విద్యుత్తు
విద్యుత్తు లేదా విద్యుచ్ఛక్తి (ఆంగ్లం: Electricity) అనేది ఒక వాహక మధ్యఛ్చేదం గుండా ప్రమాణ కాలంలో ప్రవహించే ఎలక్ట్రాన్ ల ప్రవాహం. దీనిని ఆంపియర్ అనే యూనిట్స్‌లలో కొలుస్తారు. ఒక కులుంబ్ ఆవేశం ఒక సెకను కాలంలో ఒక వాహక మధ్యఛ్చేదం దాటితే ఒక ఆంపియర్ విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది అని అంటాం. విద్యుత్ప్రవాహం ప్రమాణం ఆంపియర్ లేదా కులుంబ్/సెకను.
క్రీ.పూ 600 సం.లో గ్రీసు దేశంలో థేల్స్ అనేశాస్త్ర వేత్త మొదట విద్యుచ్చక్తి ఉనికిని గుర్తించాడు. ఆ దేశంలో amber (సీమ గుగ్గిలం) ను చెట్ల యొక్క రెసిన్ నుండి తయారుచేసేవారు. ఆ గుగ్గిలాన్ని పిల్లి చర్మంలో రుద్దినపుడు ఆ పదార్థం చిన్న చిన్న తేలికైన వస్తువులను ఆకర్షించుటను గమనించాడు. గ్రీకు భాషలో ఏంబర్ కు మరియొక పేరు "electron" అందువల్ల ఆ ఆకర్షించే ధర్మమును ఎలక్ట్రిసిటి అని పిలిచారు. ఒక వస్తువును వేరొక వస్తువుతో రాపిడి చేసినపుడు ఒక పదార్థం యొక్క ఉపరితలంలో గల ఎలక్ట్రాన్లు (పరమాణువులోని ప్రాథమిక కణం) ఒక తలం నుండి వేరొక తలానికి బదిలీ అవుతాయి. అపుడు ఎలక్ట్రాన్లు కోల్పోయే వస్తువు తల ధనాత్మకం గాను, ఎలక్ట్రాన్లు గ్రహించిన తలం ఋణాత్మకం గాను యేర్పడుతుంది. ఈ రకమైన విద్యుచ్ఛక్తిని స్థిర విద్యుత్ అంటారు. క్రీ.శ 1600 సం.లో గిల్ బర్ట్ అనే శాస్త్రవేత్త రెండు రకాల ఆవేశాలుంటాయని ప్రతిపాదించాడు. గాజు కడ్డీపై సిల్కు గుడ్డతో రుద్దినపుడు గాజు కడ్డీ ధనాత్మకంగాను సిల్కు గుడ్డ ఋణాత్మకంగాను యేర్పడటాన్ని, అదేవిధంగా ఎబొనైట్ కడ్దీని ఉన్ని గుడ్డతో రుద్దినపుడు ఎబొనైట్ కడ్డీ ఋణావేశాన్ని, ఉన్ని గుడ్డ ధనావేశాన్ని పొందడాన్ని గమనించాడు. ఆ రెండు కడ్డీలు పరస్పరం ఆకర్షించుకొనుటను గమనించారు. ఈ స్థిర విద్యుత్ యొక్క ఉనికిని బెండుబంతి విధ్యుద్దర్శిని లేదా స్వర్ణపత్ర విధుద్దర్శిని ద్వారా తెలుసుకోవచ్చు. తర్వాత కాలంలో బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్ మెఘాలలో గల మెరుపులలో విద్యుత్ శక్తి ఉన్నదని లోహపు గాలిపటాలను ఎగురవేసి దానికి లోహపు తీగలు కట్టి నిర్థారించాడు. ఆయన లైట్నింగ్ కండక్టర్ను కనుగొన్నారు. ఇది పెద్ద భవనాలపై పిడుగులు (విధ్యుచ్చక్తి) పడకుండా అరికడుతుంది.
విద్యుత్ ఆవేశాలు అధిక పొటెన్షియల్ గల బిందువు నుండి అల్ప పొటెన్షియల్ గల బిందువుకు ప్రయాణం చేస్తాయి.
