ನೇರ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯ ಉದಾಹರಣೆ ಚರ್ಚಾ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು
ನೇರ ಪ್ರವಾಹ (DC) ವಿದ್ಯುತ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಪರಿಚಿತ ವಿದ್ಯಮಾನವಾಗಿದೆ. ನೇರ ಪ್ರವಾಹವು ವಾಹಕದ ಮೂಲಕ ಒಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಹರಿವು, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಟರ್ಮಿನಲ್ನಿಂದ ಋಣಾತ್ಮಕ ಟರ್ಮಿನಲ್ಗೆ. ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ, ಈ ವಿಷಯದ ಬಗ್ಗೆ ನಮ್ಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡಲು ನೇರ ಪ್ರವಾಹ ವಿದ್ಯುತ್ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಹಲವಾರು ಉದಾಹರಣೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಚರ್ಚೆಯನ್ನು ನಾವು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತೇವೆ.
1. ಸರಣಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್
ಪ್ರಶ್ನೆ 1:
4Ω, 6Ω ಮತ್ತು 10Ω ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೂರು ರೆಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸರಣಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು 20V ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಮೊದಲು, ನಾವು ಸರಣಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟು ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬೇಕು. ಸರಣಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ, ಒಟ್ಟು ಪ್ರತಿರೋಧವು (R_total) ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಮೊತ್ತವಾಗಿದೆ.
\[ R_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = R_1 + R_2 + R_3 \]
\[ R_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = 4Ω + 6Ω + 10Ω = 20Ω \]
ಅದಾದ ನಂತರ, ನಾವು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ಓಮ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ. ಓಮ್ ನಿಯಮವು \( V = I \times R \) ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಪ್ರವಾಹ (I) ಅನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:
\[ I = \frac{V}{R_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}}} \]
\[ I = \frac{20V}{20Ω} = 1A \]
ಆದ್ದರಿಂದ, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ವಿದ್ಯುತ್ 1 ಆಂಪಿಯರ್ಗಳು.
2. ಸಮಾನಾಂತರ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್
ಪ್ರಶ್ನೆ 2:
3Ω, 6Ω, ಮತ್ತು 12Ω ಪ್ರತಿರೋಧಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೂರು ಪ್ರತಿರೋಧಕಗಳನ್ನು ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು 12V ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿ ಪ್ರತಿರೋಧಕದ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಸಮಾನಾಂತರ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗೆ, ಪ್ರತಿ ರೆಸಿಸ್ಟರ್ನಾದ್ಯಂತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (V) ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಮೊದಲು, ನಾವು ಓಮ್ನ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪ್ರತಿ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕುತ್ತೇವೆ.
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12V}{3Ω} = 4A \]
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12V}{6Ω} = 2A \]
\[ I_3 = \frac{V}{R_3} = \frac{12V}{12Ω} = 1A \]
ಪ್ರತಿ ರೆಸಿಸ್ಟರ್ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ವಿದ್ಯುತ್ 4A, 2A, ಮತ್ತು 1A ಆಗಿದೆ.
ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಕಿರ್ಚಾಫ್ನ ಪ್ರಸ್ತುತ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಾವು ಮೂಲದಿಂದ ಹರಿಯುವ ಒಟ್ಟು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು, ಅದು ಒಂದು ಬಿಂದುವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಒಟ್ಟು ಪ್ರವಾಹವು ಅದರಿಂದ ಹೊರಡುವ ಪ್ರವಾಹಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ:
\[ I_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = I_1 + I_2 + I_3 = 4A + 2A + 1A = 7A \]
3. ಸರಣಿ ಮತ್ತು ಸಮಾನಾಂತರ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ
ಪ್ರಶ್ನೆ 3:
4Ω, 6Ω, 12Ω, ಮತ್ತು 12Ω ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನಾಲ್ಕು ರೆಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ 4Ω ಮತ್ತು 6Ω ಅನ್ನು ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ನಂತರ ಫಲಿತಾಂಶವನ್ನು 12Ω ಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಮೂರನೇ 12Ω ನೊಂದಿಗೆ ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲವು 24V ಆಗಿದ್ದರೆ, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ ಹರಿಯುವ ಒಟ್ಟು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಮೊದಲ ಹಂತವೆಂದರೆ ಮೊದಲ ಸರಣಿಯ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು.
