आवेशित कणों की निर्देशित गति क्या है? कई लोगों के लिए, यह एक समझ से बाहर का क्षेत्र है, लेकिन वास्तव में सब कुछ बहुत सरल है। इसलिए, जब वे आवेशित कणों की निर्देशित गति के बारे में बात करते हैं, तो उनका मतलब करंट होता है। आइए इसकी मुख्य विशेषताओं और फॉर्मूलेशन को देखें, साथ ही इसके साथ काम करते समय सुरक्षा मुद्दों पर विचार करें।
सामान्य जानकारी
एक परिभाषा के साथ शुरू करें। विद्युत प्रवाह का अर्थ हमेशा आवेशित कणों की क्रमबद्ध (निर्देशित) गति से होता है, जो एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में होता है। इस मामले में किस तरह की वस्तुओं पर विचार किया जा सकता है? कणों का अर्थ है इलेक्ट्रॉन, आयन, प्रोटॉन, छिद्र। यह जानना भी जरूरी है कि मौजूदा ताकत क्या है। यह आवेशित कणों की संख्या है जो प्रति इकाई समय में चालक के अनुप्रस्थ काट से प्रवाहित होते हैं।
घटना की प्रकृति
सभी भौतिक पदार्थ अणुओं से बने होते हैं जो परमाणुओं से बनते हैं। वे अंतिम सामग्री भी नहीं हैं, क्योंकि उनके पास तत्व हैं (एक नाभिक और इसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन)। सभी रासायनिक प्रतिक्रियाएं कणों की गति के साथ होती हैं। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी के साथ, कुछ परमाणु अपनी कमी का अनुभव करेंगे, जबकि अन्य को अधिकता का अनुभव होगा। इस मामले में, पदार्थों पर विपरीत आरोप होते हैं। यदि उनका संपर्क होता है, तो एक से इलेक्ट्रॉन दूसरे में जाने के लिए प्रवृत्त होंगे।
प्राथमिक कणों की ऐसी भौतिक प्रकृति विद्युत धारा का सार बताती है। आवेशित कणों की यह दिशात्मक गति तब तक जारी रहेगी जब तक मान बराबर नहीं हो जाते। इस मामले में, परिवर्तनों की प्रतिक्रिया एक श्रृंखला है। दूसरे शब्दों में, मृत इलेक्ट्रॉन के स्थान पर दूसरा इलेक्ट्रॉन आ जाता है। प्रतिस्थापन के लिए पड़ोसी परमाणु के कणों का उपयोग किया जाता है। लेकिन सिलसिला यहीं खत्म नहीं होता है। एक इलेक्ट्रॉन चरम परमाणु पर भी आ सकता है, उदाहरण के लिए, प्रवाहित धारा के स्रोत के ऋणात्मक ध्रुव से।
ऐसी स्थिति का एक उदाहरण बैटरी है। कंडक्टर के नकारात्मक पक्ष से, इलेक्ट्रॉन स्रोत के सकारात्मक ध्रुव की ओर बढ़ते हैं। जब नकारात्मक रूप से संक्रमित घटक के सभी कण समाप्त हो जाते हैं, तो करंट रुक जाता है। इस मामले में, बैटरी को मृत कहा जाता है। इस प्रकार गति करने वाले आवेशित कणों की निर्देशित गति की गति क्या है? इस प्रश्न का उत्तर देना उतना आसान नहीं है जितना पहली नज़र में लग सकता है।
तनाव की भूमिका
इस अवधारणा का उपयोग किस लिए किया जाता है? वोल्टेज एक विद्युत क्षेत्र की विशेषता है, जो इसके अंदर दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर है। कई लोगों को यह भ्रमित करने वाला लग सकता है। जब आवेशित कणों के निर्देशित (आदेशित) संचलन की बात आती है, तो आपको वोल्टेज को समझने की आवश्यकता होती है।
मान लें कि हमारे पास एक साधारण कंडक्टर है। यह धातु से बना तार हो सकता है, जैसे तांबा या एल्यूमीनियम। हमारे मामले में, यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान 9.10938215(45)×10-31kg है। इसका मतलब है कि यह काफी सामग्री है। लेकिन चालक धातु ठोस होती है। फिर, इसमें इलेक्ट्रॉन कैसे प्रवाहित हो सकते हैं?
