बुनियादी बिजलीप्रौद्योगिकी

वाट की विधि की शक्ति (अनुप्रयोग - अभ्यास)

विद्युत सेवा बिलिंग उपभोग पर निर्भर करता है विद्युत शक्तिइसलिए, यह समझना बहुत उपयोगी है कि यह क्या है, इसे कैसे मापा जाता है और वाट के नियम को लागू करके खपत को कैसे कम किया जाए। इसके अलावा, यह विद्युत नेटवर्क के अध्ययन और विद्युत उपकरणों के डिजाइन के लिए एक बुनियादी चर है।

वैज्ञानिक वाट ने एक कानून स्थापित किया, जो उनके नाम पर है, जो इस महत्वपूर्ण चर की गणना करना संभव बनाता है। अगला, इस कानून और इसके अनुप्रयोगों का अध्ययन।

मूल अवधारणा:

  • विद्युत सर्किट: विद्युत तत्वों का अंतर्संबंध जिसके माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित हो सकती है।
  • विद्युत प्रवाह: किसी प्रवाहकीय पदार्थ के माध्यम से प्रति इकाई समय विद्युत आवेश का प्रवाह। इसे एम्पीयर (ए) में मापा जाता है।
  • विद्युत तनाव: इसे संभावित अंतर या विद्युत वोल्टेज के रूप में भी जाना जाता है। यह किसी तत्व के माध्यम से विद्युत आवेश को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। इसे वोल्ट (V) में मापा जाता है।
  • Energía: कार्य करने की क्षमता. इसे जूल (J), या वाट-घंटे (Wh) में मापा जाता है।
  • विद्युत शक्ति: किसी निश्चित समय में किसी तत्व द्वारा वितरित या अवशोषित ऊर्जा की मात्रा। विद्युत शक्ति को वाट या वाट में मापा जाता है, जिसे W अक्षर से दर्शाया जाता है।

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वाट का नियम

वॉट का नियम यह बताता है "किसी डिवाइस द्वारा उपभोग की गई या वितरित की गई विद्युत शक्ति डिवाइस के माध्यम से बहने वाले वोल्टेज और करंट द्वारा निर्धारित की जाती है।"

वाट के नियम के अनुसार किसी उपकरण की विद्युत शक्ति, अभिव्यक्ति द्वारा दी जाती है:

पी=वी x आई

विद्युत शक्ति को वाट (डब्ल्यू) में मापा जाता है। चित्र 1 के "पावर त्रिकोण" का अक्सर उपयोग किया जाता है, जो बिजली, वोल्टेज या विद्युत प्रवाह को निर्धारित करने की अनुमति देता है।

वाट का नियम विद्युत शक्ति त्रिभुज
चित्र 1. विद्युत शक्ति त्रिभुज (https://citeia.com)

चित्र 2 शक्ति त्रिकोण में निहित सूत्रों को दर्शाता है।

सूत्र - विद्युत शक्ति त्रिभुज वाट का नियम
चित्र 2. सूत्र - विद्युत शक्ति त्रिभुज (https://citeia.com)

जेम्स वाट (ग्रीनोक, स्कॉटलैंड, 1736-1819)

वह एक मैकेनिकल इंजीनियर, आविष्कारक और रसायनज्ञ थे। 1775 में उन्होंने भाप इंजन का निर्माण किया, इन मशीनों के विकास में उनके योगदान के कारण औद्योगिक विकास शुरू हुआ। वह रोटरी इंजन, डबल इफेक्ट इंजन, स्टीम प्रेशर इंडिकेटर उपकरण आदि के निर्माता हैं।

इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में, इस अग्रणी के सम्मान में शक्ति की इकाई "वाट" (वाट, डब्ल्यू) है.

वाट के नियम का उपयोग करके ऊर्जा खपत और विद्युत सेवा बिलिंग की गणना

इस तथ्य से शुरू करते हुए कि विद्युत शक्ति एक निश्चित समय में किसी तत्व द्वारा वितरित या अवशोषित ऊर्जा की मात्रा है, ऊर्जा चित्र 3 में सूत्र द्वारा दी गई है।

सूत्र - ऊर्जा गणना
चित्र 3. सूत्र - ऊर्जा की गणना (https://citeia.com)

विद्युत ऊर्जा को आमतौर पर इकाई Wh में मापा जाता है, हालाँकि इसे जूल (1 J = 1 Ws), या हॉर्सपावर (hp) में भी मापा जा सकता है। विभिन्न माप लेने के लिए हम अनुशंसा करते हैं कि आप हमारा लेख पढ़ें विद्युत माप उपकरण.

