ITI Electrician 1st Year Module 4: चुंबकत्व और संधारित्र (Magnetism and Capacitors)
ब्लॉग का नाम: ELECTRICIAN EDUCATION
Module 4 में शामिल मुख्य टॉपिक
चुंबकीय शब्दावली, चुंबकीय पदार्थ और चुंबक के गुण (Magnetic Terms, Magnetic Materials and Properties of Magnet)
विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत और नियम (Principles and Laws of Electromagnetism)
चुंबकीय परिपथ, स्वप्रेरित तथा अन्योन्य प्रेरित EMF (Magnetic Circuits, Self and Mutually Induced EMF)
संधारित्र के प्रकार, कार्य, संयोजन और उपयोग (Capacitors – Types, Functions, Grouping and Uses)
1. चुंबकत्व क्या है? (What is Magnetism?)
चुंबकत्व विज्ञान की वह प्रक्रिया है, जिसमें कोई चुंबक लोहे, निकेल और कोबाल्ट जैसी वस्तुओं को अपनी ओर आकर्षित करता है। चुंबक के आसपास एक ऐसा क्षेत्र होता है, जिसमें चुंबकीय बल का प्रभाव महसूस किया जा सकता है। इसे चुंबकीय क्षेत्र (Magnetic Field) कहते हैं।
हम अपने दैनिक जीवन में चुंबक का उपयोग कई जगह करते हैं, जैसे इलेक्ट्रिक मोटर, जनरेटर, स्पीकर, पंखे और विद्युत उपकरणों में।
चुंबक के मुख्य गुण
चुंबक लोहे, निकेल और कोबाल्ट जैसी वस्तुओं को आकर्षित करता है।
प्रत्येक चुंबक के दो ध्रुव होते हैं।
चुंबक के ध्रुव उत्तर (North Pole) और दक्षिण (South Pole) कहलाते हैं।
समान ध्रुव एक-दूसरे को दूर धकेलते हैं।
विपरीत ध्रुव एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।
चुंबक को स्वतंत्र रूप से लटकाने पर वह लगभग उत्तर-दक्षिण दिशा में ठहरता है।
चुंबक के ध्रुवों का नियम
समान ध्रुव: N-N या S-S एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं।
विपरीत ध्रुव: N-S एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।
चुंबकीय पदार्थ (Magnetic Materials)
वे पदार्थ जो चुंबक की ओर आकर्षित होते हैं, चुंबकीय पदार्थ कहलाते हैं।
| पदार्थ | विशेषता |
|---|---|
| लोहा (Iron) | चुंबक से आकर्षित होता है |
| निकेल (Nickel) | चुंबकीय गुण रखता है |
| कोबाल्ट (Cobalt) | चुंबकीय गुण रखता है |
| स्टील (Steel) | स्थायी चुंबक बनाने में उपयोगी |
चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ (Magnetic Lines of Force)
चुंबक के आसपास चुंबकीय क्षेत्र को दिखाने वाली काल्पनिक रेखाओं को चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ कहते हैं।
इनकी विशेषताएँ:
चुंबक के बाहर ये उत्तर ध्रुव से दक्षिण ध्रुव की ओर जाती हैं।
चुंबक के अंदर ये दक्षिण ध्रुव से उत्तर ध्रुव की ओर जाती हैं।
दो चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक-दूसरे को नहीं काटतीं।
जहाँ रेखाएँ पास-पास होती हैं, वहाँ चुंबकीय क्षेत्र अधिक मजबूत होता है।
2. विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत और नियम (Electromagnetism)
जब किसी चालक तार में विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो उसके चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। इस घटना को विद्युत चुंबकत्व (Electromagnetism) कहते हैं।
इसी सिद्धांत पर विद्युत चुंबक, रिले, मोटर और कई विद्युत उपकरण काम करते हैं।
विद्युत चुंबक (Electromagnet)
जब लोहे की नरम छड़ पर इंसुलेटेड तार की कुंडली लपेटकर उसमें विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो वह छड़ चुंबक की तरह व्यवहार करने लगती है। इसे विद्युत चुंबक कहते हैं।
विद्युत चुंबक की ताकत किन बातों पर निर्भर करती है?