धातु उत्पादों में करंट क्यों हो सकता है
आइए रसायन विज्ञान की मूल बातों की ओर मुड़ें, जिसे हम में से प्रत्येक को स्कूल में सीखने का अवसर मिला। यदि पदार्थ में इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर है, तो तत्व की तटस्थता सुनिश्चित होती है। मेंडलीफ के आवर्त नियम के आधार पर यह निर्धारित किया जाता है कि किस पदार्थ से निपटना है। यह प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या पर निर्भर करता है। नाभिक और इलेक्ट्रॉनों के द्रव्यमान के बीच बड़े अंतर को नजरअंदाज करना असंभव है। यदि उन्हें हटा दिया जाए, तो परमाणु का भार व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रहेगा।
उदाहरण के लिए, एक प्रोटॉन का द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन के मान से लगभग 1836 अधिक होता है। लेकिन ये सूक्ष्म कण बहुत महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि ये आसानी से कुछ परमाणुओं को छोड़कर दूसरों से जुड़ सकते हैं। साथ ही, उनकी संख्या में कमी या वृद्धि की ओर जाता हैपरमाणु के आवेश को बदलने के लिए। यदि हम एक परमाणु पर विचार करें, तो उसके इलेक्ट्रॉनों की संख्या हमेशा परिवर्तनशील रहेगी। वे लगातार जा रहे हैं और वापस आ रहे हैं। यह तापीय गति और ऊर्जा हानि के कारण है।
भौतिक घटना की रासायनिक विशिष्टता
जब विद्युत आवेशित कणों की एक निर्देशित गति होती है, तो क्या परमाणु द्रव्यमान नष्ट नहीं होता है? क्या कंडक्टर की संरचना बदलती है? यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण गलत धारणा है जो कई लोगों को भ्रमित करती है। इस मामले में उत्तर केवल नकारात्मक है। यह इस तथ्य के कारण है कि रासायनिक तत्व उनके परमाणु द्रव्यमान से नहीं, बल्कि नाभिक में मौजूद प्रोटॉन की संख्या से निर्धारित होते हैं। इस मामले में इलेक्ट्रॉनों/न्यूट्रॉनों की उपस्थिति या अनुपस्थिति कोई भूमिका नहीं निभाती है। व्यवहार में, यह इस तरह दिखता है:
- इलेक्ट्रॉनों को जोड़ें या घटाएं। यह एक आयन निकलता है।
- न्यूट्रॉनों को जोड़ें या घटाएं। यह एक समस्थानिक निकलता है।
रासायनिक तत्व नहीं बदलता है। लेकिन प्रोटॉन के साथ, स्थिति अलग है। यदि यह केवल एक है, तो हमारे पास हाइड्रोजन है। दो प्रोटॉन - और हम हीलियम के बारे में बात कर रहे हैं। तीन कण लिथियम हैं। आदि। निरंतरता में रुचि रखने वाले लोग आवर्त सारणी देख सकते हैं। याद रखें: भले ही एक कंडक्टर के माध्यम से एक हजार बार करंट प्रवाहित हो, लेकिन इसकी रासायनिक संरचना नहीं बदलेगी। लेकिन शायद अन्यथा।
इलेक्ट्रोलाइट्स और अन्य दिलचस्प बिंदु
इलेक्ट्रोलाइट्स की ख़ासियत यह है कि यह उनकी रासायनिक संरचना है जो बदलती है। फिर, करंट के प्रभाव में,इलेक्ट्रोलाइट तत्व। जब उनकी क्षमता समाप्त हो जाती है, तो आवेशित कणों की निर्देशित गति रुक जाएगी। यह स्थिति इस तथ्य के कारण है कि इलेक्ट्रोलाइट्स में आवेश वाहक आयन होते हैं।
इसके अलावा, ऐसे रासायनिक तत्व होते हैं जिनमें इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं। एक उदाहरण होगा:
- परमाणु ब्रह्मांडीय हाइड्रोजन।
- सभी पदार्थ जो प्लाज्मा अवस्था में होते हैं।
- ऊपरी वायुमंडल में गैसें (न केवल पृथ्वी, बल्कि अन्य ग्रह भी जहां वायु द्रव्यमान हैं)।