ఏకైక ధనాత్మక ఆవేశాన్ని అనంత దూరం నుండి అంతరాళంలో ఒక బిందువు వద్దకు త్వరణం లేకుండా విద్యుత్ క్షేత్రమునకు వ్యతిరేకంగా తీసుకొని రావడానికి వినియోగించే పని ఆ బిందువు వద్ద పొటెన్షియల్ అవుతుంది. దీనిని వోల్టు లలో కొలుస్తారు. రెండు బిందువుల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం కనుగొనుటకు వాడే పరికరం "వోల్టు మీటరు"
అంతరాళంలో A,B అనే రెండు బిందువులు వరుసగా V,V అనే పొటెన్షియల్ లను కలిగి ఉన్నాయనుకొందాం. ఇందులో ఒకటి ధనాత్మకమైనది వేరొకటి ఋణాత్మకమైనది కావచ్చు. దీనివలన A,B ల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం ఉన్నదని తెలియుచున్నది. వాహకంలో A చివర ధనాత్మకమైనది మరియు B చివర ఋణాత్మకమైనది అయినపుడు అనంత దూరం నుండి ఏకైన ధనావేశాన్ని A బిందువు వద్దకు తీసుకు రావడానికి అచ్చట ధనావేశం ఉన్నందువల్ల వికర్షణకు వ్యతిరేకంగా తీసుకు రావడానికి ఎక్కు వ పని చేయాలి. అందువల్ల A బిందువు వద్ద ఎక్కువ పొటెన్షియల్ ఉంటుంది. B అనే బిందువు ఋణాత్మకమైనది కావున ఏకైన ధనావేశాన్ని ఆ బిందువు వద్దకు తీసుకు రావడానికి ఆకర్షణ కారణంగా పని తక్కువ అవుతుంది. అందువలన B బిందువు వద్ద తక్కువ పొటెన్షియల్ ఉంటుంది. అందువలన విద్యుత్ ప్రవాహం A బిందువు నుండి B బిందువుకు ప్రవహిస్తుంది. దీనిని బట్టి ఎలక్ట్రాన్ లు తక్కువ గల A బిందువు వద్ద ఎక్కువ పొటెన్షియల్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ లు ఎక్కువగా గల B అనే బిందువు వద్ద తక్కువ పొటెన్షియల్ అని తెలుస్తుంది. అనగా విద్యుత్ A నుండి B కి ప్రవహిస్తే ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం B నుండి A కు ఉంటుంది. సాంప్రదాయక ధనావేశ దిశను విద్యుత్ ప్రవాహ దిశగా తీసుకుంటాము.
ఎలక్ట్రాన్లను అధిక పొటెన్షియల్ గల బిందువు వైపుకి తరలించటానికి విద్యుత్ ఘటం చేయు పనిని "విద్యుచ్ఛాలక బలం" అంటారు. దీనిని ఆంగ్లంలో (e.m.f) గా సూచిస్తారు. దీనిని వోల్టులలో కొలుస్తారు.
సాధారణ విద్యుత్ వలయములో సామర్థ్య జనకం,సామర్థ్య వినియోగదారు మరియు టాప్ కీ లను విద్యుత్ వాహకంతో చేయబడిన సంధానాలతో శ్రేణి సంధానం చేయబడుతుంది.
ఒక బ్యాటరీ యొక్క ఋణ ధ్రువాన్ని, మరో బ్యాటరీతో సంధించటం వలన ఏర్పడే అమరికను "బ్యాటరీల శ్రేణీ సంధానం" అంటారు.
రెండు అంత కంటే ఎక్కువ బ్యాటరీల యొక్క ధనధ్రువాలను ఒకబిందువుకు, ఋణ ధ్రువాలను ఒక బిందువుకు కలిపితే ఘటాలు సమాంతర సంధానంలో ఉన్నాయి అంటాం.
ఒక విద్యుత్ వలయంలో ఒక బల్బు యొక్క రెండవ టెర్మినల్ ని, రెండవ బల్బు యొక్క మొదటి టెర్మినల్ కి కలుపుతూ వలయాన్ని పూర్తి చేస్తే ఆ బల్బులు శ్రేణి సంధానం చేశారు అంటాం.
ఒక విద్యుత్ వలయంలో బల్బుల మొదటి టెర్మినలులన్నింటిని ఒక ఉమ్మడి బొందువుకు, రెండవ టెర్మినలులన్నింటిని ఒక ఉమ్మడి బిందువుకు కలిపి వలయాన్ని పూర్తి చేస్తే ఆ బల్బులు సమాంతర పద్ధతిలో సంధానం చేసారని అంటాం.
