Electric Current and Circuit Questions in Gujarati

(D) મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન એ વાહકોમાં વિદ્યુત પ્રવાહના વહન માટે જવાબદાર વીજભાર વાહકો છે.
તાંબું,ચાંદી અને ઍલ્યુમિનિયમ જેવી ધાતુઓ વિદ્યુતની સુવાહક છે કારણ કે તેમના પરમાણ્વીય બંધારણમાં મોટી સંખ્યામાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
પ્લાસ્ટિક એ વિદ્યુતનું અવાહક (અવાહક પદાર્થ) છે.
અવાહકોમાં,ઇલેક્ટ્રોન તેમના સંબંધિત પરમાણુઓ સાથે મજબૂતીથી જોડાયેલા હોય છે અને ગતિ કરવા માટે મુક્ત હોતા નથી,જે વિદ્યુત પ્રવાહના વહનને અટકાવે છે.
તેથી,પ્લાસ્ટિકમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી.

(A) બે સ્થિર બિંદુવત વિદ્યુતભારો વચ્ચે લાગતું વિદ્યુતીય બળ કુલંબના નિયમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
કુલંબના નિયમ મુજબ,$r$ અંતરે રહેલા બે બિંદુવત વિદ્યુતભારો ($q_1$ અને $q_2$) વચ્ચે લાગતા સ્થિત વિદ્યુત બળ $(F)$ નું મૂલ્ય તે વિદ્યુતભારોના ગુણાકારના સમપ્રમાણમાં અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
તેનું સૂત્ર આ મુજબ છે: $F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}$,જ્યાં $k$ એ કુલંબનો અચળાંક છે.

(B) વિદ્યુત પ્રવાહની વ્યાખ્યા વાહકના આડછેદમાંથી પસાર થતા વિદ્યુતભારના વહનનો દર તરીકે કરવામાં આવે છે.
ગાણિતિક રીતે,તેને $I = Q / t$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,જ્યાં $I$ એ વિદ્યુત પ્રવાહ છે,$Q$ એ કુલ વિદ્યુતભાર છે અને $t$ એ લાગતો સમય છે.
વિદ્યુત પ્રવાહનો $SI$ એકમ એમ્પીયર $(A)$ છે.

(D) વિદ્યુત પ્રવાહનો $SI$ એકમ $Ampere$ $(A)$ છે.
વિદ્યુત પ્રવાહને વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતભારના જથ્થાના સમય દર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
એક $Ampere$ એટલે પ્રતિ સેકન્ડ વહેતો એક $Coulomb$ વિદ્યુતભાર $(1 \ A = 1 \ C/s)$.

(A) વિદ્યુતપ્રવાહ $(I)$ એટલે વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતભાર $(Q)$ ના વહનનો દર.
ગાણિતિક રીતે,$I = Q / t$.
વિદ્યુતભાર $(Q)$ નો $SI$ એકમ કુલંબ $(C)$ છે અને સમય $(t)$ નો $SI$ એકમ સેકન્ડ $(s)$ છે.
તેથી,વિદ્યુતપ્રવાહનો એકમ $Coulomb/second$ $(C/s)$ છે,જેને એમ્પિયર $(A)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) પૂર્વગ $m$ એ મિલી (milli) માટે વપરાય છે,જે $10^{-3}$ નો ગુણક દર્શાવે છે.
તેથી,$1\, mA = 1 \times 10^{-3}\, A$.
આમ,$1\, mA = 10^{-3}\, A$ થાય છે.

(D) પૂર્વગ $\mu$ (માઇક્રો) એ $10^{-6}$ નો ગુણક દર્શાવે છે.
તેથી,$1 \, \mu A$ એ $10^{-6} \, A$ ની બરાબર છે.

(D) આપણે જાણીએ છીએ કે $1 \text{ મિલિએમ્પિયર } (mA) = 10^{-3} \text{ એમ્પિયર } (A)$ થાય છે.
તે જ રીતે,$1 \text{ માઈક્રોએમ્પિયર } (\mu A) = 10^{-6} \text{ એમ્પિયર } (A)$ થાય છે.
$1 \text{ mA}$ ને $\mu A$ માં ફેરવવા માટે:
$1 \text{ mA} = x \times 1 \mu A$
$10^{-3} \text{ A} = x \times 10^{-6} \text{ A}$
$x = \frac{10^{-3}}{10^{-6}}$
$x = 10^{-3 - (-6)} = 10^{-3 + 6} = 10^{3}$
આમ,$1 \text{ mA} = 10^{3} \mu A$ થાય છે.

