Electricity, Magnetism & Light-1[बिजली, चुंबकत्व और प्रकाश-1]

Electricity ,Electric charges, Coulomb's law, Electric potential and current, Combination of resistors, Galvanometer, Ammeter, Voltmeter, Heating effect of current, Permanent magnets and electromagnets, Magnetic effect of current[विद्युत आवेश, कूलम्ब का नियम, विद्युत क्षमता और विद्युत, प्रतिरोधों का संयोजन, गैल्वेनोमीटर, एमीटर, वोल्टमीटर, करंट का ताप प्रभाव, स्थायी चुंबक और विद्युत चुंबक, विद्युत का चुंबकीय प्रभाव]

Introduction[परिचय]

  • Current:- Current strength, in a conductor, is defined as the rate of flow of charge across any cross section of the conductor.[वर्तमान: – एक कंडक्टर में वर्तमान शक्ति, कंडक्टर के किसी भी पार अनुभाग में प्रभार के प्रवाह की दर के रूप में परिभाषित की जाती है।]
style="text-align: center;">I= q/t = ne/t

For non-uniform flow,[गैर-समान प्रवाह के लिए]

I= dq/dt

Or, q = ? I dt

  • Units of electric current:-[विद्युत धारा की इकाइयाँ: -]

(a) C.G.S. electro-static unit (esu):- 1 esu of current (stat-ampere) = 1 esu of charge/1 second[(a) C.G.S. इलेक्ट्रो-स्टैटिक यूनिट (esu): – करंट का 1 esu (स्टेट-एम्पियर) = 1 esu ऑफ चार्ज / 1 सेकंड]

(b) C.G.S. electro-static unit (emu):- 1 emu of current (ab-ampere) = 1 emu of charge/1 second[(b) C.G.S. इलेक्ट्रो-स्टैटिक यूनिट (ईएमयू): – करंट का 1 एमू (एब-एम्पीयर) = 1 इम्यू ऑफ चार्ज / 1 सेकंड]

(c) S. I unit (ampere):- 1 ampere = 1 coulomb/1 second[(c) एस। आई। यूनिट (एम्पीयर): – १ एम्पीयर = १ कौलम्ब / १ सेकंड]

(d) 1 A = 3×109esu of current or stat-ampere[(d) 1 A = 3×109esu of current or stat-ampere]

(e) 1 A = 1/10 emu of current or abampere[(() १ ए = १/१० ईएमयू का करंट या ऐम्पीयर]

  • Drift velocity:-The velocity with which the free electrons are drifted towards the positive terminal, under the action of the applied field, is called the drift velocity of the free electrons.[बहाव वेग: -इस वेग के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉनों को सकारात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित किया जाता है, लागू क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, मुक्त इलेक्ट्रॉनों का बहाव वेग कहा जाता है।]

Drift Velocity

V = (eV/ml)\tau

Here, e is the charge of electron, V is the potential difference, m is the mass and \tau is the relaxation time.[यहां, ई इलेक्ट्रॉन का प्रभार है, वी संभावित अंतर है, एम द्रव्यमान है और विश्राम का समय है।]

  • Electric current and Drift velocity:-  I= q/t = nAve[विद्युत प्रवाह और बहाव वेग: – I = q / t = nAve]




  • Ohm’s Law for conductors:- At constant temperature current flowing through a conductor of uniform area of cross-section, is proportional to the difference of potential across its terminals.[कंडक्टरों के लिए ओम का नियम: – क्रॉस-सेक्शन के समरूप क्षेत्र के एक कंडक्टर के माध्यम से बहने वाले निरंतर तापमान पर, इसके टर्मिनलों में क्षमता के अंतर के समानुपाती होता है।]

(a) V = IR , Here, R = (ml/nAe2) (1/\tau)

(b) R=ρl/A

(c) ρ = 1/σ

(d) vd = (qE\tau/m)

(e) I = neAvd

(f) ρ = m/ne2\tau

(g) σ = ne2\tau/m

  • Resistance (R):- Resistance of a conductor is defined as the ratio between potential differences between the two ends of the conductor to the current flowing through it.[प्रतिरोध (R): – एक चालक के प्रतिरोध को वर्तमान प्रवाह के माध्यम से कंडक्टर के दो सिरों के बीच संभावित अंतर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।]

R= V/I

  • Units of R:-[R की इकाइयाँ: -]

(a) In S.I:- 1 ohm = 1 volt/1 ampere

(b) In C.G.S system:-

1 statohm = 1 statvolt/1 statamp[1 स्टेटम ओम = 1 स्टैटवोल्ट / 1 स्टैम्प]

1 abohm = 1 abvolt/1 abampere[1 एबोहम = 1 एब्वोल्ट / 1 एबम्पियर]

