આપણે આપણા કાર્યોને સરળ બનાવવા માટે વીજળીનો ઘણા હેતુઓ માટે ઉપયોગ કરીએ છીએ. ઉદાહરણ તરીકે, આપણે વીજળીનો ઉપયોગ પંપો ચલાવવા માટે કરીએ છીએ જે કૂવામાંથી અથવા જમીનના સ્તરથી છત પરની ટાંકીમાં પાણી ઉપાડે છે. તમે વીજળીનો ઉપયોગ કયા અન્ય હેતુઓ માટે કરો છો? તમારી નોટબુકમાં તેમાંથી કેટલાકની યાદી બનાવો.

શું તમારી યાદીમાં લાઇટિંગ માટે વીજળીના ઉપયોગનો સમાવેશ થાય છે? વીજળી સૂર્યાસ્ત પછી પણ આપણા ઘરો, રસ્તાઓ, ઓફિસો, બજારો અને ફેક્ટરીઓને પ્રકાશિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે. આ આપણને રાત્રે કામ ચાલુ રાખવામાં મદદ કરે છે. પાવર સ્ટેશન આપણને વીજળી પૂરી પાડે છે. જો કે, વીજળીનો પુરવઠો નિષ્ફળ જઈ શકે છે અથવા તે કેટલાક સ્થળોએ ઉપલબ્ધ ન પણ હોય. આવી પરિસ્થિતિઓમાં, કેટલીકવાર ટોર્ચનો ઉપયોગ પ્રકાશ પૂરો પાડવા માટે થાય છે. ટોર્ચમાં એક બલ્બ હોય છે જે ચાલુ કરવામાં આવે ત્યારે પ્રકાશિત થાય છે. ટોર્ચને વીજળી ક્યાંથી મળે છે?

9.1. વિદ્યુત સેલ

ટોર્ચમાં બલ્બને વીજળી વિદ્યુત સેલ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે. વિદ્યુત સેલનો ઉપયોગ એલાર્મ ઘડિયાળો, કાંડાની ઘડિયાળો, ટ્રાન્ઝિસ્ટર રેડિયો, કેમેરા અને અન્ય ઘણા ઉપકરણોમાં પણ થાય છે. શું તમે ક્યારેય વિદ્યુત સેલને ધ્યાનથી જોયું છે? તમે જોયું હશે કે તેની એક બાજુ એક નાની મેટલ કેપ અને બીજી બાજુ એક મેટલ ડિસ્ક હોય છે (ફિગ. 9.1). શું તમે વિદ્યુત સેલ પર ચિહ્નિત થયેલા ધન (+) ચિહ્ન અને ઋણ (-) ચિહ્ન જોયા છે?

ફિગ.9. 1 એક વિદ્યુત સેલ

મેટલ કેપ એ વિદ્યુત સેલનો ધન ટર્મિનલ છે. મેટલ ડિસ્ક એ ઋણ ટર્મિનલ છે. બધા વિદ્યુત સેલમાં બે ટર્મિનલ હોય છે; એક ધન ટર્મિનલ અને એક ઋણ ટર્મિનલ.

વિદ્યુત સેલ તેની અંદર સંગ્રહિત રસાયણોમાંથી વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. જ્યારે વિદ્યુત સેલમાં રસાયણો ખતમ થઈ જાય છે, ત્યારે વિદ્યુત સેલ વીજળી ઉત્પન્ન કરવાનું બંધ કરી દે છે.

તમે અહીં બતાવેલ ખતરાનું ચિહ્ન થાંભલાઓ, વિદ્યુત સબસ્ટેશનો અને અન્ય ઘણી જગ્યાઓ પર પ્રદર્શિત જોયું હશે. તે લોકોને ચેતવણી આપવા માટે છે કે યોગ્ય રીતે ન સંભાળવામાં આવે તો વીજળી ખતરનાક હોઈ શકે છે. વીજળી અને વિદ્યુત ઉપકરણોને સંભાળવામાં લાપરવાહી ગંભીર ઇજાઓ અને કેટલીકવાર મૃત્યુ પણ કારણ બની શકે છે. તેથી, તમારે ક્યારેય વિદ્યુત વાયર અને સોકેટ સાથે પ્રયોગ કરવાનો પ્રયાસ ન કરવો જોઈએ. એ પણ યાદ રાખો કે પોર્ટેબલ જનરેટર દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વીજળી પણ સમાન રીતે ખતરનાક છે. વીજળી સંબંધિત તમામ પ્રવૃત્તિઓ માટે ફક્ત વિદ્યુત સેલનો જ ઉપયોગ કરો.