1 व्यायाम वाट का नियम लागू करना 

आकृति 4 के तत्व के लिए, गणना करें:

  1. अवशोषित शक्ति
  2. 60 सेकंड तक ऊर्जा अवशोषित
वाट का नियम व्यायाम
चित्र 4. अभ्यास 1 (https://citeia.com)

समाधान अभ्यास 1

उ.- तत्व द्वारा अवशोषित विद्युत शक्ति चित्र 5 के अनुसार निर्धारित की जाती है।

विद्युत शक्ति की गणना
चित्र 5. विद्युत शक्ति की गणना (https://citeia.com)

बी.- अवशोषित ऊर्जा

अवशोषित ऊर्जा
अवशोषित ऊर्जा सूत्र

परिणाम:

पी=10डब्ल्यू; ऊर्जा = 600 जे

विद्युत ऊर्जा की खपत:

विद्युत सेवा प्रदान करने वाली कंपनियाँ बिजली की खपत के अनुसार दरें निर्धारित करती हैं। विद्युत ऊर्जा की खपत प्रति घंटे खपत होने वाली बिजली पर निर्भर करती है। इसे किलोवाट-घंटे (kWh), या हॉर्सपावर (hp) में मापा जाता है।


विद्युत खपत=ऊर्जा=पं

2 व्यायाम वाट का नियम लागू करना

आकृति 8 की घड़ी के लिए, एक 3 V लिथियम बैटरी खरीदी जाती है। बैटरी में, कारखाने से, 6.000 जूल की संग्रहीत ऊर्जा होती है। यह जानते हुए कि घड़ी 0.0001 ए विद्युत धारा की खपत करती है, बैटरी को कितने दिनों में बदलने की आवश्यकता होगी?

समाधान अभ्यास 2

कैलकुलेटर द्वारा खपत की गई विद्युत शक्ति वाट के नियम का उपयोग करके निर्धारित की जाती है:

विद्युत शक्ति
सूत्र विद्युत शक्ति

यदि कैलकुलेटर द्वारा खपत की गई ऊर्जा संबंध ऊर्जा = पीटी द्वारा दी गई है, तो समय "टी" को साफ़ करते हुए, और ऊर्जा और विद्युत शक्ति के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, बैटरी की अवधि का समय प्राप्त होता है। चित्र 6 देखें

बैटरी जीवन काल की गणना
चित्र 6. बैटरी जीवन काल की गणना (https://citeia.com)

बैटरी कैलकुलेटर को 20.000.000 सेकंड तक चालू रखने की क्षमता रखती है, जो 7,7 महीने के बराबर है।

परिणाम:

घड़ी की बैटरी 7 महीने के बाद बदल देनी चाहिए.

3 व्यायाम वाट का नियम लागू करना

किसी स्थानीय व्यक्ति के लिए बिजली सेवा में मासिक खर्चों का अनुमान जानना आवश्यक है, यह जानते हुए कि बिजली की खपत की दर $0,5/kWh है। चित्र 7 उन उपकरणों को दिखाता है जो परिसर के भीतर बिजली की खपत करते हैं:

  • 30 वॉट फ़ोन चार्जर, दिन में 4 घंटे काम करता है
  • डेस्कटॉप कंप्यूटर, 120 वॉट, दिन में 8 घंटे काम करने वाला
  • तापदीप्त बल्ब, 60 वॉट, दिन में 8 घंटे चलने वाला
  • डेस्क लैंप, 30 वॉट, दिन में 2 घंटे चालू
  • लैपटॉप, 60 वॉट, प्रति दिन 2 घंटे चालू
  • टेलीविजन, 20 वॉट, प्रतिदिन 8 घंटे संचालित
बिजली की खपत
चित्र 7 अभ्यास 3 (https://citeia.com)

समाधान:

विद्युत खपत को निर्धारित करने के लिए, संबंध ऊर्जा खपत = पीटी का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, टेलीफोन चार्जर के लिए, जो खपत करता है 30 वॉट और इसका उपयोग दिन में 4 घंटे किया जाता है, यह प्रति दिन 120 Wh या 0.120Kwh की खपत करेगा, जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है।

फ़ोन चार्जर की बिजली खपत की गणना (उदाहरण)
चित्र 8. टेलीफोन चार्जर की विद्युत खपत की गणना (https://citeia.com)