(c) Relation between ohm and statohm:- 1 ohm = (1/9×1011) statohm[(c) ओम और स्टेटोहम के बीच संबंध: – 1 ओम = (1/9 × 1011) स्टेटोहम]

(d) Relation between ohm and abohm:- 1 ohm = 109abohm[(d) ओम और अबोह के बीच संबंध: – 1 ओम = 109abohm]

  • Variation of resistance with temperature:-[तापमान के साथ प्रतिरोध का भिन्नता: -]

Temperature coefficient of resistance (α) is defined as the change in resistance of the conductor per unit resistance per degree centigrade rise of temperature.[तापमान के गुणांक गुणांक (α) को तापमान के प्रति सेंटीग्रेड वृद्धि के प्रति कंडक्टर प्रति प्रतिरोध प्रतिरोध में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है।]

Rt=R0[1+α(T-T0)]

α = R– R0/R0(T-T0)

Here, Rt,R0 is the resistance of the conductor at tº C and 0º C respectively.[यहाँ, Rt, R0 क्रमशः t and C और 0 respectively C पर कंडक्टर का प्रतिरोध है।]

  • The resistivity of material (ρ):- ρ = RA/l , [सामग्री की प्रतिरोधकता (ρ): – ρ = RA / l,]




Here R is the resisteance of the conductor, A is cross sectional area of conductor and l is the length of the conductor[यहाँ R कंडक्टर का प्रतिरोधक है, A, कंडक्टर का क्रॉस सेक्शनल एरिया है और l कंडक्टर की लंबाई है]

  • Relation between resistivity(ρ) and relaxation time (τ):-[प्रतिरोधकता (ρ) और विश्राम समय (:) के बीच संबंध: -]

ρ = m /ne2\tau

  • Variation of resistivity with temperature:-[तापमान के साथ प्रतिरोधकता का भिन्नता: -]

(a) Conductors:-[कंडक्टर]

ρt = ρ0 [1+α(T-T0)]

Here c is called the temperature coefficient of the resistivity.[यहाँ c को प्रतिरोधकता का तापमान गुणांक कहा जाता है।]

= (ρt – ρ0) /ρ0 (T–T0)

Temperature coefficient of resistivity of a conductor is defined as the change in resistivity per unit resistivity per degree Celsius rise of temperature.[एक चालक की प्रतिरोधकता के तापमान गुणांक को प्रति डिग्री सेल्सियस तापमान के प्रति प्रतिरोधकता प्रति इकाई प्रतिरोधकता में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है।]

α=ρt – ρ0

(b) Insulators[रोधक]:-

  • Conductivity (σ):- Conductivity of a material is defined as the reciprocal of the resistivity.[चालकता (duct): – किसी पदार्थ की चालकता को प्रतिरोधकता के पारस्परिक के रूप में परिभाषित किया जाता है।]

σ = 1/ρ

Unit:- ohm-1m-1

  • Conductance:-Conductanceof a conductor is defined as the reciprocal of its resistance.[चालन: -संयोजक एक चालक को इसके प्रतिरोध के पारस्परिक के रूप में परिभाषित किया गया है।]

Conductance = 1/R = (1/ρ) (A/l)[चालकता = 1 / R = (1 / ρ) (ए / एल)]

Unit:- mho or ohm-1m-1[यूनिट: – एमएचओ या ओम -1 एम -1]

  • Current Density:- [वर्तमान घनत्व:-]

(a) J = I/A

(b) J = nevd

(c) J =σE

(d) µ = vd/E

(e) σ = neµ

  • Relation between current density and electrified:-[वर्तमान घनत्व और विद्युतीकृत के बीच संबंध: -]

           

Thus, electrical conductivity can also be defined as electric current density per unit electric field strength.[इस प्रकार, विद्युत चालकता को प्रति यूनिट विद्युत क्षेत्र की ताकत के रूप में विद्युत प्रवाह घनत्व के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है।]

  • Resistance in series:- If anumber of resistances are connected in series with each other, the net resistance of the combination is equal to the sum of their individual resistances.           [श्रृंखला में प्रतिरोध: – यदि प्रतिरोधों का एम्बर एक दूसरे के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, तो संयोजन का शुद्ध प्रतिरोध उनके व्यक्तिगत प्रतिरोधों के योग के बराबर है।]

(a) R = R1+R2+R3

(b) V = V1+V2+V3

(c) I = I1 = I2 = I= Constant

(d) V1 = IR1, V2 = IR2, V3 = IR3

  • Resistance in parallel:- If a number of resistances are connected in parallel, the reciprocal of the resistance of the combination is equal to the sum of the reciprocals of their individual resistances.[समानांतर में प्रतिरोध: – यदि कई प्रतिरोध समानांतर में जुड़े हुए हैं, तो संयोजन के प्रतिरोध का पारस्परिक उनके व्यक्तिगत प्रतिरोधों के पारस्परिक योग के बराबर है।]