- त्वरक और कोलाइडर की सामग्री।
यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि विद्युत प्रवाह के प्रभाव में, कुछ रसायन सचमुच उखड़ सकते हैं। एक प्रसिद्ध उदाहरण फ्यूज है। सूक्ष्म स्तर पर यह कैसा दिखता है? गतिमान इलेक्ट्रॉन परमाणुओं को अपने पथ में धकेलते हैं। यदि धारा बहुत तेज है, तो चालक की क्रिस्टल जाली सहन नहीं कर सकती और नष्ट हो जाती है, और पदार्थ पिघल जाता है।
गति पर वापस
पहले, इस बिंदु को सतही रूप से छुआ गया था। आइए अब इसे करीब से देखें। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विद्युत प्रवाह के रूप में आवेशित कणों की निर्देशित गति की गति की अवधारणा मौजूद नहीं है। यह इस तथ्य के कारण है कि विभिन्न मूल्य आपस में जुड़े हुए हैं। तो, एक विद्युत क्षेत्र एक कंडक्टर के माध्यम से प्रकाश की गति के करीब, यानी लगभग 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से फैलता है।
इसके प्रभाव में सभी इलेक्ट्रॉन गति करने लगते हैं। लेकिन उनकी गतिबहुत छोटे से। यह लगभग 0.007 मिलीमीटर प्रति सेकंड है। साथ ही, वे थर्मल गति में भी बेतरतीब ढंग से भागते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के मामले में, स्थिति अलग है। वे एक ही घटना के लिए उनके साथ होने के लिए बहुत बड़े हैं। एक नियम के रूप में, उनकी गति के बारे में प्रकाश के मूल्य के करीब के रूप में बात करना आवश्यक नहीं है।
भौतिक पैरामीटर
अब आइए देखें कि भौतिक दृष्टि से विद्युत क्षेत्र में आवेशित कणों की गति क्या है। ऐसा करने के लिए, आइए कल्पना करें कि हमारे पास एक कार्डबोर्ड बॉक्स है जिसमें कार्बोनेटेड पेय की 12 बोतलें हैं। वहीं, एक और कंटेनर रखने की कोशिश की जा रही है। आइए मान लें कि यह सफल रहा। लेकिन बक्सा मुश्किल से बच पाया। जब आप दूसरी बोतल डालने की कोशिश करते हैं, तो वह टूट जाती है, और सभी कंटेनर गिर जाते हैं।
विचाराधीन बॉक्स की तुलना कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन से की जा सकती है। यह पैरामीटर जितना अधिक (मोटा तार), उतना ही अधिक करंट प्रदान कर सकता है। यह निर्धारित करता है कि आवेशित कणों की निर्देशित गति में कितना आयतन हो सकता है। हमारे मामले में, एक से बारह बोतलों वाला एक बॉक्स आसानी से अपने इच्छित उद्देश्य को पूरा कर सकता है (यह फट नहीं जाएगा)। सादृश्य से, हम कह सकते हैं कि कंडक्टर नहीं जलेगा।
यदि आप निर्दिष्ट मान से अधिक हैं, तो वस्तु विफल हो जाएगी। कंडक्टर के मामले में, प्रतिरोध खेल में आ जाएगा। ओम का नियम विद्युत आवेशित कणों की निर्देशित गति का बहुत अच्छी तरह से वर्णन करता है।
विभिन्न भौतिक मापदंडों के बीच संबंध
प्रति बॉक्सहमारे उदाहरण से, आप एक और डाल सकते हैं। इस मामले में, 12 नहीं, बल्कि 24 बोतलें प्रति यूनिट क्षेत्र में रखी जा सकती हैं। हम एक और जोड़ते हैं - और उनमें से छत्तीस हैं। बॉक्स में से एक को वोल्टेज के अनुरूप एक भौतिक इकाई माना जा सकता है।
यह जितना चौड़ा होता है (इस प्रकार प्रतिरोध को कम करता है), उतनी ही अधिक बोतलें (जो हमारे उदाहरण में करंट की जगह लेती हैं) रखी जा सकती हैं। बक्सों के ढेर को बढ़ाकर, आप प्रति इकाई क्षेत्र में अतिरिक्त कंटेनर रख सकते हैं। इस मामले में, शक्ति बढ़ जाती है। यह बॉक्स (कंडक्टर) को नष्ट नहीं करता है। यहाँ इस सादृश्य का सारांश दिया गया है:
