कानून वाट बिजली के सर्किट और स्थापित किया है कि बिजली पी एक सर्किट तत्व द्वारा आपूर्ति करने के लिए लागू किया जाता है, सीधे सर्किट के आपूर्ति वोल्टेज वी और वर्तमान मैं इसे माध्यम से बह के बीच उत्पाद के लिए आनुपातिक है।
विद्युत शक्ति एक बहुत महत्वपूर्ण अवधारणा है, क्योंकि यह इंगित करता है कि एक तत्व विद्युत ऊर्जा को किसी अन्य ऊर्जा के रूप में बदलने में कितना तेज है। गणितीय रूप से, वाट के नियम की दी गई परिभाषा इस प्रकार व्यक्त की गई है:
चित्र 1. विद्युत शक्ति इंगित करती है कि विद्युत ऊर्जा कितनी जल्दी रूपांतरित होती है। स्रोत: पिक्साबे
इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (SI) में, औद्योगिक क्रांति के स्कॉटिश इंजीनियर अग्रणी जेम्स वाट (1736-1819) के सम्मान में, शक्ति की इकाई को वाट और संक्षिप्त डब्ल्यू कहा जाता है। चूंकि बिजली प्रति यूनिट समय ऊर्जा है, 1 डब्ल्यू 1 जूल / सेकंड के बराबर है।
हम सभी एक या दूसरे तरीके से विद्युत शक्ति की अवधारणा से परिचित हैं। उदाहरण के लिए, आम उपयोग में आने वाले घरेलू बिजली के उपकरणों में हमेशा अपनी शक्ति निर्दिष्ट होती है, जिसमें प्रकाश बल्ब, इलेक्ट्रिक बर्नर या रेफ्रिजरेटर शामिल हैं।
वाट का नियम और सर्किट तत्व
वाट का नियम अलग-अलग व्यवहार वाले सर्किट तत्वों पर लागू होता है। यह एक बैटरी, एक रोकनेवाला या कोई अन्य हो सकता है। एक संभावित अंतर V B - V A = V AB तत्व के सिरों के बीच स्थापित किया गया है और वर्तमान प्रवाह A से B तक है, जैसा कि निम्न आकृति में दर्शाया गया है:
चित्रा 2. एक सर्किट तत्व जिसमें एक संभावित अंतर स्थापित किया गया है। स्रोत: एफ। ज़पाटा
बहुत कम समय में dt, एक निश्चित मात्रा में dq पास करता है, जिससे कि उस पर किया गया कार्य निम्न द्वारा दिया जाता है:
जहां dq करंट से संबंधित है:
इसलिए:
और चूंकि बिजली प्रति यूनिट काम करती है:
-अगर वी एबी > 0, तत्व से गुजरने वाले चार्ज संभावित ऊर्जा प्राप्त करते हैं। तत्व कुछ स्रोत से ऊर्जा की आपूर्ति करता है। यह एक बैटरी हो सकती है।
चित्रा 3. एक बैटरी द्वारा प्रदान की जाने वाली शक्ति। स्रोत: एफ। ज़पाटा
-अगर वी एबी <0, शुल्क संभावित ऊर्जा खो देते हैं। तत्व ऊर्जा को नष्ट कर देता है, जैसे एक अवरोधक।
चित्रा 4. प्रतिरोध ऊर्जा को गर्मी में बदल देता है। स्रोत: एफ। ज़पाटा
ध्यान दें कि एक स्रोत द्वारा आपूर्ति की गई शक्ति केवल वोल्टेज पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि वर्तमान पर भी। यह स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है कि कार की बैटरी इतनी बड़ी क्यों है, यह देखते हुए कि वे मुश्किल से 12 वी की आपूर्ति करते हैं।
क्या होता है कि स्टार्टर मोटर को कार को शुरू करने के लिए आवश्यक शक्ति प्रदान करने के लिए, थोड़े समय के लिए एक उच्च धारा की आवश्यकता होती है।
वाट का नियम और ओम का नियम
यदि सर्किट तत्व एक अवरोधक है, तो वाट का नियम और ओम का नियम संयुक्त हो सकता है। उत्तरार्द्ध में कहा गया है कि:
वाट के नियम में प्रतिस्थापित करने से कौन सा कार्य होता है:
वोल्टेज और प्रतिरोध के आधार पर एक संस्करण भी प्राप्त किया जा सकता है:
चार मात्राओं के बीच संभावित संयोजन: पावर पी, वर्तमान I, वोल्टेज V और प्रतिरोध आर चित्रा 5 में चार्ट पर दिखाई देते हैं। एक समस्या द्वारा प्रदान किए गए डेटा के अनुसार, सबसे सुविधाजनक सूत्र चुने जाते हैं।
उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि एक निश्चित समस्या में आपको प्रतिरोध आर को खोजने के लिए कहा जाता है, जो कार्ड के निचले बाएं हिस्से में है।
उन राशियों के आधार पर जिनका मूल्य ज्ञात है, तीन संबंधित समीकरणों में से एक को चुना जाता है (हरे रंग में)। उदाहरण के लिए मान लीजिए कि V और I ज्ञात हैं, तब:
