విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క చర్యలు: ఉష్ణ, రసాయన, అయస్కాంత, కాంతి మరియు యాంత్రిక

సర్క్యూట్‌లోని ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ ఎల్లప్పుడూ ఏదో ఒక రకమైన చర్య ద్వారా వ్యక్తమవుతుంది. ఇది ఒక నిర్దిష్ట లోడ్ వద్ద ఆపరేషన్ మరియు కరెంట్ యొక్క సారూప్య ప్రభావం రెండూ కావచ్చు. అందువలన, ప్రస్తుత చర్య ద్వారా, ఇచ్చిన సర్క్యూట్లో దాని ఉనికి లేదా లేకపోవడం నిర్ధారించబడుతుంది: లోడ్ పనిచేస్తుంటే, కరెంట్ ఉంది. కరెంట్‌తో పాటు ఒక సాధారణ దృగ్విషయం గమనించినట్లయితే, సర్క్యూట్లో కరెంట్ ఉంది, మొదలైనవి.

సూత్రప్రాయంగా, విద్యుత్ ప్రవాహం వివిధ చర్యలకు కారణమవుతుంది: ఉష్ణ, రసాయన, అయస్కాంత (విద్యుదయస్కాంత), కాంతి లేదా యాంత్రిక, మరియు వివిధ రకాల ప్రస్తుత చర్యలు తరచుగా ఏకకాలంలో జరుగుతాయి. ఈ ప్రస్తుత దృగ్విషయాలు మరియు చర్యలు ఈ వ్యాసంలో చర్చించబడతాయి.

విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం

వైర్ ద్వారా ప్రత్యక్ష లేదా ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు, వైర్ వేడెక్కుతుంది. వివిధ పరిస్థితులు మరియు అప్లికేషన్లలో ఇటువంటి తాపన తీగలు కావచ్చు: లోహాలు, ఎలక్ట్రోలైట్లు, ప్లాస్మా, కరిగిన లోహాలు, సెమీకండక్టర్స్, సెమీమెటల్స్.

సరళమైన సందర్భంలో, ఒక విద్యుత్ ప్రవాహం నిక్రోమ్ వైర్ గుండా వెళితే, అది వేడెక్కుతుంది. ఈ దృగ్విషయం తాపన పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతుంది: ఎలక్ట్రిక్ కెటిల్స్లో, బాయిలర్లలో, హీటర్లలో, విద్యుత్ పొయ్యిలు మొదలైనవి. ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ వెల్డింగ్లో, ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత సాధారణంగా 7000 ° C కి చేరుకుంటుంది, మరియు మెటల్ సులభంగా కరుగుతుంది, ఇది కూడా ప్రస్తుత వేడి ప్రభావం.

సర్క్యూట్ యొక్క విభాగంలో విడుదలయ్యే వేడి మొత్తం ఈ విభాగానికి వర్తించే వోల్టేజ్, ప్రవహించే ప్రస్తుత విలువ మరియు దాని ప్రవాహం యొక్క సమయం (జౌల్-లెంజ్ చట్టం).

మీరు సర్క్యూట్ యొక్క ఒక విభాగానికి ఓం యొక్క నియమాన్ని మార్చిన తర్వాత, మీరు వేడి మొత్తాన్ని లెక్కించడానికి వోల్టేజ్ లేదా కరెంట్‌ని ఉపయోగించవచ్చు, కానీ మీరు సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిఘటనను తెలుసుకోవాలి ఎందుకంటే ఇది కరెంట్‌ను పరిమితం చేస్తుంది మరియు వాస్తవానికి వేడిని కలిగిస్తుంది. లేదా, సర్క్యూట్‌లో కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ తెలుసుకోవడం, మీరు ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి మొత్తాన్ని సులభంగా కనుగొనవచ్చు.

విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క రసాయన చర్య

ప్రత్యక్ష విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారా అయాన్లను కలిగి ఉన్న ఎలక్ట్రోలైట్స్ విద్యుద్విశ్లేషణ - ఇది కరెంట్ యొక్క రసాయన చర్య. ప్రతికూల అయాన్లు (అయాన్లు) విద్యుద్విశ్లేషణ సమయంలో సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ (యానోడ్)కి ఆకర్షితులవుతాయి మరియు సానుకూల అయాన్లు (కాటయాన్స్) ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ (కాథోడ్)కి ఆకర్షితులవుతాయి. అంటే, ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఉన్న పదార్థాలు ప్రస్తుత మూలం యొక్క ఎలక్ట్రోడ్‌ల వద్ద విద్యుద్విశ్లేషణ సమయంలో విడుదలవుతాయి.

ఉదాహరణకు, ఒక జత ఎలక్ట్రోడ్లు ఒక నిర్దిష్ట ఆమ్లం, క్షారాలు లేదా ఉప్పు యొక్క ద్రావణంలో మునిగిపోతాయి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహం సర్క్యూట్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, ఒక ఎలక్ట్రోడ్‌పై సానుకూల చార్జ్ మరియు మరొకదానిపై ప్రతికూల చార్జ్ సృష్టించబడుతుంది. ద్రావణంలో ఉన్న అయాన్లు రివర్స్ ఛార్జ్‌తో ఎలక్ట్రోడ్‌పై డిపాజిట్ చేయడం ప్రారంభిస్తాయి.

