विद्युत् ऊर्जा

Electrical Energy

प्रायः ,विद्युत ऊर्जा,एक सर्किट के माध्यम से विद्युत आवेशों की गति से जुड़ी ऊर्जा का एक रूप है।

आगे, विद्युत ऊर्जा,विद्युत आवेशित कणों पर लगने वाले बलों और उन कणों की गति ,प्रायः तारों में इलेक्ट्रॉन, (लेकिन कहीं कहीं बेतार (वायरलेस)) से संबंधित ऊर्जा सम्प्रेषण से भी संबंध रखता है। इस ऊर्जा की आपूर्ति धारा और विद्युत क्षमता (जिसे वोल्टेज के रूप में संदर्भित कीया जाता है) क्योंकि विद्युत क्षमता को वोल्ट में मापा जाता है) के संयोजन से की जाती है, जो एक सर्किट द्वारा वितरित की जाती है (उदाहरण के लिए, विद्युत ऊर्जा कंपनी द्वारा प्रदत्त ऊर्जा )।

जब विद्युत आवेश, इलेक्ट्रॉनों की तरह, किसी चालक (उदाहरण के लिए, एक तार) के माध्यम से प्रवाहित होते हैं, तो वे ऊर्जा को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित कर सकते हैं। इस प्रकार विद्युत ऊर्जा ,ऊर्जा के स्थानांतरण से संबंधित नियमों के संदर्भ में ही कार्य करती है। विद्युत ऊर्जा,वह ऊर्जा है जो विद्युत आवेशों द्वारा वहन की जाती है जब वे विद्युत क्षेत्र की प्रतिक्रिया में चलायमान हो रहे हों।

गणना के लीये समीकरण

यांत्रिक शक्ति की तरह,विद्युत शक्ति, कार्य करने की दर है, जिसे वाट में मापा जाता है, और अक्षर $P$ द्वारा दर्शाया जाता है। वाट क्षमता शब्द का प्रयोग बोलचाल की भाषा में "वाट में विद्युत शक्ति" के अर्थ में किया जाता है। $V$ के विद्युत विभव (वोल्टेज) अंतर से गुजरने वाले प्रत्येक $t$ सेकंड में $Q$ कूलॉम के आवेश वाले विद्युत प्रवाह $I$ द्वारा उत्पादित वाट में विद्युत शक्ति है:

प्रति इकाई समय में किया गया कार्य = $P$(जिसे कहीं कहीं ℘ से भी दर्शाया जाता है ) ${\frac {W}{t}}={\frac {W}{Q}}{\frac {Q}{t}}=VI,$

विद्युत शक्ति स्रोत का चित्रण

जहाँ:

   $W$ जूल में कार्य है,

   $t$ सेकंड में समय है,

   $Q$ कूलॉम में विद्युत आवेश है,

   $V$ वोल्ट में विद्युत क्षमता या वोल्टेज है,

   $I$ एम्पीयर में विद्युत धारा है,

अर्थात ,

   $P(inWatts)=V(inVolts)\times I(inAmps),$

(वाट = वोल्ट गुना एम्प्स)

स्पष्टीकरण

जब विद्युत आवेश विद्युत विभव अंतर (वोल्टेज) के माध्यम से चलते हैं, जो विद्युत सर्किट में विद्युत घटकों में होता है, तो विद्युत शक्ति ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित हो जाती है। विद्युत शक्ति के दृष्टिकोण से, विद्युत परिपथ के घटकों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

सक्रिय उपकरण (शक्ति स्रोत)

यदि विद्युत धारा को डिवाइस के माध्यम से निम्न विद्युत क्षमता से उच्च दिशा में प्रवाहित करने के लिए मजबूर किया जाता है, तो सकारात्मक चार्ज नकारात्मक से सकारात्मक टर्मिनल की ओर बढ़ते हैं, आरोपों पर काम किया जाएगा, और ऊर्जा को विद्युत क्षमता में परिवर्तित किया जा रहा है किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा से ऊर्जा, जैसे यांत्रिक ऊर्जा या रासायनिक ऊर्जा। जिन उपकरणों में ऐसा होता है उन्हें सक्रिय उपकरण या पावर स्रोत कहा जाता है; जैसे विद्युत जनरेटर और बैटरी। कुछ उपकरण या तो स्रोत या लोड हो सकते हैं, जो उनके माध्यम से वोल्टेज और करंट पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, एक रिचार्जेबल बैटरी एक स्रोत के रूप में कार्य करती है जब यह सर्किट को बिजली प्रदान करती है, लेकिन जब यह बैटरी चार्जर से जुड़ी होती है और रिचार्ज की जाती है तो लोड के रूप में कार्य करती है।

हस्तांतरित विद्युत ऊर्जा (E) की मात्रा की गणना निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है:

E = V * Q

जहाँ:

E = विद्युत ऊर्जा (जूल, $j$में मापा गया)

V= वोल्टेज या विद्युत संभावित अंतर (वोल्ट, V में मापा गया)

Q = विद्युत आवेश (कूलम्ब, C में मापा गया)

समीकरण का विवरण

   वोल्टेज (V)

वोल्टेज एक सर्किट में दो बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर का माप है। यह विद्युत आवेशों के प्रवाह को संचालित करता है। जब किसी घटक (उदाहरण के लिए, एक अवरोधक, एक प्रकाश बल्ब, आदि) पर वोल्टेज होता है, तो विद्युत आवेश घटक के माध्यम से चलेगा, और विद्युत ऊर्जा स्थानांतरित हो जाएगी।

   विद्युत आवेश (Q)

विद्युत आवेश पदार्थ का मूलभूत गुण है जो इसे विद्युत बलों का अनुभव और निर्माण करने का कारण बनता है। इसे कूलम्ब ($C$) में मापा जाता है। किसी परिपथ में जितना अधिक आवेश प्रवाहित होता है, उतनी ही अधिक विद्युत ऊर्जा स्थानांतरित होती है।

एक उदाहरण से समझ

एक 12 वोल्ट (V ) वोल्टेज वाली बैटरी से एक लाइट बल्ब से जोड़ने में बैटरी, इस विद्युतीय सर्किट परिपथ में विद्युत विभव अंतर को समतुल्य करना चाहती है, इसलिए यह सर्किट (प्रकाश बल्ब) के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को एक टर्मिनल से दूसरे टर्मिनल तक धकेलती है। यदि ऐसा करने में प्रकाश बल्ब के माध्यम से 5 कूलम्ब (C) विद्युत आवेश प्रवाहित होता है तो हस्तांतरित विद्युत ऊर्जा की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

E = 12 V * 5 C = 60 जूल (J)

इस उदाहरण में, जब 12 वोल्ट की बैटरी से जुड़े प्रकाश बल्ब के माध्यम से 5 कूलम्ब चार्ज प्रवाहित होता है, तो 60 जूल विद्युत ऊर्जा स्थानांतरित हो जाती है, जिससे प्रकाश बल्ब जल उठता है।

संक्षेप में

विद्युत ऊर्जा कई विद्युत उपकरणों के संचालन का आधार है और यह समझने में एक मौलिक अवधारणा है कि सरल सर्किट से लेकर जटिल विद्युत प्रणालियों तक विभिन्न अनुप्रयोगों में बिजली कैसे काम करती है।