ફિગ. 9.2 (a) ટોર્ચ બલ્બ અને (b) તેનો અંદરનો દેખાવ

પછી વિદ્યુત સેલને નવા સેલ સાથે બદલવું પડે છે.
$\quad$ ટોર્ચ બલ્બમાં કાચનો બહારનો કેસ હોય છે જે મેટાલિક બેસ પર ફિક્સ કરવામાં આવે છે [ફિગ. 9.2 (a)]. બલ્બના કાચના કેસની અંદર શું છે?

પ્રવૃત્તિ 1

એક ટોર્ચ લો અને તેના બલ્બની અંદર જુઓ. તમે તમારા શિક્ષકની મદદથી બલ્બને બહાર પણ કાઢી શકો છો. તમે શું નોંધો છો? શું તમને કાચના બલ્બની મધ્યમાં એક પાતલો વાયર ફિક્સ થયેલો મળે છે [ફિગ. 9.2 (b)]? હવે ટોર્ચ ચાલુ કરો અને જુઓ કે બલ્બનો કયો ભાગ પ્રકાશિત થાય છે.

પ્રકાશ આપતા પાતળા વાયરને બલ્બનો ફિલામેન્ટ કહેવામાં આવે છે. ફિલામેન્ટ બે જાડા વાયર સાથે જોડાયેલો હોય છે, જે તેને આધાર પણ પૂરો પાડે છે, જેમ કે ફિગ. 9.2 (b) માં બતાવ્યા પ્રમાણે. આમાંથી એક જાડો વાયર બલ્બના પાયા પરના મેટલ કેસ સાથે જોડાયેલો હોય છે [ફિગ. 9.2 (b)]. બીજો જાડો વાયર પાયાના મધ્યમાંના મેટલ ટિપ સાથે જોડાયેલો હોય છે. બલ્બનો પાયો અને પાયાનો મેટલ ટિપ એ બલ્બના બે ટર્મિનલ છે.

ચેતવણી: સ્વિચ અને બલ્બ જેવા ઉપકરણ સાથે જોડ્યા વિના વિદ્યુત સેલના બે ટર્મિનલને ક્યારેય જોડશો નહીં. જો તમે આવું કરશો, તો વિદ્યુત સેલમાં રસાયણો ખૂબ જ ઝડપથી ખતમ થઈ જશે અને સેલ કામ કરવાનું બંધ કરી દેશે.

આ બે ટર્મિનલ એવી રીતે ફિક્સ કરવામાં આવે છે કે તેઓ એકબીજાને સ્પર્શ ન કરે. ઘરે ઉપયોગમાં લેવાતા વિદ્યુત બલ્બની ડિઝાઇન પણ સમાન હોય છે.
$\quad$ આમ, વિદ્યુત સેલ અને બલ્બ બંનેના બે-બે ટર્મિનલ હોય છે. તેમની પાસે આ બે ટર્મિનલ કેમ હોય છે?

9.2 વિદ્યુત સેલ સાથે જોડાયેલ બલ્બ

ચાલો વિદ્યુત સેલનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત બલ્બને પ્રકાશિત કરવાનો પ્રયાસ કરીએ. આપણે તે કેવી રીતે કરીશું?

પ્રવૃત્તિ 2

વિવિધ રંગના પ્લાસ્ટિક કવરિંગવાળા ચાર લંબાઈના વિદ્યુત વાયર લો. દરેક વાયરની લંબાઈના છેડે પ્લાસ્ટિક કવરિંગનો થોડો ભાગ દૂર કરો. આ દરેક લંબાઈના છેડે મેટલ વાયરને ખુલ્લા કરશે. ફિગ. 9.3 અને ફિગ. 9.4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે બે વાયરના ખુલ્લા ભાગોને સેલ સાથે અને અન્ય બેને બલ્બ સાથે ફિક્સ કરો.

ફિગ.9.3 બે વાયર જોડાયેલ વિદ્યુત સેલ

ફિગ. 9.4 બે વાયર સાથે જોડાયેલ બલ્બ

તમે ઇલેક્ટ્રિશિયન દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા ટેપ સાથે વાયરને બલ્બ સાથે ચોંટાડી શકો છો. વાયરને સેલ સાથે ફિક્સ કરવા માટે રબર બેન્ડ અથવા ટેપનો ઉપયોગ કરો.

