परीक्षा अभ्यास

श्रेणीक्रममा जोडिएका दुईओटा सेलको कुल e.m.f. 1.5 + 1.5 = 3 V हुन्छ। यो एउटा सेलको दोब्बर हो। बल्बका दुई छेउको p.d. दोब्बर हुने भएकाले ओहमको नियमअनुसार ($I = V/R$) बल्बबाट बढी विद्युत् धारा बग्छ। यसले गर्दा बल्बको सामर्थ्य ($P = VI$) निकै बढ्छ। बल्बले हरेक सेकेन्डमा बढी विद्युत् ऊर्जालाई प्रकाश र तापमा बदल्ने भएकाले यो बढी चम्किलो बल्छ।

नाइक्रोमको अवरोध उच्च हुने भएकाले यसले धेरै विद्युत् ऊर्जालाई तापमा बदल्छ। यसको पग्लने बिन्दु उच्च (करिब 1400 °C) हुने भएकाले यो नपग्लिकन रातो हुने गरी तात्न सक्छ। हावामा रातो हुने गरी (900 °C वा बढी) तात्दा पनि यो अक्सिडाइज हुँदैन। यी गुणका कारण नाइक्रोमबाट छिटो तात्ने र लामो समय टिक्ने हिटिङ इलिमेन्ट बन्छ।

समानान्तर जडानमा हरेक उपकरणले आफूलाई चाहिने पूरै आपूर्ति भोल्टेज (करिब 230 V) पाउँछ। हरेक उपकरणलाई अरूलाई असर नगरी आफ्नै स्विचले अन र अफ गर्न सकिन्छ। एउटा उपकरणले काम गर्न छोडे पनि अरू चलिरहन्छन्। श्रेणीक्रममा जोडेको भए भोल्टेज बाँडिन्थ्यो, सबै उपकरण एकैसाथ अन गर्नुपर्थ्यो र एउटा बिग्रँदा सबै बन्द हुन्थे।

चार्ज प्रवाहको दरलाई विद्युत् धारा भनिन्छ, अर्थात् परिपथको कुनै बिन्दु भएर एक सेकेन्डमा पार हुने चार्जको मात्रा। $I = Q/t$। यसको एस. आई. एकाइ एम्पियर (A) हो; 1 A = 1 C/s।

स्रोतले (सेल, ब्याट्री वा जेनेरेटरले) प्रत्येक कुलम्ब चार्जलाई पूरै परिपथमा घुमाउन दिने ऊर्जालाई इलेक्ट्रोमोटिभ फोर्स भनिन्छ। यसको एकाइ भोल्ट हो (1 V = 1 J/C)।
यो बल होइन। बल भनेको धक्का वा तान हो र यसलाई न्युटनमा नापिन्छ। e.m.f. भने प्रतिएकाइ चार्ज ऊर्जाको मात्रा हो र यसलाई भोल्टमा नापिन्छ। विद्युत्को अध्ययनको सुरुका दिनमा यो कुरा बुझिनुअघि नै यसलाई “फोर्स” (बल) नाम दिइएको थियो।

सेलको e.m.f. 1.5 V छ, अर्थात् सेलले परिपथमा घुमाउने प्रत्येक कुलम्ब चार्जलाई 1.5 जुल ऊर्जा दिन्छ।

ओहमको नियम: तापक्रम र अन्य भौतिक अवस्था स्थिर रहेमा कुनै सुचालकबाट बग्ने विद्युत् धारा त्यसका दुई छेउबिचको पोटेन्सियल फरकसँग समानुपातिक हुन्छ।
p.d. $V$ हुँदा $I$ विद्युत् धारा बग्छ भने,
$$I \propto V \quad\Rightarrow\quad \frac{V}{I} = \text{अचर}$$
यो अचर सुचालकको अवरोध $R$ हो। त्यसैले
$$\frac{V}{I} = R \quad\Rightarrow\quad V = IR$$

कुनै सुचालकले आफूबाट हुने चार्जको प्रवाहलाई रोक्न खोज्ने गुणलाई विद्युत् अवरोध भनिन्छ। चलिरहेका इलेक्ट्रोन सुचालकका परमाणुसँग ठोक्किँदा अवरोध उत्पन्न हुन्छ। $R = V/I$; यसको एस. आई. एकाइ ओहम (Ω) हो।
कुनै सुचालकका दुई छेउमा 1 V p.d. दिँदा त्यसबाट 1 A विद्युत् धारा बग्छ भने त्यस सुचालकको अवरोध 1 Ω हुन्छ: 1 Ω = 1 V/1 A।

मसिनो तारको। क्रससेक्सनल क्षेत्रफल घट्दा अवरोध बढ्छ। मसिनो तारमा इलेक्ट्रोनले साँघुरो बाटो पाउने भएकाले यसले विद्युत् धारालाई बढी रोक्छ।

अवरोध भएको वस्तुबाट विद्युत् धारा बग्दा विद्युत् ऊर्जा तापमा बदलिनुलाई विद्युत्को ताप असर भनिन्छ। उदाहरण: विद्युत् हिटर र इस्त्री (केटली, राइस कुकर र इमर्सन रड पनि)।

एक सेकेन्डमा अन्य ऊर्जामा बदलिने विद्युत् ऊर्जालाई विद्युत् सामर्थ्य भनिन्छ: $P = E/t = VI$। यसको एकाइ वाट हो (1 W = 1 J/s)।
5 W को अर्थ चार्जरले पूर्ण क्षमतामा काम गर्दा प्रत्येक सेकेन्डमा 5 जुल विद्युत् ऊर्जा रूपान्तरण गर्छ भन्ने हो।