(B) વિદ્યુત પ્રવાહનું સૂત્ર $I = Q / t$ છે,જ્યાં $I$ એ પ્રવાહ,$Q$ એ કુલ વિદ્યુતભાર અને $t$ એ સમય છે.
અહીં $I = 1 \text{ A}$ અને $t = 1 \text{ s}$ આપેલ છે,તેથી કુલ વિદ્યુતભાર $Q = I \times t = 1 \text{ A} \times 1 \text{ s} = 1 \text{ C}$.
વિદ્યુતભારના ક્વોન્ટમીકરણ મુજબ $Q = n \times e$,જ્યાં $n$ એ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે અને $e$ એ ઇલેક્ટ્રોનનો વિદ્યુતભાર $(e \approx 1.6 \times 10^{-19} \text{ C})$ છે.
$n$ શોધવા માટે,સૂત્રને આ રીતે લખી શકાય: $n = Q / e$.
કિંમતો મૂકતા: $n = 1 \text{ C} / (1.6 \times 10^{-19} \text{ C}) = 0.625 \times 10^{19} = 6.25 \times 10^{18}$.
આમ,પ્રતિ સેકન્ડ $6.25 \times 10^{18}$ ઇલેક્ટ્રોન વાહકમાંથી પસાર થશે.

(C) પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહનું માપન કરવા માટે $Ammeter$ (એમિટર) નો ઉપયોગ થાય છે. તેને હંમેશા જે ઘટકમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ માપવાનો હોય તેની સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે. $Voltmeter$ (વૉલ્ટમીટર) વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત માપે છે,$Galvanometer$ (ગેલવેનોમીટર) ખૂબ જ સૂક્ષ્મ વિદ્યુતપ્રવાહની હાજરી પારખે છે,અને $Wattmeter$ (વૉટમીટર) વિદ્યુત પાવર માપે છે.

(C) પરંપરાગત રીતે,વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાને ધન વિદ્યુતભારોના વહનની દિશા તરીકે લેવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ઋણ વિદ્યુતભારિત કણો હોવાથી,તેઓ સ્ત્રોતના ઋણ ધ્રુવથી ધન ધ્રુવ તરફ વહે છે.
તેથી,પરંપરાગત વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઇલેક્ટ્રોનના વહનની દિશાથી વિરુદ્ધ માનવામાં આવે છે.

(A) સાદી બેટરી,જેને વોલ્ટેઇક પાઈલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તેની શોધ ઇટાલિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી એલેસાન્ડ્રો વોલ્ટા દ્વારા $1800$ માં કરવામાં આવી હતી.
તે પ્રથમ વિદ્યુત બેટરી હતી જે પરિપથને સતત વિદ્યુત પ્રવાહ પૂરો પાડી શકતી હતી.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) વોલ્ટેઇક કોષ (અથવા કોઈપણ વિદ્યુત-રાસાયણિક કોષ) માં,ઇલેક્ટ્રોડ પર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે.
બાહ્ય પરિપથમાં,ઇલેક્ટ્રોન એનોડ (ઋણ ઇલેક્ટ્રોડ) થી કેથોડ (ધન ઇલેક્ટ્રોડ) તરફ વહે છે.
ઇલેક્ટ્રોનનો આ પ્રવાહ વિદ્યુત પ્રવાહ બનાવે છે,જેને પરંપરાગત રીતે ધન ટર્મિનલથી ઋણ ટર્મિનલ તરફ વહેતો માનવામાં આવે છે (જે ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહની દિશાની વિરુદ્ધ છે).
તેથી,ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહની સાચી દિશા ઋણ ઇલેક્ટ્રોડથી ધન ઇલેક્ટ્રોડ તરફ છે.

(A) વિદ્યુત પરિપથમાં,વિદ્યુતકોષની સંજ્ઞામાં અસમાન લંબાઈની બે સમાંતર ઉભી રેખાઓ હોય છે. લાંબી રેખા ધન ધ્રુવ $(+)$ દર્શાવે છે અને ટૂંકી,જાડી રેખા ઋણ ધ્રુવ $(-)$ દર્શાવે છે.
વિકલ્પ $A$ આ સંજ્ઞાને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે.

(C) વિદ્યુતભારનો $SI$ એકમ કુલંબ $(C)$ છે.
$1$ કુલંબ એટલે પરિપથના કોઈ બિંદુમાંથી $1$ સેકન્ડમાં $1$ એમ્પિયર જેટલો વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય ત્યારે વહેતો વિદ્યુતભાર.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) આપેલ છે:
વિદ્યુતપ્રવાહ $(I)$ = $0.5\;A$
સમય $(t)$ = $1\;\text{કલાક }= 60 \times 60\;\text{સેકન્ડ }= 3600\;s$
સૂત્ર:
વિદ્યુતભાર $(Q)$ = $I \times t$
ગણતરી:
$Q = 0.5\;A \times 3600\;s$
$Q = 1800\;C$
આમ, વિદ્યુતગોળામાંથી પસાર થતો કુલ વિદ્યુતભાર $1800\;C$ છે.