कुंडली में तार के फेरों की संख्या।
कुंडली में प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा।
कोर (Core) के पदार्थ का प्रकार।
दाहिने हाथ का अंगूठा नियम (Right Hand Thumb Rule)
यदि किसी सीधे चालक को दाहिने हाथ से इस प्रकार पकड़ें कि अंगूठा विद्युत धारा की दिशा बताए, तो मुड़ी हुई उंगलियाँ चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताती हैं।
फ्लेमिंग का बायाँ हाथ नियम (Fleming's Left Hand Rule)
इस नियम का उपयोग मोटर में बल या गति की दिशा ज्ञात करने के लिए किया जाता है।
बाएँ हाथ की तीनों उंगलियों को एक-दूसरे के लंबवत रखें:
अंगूठा – बल या गति की दिशा।
तर्जनी – चुंबकीय क्षेत्र की दिशा।
मध्यमा – विद्युत धारा की दिशा।
विद्युत चुंबक के उपयोग
इलेक्ट्रिक बेल में।
रिले और कॉन्टैक्टर में।
क्रेन द्वारा लोहे का सामान उठाने में।
इलेक्ट्रिक मोटर में।
चुंबकीय स्विचिंग उपकरणों में।
3. चुंबकीय परिपथ, स्वप्रेरण और अन्योन्य प्रेरण
चुंबकीय परिपथ (Magnetic Circuit)
जिस बंद मार्ग से चुंबकीय फ्लक्स गुजरता है, उसे चुंबकीय परिपथ कहते हैं।
जैसे विद्युत परिपथ में विद्युत धारा प्रवाहित होती है, उसी प्रकार चुंबकीय परिपथ में चुंबकीय फ्लक्स का मार्ग बनता है।
चुंबकीय फ्लक्स (Magnetic Flux)
किसी चुंबकीय क्षेत्र में उपस्थित कुल चुंबकीय बल रेखाओं की संख्या को चुंबकीय फ्लक्स कहते हैं।
संकेत: Φ (फाई)
SI मात्रक: वेबर (Weber)
संकेत: Wb
चुंबकीय फ्लक्स घनत्व (Magnetic Flux Density)
किसी सतह के प्रति इकाई क्षेत्रफल से गुजरने वाले चुंबकीय फ्लक्स को चुंबकीय फ्लक्स घनत्व कहते हैं।
सूत्र:
B = Φ / A
जहाँ:
B = चुंबकीय फ्लक्स घनत्व
Φ = चुंबकीय फ्लक्स
A = क्षेत्रफल
इसका SI मात्रक टेस्ला (Tesla) है।
चुंबकीय प्रतिष्टंभ (Reluctance)
चुंबकीय परिपथ में चुंबकीय फ्लक्स के प्रवाह का विरोध करने वाले गुण को चुंबकीय प्रतिष्टंभ कहते हैं।
इसे विद्युत परिपथ के प्रतिरोध के समान समझ सकते हैं।
स्वप्रेरण (Self Induction)
जब किसी कुंडली में बहने वाली विद्युत धारा बदलती है, तो उसी कुंडली में चुंबकीय फ्लक्स बदलता है और उसी कुंडली में EMF उत्पन्न होता है। इस घटना को स्वप्रेरण कहते हैं।
सूत्र:
e = -L × (dI/dt)
जहाँ:
e = प्रेरित EMF
L = स्वप्रेरकत्व
dI/dt = समय के साथ धारा में परिवर्तन की दर
स्वप्रेरकत्व का SI मात्रक हेनरी (Henry) है।
अन्योन्य प्रेरण (Mutual Induction)
जब एक कुंडली में विद्युत धारा बदलने से उसके पास रखी दूसरी कुंडली में EMF उत्पन्न होता है, तो इस घटना को अन्योन्य प्रेरण कहते हैं।
इस सिद्धांत का उपयोग ट्रांसफॉर्मर में किया जाता है।
उदाहरण: ट्रांसफॉर्मर की प्राथमिक कुंडली में AC सप्लाई देने पर बदलता हुआ चुंबकीय फ्लक्स द्वितीयक कुंडली में EMF उत्पन्न करता है।
4. संधारित्र (Capacitor)
संधारित्र एक विद्युत उपकरण है, जिसका उपयोग विद्युत आवेश और ऊर्जा को विद्युत क्षेत्र के रूप में संग्रहित करने के लिए किया जाता है।
संधारित्र में सामान्यतः दो चालक प्लेटें होती हैं। इनके बीच एक कुचालक पदार्थ रखा जाता है, जिसे डाइइलेक्ट्रिक (Dielectric) कहते हैं।
संधारित्र की धारिता (Capacitance)
किसी संधारित्र की विद्युत आवेश संग्रह करने की क्षमता को धारिता कहते हैं।
सूत्र:
C = Q / V
जहाँ:
C = धारिता
Q = विद्युत आवेश
V = वोल्टेज
धारिता का SI मात्रक फैराड (Farad) है। इसका संकेत F है।
संधारित्र के मुख्य भाग
दो चालक प्लेटें।
डाइइलेक्ट्रिक पदार्थ।
कनेक्शन टर्मिनल।
डाइइलेक्ट्रिक पदार्थ क्या है?