હવે, બલ્બ સાથે ફિક્સ કરેલા વાયરને સેલ સાથે જોડેલા વાયર સાથે છ વિવિધ રીતે જોડો જેમ કે ફિગ. 9.5 (a) થી (f) માં બતાવ્યા પ્રમાણે. દરેક ગોઠવણી માટે, શોધો કે બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે કે નહીં. તમારી નોટબુકમાં દરેક ગોઠવણી માટે ‘હા’ અથવા ‘ના’ લખો.

હવે, જે ગોઠવણીઓમાં બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે તેને ધ્યાનથી જુઓ. તેની તુલના તે ગોઠવણીઓ સાથે કરો જેમાં બલ્બ પ્રકાશિત થતો નથી. શું તમે આ તફાવતનું કારણ શોધી શકો છો?

ફિગ. 9.5 (a) માં ગોઠવણી માટે વિદ્યુત સેલના એક ટર્મિનલની નજીકના વાયર પર તમારી પેન્સિલની નોક રાખો. બલ્બ સુધીના સમગ્ર માર્ગ સાથે વાયર સાથે પેન્સિલ ખસેડો. હવે, બલ્બના બીજા ટર્મિનલથી, સેલ સાથે જોડાયેલા બીજા વાયર સાથે આગળ વધો. ફિગ. 9.5 માં બધી અન્ય ગોઠવણીઓ માટે આ કવાયત પુનરાવર્તિત કરો. શું તે ગોઠવણીઓ માટે બલ્બ પ્રકાશિત થયો હતો જેમાં તમે પેન્સિલને એક ટર્મિનલથી બીજા ટર્મિનલ સુધી ખસેડી શક્યા ન હતા?

ફિગ. 9.5 વિદ્યુત સેલ અને બલ્બની વિવિધ ગોઠવણીઓ

9.3 વિદ્યુત પરિપથ

પ્રવૃત્તિ 2 માં તમે વિદ્યુત સેલના એક ટર્મિનલને વિદ્યુત બલ્બમાંથી પસાર થતા વાયર દ્વારા બીજા ટર્મિનલ સાથે જોડ્યા હતા. નોંધ કરો કે ફિગ. 9.5 (a) અને (f) માં બતાવેલ ગોઠવણીઓમાં, વિદ્યુત સેલના બે ટર્મિનલ બલ્બના બે ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલા હતા. આવી ગોઠવણી વિદ્યુત પરિપથનું ઉદાહરણ છે. વિદ્યુત પરિપથ વિદ્યુત સેલના બે ટર્મિનલ વચ્ચે વીજળી પસાર થવા (પ્રવાહ વહેવા) માટે સંપૂર્ણ માર્ગ પૂરો પાડે છે. જ્યારે પરિપથમાં પ્રવાહ વહે છે ત્યારે જ બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે.

વિદ્યુત પરિપથમાં, પ્રવાહની દિશા વિદ્યુત સેલના ધન ટર્મિનલથી ઋણ ટર્મિનલ તરફ લેવામાં આવે છે જેમ કે ફિગ.9.6 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.

ફિગ.9.6 વિદ્યુત પરિપથમાં પ્રવાહની દિશા

જ્યારે બલ્બના ટર્મિનલ વાયર દ્વારા વિદ્યુત સેલના ટર્મિનલ સાથે જોડાય છે, ત્યારે પ્રવાહ બલ્બના ફિલામેન્ટમાંથી પસાર થાય છે. આ બલ્બને પ્રકાશિત કરે છે.

કેટલીકવાર વિદ્યુત બલ્બ સેલ સાથે જોડાયેલ હોવા છતાં પણ પ્રકાશિત થતો નથી. આ બલ્બ ફ્યુઝ થઈ ગયો હોય તો થઈ શકે છે. ફ્યુઝ થયેલા બલ્બને ધ્યાનથી જુઓ. શું તેની અંદરનો ફિલામેન્ટ સાજો છે?
$\quad$ વિદ્યુત બલ્બ ઘણા કારણોસર ફ્યુઝ થઈ શકે છે. બલ્બ ફ્યુઝ થવાનું એક કારણ તેના ફિલામેન્ટમાં તૂટ છે. વિદ્યુત બલ્બના ફિલામેન્ટમાં તૂટનો અર્થ છે વિદ્યુત સેલના ટર્મિનલ વચ્ચે પ્રવાહના માર્ગમાં તૂટ. તેથી, ફ્યુઝ થયેલો બલ્બ પ્રકાશિત થતો નથી કારણ કે તેના ફિલામેન્ટમાંથી કોઈ પ્રવાહ પસાર થતો નથી.

