ચેપ્ટર 3 વર્તમાન વીજવાળીયાનો વિજ્ઞાન

અભ્યાસો

3.1 કારની સ્ટોરેજ બેટરીની ઇમ્ફ $12 \mathrm{~V}$ છે. જો બેટરીની આંતરિક પ્રતિબંધની કિંમત $0.4 \Omega$ હોય, તો બેટરીમાંથી કેટલો મહત્તમ કરેન્ટ લઈ શકાય?

Show Answer

જવાબ

બેટરીની ઇમ્ફ, $E=12 \mathrm{~V}$

બેટરીની આંતરિક પ્રતિબંધ, $r=0.4 \Omega$

બેટરીમાંથી લઈને આવેલો મહત્તમ કરેન્ટ $=I$

ઓહ્મના નિયમ મુજબ,

$$ \begin{aligned} E & =I r \\ I & =\frac{E}{r} \\ & =\frac{12}{0.4}=30 \mathrm{~A} \end{aligned} $$

આપેલી બેટરીમાંથી લઈને આવેલો મહત્તમ કરેન્ટ $30 \mathrm{~A}$ છે.

3.2 ઇમ્ફ $10 \mathrm{~V}$ અને આંતરિક પ્રતિબંધ $3 \Omega$ ધરાવતી બેટરી રેસિસ્ટરની સાથે જોડાયેલી છે. જો રસ્તામાં કરેન્ટ $0.5 \mathrm{~A}$ હોય, તો રેસિસ્ટરની કિંમત શોધો? જ્યારે રસ્તો બંધ થાય છે ત્યારે બેટરીનો ટર્મિનલ વોલ્ટેજ શોધો?

Show Answer

જવાબ

બેટરીની ઇમ્ફ, $E=10 \mathrm{~V}$

બેટરીની આંતરિક પ્રતિબંધ, $r=3 \Omega$

રસ્તામાં કરેન્ટ, $I=0.5 \mathrm{~A}$

રેસિસ્ટરની કિંમત $=R$

ઓહ્મના નિયમ મુજબ કરેન્ટ માટેનો સંબંધ,

$I=\frac{E}{R+r}$

$R+r=\frac{E}{I}$

$=\frac{10}{0.5}=20 \Omega$

$\therefore R=20-3=17 \Omega$

રેસિસ્ટરનો ટર્મિનલ વોલ્ટેજ $=V$

ઓહ્મના નિયમ મુજબ,

$V=I R$

$=0.5 \times 17$

$=8.5 \mathrm{~V}$

તેથી, રેસિસ્ટરની કિંમત $17 \Omega$ છે અને ટર્મિનલ વોલ્ટેજ $8.5 \mathrm{~V}$ છે.

3.3 રૂમ તાપમાન $\left(27.0{ }^{\circ} \mathrm{C}\right)$ પર તપાવનારી એલિમેન્ટની પ્રતિબંધની કિંમત $100 \Omega$ છે. જો તાપમાનની કિંમત તપાવવામાં આવી હોય છે તો તે $117 \Omega$ થાય છે, તો રેસિસ્ટરના સામગ્રીના સામગ્રીનો તાપમાન કયો છે, જેનો તાપમાન કોએફિશિયન્ટ $1.70 \times 10^{-4}{ }^{\circ} \mathrm{C}^{-1}$ છે.

Show Answer

જવાબ

રૂમ તાપમાન, $T=27^{\circ} \mathrm{C}$

$T, R=100 \Omega$ પર તપાવનારી એલિમેન્ટની પ્રતિબંધની કિંમત

એલિમેન્ટનો તાપમાન $T_{1}$ છે.

