विद्युत् परिमाण र यसको मापन विधि

काठमाडौँ । ऊर्जा खबरले हरेक शुक्रबार प्रकाशन गर्दै आएको ज्ञानवर्द्धक स्तम्भ ‘ऊर्जा ज्ञान’ अन्तर्गत  यो साता हामीले विद्युत् परिमाण र यसको मापन विधिका विषयमा जानकारी दिने प्रयास गरेका छौँ । अघिल्लो साता नवीकरणीय ऊर्जा र तिनका स्राेतबारे जानकारी प्रस्तुत गरेका थियाैँ ।

(१) विद्युत् परिमाण भनेको के हो ?

उत्तरः विद्युत् परिमाण भन्नाले विद्युत प्रणाली, उपकरण, र सर्किटको व्यवहार तथा विशेषताहरू वर्णन गर्न सकिने मापनयोग्य परिमाणहरूलाई जनाइन्छ । तल सबैभन्दा महत्वपूर्ण केही विद्युत् परिमाणहरू दिइएको छन् :

(१) विद्युतीय करेन्टः यो सर्किटको कुनै बिन्दुबाट प्रवाहित हुने विद्युत् आवेशको दर हो ।

गणितीय रूपमाः
𝐼=𝑄र𝑡
जहाँ,
 I = धारा (एम्पियर, ए)
Q = आवेश (कुलम्ब, सी)
T = समय (सेकेण्ड, एस)

विद्युतीय करेन्ट दुई प्रकारका हुन्छन् :

  (क) डाइरेक्ट करेन्टः यो सधैं एउटै दिशामा बग्छ । उदाहरणः ब्याट्री
 (ख) अल्टरनेटिङ करेन्टः यसले समय–समयमा आफ्नो दिशा परिवर्तन गर्छ । उदाहरणः घरमा प्रयोग हुने विद्युत् (हाउसहोल्ड इलेक्ट्रिसिटी)

(२) भाेल्टेज : भोल्टेज भन्नाले सर्किटको एक बिन्दुबाट अर्को बिन्दुतर्फ आवेश सार्न आवश्यक ऊर्जा प्रति एकाइ आवेश हो ।

गणितीय रूपमा:

V=W/Q​

जहाँ,

V = भोल्टेज (भोल्टमा, V)
W = काम वा ऊर्जा (जुलमा, J)
Q = आवेश (कुलम्बमा, C)

उदाहरण:

यदि कुनै ब्याट्री 12 भोल्टको छ भने, त्यसले प्रत्येक 1 कुलम्ब आवेशको लागि 12 जुल ऊर्जा प्रदान गर्छ ।

भोल्टेजको भूमिका:

भोल्टेज नै त्यो शक्ति हो जसले सर्किटभित्र विद्युत धारा बगाउन बाध्य बनाउँछ। यसलाई पानीको पाइपमा दवाबले पानी बगाउने जस्तै रूपमा बुझ्न सकिन्छ । जस्तै दवाबले पानीलाई अघि बढाउँछ, भोल्टेजले विद्युत् धारा बगाउँछ।

(३) प्रतिरोध: प्रतिरोध भन्नाले कुनै पदार्थ वा उपकरणको यस्तो गुण हो जसले विद्युत धारा बग्न बाधा पुर्‍याउँछ। जब सर्किटमा भोल्टेज लागु गरिन्छ, प्रतिरोधले धारा कति मात्रामा बग्नेछ भन्ने निर्धारण गर्छ।

गणितीय रूपमा:

R=V/I​

जहाँ,

R = प्रतिरोध (ओहममा, Ω)
V = भोल्टेज (भोल्टमा, V)
I = धारा (एम्पियरमा, A)

व्याख्या: 

उच्च प्रतिरोध भएको सामग्रीमा कम धारा बग्छ, जबकि कम प्रतिरोध भएको सामग्रीमा बढी धारा बग्छ। प्रतिरोध विद्युत सर्किटको महत्त्वपूर्ण भाग हो, किनभने यसले उपकरणहरूलाई सुरक्षित राख्न र सर्किटको कार्य नियन्त्रित गर्न मद्दत गर्छ।

(४) इन्डक्ट्यान्स: इन्डक्ट्यान्स भन्नाले कुनै विद्युत चालक (प्रायः एउटा कुण्डली वा इन्डक्टर) को त्यो गुण हो जसले त्यसमा बग्ने विद्युत धारामा हुने परिवर्तनको विरोध गर्दछ। यो कुण्डलीले विद्युत धारा बग्दा चुम्बकीय क्षेत्रमा ऊर्जा सञ्चय गर्छ।