શું તમે હવે સમજાવી શકો છો કે ફિગ. 9.5 (b), (c), (d) અને (e) માં બતાવેલ ગોઠવણીઓ સાથે કરવાનો પ્રયાસ કર્યો ત્યારે બલ્બ કેમ પ્રકાશિત થયો ન હતો?

હવે આપણે જાણીએ છીએ કે વિદ્યુત સેલનો ઉપયોગ કરીને બલ્બને કેવી રીતે પ્રકાશિત કરવો. શું તમે તમારા માટે એક ટોર્ચ બનાવવા માંગો છો?

પ્રવૃત્તિ 3

એક ટોર્ચ બલ્બ અને વાયરનો ટુકડો લો. પહેલાની જેમ વાયરના બંને છેડે પ્લાસ્ટિક કવરિંગ દૂર કરો. ફિગ. 9.7 માં બતાવ્યા પ્રમાણે એક વાયરનો એક છેડો વિદ્યુત બલ્બના પાયાની આસપાસ લપેટો. વાયરના બીજા છેડાને રબર બેન્ડ સાથે વિદ્યુત સેલના ઋણ ટર્મિનલ સાથે ફિક્સ કરો. હવે, બલ્બના પાયાની નોક, એટલે કે તેનું બીજું ટર્મિનલ, સેલના ધન ટર્મિનલ સંપર્કમાં લાવો.

ફિગ. 9.7 ઘરે બનાવેલી ટોર્ચ

પહેલી પાસે સેલ અને બલ્બની બીજી ગોઠવણી છે. શું નીચેની ગોઠવણીમાં ટોર્ચ બલ્બ પ્રકાશિત થશે?

શું બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે? હવે બલ્બને વિદ્યુત સેલના ટર્મિનલથી દૂર ખસેડો. શું બલ્બ પ્રકાશિત રહે છે? શું આ તમે તમારી ટોર્ચ ચાલુ અથવા બંધ કરો છો ત્યારે જે કરો છો તે સમાન નથી?

9.4 વિદ્યુત સ્વિચ

આપણી પાસે બલ્બના પાયાને સેલની નોકથી દૂર ખસેડીને આપણી ઘરે બનાવેલી ટોર્ચ ચાલુ અથવા બંધ કરવા માટેની ગોઠવણી હતી. આ એક સરળ સ્વિચ હતો, પરંતુ, ઉપયોગ કરવા માટે ખૂબ સરળ નહોતો. આપણે આપણા પરિપથમાં ઉપયોગ કરવા માટે બીજો સરળ અને સરળ સ્વિચ બનાવી શકીએ છીએ.

પ્રવૃત્તિ 4

તમે બે ડ્રોઇંગ પિન, એક સેફ્ટી પિન (અથવા પેપર ક્લિપ), બે વાયર અને થર્મો કોલની નાની શીટ અથવા લાકડાના બોર્ડનો ઉપયોગ કરીને સ્વિચ બનાવી શકો છો.

ફિગ. 9.8 એક સરળ સ્વિચ

સેફ્ટી પિનના એક છેડે રિંગમાં ડ્રોઇંગ પિન દાખલ કરો અને ફિગ. 9.8 માં બતાવ્યા પ્રમાણે તેને થર્મો કોલ શીટ પર ફિક્સ કરો. ખાતરી કરો કે સેફ્ટી પિનને મુક્ત રીતે ફેરવી શકાય. હવે, બીજી ડ્રોઇંગ પિનને થર્મો કોલ શીટ પર એવી રીતે ફિક્સ કરો કે સેફ્ટી પિનનો મુક્ત છેડો તેને સ્પર્શ કરી શકે. આ રીતે ફિક્સ કરેલી સેફ્ટી પિન આ પ્રવૃત્તિમાં તમારો સ્વિચ હશે.

