Domestic Electric Circuits Questions in Hindi

(N/A) $(i)$ दो त्रुटियाँ इस प्रकार हैं:
$(a)$ फ्यूज गलत तरीके से उदासीन तार $(N)$ से जुड़ा है; सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए इसे जीवित तार $(L)$ से जोड़ा जाना चाहिए ताकि खराबी आने पर यह परिपथ को तोड़ सके।
$(b)$ बल्ब $B_{2}$ उदासीन तार से नहीं जुड़ा है,जिसका अर्थ है कि $B_{2}$ के लिए परिपथ अधूरा है और यह जलेगा नहीं।
$(ii)$ इलेक्ट्रिक हीटर का तत्व उच्च गलनांक वाले पदार्थ (जैसे नाइक्रोम) से बना होता है ताकि यह पिघले बिना उच्च तापमान को सहन कर सके। इसके विपरीत,फ्यूज का तार कम गलनांक वाले पदार्थ से बना होता है ताकि अत्यधिक विद्युत धारा प्रवाहित होने पर यह पिघल जाए और परिपथ को तोड़ दे।
$(iii)$ श्रेणी क्रम संयोजन की तुलना में समानांतर क्रम संयोजन के दो लाभ इस प्रकार हैं:
$(a)$ प्रत्येक उपकरण को विद्युत आपूर्ति के समान ही विभवांतर (वोल्टेज) प्राप्त होता है।
$(b)$ प्रत्येक उपकरण के लिए एक अलग स्विच होता है,जिससे अन्य उपकरणों को प्रभावित किए बिना उन्हें स्वतंत्र रूप से चालू या बंद किया जा सकता है।

(N/A) $(i)$
$(a) 220 \ V$
$(b) 50 \ Hz$
$(ii)$
$(a)$ अर्थ वायर: अर्थ वायर एक मोटा धातु का तार होता है जो पृथ्वी में गहराई में दबी धातु की प्लेट से जुड़ा होता है। इसका उपयोग धात्विक बॉडी वाले उपकरणों,जैसे टोस्टर आदि के लिए सुरक्षा उपाय के रूप में किया जाता है। धात्विक बॉडी अर्थ वायर से जुड़ी होती है,जो विद्युत धारा के लिए कम प्रतिरोध वाला चालन पथ प्रदान करती है। यह सुनिश्चित करता है कि धात्विक बॉडी में विद्युत धारा का कोई भी रिसाव होने पर उसका विभव पृथ्वी के विभव के बराबर रहे,जिससे छूने पर उपयोगकर्ता को गंभीर बिजली का झटका न लगे।
$(b)$ फ्यूज: यह कम गलनांक वाली मिश्र धातु से बना तार का एक टुकड़ा होता है। यदि परिपथ में निर्धारित मान से अधिक विद्युत धारा प्रवाहित होती है,तो फ्यूज तार का तापमान बढ़ जाता है और वह पिघल जाता है। इससे परिपथ टूट जाता है और उपकरण में अत्यधिक उच्च विद्युत धारा का प्रवाह रुक जाता है। इस प्रकार,उचित रेटिंग का फ्यूज उपकरण और परिपथ को क्षति से बचाता है।

(A) घरेलू विद्युत परिपथों में तारों के लिए मानक रंग कोडिंग इस प्रकार है:
$1$. $Live$ (लाइव) तार लाल रंग का होता है।
$2$. $Neutral$ (न्यूट्रल) तार काले रंग का होता है।
$3$. $Earth$ (अर्थ) तार हरे रंग का होता है।
अतः,दिया गया कथन $True$ (सत्य) है।

(A) घरेलू विद्युत परिपथों में,सभी उपकरण समानांतर क्रम (parallel connection) में जुड़े होते हैं।
इसका कारण यह है कि समानांतर परिपथ यह सुनिश्चित करते हैं कि प्रत्येक उपकरण को समान वोल्टेज $(220 \ V)$ मिले,चाहे कितने भी उपकरण जुड़े हों।
इसके अतिरिक्त,यदि कोई एक उपकरण खराब हो जाता है या बंद कर दिया जाता है,तो इसका प्रभाव अन्य उपकरणों के संचालन पर नहीं पड़ता है और प्रत्येक उपकरण को उसकी अपनी अलग स्विच द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

(A) अर्थिंग एक सुरक्षा उपाय है जिसका उपयोग उपयोगकर्ताओं को बिजली के झटकों से बचाने के लिए किया जाता है। इसमें विद्युत उपकरण के धात्विक भाग को एक तार के माध्यम से जमीन से जोड़ा जाता है। यदि उपकरण में करंट का रिसाव होता है,तो करंट उपयोगकर्ता के शरीर से गुजरने के बजाय सीधे जमीन में चला जाता है,जिससे घातक बिजली के झटके से बचाव होता है।