(a) 1/R = 1/ R1 + 1/ R2 +1/ R3

(b) I = I1+I2+I3

(c) V = V1 = V2 = V= Constant

(d) I1 = V/R1, I2 = V/R2, I3 = V/R3

  • Distribution of current in a parallel combination of resistances:-[प्रतिरोधों के समानांतर संयोजन में करंट का वितरण: -]

(a) I1 = I (R2/R1+R2)

(b) I2 = I (R1/R1+R2)

In general,

Current in one branch = total current × (resistance of second branch / sum of resistances in the two branches)[एक शाखा में वर्तमान = कुल वर्तमान × (दूसरी शाखा का प्रतिरोध / दो शाखाओं में प्रतिरोध का योग)]

  • Grouping of cells:-[कोशिकाओं का समूहन: -]

(a) Cells in series:-[(ए) श्रृंखला में सेल: -]

I= (nE)/(R+nr)

If R<<nr, then I = E/R If R>>nr, then I = nE/R

(b) Cells in parallel:-[(b) सेल समानांतर में: -]

I= E/[R+(r/m)]

If R>>r/m, then I = E/R

If R>>r/m, then I = m(E/R)

(c) Mixed grouping[(ग) मिश्रित समूह: -]

(a) I = mnE/(mR+nr)

(b) I is maximum when nR = mR[(बी) मैं अधिकतम जब nR = mR है]

(c) Imax = mnE/(2√mnrR)

  • Electromotive force and potential difference:-[इलेक्ट्रोमोटिव बल और संभावित अंतर: -]

The electromotive force E of a cell is defined as the difference of potential between its terminals when there is no current in the external circuit, i.e., when the cell is in open circuit.[सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल ई को बाहरी सर्किट में कोई करंट नहीं होने पर, यानी जब सेल ओपन सर्किट में होता है, तो उसके टर्मिनलों के बीच क्षमता के अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है।]

The potential difference of a cell is the difference of potential between two terminals when it is in closed circuit.[एक सेल का संभावित अंतर दो टर्मिनलों के बीच क्षमता का अंतर है जब यह बंद सर्किट में होता है।]

E = V+IR

  • Internal resistance (r) of a cell:- The resistance offered by the electrolyte of the cell when the electric current passes through it is known as the internal resistance of the cell.[किसी सेल का आंतरिक प्रतिरोध (r): – सेल के इलेक्ट्रोलाइट द्वारा प्रस्तुत प्रतिरोध, जब विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से गुजरता है, सेल के आंतरिक प्रतिरोध के रूप में जाना जाता है।]

r = R (E-V/V)

  • Electric Power:-[विद्युत शक्ति:-]

(a) P = VI

(b) P = I2R = V2/R

Unit of power:-1 watt = 1 volt × 1 amp[बिजली की इकाई: -1 वाट = 1 वोल्ट × 1 amp]

  • Electric energy:-[विद्युत ऊर्जा:-]

W = Vq = V(It)

Unit of electric energy:-[विद्युत ऊर्जा की इकाई: –

1 joule = 1-watt sec

1 kilowatt hour = 1000 watt hour

  • Faraday’s Laws of Electrolysis:-[फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के नियम: -]

(a) The mass of ion deposited on an electrode in the process of electrolysis, is proportional to the quantity of charge that has passed through the electrolyte.[(ए) इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया में एक इलेक्ट्रोड पर जमा आयन का द्रव्यमान, इलेक्ट्रोलाइट से गुजरने वाले चार्ज की मात्रा के लिए आनुपातिक है।]

m = Zq = ZIt

(b) When same current passes through several electrolytes for the same time, the masses of various ions deposited at each of the electrodes are proportional to their chemical equivalents (equivalent weights).[(b) जब एक ही धारा एक ही समय में कई इलेक्ट्रोलाइट्स से गुजरती है, तो प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर जमा विभिन्न आयनों का द्रव्यमान उनके रासायनिक समकक्षों (समतुल्य भार) के समानुपाती होता है।]

m/W = constant

Or, Z1/Z2 = W1/W2

So, W/Z = constant = F

  • Heating effect of current:-[वर्तमान का ताप प्रभाव: -]

I = I2Rt  Joule = I2Rt/J Calorie

  • Peltier effect:-[Peltier प्रभाव: -]

Heat absorbed per second at a junction when a current I flows = πI[जब मैं एक धारा प्रवाहित करता हूं तो हीट प्रति सेकंड एक जंक्शन पर अवशोषित होती है]

Here π is Peltier coefficient and is given by, π = SθH[यहाँ π पेल्टियर गुणांक है और π = S .H द्वारा दिया गया है]

  • Thomson coefficient:-[थॉमसन गुणांक: -]

σ = (ΔQ/time)/IΔθ