ફિગ. 9.9 સ્વિચ સાથેનો વિદ્યુત પરિપથ

હવે, ફિગ. 9.9 માં બતાવ્યા પ્રમાણે આ સ્વિચ સાથે વિદ્યુત સેલ અને બલ્બને જોડીને પરિપથ બનાવો. સેફ્ટી પિનને ફેરવો જેથી તેનો મુક્ત છેડો બીજી ડ્રોઇંગ પિનને સ્પર્શ કરે. તમે શું અવલોકન કરો છો? હવે, સેફ્ટી પિનને દૂર ખસેડો. શું બલ્બ પ્રકાશિત રહે છે?
$\quad$ જ્યારે તમે સેફ્ટી પિનને બે ડ્રોઇંગ પિનને સ્પર્શ કરાવો ત્યારે તે ડ્રોઇંગ પિન વચ્ચેનું અંતર ઢાંકી દે છે. આ સ્થિતિમાં સ્વિચ ‘ઓન’ હોવાનું કહેવાય છે (ફિગ. 9.10).

ફિગ. 9.10 ‘ઓન’ સ્થિતિમાં સ્વિચ

સેફ્ટી પિનની સામગ્રી પ્રવાહને તેમાંથી પસાર થવા દે છે, પરિપથ પૂર્ણ હતો. તેથી, બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે.

બીજી બાજુ, જ્યારે સેફ્ટી પિન બીજી ડ્રોઇંગ પિનને સ્પર્શ કરતી ન હતી ત્યારે બલ્બ પ્રકાશિત થયો ન હતો. પરિપથ પૂર્ણ ન હતો કારણ કે બે ડ્રોઇંગ પિન વચ્ચે અંતર હતું.

બૂઝો દ્વારા ટોર્ચની અંદરની આકૃતિ ફિગ. 9.11 માં બતાવ્યા પ્રમાણે દોરવામાં આવી છે. જ્યારે આપણે સ્વિચ બંધ કરીએ છીએ, ત્યારે પરિપથ પૂર્ણ થાય છે અને બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે. શું તમે સંપૂર્ણ પરિપથ સૂચવતી આકૃતિ પર લાલ રેખા દોરી શકો છો?

ફિગ. 9.1 1 ટોર્ચનો અંદરનો દેખાવ

આ સ્થિતિમાં, સ્વિચ ‘ઓફ’ હોવાનું કહેવાય છે જેમ કે ફિગ. 9.9 માં.
$\quad$ સ્વિચ એક સરળ ઉપકરણ છે જે પરિપથને તોડે છે અથવા પૂર્ણ કરે છે. ઘરોમાં વિદ્યુત બલ્બ અને અન્ય ઉપકરણોના પ્રકાશિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સ્વિચ સમાન સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે જોકે તેમની ડિઝાઇન વધુ જટિલ હોય છે.

9.5 વિદ્યુત વાહક અને અવાહક

અમારી તમામ પ્રવૃત્તિઓમાં અમે પરિપથ બનાવવા માટે મેટલ વાયરનો ઉપયોગ કર્યો છે. ધારો કે અમે મેટલ વાયરને બદલે કપાસનો દોરો ઉપયોગમાં લઈએ છીએ. શું તમને લાગે છે કે આવા પરિપથમાં બલ્બ પ્રકાશિત થશે? વિદ્યુત પરિપથમાં કઈ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરી શકાય છે જેથી પ્રવાહ તેમાંથી પસાર થઈ શકે? ચાલો શોધીએ.

પ્રવૃત્તિ 5

વિદ્યુત પરિપથમાંથી સ્વિચને ડિસ્કનેક્ટ કરો જે તમે પ્રવૃત્તિ 4 માટે ઉપયોગમાં લીધો હતો. આ તમને ફિગ. 9.12 (a) માં બતાવ્યા પ્રમાણે વાયરના બે મુક્ત છેડા સાથે છોડશે. બે વાયરના મુક્ત છેડાને નજીક લાવો, તેમને એકબીજાને સ્પર્શ કરવા દો. શું બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે? તમે હવે આ ગોઠવણીનો ઉપયોગ કોઈપણ આપેલી સામગ્રી પ્રવાહને તેમાંથી પસાર થવા દે છે કે નહીં તે પરીક્ષણ કરવા માટે કરી શકો છો.

ફિગ. 9.12 (a) વાહકતા પરીક્ષક (b) પરીક્ષક કી સંપર્કમાં હોય ત્યારે બલ્બ પ્રકાશિત થાય છે કે નહીં તેનું પરીક્ષણ

વિવિધ પ્રકારની સામગ્રીના નમૂના એકત્રિત કરો જેમ કે સિક્કા, કોર