$T_{1}, R_{1}=117 \Omega$ પર તપાવનારી એલિમેન્ટની પ્રતિબંધની કિંમત

એલિમેન્ટના સામગ્રીનો તાપમાન કોએફિશિયન્ટ,

$\alpha=1.70 \times 10^{-4 \circ} \mathrm{C}^{-1}$

$\alpha$ તાપમાન અને પ્રતિબંધ વચ્ચે નીતિ દ્વારા આપવામાં આવે છે,

$\alpha=\frac{R_{1}-R}{R\left(T_{1}-T\right)}$

$T_{1}-T=\frac{R_{1}-R}{R \alpha}$

$T_{1}-27=\frac{117-100}{100\left(1.7 \times 10^{-4}\right)}$

$T_{1}-27=1000$

$T_{1}=1027^{\circ} \mathrm{C}$

તેથી, $1027^{\circ} \mathrm{C}$ પર એલિમેન્ટની કિંમત $117 \Omega$ છે.

3.4 લંબાઈ $15 \mathrm{~m}$ અને એક એકર્થિક ક્ષેત્રફળ $6.0 \times 10^{-7} \mathrm{~m}^{2}$ ધરાવતા તરંગને નાનો કરેન્ટ પસાર થાય છે, અને તેની પ્રતિબંધની કિંમત $5.0 \Omega$ તરીકે માપવામાં આવી હોય છે. તરીકેના તાપમાન પર સામગ્રીનો રેસિસ્ટિવિટી શોધો?

Show Answer

જવાબ

તરંગની લંબાઈ, $l=15 \mathrm{~m}$

તરંગના ક્ષેત્રફળની કિંમત, $a=6.0 \times 10^{-7} \mathrm{~m}^{2}$

તરંગના સામગ્રીની પ્રતિબંધની કિંમત, $R=5.0 \Omega$

તરંગના સામગ્રીનો રેસિસ્ટિવિટી $=\rho$

રેસિસ્ટિવિટી સાથે પ્રતિબંધ નીતિ દ્વારા સંબંધિત છે

$$ \begin{aligned} R & =\rho \frac{l}{A} \\ \rho & =\frac{R A}{l} \\ & =\frac{5 \times 6 \times 10^{-7}}{15}=2 \times 10^{-7} \Omega \mathrm{m} \end{aligned} $$

તેથી, સામગ્રીનો રેસિસ્ટિવિટી $2 \times 10^{-7} \Omega \mathrm{m}$ છે.

3.5 વૈશ્વિક તરંગની પ્રતિબંધની કિંમત $2.1 \Omega$ છે તાપમાન $27.5^{\circ} \mathrm{C}$ પર, અને તાપમાન $100{ }^{\circ} \mathrm{C}$ પર તરંગની પ્રતિબંધની કિંમત $2.7 \Omega$ છે. વૈશ્વિકનો રેસિસ્ટિવિટીનો તાપમાન કોએફિશિયન્ટ નક્કી કરો.

Show Answer

જવાબ

તાપમાન, $T_{1}=27.5^{\circ} \mathrm{C}$

વૈશ્વિક તરંગની પ્રતિબંધની કિંમત $T_{1}, R_{1}=2.1 \Omega$ પર

તાપમાન, $T_{2}=100^{\circ} \mathrm{C}$

વૈશ્વિક તરંગની પ્રતિબંધની કિંમત $T_{2}, R_{2}=2.7 \Omega$ પર

વૈશ્વિકનો તાપમાન કોએફિશિયન્ટ $=\alpha$

તાપમાન અને પ્રતિબંધ વચ્ચે નીતિ દ્વારા સંબંધિત છે

$$ \begin{aligned} \alpha & =\frac{R_{2}-R_{1}}{R_{1}\left(T_{2}-T_{1}\right)} \\ & =\frac{2.7-2.1}{2.1(100-27.5)}=0.0039^{\circ} \mathrm{C}^{-1} \end{aligned} $$

તેથી, વૈશ્વિકનો તાપમાન કોએફિશિયન્ટ $0.0039^{\circ} \mathrm{C}^{-1}$ છે.