- बोतलों की कुल संख्या से शक्ति बढ़ती है।
- बॉक्स में कंटेनरों की संख्या वर्तमान ताकत को दर्शाती है।
- ऊंचाई में बक्से की संख्या आपको वोल्टेज का न्याय करने की अनुमति देती है।
- बॉक्स की चौड़ाई प्रतिरोध का अंदाजा लगाती है।
संभावित खतरे
हम पहले ही चर्चा कर चुके हैं कि आवेशित कणों की निर्देशित गति को करंट कहते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह घटना मानव स्वास्थ्य और यहां तक कि जीवन के लिए खतरनाक हो सकती है। यहाँ विद्युत प्रवाह के गुणों का सारांश दिया गया है:
- कंडक्टर को गर्माहट प्रदान करता है जिससे वह प्रवाहित होता है। यदि घरेलू विद्युत नेटवर्क अतिभारित है, तो इन्सुलेशन धीरे-धीरे चार और उखड़ जाएगा। नतीजतन, शॉर्ट सर्किट की संभावना है, जो बहुत खतरनाक है।
- विद्युत धारा, जब यह घरेलू उपकरणों और तारों से बहती है, मिलती हैसामग्री बनाने वाले तत्वों का प्रतिरोध। इसलिए, यह उस पथ को चुनता है जिसका इस पैरामीटर के लिए न्यूनतम मान है।
- शॉर्ट सर्किट होने पर करंट की ताकत तेजी से बढ़ जाती है। यह एक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी जारी करता है। यह धातु को पिघला सकता है।
- नमी प्रवेश के कारण शॉर्ट सर्किट हो सकता है। पहले चर्चा किए गए मामलों में, आस-पास की वस्तुएं प्रकाश करती हैं, लेकिन इस मामले में, लोगों को हमेशा नुकसान होता है।
- बिजली का झटका एक महत्वपूर्ण खतरा रखता है। यह काफी हद तक घातक भी है। जब मानव शरीर में विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो ऊतकों का प्रतिरोध बहुत कम हो जाता है। वे गर्म होने लगते हैं। इस मामले में, कोशिकाएं नष्ट हो जाती हैं और तंत्रिका अंत मर जाते हैं।
सुरक्षा के मुद्दे
विद्युत धारा के संपर्क में आने से बचने के लिए, आपको विशेष सुरक्षात्मक उपकरणों का उपयोग करना चाहिए। रबर के दस्ताने में एक ही सामग्री की चटाई, डिस्चार्ज रॉड, साथ ही कार्यस्थलों और उपकरणों के लिए ग्राउंडिंग उपकरणों का उपयोग करके काम किया जाना चाहिए।
विभिन्न सुरक्षा वाले सर्किट स्विच एक ऐसे उपकरण के रूप में अच्छे साबित हुए हैं जो किसी व्यक्ति की जान बचा सकता है।
साथ ही, काम करते समय बुनियादी सुरक्षा सावधानियों के बारे में नहीं भूलना चाहिए। यदि बिजली के उपकरणों में आग लगती है, तो केवल कार्बन डाइऑक्साइड और पाउडर अग्निशामक का उपयोग किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध आग के खिलाफ लड़ाई में सबसे अच्छा परिणाम दिखाता है, लेकिन धूल से ढके उपकरण हमेशा बहाल नहीं किए जा सकते।
निष्कर्ष
प्रत्येक पाठक के लिए समझ में आने वाले उदाहरणों का उपयोग करते हुए, हमने पाया कि आवेशित कणों की निर्देशित गति को विद्युत प्रवाह कहा जाता है। यह एक बहुत ही रोचक घटना है, जो भौतिकी और रसायन शास्त्र दोनों की स्थिति से महत्वपूर्ण है। विद्युत धारा मनुष्य का अथक सहायक है। हालांकि, इसे सावधानी से संभाला जाना चाहिए। लेख सुरक्षा मुद्दों पर चर्चा करता है जिन पर ध्यान दिया जाना चाहिए यदि मरने की कोई इच्छा नहीं है।