ఉదాహరణకు, కాపర్ సల్ఫేట్ (CuSO4) యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణ సమయంలో, రాగి కాటయాన్స్ Cu2 + సానుకూల చార్జ్‌తో ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కాథోడ్‌కు వెళతాయి, అక్కడ అవి తప్పిపోయిన ఛార్జ్‌ను స్వీకరిస్తాయి మరియు తటస్థ రాగి అణువులుగా మారి ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై స్థిరపడతాయి. హైడ్రాక్సిల్ సమూహం -OH యానోడ్‌కు ఎలక్ట్రాన్‌లను దానం చేస్తుంది మరియు ఫలితంగా ఆక్సిజన్ విడుదల అవుతుంది. ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన హైడ్రోజన్ కాటయాన్స్ H + మరియు ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన SO42- అయాన్లు ద్రావణంలో ఉంటాయి.

విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క రసాయన చర్య పరిశ్రమలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఉదాహరణకు, నీటిని దాని భాగాలుగా (హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్) విచ్ఛిన్నం చేయడానికి. అలాగే, విద్యుద్విశ్లేషణ మీరు వారి స్వచ్ఛమైన రూపంలో కొన్ని లోహాలను పొందడానికి అనుమతిస్తుంది. విద్యుద్విశ్లేషణ సహాయంతో, ఒక నిర్దిష్ట లోహం (నికెల్, క్రోమియం) యొక్క పలుచని పొర ఉపరితలంపై వర్తించబడుతుంది - అంతే. గాల్వానిక్ పూత మొదలైనవి

1832లో, మైఖేల్ ఫెరడే ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద విడుదలయ్యే పదార్ధం యొక్క ద్రవ్యరాశి m అనేది ఎలక్ట్రోలైట్ గుండా వెళ్ళే విద్యుత్ ఛార్జ్ qకి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని నిర్ధారించాడు. ఒక డైరెక్ట్ కరెంట్ I ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా సమయం t కోసం ప్రవహిస్తే, అప్పుడు ఫెరడే యొక్క మొదటి విద్యుద్విశ్లేషణ నియమం వర్తిస్తుంది:

ఇక్కడ అనుపాత కారకం k అనేది పదార్ధం యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ సమానమైనది. ఇది ఎలక్ట్రోలైట్ గుండా ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్ వెళ్ళినప్పుడు విడుదలయ్యే పదార్ధం యొక్క ద్రవ్యరాశికి సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది మరియు పదార్ధం యొక్క రసాయన స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క అయస్కాంత చర్య

ఏదైనా కండక్టర్‌లో (ఘన, ద్రవ లేదా వాయు స్థితిలో) విద్యుత్ ప్రవాహం సమక్షంలో, కండక్టర్ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం గమనించబడుతుంది, అంటే, ప్రస్తుత-వాహక కండక్టర్ అయస్కాంత లక్షణాలను పొందుతుంది.

కాబట్టి కరెంట్ ప్రవహించే తీగపైకి అయస్కాంతాన్ని తీసుకువస్తే, ఉదాహరణకు అయస్కాంత దిక్సూచి సూది రూపంలో, అప్పుడు సూది వైర్‌కు లంబంగా మారుతుంది మరియు మీరు వైర్‌ను ఐరన్ కోర్‌పై మూసివేసి నేరుగా పాస్ చేస్తే వైర్ ద్వారా ప్రస్తుత, కోర్ విద్యుదయస్కాంతం అవుతుంది.

1820లో, ఓర్స్టెడ్ అయస్కాంత సూదిపై కరెంట్ యొక్క అయస్కాంత ప్రభావాన్ని కనుగొన్నాడు మరియు ఆంపియర్ కరెంట్-వాహక వైర్ల యొక్క అయస్కాంత పరస్పర చర్య యొక్క పరిమాణాత్మక చట్టాలను స్థాపించాడు.

అయస్కాంత క్షేత్రం ఎల్లప్పుడూ కరెంట్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, అనగా, విద్యుత్ ఛార్జీలను కదిలించడం, ముఖ్యంగా - చార్జ్డ్ కణాలు (ఎలక్ట్రాన్లు, అయాన్లు). వ్యతిరేక ప్రవాహాలు ఒకదానికొకటి వికర్షిస్తాయి, ఏకదిశాత్మక ప్రవాహాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షిస్తాయి.

ప్రవాహాల యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాల పరస్పర చర్య కారణంగా ఇటువంటి యాంత్రిక పరస్పర చర్య సంభవిస్తుంది, అనగా, ఇది మొదట అయస్కాంత పరస్పర చర్య, మరియు అప్పుడు మాత్రమే - యాంత్రిక. అందువలన, ప్రవాహాల యొక్క అయస్కాంత పరస్పర చర్య ప్రాథమికమైనది.