(D) समानांतर संयोजन के कारण:
$(i)$ प्रत्येक उपकरण को स्रोत के समान विभवांतर (वोल्टेज) प्राप्त होता है।
$(ii)$ यदि एक उपकरण खराब हो जाता है या बंद हो जाता है,तो अन्य उपकरण स्वतंत्र रूप से कार्य करना जारी रखते हैं।
$(b)$ गणना:
दिया गया है: फ्यूज रेटिंग $= 5 \, A$,शक्ति $(P) = 1.5 \, kW = 1500 \, W$,वोल्टेज $(V) = 220 \, V$।
सूत्र $I = \frac{P}{V}$ का उपयोग करने पर:
$I = \frac{1500}{220} \approx 6.82 \, A$।
चूंकि हीटर द्वारा आवश्यक धारा $(6.82 \, A)$ फ्यूज रेटिंग $(5 \, A)$ से अधिक है,इसलिए फ्यूज पिघल जाएगा (उड़ जाएगा) और परिपथ टूट जाएगा।
$(c)$ आवश्यक बदलाव:
हीटर द्वारा ली जाने वाली धारा को संभालने के लिए $10 \, A$ की उच्च रेटिंग वाला फ्यूज लगाया जाना चाहिए।

(A) घरेलू विद्युत परिपथों में,सभी उपकरणों को मुख्य लाइन से समांतर क्रम (parallel connection) में जोड़ा जाता है।
इसका कारण यह है कि समांतर संयोजन में प्रत्येक उपकरण को स्रोत के समान वोल्टेज प्राप्त होता है।
इसके अलावा,यदि एक उपकरण काम करना बंद कर देता है या उसे बंद कर दिया जाता है,तो इसका अन्य उपकरणों के संचालन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
साथ ही,प्रत्येक उपकरण को उसकी अपनी स्विच के माध्यम से स्वतंत्र रूप से संचालित किया जा सकता है।

(C) भारत में,बिजली ग्रिड द्वारा प्रदान की जाने वाली मानक घरेलू विद्युत आपूर्ति $220 \ V$ के रूट मीन स्क्वायर $(RMS)$ वोल्टेज परिमाण वाली प्रत्यावर्ती धारा $(AC)$ है।
इस प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति $50 \ Hz$ निर्धारित है,जिसका अर्थ है कि धारा प्रति सेकंड $100$ बार अपनी दिशा बदलती है (प्रति सेकंड $50$ चक्र पूरे करती है)।
अतः,सही मान $220 \ V$ और $50 \ Hz$ हैं।

(C) घरेलू विद्युत परिपथों में,तारों को अलग-अलग पहचानने के लिए विभिन्न रंगों के इंसुलेशन का उपयोग किया जाता है।
$1$. लाइव तार आमतौर पर लाल रंग का होता है।
$2$. न्यूट्रल तार आमतौर पर काले रंग का होता है।
$3$. अर्थिंग तार पारंपरिक रूप से हरे या पीले-हरे रंग का होता है।
इसलिए,अर्थिंग के लिए हरे रंग के इंसुलेशन का उपयोग किया जाता है,जो लीकेज करंट के लिए कम प्रतिरोध वाला मार्ग प्रदान करके सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

(C) $AC$ धारा की आवृत्ति को प्रति सेकंड पूर्ण चक्रों की संख्या के रूप में परिभाषित किया जाता है।
एक पूर्ण चक्र में दो अर्ध-चक्र होते हैं,जिसमें धारा एक दिशा में और फिर विपरीत दिशा में बहती है।
इसलिए,एक पूर्ण चक्र के दौरान धारा अपनी दिशा दो बार बदलती है।
चूंकि आवृत्ति $50\, Hz$ है,इसका अर्थ है कि एक सेकंड में $50$ पूर्ण चक्र होते हैं।
अतः,एक सेकंड में दिशा परिवर्तन की कुल संख्या $= 50 \times 2 = 100$ बार होगी।

(C) फायर अलार्म सिस्टम में आमतौर पर आउटपुट डिवाइस के रूप में इलेक्ट्रिक बेल का उपयोग किया जाता है,ताकि आग का पता चलने पर तेज आवाज उत्पन्न की जा सके। इलेक्ट्रिक बेल विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव के सिद्धांत पर कार्य करती है। जब किसी सेंसर (जैसे हीट या स्मोक डिटेक्टर) द्वारा सर्किट पूरा होता है,तो विद्युत धारा इलेक्ट्रोमैग्नेट से होकर गुजरती है,जो हथौड़े को आकर्षित करती है और वह घंटी पर प्रहार करके निरंतर अलार्म की आवाज उत्पन्न करती है।

