આ પ્રકરણમાં આપણે બે વિનાશક કુદરતી ઘટનાઓની ચર્ચા કરીશું. આ છે વીજળી અને ધરતીકંપ. આ ઘટનાઓથી થતા વિનાશને ઘટાડવા માટે આપણે કયા પગલાં લઈ શકીએ તેની પણ આપણે ચર્ચા કરીશું.

12.1 વીજળી (લાઇટનિંગ)

તમે વીજળીના ખંભે જ્યારે તારો ઢીલા પડે છે ત્યારે ચમકારા જોયા હશે. જ્યારે પવન વાય છે અને તારોને હલાવે છે ત્યારે આ ઘટના ઘણી સામાન્ય છે. તમે પ્લગ તેના સોકેટમાં ઢીલો હોય ત્યારે પણ ચમકારા જોયા હશે. વીજળી પણ એક વિદ્યુતીય ચમકારો છે, પરંતુ વિશાળ પાયા પર.

પ્રાચીન સમયમાં, લોકો આ ચમકારાનું કારણ સમજતા ન હતા. તેથી, તેઓ વીજળીથી ડરતા હતા અને વિચારતા હતા કે દેવોનો ક્રોધ તેમની પર આવી રહ્યો છે. હવે, અલબત્ત, આપણે સમજીએ છીએ કે વીજળી મેઘોમાં ચાર્જના સંચયને કારણે થાય છે. આપણે વીજળીથી ડરવાની જરૂર નથી, પરંતુ આપણે આ ઘાતક ચમકારાથી સુરક્ષિત રહેવા માટે સાવચેતી રાખવી પડે છે.

ગ્રીકો જાણતા હતા તે ચમકારા

પ્રાચીન ગ્રીકો 600 બી.સી. જેટલા પ્રારંભિક સમયમાં જ જાણતા હતા કે જ્યારે ઍમ્બર (ઍમ્બર એ એક પ્રકારનો રેઝીન છે)ને ફર સાથે ઘસવામાં આવે છે, તો તે હલકી વસ્તુઓ જેવી કે વાળને આકર્ષે છે. તમે જોયું હશે કે જ્યારે તમે ઊન અથવા પોલિસ્ટરના કપડાં ઉતારો છો, ત્યારે તમારા વાળ સીધા ