई बादलबिच (धेरैजसो बिजुली यस्तै हुन्छ);
• बादलबाट जमिनतिर। बादलको ऋणात्मक तल्लो भागले जमिनका इलेक्ट्रोनलाई पर धकेल्छ र बादलमुनिको जमिन धनात्मक हुन्छ। झिल्को प्रायः नजिकैको सबैभन्दा अग्लो ठाउँमा पर्छ: रुख, टावर, अग्लो भवन वा खुला खेतमा उभिएको मानिस।

बादलबाट घर, रुख वा जमिनमा हुने विशाल इलेक्ट्रिक डिस्चार्जलाई चट्याङ भनिन्छ। बादलभित्र वा दुई बादलबिच डिस्चार्ज हुँदा बिजुली मात्र चम्किन्छ। दुवैबाट अत्यन्त धेरै प्रकाश, ताप र ध्वनि उत्पन्न हुन्छ। यसको बाटोको हावा एक सेकेन्डको दश लाख भागमध्ये केही भागमै करिब 30,000 °C सम्म तात्छ। यो तापक्रम सूर्यको सतहभन्दा पाँच गुणा बढी हो। तातेको हावा यति एक्कासि फुक्छ कि ठुलो पड्काइको आवाज आउँछ: यही गड्याङगुडुङ हो। चट्याङ पर्दा रुखमा आगो लाग्न सक्छ, रुख चिरिन सक्छ, भवनमा क्षति पुग्न सक्छ र मानिस तथा जनावरको ज्यान जान सक्छ।

लाइटेनिङ रड

भवनलाई चट्याङबाट कसरी जोगाउन सकिन्छ? यसका लागि लाइटेनिङ रड (लाइटेनिङ कन्डक्टर पनि भनिन्छ) प्रयोग गरिन्छ। भवनको सबैभन्दा अग्लो ठाउँमा टुप्पो चुच्चो परेको तामाको डन्डी राखिन्छ। यसबाट तामाको बाक्लो पाता वा तार भवनको बाहिरी भित्ता हुँदै जमिनमुनिसम्म पुर्‍याइन्छ। त्यहाँ यसलाई खाल्डोमा गाडिएको तामाको प्लेट वा डन्डीसँग जोडिन्छ। जमिनसँग यसरी जोड्ने कामलाई अर्थिङ भनिन्छ।

चट्याङ परेमा यो सबैभन्दा अग्लो ठाउँमा भएको डन्डीमा पर्छ। अत्यन्त ठुलो करेन्ट भवनभित्र नपसी तामाको पाता हुँदै जमिनमा जान्छ। तामा विद्युत्को धेरै राम्रो सुचालक भएकाले यसको प्रयोग गरिन्छ। खाल्डोमा कोइला र नुन राखिन्छ। यिनमा पानी अडिने भएकाले गाडिएको प्लेटवरिपरिको माटो ओसिलो रहन्छ र चार्ज सजिलै जमिनमा फैलिन्छ।

नेपालमा भूकम्प प्रतिरोधी विद्यालय, अपार्टमेन्ट, व्यापारिक भवन र सिनेमा हलजस्ता धेरै नयाँ भवनमा लाइटेनिङ रड जडान गरिएको हुन्छ।

घर र विद्यालयमा प्रयोग हुने विद्युत् कहाँबाट आउँछ? टर्चमा भएको विद्युत् पनि त्यस्तै प्रकारको हो कि फरक?

घरको विद्युत् विद्युत् गृहबाट, धेरैजसो जलविद्युत् गृहबाट तार हुँदै आउँछ। टर्च, घडी वा टिभीको रिमोटले भने सेलबाट विद्युत् पाउँछ। दुवै धारा विद्युत् हुन्: बग्ने विद्युत्।

विद्युत् प्रवाह हुन चारओटा कुरा चाहिन्छन्:

1. विद्युत्को स्रोत, जस्तै: सेल, ब्याट्री वा घरमा आउने लाइन;
2. विद्युत् बोक्ने सुचालक तार (प्लास्टिकले ढाकिएको तामाको तार);
3. प्रवाह सुरु गर्ने र रोक्ने स्विच;
4. विद्युत् प्रयोग गर्ने उपकरण, अर्थात् लोड, जस्तै: बल्ब, पङ्खा वा रेडियो।

स्रोतको एउटा छेउबाट लोड हुँदै स्रोतको अर्को छेउसम्म कतै नटुटेको पूरा बाटो बन्ने गरी यिनलाई जोड्दा विद्युत् बग्छ। विद्युत् धारा बग्ने यस पूरा बाटोलाई विद्युत् परिपथ भनिन्छ। बाटो कतै टुटेमा (स्विच अफ हुँदा वा कुनै तार खुस्किँदा) प्रवाह रोकिन्छ।