3.6 નિક્રોમ ઉપયોગ કરીને તપાવનારી એલિમેન્ટ સપ્લાય $230 \mathrm{~V}$ ની સાથે જોડાયેલો છે અને તે પ્રારંભિક કરેન્ટ 3.2 A લઈ શકે છે જે થોડા સેકંડમાં સ્થિર કિંમત $2.8 \mathrm{~A}$ પર સ્થિર થાય છે. જો રૂમ તાપમાન $27.0 ^{\circ} \mathrm{C}$ હોય છે તો તપાવનારી એલિમેન્ટનો સ્થિર તાપમાન શોધો? વર્ગમાંથી વરતાળ તાપમાન પર નિક્રોમનો પ્રતિબંધનો તાપમાન કોએફિશિયન્ટ $1.70 \times 10 ^{-4}{ }^{\circ} \mathrm{C} ^{-1}$ છે.

Show Answer

જવાબ

સપ્લાય વોલ્ટેજ, $V=230 \mathrm{~V}$

પ્રારંભિક કરેન્ટ લઈને આવેલો, $I_{1}=3.2 \mathrm{~A}$

પ્રારંભિક પ્રતિબંધ $=R_{1}$, જેની કિંમત નીતિ દ્વારા આપવામાં આવે છે,

$$ \begin{aligned} R_{1} & =\frac{V}{I} \\ & =\frac{230}{3.2}=71.87 \Omega \end{aligned} $$

સ્થિર સ્થિતિમાં કરેન્ટની કિંમત, $I_{2}=2.8 \mathrm{~A}$

સ્થિર સ્થિતિમાં પ્રતિબંધ $=R_{2}$, જેની કિંમત નીતિ દ્વારા આપવામાં આવે છે $R_{2}=\frac{230}{2.8}=82.14 \Omega$

નિક્રોમનો તાપમાન કોએફિશિયન્ટ, $\alpha=1.70 \times 10^{-4}{ }^{\circ} \mathrm{C}^{-1}$

નિક્રોમનો પ્રારંભિક તાપમાન, $T_{1}=27.0^{\circ} \mathrm{C}$

નિક્રોમ દ્વારા પહોંચાડવામાં આવેલો સ્થિર સ્થિતિનો તાપમાન $=T_{2}$

$T_{2}$ નીતિ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે $\alpha$,

$\alpha=\frac{R_{2}-R_{1}}{R_{1}\left(T_{2}-T_{1}\right)}$

$T_{2}-27^{\circ} \mathrm{C}=\frac{82.14-71.87}{71.87 \times 1.7 \times 10^{-4}}=840.5$

$T_{2}=840.5+27=867.5^{\circ} \mathrm{C}$

તેથી, તપાવનારી એલિમેન્ટનો સ્થિર તાપમાન $867.5^{\circ} \mathrm{C}$ છે

3.7 ચિત્ર 3.20 માં દર્શાવેલ નેટવર્કમાં દરેક શાખામાં કરેન્ટની કિંમત નક્કી કરો:

ચિત્ર 3.20

Show Answer

સામગ્રી ગુમ છે

3.8 ઇમ્ફ $8.0 \mathrm{~V}$ અને આંતરિક પ્રતિબંધ $0.5 \Omega$ ધરાવતી સ્ટોરેજ બેટરી સિર્સ રેસિસ્ટર $15.5 \Omega$ ની સાથે સિર્સ રેસિસ્ટર દ્વારા સપ્લાય $120 \mathrm{~V}$ ડીસી ની સાથે ચાર્જ થઈ રહી છે. ચાર્જ કરતી વખતે બેટરીનો ટર્મિનલ વોલ્ટેજ શોધો? ચાર્જ રસ્તામાં સિર્સ રેસિસ્ટરનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવામાં આવે છે?

Show Answer

જવાબ

સ્ટોરેજ બેટરીની ઇમ્ફ, $E=8.0 \mathrm{~V}$

બેટરીની આંતરિક પ્રતિબંધ, $r=0.5 \Omega$

ડીસી સપ્લાય વોલ્ટેજ, $V=120 \mathrm{~V}$

રેસિસ્ટરની કિંમત, $R=15.5 \Omega$

રસ્તામાં અસરકારક વોલ્ટેજ $=V^{1}$

$R$ સિર્સ રેસિસ્ટર દ્વારા સ્ટોરેજ બેટરીની સાથે જોડાયેલી છે. તેથી, તે લખી શકાય છે

$V^{1}=V-E$

$V^{1}=120-8=112 \mathrm{~V}$

રસ્તામાં પસાર થતો કરેન્ટ $=I$, જેની કિંમત નીતિ દ્વારા આપવામાં આવે છે,

$$ \begin{aligned} I & =\frac{V^{1}}{R+r} \\ & =\frac{112}{15.5+5}=\frac{112}{16}=7 \mathrm{~A} \end{aligned} $$