(C) વિદ્યુતપ્રવાહ $(I)$ શોધવાનું સૂત્ર $I = \frac{Q}{t}$ છે, જ્યાં $Q$ એ વિદ્યુતભાર છે અને $t$ એ સમય સેકન્ડમાં છે。
આપેલ છે: વિદ્યુતભાર $(Q) = 1800\,C$, સમય $(t) = 1\,\text{કલાક} = 60 \times 60\,s = 3600\,s$.
સૂત્રમાં કિંમતો મૂકતા: $I = \frac{1800}{3600} = 0.5\,A$.
તેથી, બલ્બમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ $0.5\,A$ છે.

(C) કોઈપણ વિદ્યુત ઉપકરણ દ્વારા ખેંચાતો વિદ્યુતપ્રવાહ $I$ એ સૂત્ર $P = V \times I$ દ્વારા મળે છે,જેનો અર્થ છે કે $I = P / V$.
દરેક વિકલ્પ માટે વિદ્યુતપ્રવાહની ગણતરી કરીએ:
$A) I = 40 \ W / 110 \ V \approx 0.36 \ A$
$B) I = 75 \ W / 220 \ V \approx 0.34 \ A$
$C) I = 60 \ W / 110 \ V \approx 0.54 \ A$
$D) I = 100 \ W / 220 \ V \approx 0.45 \ A$
આ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,$110 \ V / 60 \ W$ રેટિંગ ધરાવતું ઉપકરણ સૌથી વધુ એટલે કે આશરે $0.54 \ A$ જેટલો વિદ્યુતપ્રવાહ ખેંચે છે.

(A) બેટરી એ એક એવું સાધન છે જે રાસાયણિક ઉર્જાનું વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
તે ઇલેક્ટ્રોનનો એક જ દિશામાં સતત પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે,જેને ડાયરેક્ટ કરંટ $(DC)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
ઓલ્ટરનેટિંગ કરંટ $(AC)$ થી વિપરીત,જે સમયાંતરે તેની દિશા બદલે છે,બેટરીમાંથી મળતો પ્રવાહ સમય સાથે તેની ધ્રુવીયતા અને દિશામાં સ્થિર રહે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) $Galvanometer$ (ગેલ્વેનોમીટર) એ વિદ્યુત પ્રવાહની હાજરી શોધવા અને દર્શાવવા માટે વપરાતું એક વિદ્યુત-યાંત્રિક સાધન છે.
તે એ સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે કે જ્યારે કોઈ વિદ્યુત પ્રવાહધારિત ગૂંચળાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે,ત્યારે તેના પર ટોર્ક (બળની ચાકમાત્રા) લાગે છે.
જ્યારે ગૂંચળામાંથી થોડો પણ વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે,ત્યારે તે કોણાવર્તન દર્શાવે છે,જે પ્રવાહની હાજરી અને દિશા સૂચવે છે.
તેનાથી વિપરીત,$Voltmeter$ (વોલ્ટમીટર) વિદ્યુત સ્થિતિમાનનો તફાવત માપે છે,$Fuse$ (ફ્યુઝ) એ સુરક્ષા માટેનું સાધન છે,અને $Battery$ (બેટરી) એ વિદ્યુત ઉર્જાનો સ્ત્રોત છે.

(D) ડાયરેક્ટ કરંટ $(DC)$ એ વિદ્યુત પ્રવાહનો એક પ્રકાર છે જે માત્ર એક જ દિશામાં વહે છે.
અલ્ટરનેટિંગ કરંટ $(AC)$ થી વિપરીત,જે સમયાંતરે તેની દિશા અને મૂલ્ય બદલે છે,$DC$ સમય સાથે તેની ધ્રુવીયતા અને મૂલ્ય અચળ રાખે છે.
આવૃત્તિને અલ્ટરનેટિંગ તરંગના પ્રતિ સેકન્ડ પૂર્ણ થતા ચક્રની સંખ્યા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
$DC$ વોલ્ટેજ દોલન કરતું નથી કે તેની દિશા બદલતું નથી,તેથી તે કોઈ ચક્ર પૂર્ણ કરતું નથી.
તેથી,$DC$ વોલ્ટેજની આવૃત્તિ $0 \ Hz$ છે.

(C) એકદિશ પ્રવાહ $(DC)$ એ વિદ્યુતભારનો એક જ દિશામાં થતો પ્રવાહ છે.
મોટાભાગના ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો જેમાં બેટરી હોય છે અથવા સંવેદનશીલ ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ હોય છે,જેમ કે સેલફોન,તે $DC$ પર કાર્ય કરે છે.
રેફ્રિજરેટર,ટ્યૂબલાઇટ અને વિદ્યુતપંખા જેવા ઉપકરણો સામાન્ય રીતે પાવર ગ્રીડ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા અલ્ટરનેટિંગ કરંટ $(AC)$ પર ચાલે છે.