बल्बहरू श्रेणीक्रममा जोडिएका थिए।
कारण: श्रेणीक्रममा ब्याट्रीको 3 V बल्बहरूमा बाँडिन्छ। उस्तै तीनओटा बल्ब हुँदा हरेक बल्बले 3 V ÷ 3 = 1 V पाउँछ। एउटा बल्ब निकालेर परिपथ फेरि जोड्दा उही 3 V दुईओटा बल्बमा मात्र बाँडिन्छ। अब हरेक बल्बले 3 V ÷ 2 = 1.5 V पाउँछ। तीनको सट्टा दुईओटा बल्ब भएकाले कुल अवरोध घट्छ र हरेक बल्बबाट बढी विद्युत् धारा ($I = V/R$) बग्छ। दुई छेउमा बढी p.d. र बढी विद्युत् धारा हुँदा हरेक बल्बले प्रत्येक सेकेन्डमा बढी विद्युत् ऊर्जालाई प्रकाशमा बदल्छ ($P = VI$) र बढी चम्किलो बल्छ।
समानान्तर जडानमा भने यस्तो हुँदैनथ्यो। हरेक बल्बका दुई छेउमा पहिल्यै पूरै 3 V हुने भएकाले एउटा निकाल्दा पनि अरू बल्ब पहिलेजस्तै बलिरहन्थे।
(बल्ब खोलेर मात्र निकालिएको र केही नजोडी अरू बल्ब बलिरहेका भए ती श्रेणीक्रममा हुन सक्दैनथे: श्रेणीक्रम परिपथमा एउटा खाली ठाउँ हुँदा सबै बल्ब निभ्छन्। त्यस्तो अवस्थामा बल्ब समानान्तर रूपमा जोडिएका हुनुपर्थ्यो र तिनको उज्यालो निकै थोरै मात्र बढ्थ्यो। एउटा बल्ब कम हुँदा सेलले कम विद्युत् धारा दिने भएकाले सेलभित्र अलि कम ऊर्जा खर्च हुन्छ र बल्बका दुई छेउको p.d. अलिकति बढ्छ।)

सबैभन्दा ठुलो p.d. (3 V) पाउन दुईओटा सेललाई श्रेणीक्रममा (एउटाको + लाई अर्कोको − सँग) जोड्नुपर्छ। त्यसपछि दुईओटा बल्बलाई समानान्तर रूपमा सेलका दुई छेउमा जोड्नुपर्छ।
समानान्तर जडानमा हरेक बल्बले पूरै 3 V पाउने भएकाले हरेक बल्ब 3 V मा जोडिएको एक्लो बल्बजत्तिकै चम्किलो बल्छ। (श्रेणीक्रममा भए हरेक बल्बले 1.5 V मात्र पाउँथ्यो र दुवै मधुरो बल्थे।) यसरी जोड्दा कुल उज्यालो सबैभन्दा बढी हुन्छ, तर सेलले बढी विद्युत् धारा दिनुपर्ने भएकाले सेल छिटो सकिन्छन्।

$I$ = 10 mA = 10/1000 A = 0.01 A, $Q$ = 0.2 C
$$I = \frac{Q}{t} \quad\Rightarrow\quad t = \frac{Q}{I} = \frac{0.2\ \text{C}}{0.01\ \text{A}} = 20\ \text{s}$$
20 s।

$I$ = 5 mA = 0.005 A, $t$ = 1 min = 60 s
$$Q = I \times t = 0.005\ \text{A} \times 60\ \text{s} = 0.3\ \text{C}$$
0.3 C।

$V$ = 3 V, $I$ = 500 mA = 0.5 A
सामर्थ्य: $P = VI$ = 3 V × 0.5 A = 1.5 W
अवरोध: $R = V/I$ = 3 V ÷ 0.5 A = 6 Ω

दुवै उपकरण आपूर्तिसँग समानान्तर रूपमा जोडिएका भएकाले हरेकका दुई छेउमा $V$ = 220 V हुन्छ।

हिटर: $I = P/V$ = 1100 W ÷ 220 V = 5 A; $R = V/I$ = 220 V ÷ 5 A = 44 Ω

CFL: $I = P/V$ = 11 W ÷ 220 V = 0.05 A; $R = V/I$ = 220 V ÷ 0.05 A = 4400 Ω

बढी सामर्थ्य भएको उपकरणको अवरोध सानो हुन्छ: यसबाट बढी विद्युत् धारा बग्छ।

लेबलअनुसार $P$ = 3000 W = 3 kW र $V$ = 220 V।

विद्युत् धारा: $I = P/V$ = 3000 W ÷ 220 V ≈ 13.6 A

ऊर्जा: $t$ = 4 min = 4/60 h

$E = P \times t$ = 3 kW × 4/60 h = 0.2 kWh = 0.2 युनिट

दैनिक खपत, $E = P \times n \times t$ ($P$ kW मा र $t$ घण्टामा):

• LED बल्ब: 7/1000 × 10 × 6 = 0.42 kWh
• टिभी: 150/1000 × 1 × 8 = 1.2 kWh
• पङ्खा: 150/1000 × 4 × 10 = 6 kWh
• इस्त्री: हप्तामा 40 मिनेट = 40/60 h ÷ 7 ≈ दिनमा 0.0952 h, त्यसैले 750/1000 × 1 × 0.0952 ≈ 0.0714 kWh

एक दिनको जम्मा खपत ≈ 0.42 + 1.2 + 6 + 0.0714 = 7.6914 kWh
एक महिनाको खपत ≈ 7.6914 × 30 ≈ 230.7 युनिट (kWh)
मासिक महसुल ≈ 230.7 × रु 10 ≈ रु 2,307