રેસિસ્ટર પર વોલ્ટેજ $R$ ગુણોત્તર દ્વારા આપવામાં આવે છે, $I R=7 \times 15.5=108.5 \mathrm{~V}$

ડીસી સપ્લાય વોલ્ટેજ $=$ ટર્મિનલ વોલ્ટેજ બેટરી + રેસિસ્ટર $R$ પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ

બેટરીનો ટર્મિનલ વોલ્ટેજ $=120-108.5=11.5 \mathrm{~V}$

ચાર્જ રસ્તામાં સિર્સ રેસિસ્ટર બાહ્ય સ્ત્રોતથી લઈને આવતા કરેન્ટને મર્યાદિત કરે છે. તેની અસંભવતામાં કરેન્ટ ખૂબ જ ઉંચો થશે. આ ખૂબ જ ખતરનાક છે.

3.9 ઉદાહરણ 3.1 માં અનુમાનિત કરવામાં આવેલ વિનામૂલ્ય રજૂઆત ધરાવતા તરંગના વિનામૂલ્ય રજૂઆત $8.5 \times 10^{28} \mathrm{~m}^{-3}$ છે. કપર તરંગની એક શાખા જેની લંબાઈ $3.0 \mathrm{~m}$ છે તેની એક અંતિમ બાજુથી બીજી અંતિમ બાજુ સુધી વિનામૂલ્ય રજૂઆત કેટલો સમય લાગે છે? તરંગના ક્ષેત્રફળની કિંમત $2.0 \times 10^{-6} \mathrm{~m}^{2}$ છે અને તે કરેન્ટ $3.0 \mathrm{~A}$ પસાર કરે છે.

Show Answer

જવાબ

તરંગના સામગ્રીમાં વિનામૂલ્ય રજૂઆતની ઘનસંખ્યા, $n=8.5 \times 10^{28} \mathrm{~m}^{-3}$ લંબાઈ ધરાવતા તરંગની કપર શાખા, $l=3.0 \mathrm{~m}$

તરંગના ક્ષેત્રફળની કિંમત, $A=2.0 \times 10^{-6} \mathrm{~m}^{2}$

તરંગ દ્વારા પસાર થતો કરેન્ટ, $I=3.0 \mathrm{~A}$, જેની કિંમત નીતિ દ્વારા આપવામાં આવે છે,

$I=n A \mathrm{e} V_{\mathrm{d}}$

જ્યાં,

$\mathrm{e}=$ વીજનો ચાર્જ $=1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C}$

$V_{\mathrm{d}}=$ ડ્રિફ્ટ વેલોસિટી $=\frac{\text { Length of the wire }(l)}{\text { Time taken to cover } l(t)}$

$I=n A \mathrm{e} \frac{l}{t}$

$t=\frac{n A \mathrm{e} l}{I}$

$=\frac{3 \times 8.5 \times 10^{28} \times 2 \times 10^{-6} \times 1.6 \times 10^{-19}}{3.0}$

$=2.7 \times 10^{4} \mathrm{~s}$

તેથી, તરંગની એક અંતિમ બાજુથી બીજી અંતિમ બાજુ સુધી વિનામૂલ્ય રજૂઆત લાગે છે $2.7 \times 10^{4} \mathrm{~s}$.



sathee Ask SATHEE

Welcome to SATHEE !
Select from 'Menu' to explore our services, or ask SATHEE to get started. Let's embark on this journey of growth together! 🌐📚🚀🎓

I'm relatively new and can sometimes make mistakes.
If you notice any error, such as an incorrect solution, please use the thumbs down icon to aid my learning.
To begin your journey now, click on

Please select your preferred language