दोनों प्लेटों के बीच रखे गए कुचालक पदार्थ को डाइइलेक्ट्रिक कहते हैं।
उदाहरण:
हवा
कागज
माइका
सिरेमिक
प्लास्टिक फिल्म
संधारित्र के प्रकार (Types of Capacitors)
| संधारित्र | मुख्य विशेषता |
|---|---|
| पेपर कैपेसिटर | कागज डाइइलेक्ट्रिक के रूप में उपयोग होता है |
| सिरेमिक कैपेसिटर | सिरेमिक पदार्थ का उपयोग होता है |
| माइका कैपेसिटर | माइका डाइइलेक्ट्रिक होता है |
| इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर | अधिक धारिता के लिए उपयोगी |
| वैरिएबल कैपेसिटर | इसकी धारिता बदली जा सकती है |
संधारित्र का संयोजन (Grouping of Capacitors)
संधारित्रों को मुख्य रूप से दो प्रकार से जोड़ा जाता है।
1. समानांतर संयोजन (Parallel Combination)
जब सभी संधारित्रों के एक-एक टर्मिनल को एक साथ और दूसरे टर्मिनल को भी एक साथ जोड़ा जाता है, तो इसे समानांतर संयोजन कहते हैं।
सूत्र:
C = C1 + C2 + C3
समानांतर संयोजन में कुल धारिता बढ़ जाती है।
2. श्रेणी संयोजन (Series Combination)
जब एक संधारित्र का दूसरा टर्मिनल अगले संधारित्र के पहले टर्मिनल से जोड़ा जाता है, तो इसे श्रेणी संयोजन कहते हैं।
सूत्र:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
श्रेणी संयोजन में कुल धारिता प्रत्येक संधारित्र की धारिता से कम होती है।
संधारित्र के उपयोग (Uses of Capacitor)
पंखे की मोटर में।
सिंगल फेज मोटर को स्टार्ट करने में।
विद्युत सप्लाई में फिल्टर सर्किट के रूप में।
रेडियो और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में।
ऊर्जा संग्रह करने में।
पावर फैक्टर सुधारने में।
परीक्षा के लिए महत्वपूर्ण सूत्र (Important Formulas)
| विषय | सूत्र |
|---|---|
| फ्लक्स घनत्व | B = Φ / A |
| धारिता | C = Q / V |
| स्वप्रेरित EMF | e = -L × (dI/dt) |
| समानांतर कैपेसिटर | C = C1 + C2 + C3 |
| श्रेणी कैपेसिटर | 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 |
महत्वपूर्ण प्रश्न और उत्तर (One Line Question Answer)
चुंबक के कितने ध्रुव होते हैं? — दो।
चुंबक के ध्रुव कौन-कौन से हैं? — उत्तर और दक्षिण।
समान चुंबकीय ध्रुवों में क्या होता है? — प्रतिकर्षण।
विपरीत चुंबकीय ध्रुवों में क्या होता है? — आकर्षण।
चुंबकीय फ्लक्स का मात्रक क्या है? — वेबर।
चुंबकीय फ्लक्स घनत्व का मात्रक क्या है? — टेस्ला।
विद्युत चुंबकत्व क्या है? — विद्युत धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होने की घटना।
विद्युत चुंबक में सामान्यतः कौन-सी कोर उपयोग होती है? — नरम लोहे की कोर।
फ्लेमिंग के बाएँ हाथ के नियम का उपयोग कहाँ होता है? — मोटर में बल की दिशा ज्ञात करने में।
दाहिने हाथ का अंगूठा नियम क्या बताता है? — चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा।
स्वप्रेरण किसे कहते हैं? — उसी कुंडली में धारा बदलने से EMF उत्पन्न होना।
अन्योन्य प्रेरण किसे कहते हैं? — एक कुंडली के कारण दूसरी कुंडली में EMF उत्पन्न होना।
स्वप्रेरकत्व का मात्रक क्या है? — हेनरी।
संधारित्र का कार्य क्या है? — विद्युत आवेश और ऊर्जा संग्रह करना।
धारिता का मात्रक क्या है? — फैराड।
कैपेसिटर में डाइइलेक्ट्रिक क्या होता है? — प्लेटों के बीच रखा कुचालक पदार्थ।
समानांतर कैपेसिटर में कुल धारिता कैसे मिलती है? — सभी धारिताओं को जोड़कर।
श्रेणी कैपेसिटर में कुल धारिता कैसी होती है? — सबसे छोटी धारिता से भी कम।
पंखे में किसका उपयोग होता है? — कैपेसिटर का।
ट्रांसफॉर्मर किस सिद्धांत पर कार्य करता है? — अन्योन्य प्रेरण।
निष्कर्ष (Conclusion)
ITI Electrician के Module 4 में चुंबकत्व, विद्युत चुंबकत्व, चुंबकीय परिपथ, स्वप्रेरण, अन्योन्य प्रेरण और संधारित्र के बारे में पढ़ाया जाता है। ये सभी विषय इलेक्ट्रिकल ट्रेड के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। इनकी सहायता से विद्यार्थी मोटर, ट्रांसफॉर्मर और अन्य विद्युत उपकरणों के कार्य करने के सिद्धांत को आसानी से समझ सकते हैं।
ELECTRICIAN EDUCATION पर ITI Electrician 1st Year के सभी Modules को आसान हिंदी में पढ़ें और अपनी परीक्षा की तैयारी बेहतर बनाएं।
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