यदि इसके बजाय P और I ज्ञात हैं, और प्रतिरोध का अनुरोध किया गया है, तो उपयोग करें:
अंत में, जब P और V ज्ञात होते हैं, प्रतिरोध द्वारा प्राप्त किया जाता है:
चित्रा 5. वाट के नियम और ओम के नियम के सूत्र। स्रोत: एफ। ज़पाटा
अनुप्रयोग
तत्व द्वारा आपूर्ति या उपभोग की गई विद्युत शक्ति को खोजने के लिए वाट के नियम को विद्युत परिपथों में लागू किया जा सकता है। लाइट बल्ब वाट के नियम को लागू करने के अच्छे उदाहरण हैं।
उदाहरण 1
एक विशेष बल्ब को एक में कई रोशनी प्राप्त करने के लिए, दो टंगस्टन फिलामेंट हैं, जिनके प्रतिरोध आर ए = 48 ओम और आर बी = 144 ओम हैं। वे तीन बिंदुओं से जुड़े हैं, 1, 2 और 3 को दर्शाया गया है, जैसा कि आंकड़े में दिखाया गया है।
डिवाइस को टर्मिनलों के जोड़े का चयन करने के लिए स्विच द्वारा नियंत्रित किया जाता है और इसे 120 वी नेटवर्क से भी कनेक्ट किया जाता है। प्राप्त की जा सकने वाली सभी संभावित शक्तियों का पता लगाएं।
चित्र 6. काम किए गए उदाहरण के लिए योजना 1. स्रोत। डी। फिगरूआ। विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए भौतिकी।
उपाय
- जब टर्मिनल 1 और 2 जुड़े होते हैं, तो केवल रोकनेवाला R A सक्रिय रहता है। चूंकि हमारे पास वोल्टेज है, जो 120 वी और प्रतिरोध मूल्य है, इन मानों को समीकरण में सीधे प्रतिस्थापित किया जाता है:
- टर्मिनलों 2 और 3 को जोड़ने पर, रोकनेवाला R B सक्रिय होता है, जिसकी शक्ति है:
- टर्मिनल 1 और 3 प्रतिरोधों को श्रृंखला में जुड़े होने की अनुमति देते हैं। बराबर प्रतिरोध है:
इस प्रकार:
- अंत में, शेष संभावना समानांतर में प्रतिरोधों को जोड़ने के लिए है, जैसा कि आरेख डी में दिखाया गया है)। इस मामले में बराबर प्रतिरोध है:
इसलिए समतुल्य प्रतिरोध R eq = 36 ओम है। इस मान के साथ, शक्ति है:
उदाहरण 2
वाट के अलावा, बिजली के लिए एक और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली इकाई किलोवाट (या किलोवाट) है, जिसे केडब्ल्यू के रूप में संक्षिप्त किया गया है। 1 किलोवाट 1000 वॉट के बराबर होता है।
घरों में बिजली की आपूर्ति करने वाली कंपनियां ऊर्जा की खपत के हिसाब से बिल बनाती हैं, न कि बिजली की। वे जिस इकाई का उपयोग करते हैं वह किलोवाट-घंटा (kW-h) है, जो वाट का नाम होने के बावजूद ऊर्जा के लिए एक इकाई है।
a) मान लीजिए कि एक दिए गए महीने के दौरान एक घर में 750 kWh की खपत होती है। उस महीने के बिजली बिल की राशि क्या होगी? निम्नलिखित खपत योजना का पालन किया जाता है:
- बेस रेट: $ 14.00।
- मूल्य: 16 सेंट / kWh प्रति माह 100 kWh तक।
- अगले 200 kWh प्रति माह की कीमत 10 सेंट / kWh है।
- और प्रति माह 300 kWh से ऊपर, 6 सेंट / kWh चार्ज किया जाता है।
b) विद्युत ऊर्जा की औसत लागत ज्ञात कीजिए।
का हल
- ग्राहक प्रति माह 750 kW-h खपत करता है, इसलिए प्रत्येक चरण में इंगित लागत से अधिक है। पहले 100 kWh के लिए पैसे का मूल्य है: 100 kWh x 16 सेंट / kWh = 1600 सेंट = $ 16.00
- अगले 200 kWh की लागत है: 200 kWh x 10 सेंट / kWh = 2000 सेंट = $ 20.00।
- इन 300 kW-h से ऊपर, कुल 750 kW-h के लिए ग्राहक 450 kW-h अधिक खपत करता है। इस मामले में लागत है: 450 kWh x 6 सेंट / kWh = 2,700 सेंट = $ 27.00।
- अंत में, उस महीने की रसीद की कीमत प्राप्त करने के लिए प्राप्त की गई सभी राशियों को आधार दर में जोड़ा जाता है:
समाधान b
औसत लागत है: $ 77/750 kWh = $ 0.103 / kW-h = 10.3 सेंट / kWh।
संदर्भ
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- बर्दहल, ई। इलेक्ट्रॉनिक्स का परिचय। से पुनर्प्राप्त: ccrma.stanford.ed
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- फिगेरोआ, डी। (2005)। श्रृंखला: विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए भौतिकी। आयतन 5. विद्युत। डगलस फिगेरोआ (USB) द्वारा संपादित।