गणितीय रूपमा:

V=L(dI/dt)

जहाँ,

V = प्रेरित भोल्टेज (भोल्ट, V)
L = इन्डक्ट्यान्स (हेनरी, H)
dI\dt = समय अनुसार धारा परिवर्तनको दर

महत्त्वपूर्ण कुरा:

इन्डक्ट्यान्सले स्थिर धारामा होइन, मात्र धारामा हुने परिवर्तनमा विरोध गर्छ । 

यदि धारा बढ्छ भने → कुण्डलीले त्यस परिवर्तनको विरोध स्वरूप विपरीत भोल्टेज उत्पन्न गर्छ (स्व-प्रेरित EMF)।

यदि धारा घट्छ भने → कुण्डलीले सञ्चित चुम्बकीय ऊर्जा रिलिज गर्छ।

कार्यप्रणाली:

धारा जब कुण्डली (तन्तुहरूलाई घुमाएर बनेको तार) मा बग्छ, तब एउटा चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न हुन्छ।

जब धारा परिवर्तन हुन्छ, चुम्बकीय क्षेत्र पनि परिवर्तन हुन्छ। यो परिवर्तनशील चुम्बकीय क्षेत्रले धारामा हुने परिवर्तनको विरोध गर्ने भोल्टेज प्रेरित गर्छ, जसलाई लेन्जको नियम  भनिन्छ।

(५) क्षमता: क्षमता भन्नाले कुनै तत्व वा उपकरणको त्यो क्षमता हो जसले दुई चालक प्लेटहरू बीचको इलेक्ट्रिक क्षेत्रमा विद्युत ऊर्जा सञ्चय गर्न सक्दछ। यी दुई प्लेटहरू एक अर्काबाट अलग गर्ने इन्सुलेटर (डाइइलेक्ट्रिक) द्वारा पृथक गरिएका हुन्छन्।

गणितीय रूपमा:

C=Q\V​

जहाँ,

C = क्षमता (फ्याराड, F)
Q = सञ्चित आवेश (कुलम्ब, C)
V = क्यापासिटरमा लागू भएको भोल्टेज (भोल्ट, V)
कार्य:

भोल्टेज लागू गर्दा, एउटा प्लेटमा सकारात्मक आवेश र अर्को प्लेटमा नकारात्मक आवेश जम्मा हुन्छ।

• यस आवेशको पृथकले इलेक्ट्रिक क्षेत्र बनाउँछ र ऊर्जा सञ्चय गर्छ ।
• सर्किटको अवस्था परिवर्तन हुँदा क्यापासिटरले सञ्चित ऊर्जा रिलिज गर्छ ।
• क्यापासिटरले DC (डाइरेक्ट करेन्ट) लाई अवरुद्ध गर्छ तर AC (अल्टरनेटिङ करेन्ट) लाई आवृत्तिमा निर्भर गर्दै बोक्छ ।
• यो उपकरण दुई चालक प्लेटहरू र बीचको इन्सुलेटर (डाइइलेक्ट्रिक) बाट बनेको हुन्छ ।

(६) फ्रिक्वेन्सी: फ्रिक्वेन्सी भन्नाले कुनै आवधिक घटनाको प्रति सेकेण्ड हुने दोहोरिने सङ्ख्यालाई जनाउँछ । विद्युत् अभियान्त्रिकीमा, यो प्रायः अल्टरनेटिङ करेन्ट (AC) को एक सेकेण्डमा हुने चक्रहरूको सङ्ख्या जनाउँछ ।

गणितीय रूपमा:

f=1\T

जहाँ,

f = फ्रिक्वेन्सी (हर्ट्ज, Hz)
T = एक चक्रको अवधि (सेकेन्ड, s)

विवरण:

AC सर्किटहरूमा, धारा र भोल्टेज बारम्बार दिशा परिवर्तन गर्छन् । फ्रिक्वेन्सीले प्रति सेकेन्ड कति पटक यो परिवर्तन (स्विचिङ) हुन्छ भन्ने बताउँछ ।

उदाहरण:
विश्वका धेरै घरायसी AC आपूर्तिहरू प्रायः ५० Hz वा ६० Hz हुन्छन्, जसको अर्थ ५० वा ६० चक्र प्रतिसेकेन्ड हुन्छ ।