तालिका 1 स्थानीय उपकरणों की विद्युत खपत की गणना दिखाती है।  प्रतिदिन 1.900 Wh या 1.9kWh की खपत होती है।

बिजली की खपत की गणना अभ्यास 3 वाट का नियम
तालिका 1 बिजली खपत की गणना अभ्यास 3 (https://citeia.com)
फॉर्मूला मासिक ऊर्जा खपत
फॉर्मूला मासिक ऊर्जा खपत

$0,5/kWh की दर से, विद्युत सेवा की लागत होगी:

मासिक विद्युत व्यय फॉर्मूला
मासिक विद्युत व्यय फॉर्मूला

परिणाम:

प्रति माह 28,5 kWh की खपत के लिए परिसर में बिजली सेवा की लागत $57 प्रति माह है।

निष्क्रिय संकेत सम्मेलन:

कोई तत्व ऊर्जा को अवशोषित या आपूर्ति कर सकता है। जब किसी तत्व की विद्युत शक्ति का संकेत सकारात्मक होता है, तो तत्व ऊर्जा को अवशोषित कर रहा है। यदि विद्युत शक्ति ऋणात्मक है, तो तत्व विद्युत शक्ति की आपूर्ति कर रहा है। चित्र 9 देखें

विद्युत शक्ति का संकेत वाट का नियम
चित्र 9 विद्युत शक्ति का संकेत (https://citeia.com)

इसे "निष्क्रिय संकेत सम्मेलन" के रूप में स्थापित किया गया था कि विद्युत शक्ति:

  • यह सकारात्मक है यदि धारा तत्व में वोल्टेज के सकारात्मक टर्मिनल के माध्यम से प्रवेश करती है।
  • यदि धारा ऋणात्मक टर्मिनल से प्रवेश करती है तो यह ऋणात्मक है। चित्र 10 देखें
निष्क्रिय संकेत सम्मेलन वाट का नियम
चित्र 10. निष्क्रिय संकेत परिपाटी (https://citeia.com)

अभ्यास 4 वाट के नियम को लागू करना

चित्र 11 में दिखाए गए तत्वों के लिए, सकारात्मक संकेत सम्मेलन का उपयोग करके विद्युत शक्ति की गणना करें और इंगित करें कि तत्व ऊर्जा की आपूर्ति करता है या अवशोषित करता है:

विद्युत शक्ति वाट का नियम
चित्र 11. अभ्यास 4 (https://citeia.com)

समाधान:

चित्र 12 प्रत्येक उपकरण में विद्युत शक्ति की गणना दिखाता है।

वाट के नियम से विद्युत शक्ति की गणना
चित्र 12. विद्युत शक्ति की गणना - अभ्यास 4 (https://citeia.com)

परिणाम

को। (परिणाम व्यायाम ए) जब धारा धनात्मक टर्मिनल से प्रवेश करती है, तो शक्ति धनात्मक होती है:

p = 20W, तत्व ऊर्जा को अवशोषित करता है.

बी। (परिणाम व्यायाम बी) जब धारा धनात्मक टर्मिनल से प्रवेश करती है, तो शक्ति धनात्मक होती है:

p= – 6 W, तत्व ऊर्जा की आपूर्ति करता है.

वाट के नियम के लिए निष्कर्ष:

वाट (डब्ल्यू) में मापी गई विद्युत शक्ति इंगित करती है कि विद्युत ऊर्जा को कितनी तेजी से परिवर्तित किया जा सकता है।

वाट का नियम विद्युत प्रणालियों में विद्युत शक्ति की गणना के लिए समीकरण प्रदान करता है, जो शक्ति, वोल्टेज और विद्युत धारा के बीच सीधा संबंध स्थापित करता है: p=vi

विद्युत ऊर्जा का अध्ययन उपकरण के प्रदर्शन को निर्धारित करने, विद्युत खपत को कम करने, विद्युत सेवा के संग्रह के लिए, अन्य अनुप्रयोगों के लिए उनके डिजाइन में उपयोगी है।

जब कोई उपकरण ऊर्जा की खपत करता है तो विद्युत शक्ति सकारात्मक होती है, यदि यह ऊर्जा की आपूर्ति करता है तो बिजली नकारात्मक होती है। विद्युत सर्किट में शक्ति के विश्लेषण के लिए, आमतौर पर सकारात्मक संकेत सम्मेलन का उपयोग किया जाता है, जो इंगित करता है कि यदि विद्युत प्रवाह सकारात्मक टर्मिनल के माध्यम से प्रवेश करता है तो तत्व में शक्ति सकारात्मक है।

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