\[ R_{\ಪಠ್ಯ{ಸರಣಿ}} = 4Ω + 6Ω = 10Ω \]
ನಂತರ, ನಾವು ಮೇಲಿನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು 12Ω ನೊಂದಿಗೆ ಸಮಾನಾಂತರ ಜೋಡಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತೇವೆ.
\[ \frac{1}{R_{\ಪಠ್ಯ{ಸಮಾನಾಂತರ}}} = \frac{1}{10Ω} + \frac{1}{12Ω} \]
\[ \frac{1}{R_{\ಪಠ್ಯ{ಸಮಾನಾಂತರ}}} = \frac{6}{60} + \frac{5}{60} = \frac{11}{60} \]
\[ R_{\ಪಠ್ಯ{ಸಮಾನಾಂತರ}} = \frac{60}{11}Ω \ಸುಮಾರು 5.45Ω \]
ಈಗ, ನಾವು ಈ ಫಲಿತಾಂಶವನ್ನು ಕೊನೆಯ 12Ω ನೊಂದಿಗೆ ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸುತ್ತೇವೆ.
\[ R_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = R_{\ಪಠ್ಯ{ಸಮಾನಾಂತರ}} + 12Ω \]
\[ R_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = 5.45Ω + 12Ω = 17.45Ω \]
ಒಟ್ಟು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ನಾವು ಓಮ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ:
\[ I_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = \frac{V}{R_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}}} \]
\[ I_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = \frac{24V}{17.45Ω} \ಸುಮಾರು 1.38A \]
4. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ
ಪ್ರಶ್ನೆ 4:
5Ω ಮೌಲ್ಯದ ಪ್ರತಿರೋಧಕ ಮತ್ತು 2A ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪ್ರತಿರೋಧಕವನ್ನು ನೀಡಿದರೆ, ಪ್ರತಿರೋಧಕದಿಂದ ಹೊರಹಾಕಲ್ಪಟ್ಟ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಪವರ್ (ಪಿ) ಅನ್ನು ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:
\[ P = I^2 \ಬಾರಿ R \]
\[ ಪಿ = (2 ಎ)^2 \ ಪಟ್ಟು 5Ω \]
\[ ಪಿ = 4 \ ಪಟ್ಟು 5 = 20W \]
ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರತಿರೋಧಕದಿಂದ ಹೊರಹಾಕಲ್ಪಟ್ಟ ಶಕ್ತಿಯು 20 ವ್ಯಾಟ್ಗಳು.
5. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿನ ಬಿಂದುಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ
ಪ್ರಶ್ನೆ 5:
ಒಂದು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ 10Ω ಮತ್ತು 20Ω ಅಳತೆಯ ಎರಡು ರೆಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ 30V ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲದೊಂದಿಗೆ ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದೆ. ಎರಡು ರೆಸಿಸ್ಟರ್ಗಳ ನಡುವಿನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ವಿಭವವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಾವು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕುತ್ತೇವೆ.
\[ R_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = 10Ω + 20Ω = 30Ω \]
\[ I = \frac{30V}{30Ω} = 1A \]
ಎರಡು ರೆಸಿಸ್ಟರ್ಗಳ ನಡುವಿನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿರುವ ವಿಭವವನ್ನು ಮೊದಲ ರೆಸಿಸ್ಟರ್ನಾದ್ಯಂತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡ್ರಾಪ್ ಅನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕುವ ಮೂಲಕ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು.
\[ V_{10Ω} = I \times R_1 = 1A \times 10Ω = 10V \]
ಹೀಗಾಗಿ, ಎರಡು ರೆಸಿಸ್ಟರ್ಗಳ ನಡುವಿನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ವಿಭವವು \( 30V – 10V = 20V \) ಆಗಿದೆ.
ತೀರ್ಮಾನ
ಈ ಲೇಖನವು ನೇರ ಪ್ರವಾಹದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಹಲವಾರು ಉದಾಹರಣೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಿದೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಸರಣಿ, ಸಮಾನಾಂತರ ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳು, ಹಾಗೆಯೇ ವಿವಿಧ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು ಸೇರಿವೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಯಾರಿಗಾದರೂ ಈ ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳ ಘನ ತಿಳುವಳಿಕೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯ. ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿಯಮಿತ ಅಭ್ಯಾಸವು ಈ ವಿಷಯವನ್ನು ಕರಗತ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಹೆಚ್ಚು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