1831లో, ఒక సర్క్యూట్ నుండి మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం మరొక సర్క్యూట్‌లో కరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుందని ఫెరడే కనుగొన్నాడు: ఉత్పత్తి చేయబడిన EMF అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క మార్పు రేటుకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. విద్యుదయస్కాంతాలలో మాత్రమే కాకుండా (ఉదాహరణకు, పారిశ్రామిక వాటిలో) అన్ని ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లలో ఈ రోజు వరకు ఉపయోగించే ప్రవాహాల అయస్కాంత చర్య ఇది ​​తార్కికం.

విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క కాంతి ప్రభావం

దాని సరళమైన రూపంలో, ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ యొక్క ప్రకాశించే ప్రభావాన్ని ఒక ప్రకాశించే దీపంలో గమనించవచ్చు, దీని యొక్క కాయిల్ తెల్లటి వేడికి ప్రవహించే కరెంట్ ద్వారా వేడి చేయబడుతుంది మరియు కాంతిని విడుదల చేస్తుంది.

ప్రకాశించే దీపం కోసం, కాంతి శక్తి పంపిణీ చేయబడిన విద్యుత్తులో 5% ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది, మిగిలిన 95% వేడిగా మార్చబడుతుంది.

ఫ్లోరోసెంట్ దీపాలు ప్రస్తుత శక్తిని కాంతిగా మరింత సమర్థవంతంగా మారుస్తాయి - ఫాస్ఫర్‌ల కారణంగా 20% వరకు విద్యుత్తు కనిపించే కాంతిగా మార్చబడుతుంది. అతినీలలోహిత వికిరణం పాదరసం ఆవిరిలో లేదా నియాన్ వంటి జడ వాయువులో విద్యుత్ ఉత్సర్గ నుండి.

విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క కాంతి ప్రభావం LED లలో మరింత ప్రభావవంతంగా గ్రహించబడుతుంది. ఒక విద్యుత్ ప్రవాహం pn జంక్షన్ ద్వారా ఫార్వర్డ్ దిశలో వెళుతున్నప్పుడు, చార్జ్ క్యారియర్లు-ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు-ఫోటాన్ల ఉద్గారాలతో (ఎలక్ట్రాన్లు ఒక శక్తి స్థాయి నుండి మరొకదానికి మారడం వలన) తిరిగి కలుపుతాయి.

GaAs, InP, ZnSe లేదా CdTe వంటి డైరెక్ట్-గ్యాప్ సెమీకండక్టర్స్ (అంటే ప్రత్యక్ష ఆప్టికల్ పరివర్తనాలు అనుమతించబడేవి) ఉత్తమ కాంతి ఉద్గారకాలు. సెమీకండక్టర్ల కూర్పును మార్చడం ద్వారా, అతినీలలోహిత (GaN) నుండి మధ్య-పరారుణ (PbS) వరకు అన్ని రకాల తరంగదైర్ఘ్యాల కోసం LED లను తయారు చేయవచ్చు. కాంతి వనరుగా LED యొక్క సామర్థ్యం సగటున 50% కి చేరుకుంటుంది.

విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క యాంత్రిక చర్య

పైన పేర్కొన్నట్లుగా, విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహించే ఏదైనా కండక్టర్ దాని చుట్టూ ఏర్పడుతుంది అయిస్కాంత క్షేత్రం… అయస్కాంత చర్యలు చలనంగా మార్చబడతాయి, ఉదాహరణకు ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లలో, మాగ్నెటిక్ లిఫ్టింగ్ పరికరాలలో, అయస్కాంత కవాటాలలో, రిలేలు మొదలైన వాటిలో.

ఒక కరెంట్ మరొకదానిపై యాంత్రిక చర్య ఆంపియర్ చట్టం ద్వారా వివరించబడింది. డైరెక్ట్ కరెంట్ కోసం ఈ చట్టాన్ని 1820లో ఆండ్రీ మేరీ ఆంపియర్ తొలిసారిగా స్థాపించారు. నుండి ఆంపియర్ యొక్క చట్టం ఇది ఒక దిశలో ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహాలతో సమాంతర తీగలు ఆకర్షిస్తాయి మరియు వ్యతిరేక దిశలలో ఉన్నవి తిప్పికొట్టబడతాయి.

ఆంపియర్ యొక్క చట్టాన్ని కూడా ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం ప్రస్తుత-వాహక కండక్టర్ యొక్క చిన్న విభాగంలో పనిచేసే శక్తిని నిర్ణయించే చట్టం అని కూడా పిలుస్తారు. అయస్కాంత క్షేత్రంలోని కరెంట్ మోసే వైర్ యొక్క మూలకంపై అయస్కాంత క్షేత్రం పనిచేసే శక్తి వైర్‌లోని కరెంట్ మరియు వైర్ యొక్క పొడవు మరియు అయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క మూలకం వెక్టర్ ఉత్పత్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

ఈ సూత్రం ఆధారంగా ఉంది ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు యొక్క ఆపరేషన్, ఇక్కడ రోటర్ టార్క్ M ద్వారా స్టేటర్ యొక్క బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో ప్రస్తుత ఆధారిత ఫ్రేమ్ పాత్రను పోషిస్తుంది.