धातुको तारमा विद्युत्को प्रवाह भनेको इलेक्ट्रोनको प्रवाह हो। सुचालकमा एक छेउबाट अर्को छेउसम्म इलेक्ट्रोन निरन्तर बग्ने विद्युत्लाई धारा विद्युत् भनिन्छ। इलेक्ट्रोन सेलको ऋणात्मक ध्रुवबाट निस्कन्छन्, परिपथ घुम्छन् र धनात्मक ध्रुवमा फर्कन्छन्।

विद्युतीय उपकरणले विद्युत् ऊर्जालाई अन्य ऊर्जामा बदल्छ: बल्बले प्रकाशमा (र तापमा), हिटर वा इस्त्रीले तापमा, रेडियो वा स्पिकरले ध्वनिमा, पङ्खा वा पानी तान्ने पम्पले गतिमा (आफ्नो मोटरमा करेन्टको चुम्बकीय असर प्रयोग गरेर)।

सेलहरूको समूहीकरण

सेल विद्युत्को एउटा स्रोत हो। यसले रसायनमा सञ्चित ऊर्जालाई विद्युत् ऊर्जामा बदल्छ। हरेक सेलका दुई छेउ, अर्थात् ध्रुव हुन्छन्। सानो धातुको टोपी भएको छेउ प्रायः धनात्मक ध्रुव (+) हुन्छ भने चेप्टो छेउ ऋणात्मक ध्रुव (−) हुन्छ। सेल विभिन्न प्रकार, आकार र नापका हुन्छन्: प्रयोगशालामा बनाइने साधारण सेल, टर्च र रिमोटमा राखिने ड्राइसेल, गाडी र इन्भर्टरको ब्याट्रीमा हुने लिड एसिड सेल तथा घडीमा राखिने चेप्टा बटन सेल।

एकआपसमा जोडिएका सेलहरूको समूहलाई ब्याट्री भनिन्छ। (दैनिक बोलचालमा एउटा मात्र ड्राइसेललाई पनि “ब्याट्री” भनिन्छ।) साधारण ड्राइसेलले 1.5 भोल्ट (V) दिन्छ। सेलले परिपथमा विद्युत्लाई कति जोडले धकेल्छ भन्ने कुरा भोल्टमा नापिन्छ।

दुई वा दुईभन्दा बढी सेललाई एकैसाथ प्रयोग गर्ने तरिकालाई सेलको समूहीकरण भनिन्छ। सेललाई दुई तरिकाले जोड्न सकिन्छ: श्रेणीक्रम समूहीकरण र समानान्तर समूहीकरण।

श्रेणीक्रम समूहीकरण

श्रेणीक्रम समूहीकरणमा सेलहरूलाई एउटापछि अर्को गरी लहरै जोडिन्छ: पहिलो सेलको ऋणात्मक ध्रुवलाई दोस्रो सेलको धनात्मक ध्रुवसँग, दोस्रोको ऋणात्मक ध्रुवलाई तेस्रोको धनात्मक ध्रुवसँग, यसै गरी क्रमशः जोडिन्छ। एक छेउमा बाँकी रहेको + र अर्को छेउमा बाँकी रहेको − लाई परिपथसँग जोडिन्छ।

श्रेणीक्रम समूहीकरणको उपयोग:

• थप सेल जोडेर बढी भोल्टेज पाउन र यसरी बल्बलाई बढी उज्यालो बनाउन वा करेन्ट बढाउन;
• टर्च, रेडियो, रिमोट, घडी, खेलौना र अन्य धेरै उपकरणमा।

तर बल्ब बढी उज्यालो हुँदा सेल पनि छिटो सकिन्छन्।

समानान्तर समूहीकरण

समानान्तर समूहीकरणमा सबै सेलका धनात्मक ध्रुव एउटा विन्दुमा र सबै ऋणात्मक ध्रुव अर्को विन्दुमा जोडिन्छन्। यी दुई विन्दुलाई परिपथसँग जोडिन्छ।

समानान्तर समूहीकरणको उपयोग:

• सेललाई धेरै समयसम्म टिकाउन;
• धेरै समयसम्म थोरै करेन्ट एकनासले दिइराख्न।

1. सही विकल्प छान्नुहोस्

2. फरक लेख्नुहोस्

3. कारण दिनुहोस्

4. दिइएका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्