(B) संयुक्त राज्य अमेरिका $(USA)$ में,मानक घरेलू विद्युत आपूर्ति $110\;V$ के वोल्टेज परिमाण और $60\;Hz$ की आवृत्ति पर प्रदान की जाती है।
इसके विपरीत,भारत सहित कई अन्य देश $50\;Hz$ की आवृत्ति के साथ $220\;V$ से $240\;V$ के मानक वोल्टेज का उपयोग करते हैं।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(A) घरेलू विद्युत परिपथों में,सुरक्षा और पहचान के लिए मानक रंग कोडिंग का उपयोग किया जाता है।
$1$. $Red$ (लाल) तार का उपयोग $Live$ (फेज) कनेक्शन के लिए किया जाता है,जो पावर सप्लाई से विद्युत धारा लाता है।
$2$. $Black$ (काले) तार का उपयोग $Neutral$ कनेक्शन के लिए किया जाता है।
$3$. $Green$ (हरे) या $Yellow$ (पीले) तार का उपयोग $Earthing$ (अर्थिंग) के लिए किया जाता है,जो बिजली के झटकों से बचाता है।
अतः,लाल रंग के इंसुलेटेड तार का उपयोग $Live$ कनेक्शन के लिए किया जाता है।

(B) भारत में घरेलू विद्युत वायरिंग के लिए मानक कलर कोडिंग के अनुसार:
$1$. $Live$ (फेज) तार आमतौर पर लाल रंग का होता है।
$2$. $Neutral$ (तटस्थ) तार आमतौर पर काले रंग का होता है।
$3$. $Earth$ (अर्थिंग) तार आमतौर पर हरे रंग का होता है।
इसलिए,न्यूट्रल तार के लिए काला रंग उपयोग किया जाता है।

(D) घरेलू विद्युत परिपथों में दो प्रकार के परिपथों का उपयोग किया जाता है: एक $5A$ करंट रेटिंग वाला परिपथ जो कम बिजली की खपत वाले उपकरणों (जैसे बल्ब,पंखे और टेलीविजन) के लिए होता है और दूसरा $15A$ करंट रेटिंग वाला परिपथ जो अधिक बिजली की खपत वाले उपकरणों (जैसे एयर कंडीशनर,रेफ्रिजरेटर और इलेक्ट्रिक आयरन) के लिए होता है।
इसलिए,उच्च पावर रेटिंग वाले उपकरणों को $15A$ की लाइन से जोड़ा जाता है।

(B, C, D) घरेलू विद्युत परिपथों में दो प्रकार के सर्किट का उपयोग किया जाता है: कम शक्ति वाले उपकरणों के लिए $5\, A$ का सर्किट और उच्च शक्ति वाले उपकरणों के लिए $15\, A$ का सर्किट।
$TV$,ट्यूबलाइट और इलेक्ट्रिक पंखे जैसे उपकरण बहुत कम बिजली की खपत करते हैं और इन्हें $5\, A$ के सर्किट पर काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
इन कम शक्ति वाले उपकरणों को $15\, A$ की लाइन में जोड़ना अनावश्यक है।
एयर कंडीशनर एक उच्च शक्ति वाला उपकरण है जिसे $15\, A$ के सर्किट की आवश्यकता होती है।
इसलिए,$TV$,ट्यूबलाइट और इलेक्ट्रिक पंखे आमतौर पर $15\, A$ की लाइन में नहीं जोड़े जाते हैं।

(B) जब एक ही विद्युत परिपथ में बहुत अधिक विद्युत उपकरण एक साथ जोड़े जाते हैं,तो स्रोत से ली जाने वाली कुल विद्युत धारा तारों की क्षमता से अधिक हो जाती है। विद्युत धारा का यह अत्यधिक प्रवाह तारों को बहुत गर्म कर देता है,जिससे नुकसान या आग लग सकती है। इस घटना को $Overloading$ (ओवरलोडिंग) कहा जाता है।

(D) विद्युत फ्यूज विद्युत परिपथ में उपयोग किया जाने वाला एक सुरक्षा उपकरण है।
यह कम गलनांक वाले पदार्थ से बने तार का बना होता है।
जब शॉर्ट-सर्किट या ओवरलोडिंग के कारण परिपथ में अत्यधिक विद्युत धारा प्रवाहित होती है,तो फ्यूज का तार गर्म होकर पिघल जाता है।
इससे परिपथ टूट जाता है,जिससे उपकरणों तक विद्युत धारा का प्रवाह रुक जाता है।
इस प्रकार,यह विद्युत उपकरणों को उच्च विद्युत धारा के झटके से होने वाले नुकसान से बचाता है।