లోహలలోఉన స్వెచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు లోహానను ఉత్తమ విద్యుత్ వాహకాలుగా చేస్తాయి.చెక్క వంటి పదార్థాలలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు ఉండక పోవడం వలన ఇవి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకిస్తాయి.ఈ విధంగా చెక్క విద్యుత్ ప్రవాహానికి కలుగజేసే వ్యతిరేకత, రాగి వంటి లోహాలతో పోల్చినపుడు అనంతం అని చెప్పవచ్చు.రెండు వేర్వేరు మందాలున్న రాగితీగలు ఒకేలా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకించవు. దీనికి కారణం విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకించే లక్షణం ఆ వాహకం పొడవు, మందం పై ఆధారపడి ఉండును. ఒక పదార్థం విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకించే లక్షణాన్ని విద్యుత్ నిరోధం అంటారు.స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాహకం లోని విద్యుత్ ప్రవాహం (i) ఆ వాహకం రెండు వివరల మధ్య నున్న విద్యుత్ పొటెన్షియల్ (V) కి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
గా వ్రాయవచ్చు, ఇచట formula_6 అనుపాత స్థిరాంకం. ఇది వాహక నిరోధాన్ని సూచిస్తుంది.
ఓం నియమాన్ని మూడువిధాలుగా వ్రాయవచ్చు. అవి
ఈ మూడు సూత్రాలను సులువుగా గుర్తుంచుకొనుటకు "తమాషా త్ర్రిభుజం" ఉపయోగిస్తారు. దీనిలో formula_2 మూసివేస్తే formula_5అని,formula_3 మూసివేస్తే formula_16మరియుformula_17 మూసివేస్తే formula_18 కనిపిస్తుంది. దీనిద్వారా సూత్రాలను సులువుగా అవగాహన చేసుకోవచ్చు.
ఓం నియమాన్ని పాటించే వాహకాలను ఓమీయ వాహకాలు అంటారు.వీటిని రేఖీయ వాహకాలు అంటారు.
ఓం నియమాన్ని పాటించని వాహకాలను అఓమీయ వాహకాలు అంటారు.
వాహక నిరోధకత దాని స్వభావం పైన,దాని జ్యామితి పైన అధారపడి ఉంటుంది. ఇచ్చిన వాహక నిరోధం, దాని పొడవు, మధ్యచ్చేద వైశాల్యం,ఉష్ణోగ్రత పైన ఆధారపడి ఉంటుంది.
విశిష్ట నిరోధం యొక్క గుణకార విలోమాన్ని వాహకత్వం అంటారు. దీనికి ప్రమాణాలు formula_11 దీనిని గ్రీకు అక్షరమైన "σ" (సిగ్మా) తో సూచిస్తారు.
ఒక నిరోధం లోని రెండవ టెర్మినల్ ను రెండవనిరోధం లోనిమొదటి టెర్మినల్ కు, రెండవ నిరోధం లోని రెండవ టెర్మినల్ ను మూడవ నిరోధం లోనిమొదటి టెర్మినల్ కు ... ఈ విధంగా నిరోధాలను కలిపినట్లయితే ఆ సంధానాన్ని నిరోధాల శ్రేణి సంధానం అంటారు. ఇందులో ఫలిత నిరోధం విడివిడి నిరోధాల మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది.
ఫలిత నిరోధం=formula_30
formula_31 నిరోధాలను శ్రేణి సంధానం చేయునపుడు ఆ సంధానం చివరి టెర్మినల్ లను ఒక విద్యుత్ వలయానికి కలిపినపుడు వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహంformula_32 స్థిరంగా ఉంటుంది. కాని మూడు నిరోధాలు కూడా సామర్థ్య జనకం అయిన బ్యాటరీ యొక్క విద్యుచ్ఛాలక బలమునుformula_2ని పంచుకుంటాయి. అనగా బ్యాటరీ యొక్క ధ్రువాల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదంformula_2, formula_35 నిరోధం రెండు చివరల మధ్య formula_36 పొటెన్షియల్ భేదం, formula_37 నిరోధం రెండు చివరల మధ్య formula_38 పొటెన్షియల్ భేదం మరియు formula_39 నిరోధం రెండు చివరల మధ్య formula_40 పొటెన్షియల్ భేదంగా విభజించబడుతుంది. అనగా
నిరోధాల యొక్క మొదటి టెర్మినల్ లు ఒకవైపుకు రెండవ టెర్మినల్ నలు రెండవ వైపుకి కలిపినట్లయితే ఆ సంధానాన్ని సమాంతర సంధానం అంటారు.సమాంతర సంధానంలో ఫలిత నిరోధం యొక్క వ్యుత్క్రమం విడి విడి నిరోధాల వ్యుత్క్రమాల మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది.
ఫలిత నిరోధం= :formula_49
formula_31 నిరోధాలను సమాంతర సంధానం చేయునపుడు ఆ సంధానం చివరి టెర్మినల్ లను ఒక విద్యుత్ వలయానికి కలిపినపుడు నిరోధాల చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదంformula_2 స్థిరంగా ఉంటుంది. కాని మూడు నిరోధాల గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం formula_3విభజించబడుతుంది. అనగావలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహంformula_3, formula_35 నిరోధం గుండా formula_55 విద్యుత్ ప్రవాహం, formula_37 నిరోధం గుండా formula_57 విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు formula_39 నిరోధం గుండా formula_59 విద్యుత్ ప్రవాహంగా విభజించబడుతుంది. అనగా
ఘటము,బ్యాటరీ లేదా ఏదైనా శక్తి జనకం పనిచేసే రేటు దానికి సంధానం చేయబడిన విద్యుత్ సాధనంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ విద్యుత్ సాధనాలు వాటికి అందించబదిన పనిని కాంతి లేదా ఉష్ణం వంటి మరో శక్తి రూపంలోకిఒ మార్చుతాయి. కాబట్టి ఒక విద్యుత్ సాధనం ఎంత శక్తిని వినియోగించుకున్నది అనే అంశం, విద్యుత్ జనకం చేసిన పని నుండి నిర్థారించవచ్చు.
సామర్థానికి ప్రమాణం "వాట్"
విద్యుత్ సాధనాలు విద్యుచ్ఛక్తిని వినియోగించుకునే రేటుని, దాని వాటేజ్ గా నిర్వచిస్తారు.
కారకలు చేసే యాంత్రిక లేదా వేరే రూపంలోకి పనులను సులభంగా ఉష్ణంగా మార్చవచ్చునని జౌల్ అనే శాస్త్రవేత్త గమనించాడు. చేసిన పనికి, ఉత్పత్తి అయిన ఉష్ణానికి మధ్య తుల్యాంక సంబంధం ఉన్నదని నిరూపించాడు.
formula_6 నిరోధం ఉన్న ఒక విద్యుత్ సాధనంలో formula_2 పొటెన్షియల్ భెదంతో,formula_3 విద్యుత్ ప్రవాహం, formula_68 కాలంపాటు, ఉన్నపుదు జరిగే పనికి సమీకరణాలను ఈ క్రింది విధంగా వ్రాయవచ్చు.
మన ఇండ్లలో ఉపయోగించే విద్యుత్ సాధనాలు వినియోగించుకునే విద్యుచ్చక్తిని, మీటరు నమోదు చేస్తుంది. ఒక నిర్ణీత కాలంలో వినియోగమయిన విద్యుచ్చక్తిని నమోదు చేయాలంటే ఈ మీటరు యొక్క, తొలి, తుది రీడింగులను నమోదు చేయాలి. ఈ రెండు రీడింగుల భేదము ఆ నిర్ణీత కాలంలో వినియోగమైన విద్యుచ్చక్తి ప్రమాణాలను తెలుపుతుంది.
విద్యుద్విశ్లేషణం లో, విద్యుద్విశ్లేష్యం నుండి విడుదలయే అయానుల ద్రవ్యరాశి, దాని గుండా ప్రవహించే విద్యుత్తు కు, ప్రవహించిన కాలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
విద్యుత్ మోటారు
పూర్తి వ్యాసం కై చదవండి ట్రాన్స్‌ఫార్మర్
విద్యుచ్ఛక్తి సాధారణంగా విద్యుత్-యాంత్రిక జనరేటర్ల ద్వారా తయారుచేస్తారు. ఇవి నీటి ఆవిరి, గాలి, ప్రవహించే నీరు మొదలైన వాటి శక్తి మూలంగా పనిచేస్తాయి. బొగ్గు, సహజ వాయువు మొదలైన ఇంధన వనరులు ప్రకృతి సిద్ధంగా లభిస్తాయి. అణు విచ్ఛేదన ద్వారా వేడిని తద్వారా విద్యుచ్ఛక్తిని రియాక్టర్లులో తయారుచేస్తున్నారు. అతి వేగంగా వీచే గాలిని ఉపయోగించి గాలి మర ద్వారా విద్యుత్తు తయారుచేయవచ్చును. వీటన్నింటికి ముఖ్యమైన పరికరం ట్రాన్స్ ఫార్మర్.
సూర్య వికిరణాన్ని ఫోటోవోల్టాయిక్ ఘటాలను ఉపయోగించి సౌర విద్యుత్తుగా ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.
ఆధునాతన విద్యుత్తు బల్బు ఫారాక్స్ 25ఏళ్ల కాలం మన్నుతుంది. రోజుకు నాలుగు గంటలే వాడితే మరింత కాలం పనిచేస్తుంది. అతి తక్కువ విద్యుత్తును ఉపయోగించుకునే ఈ బల్బు 60వాట్ల కాంతి నిచ్చే బల్బుతో సమానమైన వెలుగునిస్తుంది.ధర రూ.2,275 .ఏటా రూ.60 నిర్వహణ కోసం ఖర్చు పెట్టాలి. మొదటి మూడేళ్లలోనే ఇది 27 పౌండ్లదాకా ఇంటి విద్యుత్తు బిల్లును పొదుపు చేస్తుంది.ఈ బల్బులో వెలుగును పెంచడానికీ, తగ్గించడానికీ అవకాశం ఉంది. (ఈనాడు25.10.2009)
ఐఐటీ ఖరగ్‌పూర్‌లో ఎంటెక్‌ చదువుతున్న మనోజ్‌ మండేలియా "మైక్రోబయల్‌ ఫ్యూయల్‌ సెల్‌(ఎంఎఫ్‌సీ)" జీవ విద్యుత్తు రసాయన ప్రక్రియద్వారా వ్యర్థ జలాలను వినియోగించి విద్యుత్తు ఉత్పత్తి చేశారు.
ఆటోమేటిక్ రీడింగ్ విధానంలో ప్రధాన కార్యాలయం నుంచే మీటర్ రీడింగ్ తీసుకునే అవకాశం ఉంది. పవర్ సరఫరా సమయంలో ఆయా ప్రాంతాలకు సరఫరా అవుతున్న ఫీడర్‌లకు ఒక కంప్యూటర్ చిప్‌ను అమర్చుతారు. దీనిని ఆయా ఫీడర్‌ల పరిధిలోని సబ్‌స్టేషన్‌ లకు అనుసంధానం చేస్తారు.ఒక్కోఫీడర్ నుంచి NO POWER
ఏ ఏ ప్రాంతాల్లోని సబ్ స్టేషన్‌ల ద్వారా విద్యుత్ సరఫరా అవుతుందన్నది కూడా రికార్డవుతుంది. ఇలా ఆయా సబ్‌స్టేషన్‌ల పరిధిలో ఎన్ని కనెక్షన్ దారులకు విద్యుత్ సరఫరా అవుతుందన్నది కూడా తెలిసి పోతుంది. ఆయా ప్రాంతాల్లోని సబ్‌స్టేషన్‌ల పరిధిలో వ్యక్తిగత కనెక్షన్ దారులకు కూడా నేరుగా ప్రధాన కార్యాలయానికి అనుసంధానం చేసే ప్రత్యేక టెక్నాలజీని ఉపయోగిస్తారు.దీంతో నేరుగా ప్రధాన కార్యాలయం నుంచి ఆయా మీటర్‌ల ద్వారా ఎంత విద్యుత్‌ఖర్చవుతుందన్నది తెలిసిపోతుంది. దీని వల్ల ఒక సబ్‌స్టేషన్ పరిధిలో ఫీడర్‌ల నుంచి ఎంత విద్యుత్ సరఫరా అవుతంది...ఎన్ని కనెక్షన్‌లకు ఇది వెళ్తున్నది ...అన్న విషయం కూడా తెలిసి పోతుంది. దీని వల్ల టెలిఫోన్ బిల్లు లాగా కరెంట్ బిల్లులు కూడా పంపిణీ చేసేందుకు అవకాశం వుంటుంది.
ఆయా సబ్‌స్టేషన్‌ల పరిధిలో ఎంత విద్యుత్ వృ«థా అవుతోందన్నది కూడా ఈ ఏఎంఆర్‌ల వల్ల తెలిసిపోతుంది.పంపీణీలో ట్రాన్స్‌మిషన్ లాస్‌ (వృథా),విద్యుత్ చౌర్యం దాదాపు 45శాతం వరకూ ఉంది.ఏఎంఆర్ మీటర్లను ఏర్పాటుచేసినట్టయితే వృధాను,విద్యుత్ చౌర్యాన్ని అరికట్టే అవకాశం ఉంది.ఆయా ప్రాంతాల్లో ఫీడర్‌లకు,సబ్ స్టేషన్‌లకు అనుసంధానంగా కొనసాగే ఆటేమేటిక్ మీటర్ రీడింగ్ టెక్నాలజీలో ఎక్కడ విద్యుత్ చౌర్యం జరుగుతోందన్న విషయం కూడా చాలా సులభంగా తెలిసిపోతుంది.విద్యుత్‌మీటర్ల ట్యాంపరింగ్‌ను ఈ టెక్నాలజీ చాలా సులభంగా పసిగట్టగలుగుతుంది. దీంతో ఏ ప్రాంతంలో ఇది ఎక్కువగా జరుగుతోందన్నది కూడా ప్రధానకార్యాలయానికి సమాచారం అందుతుంది.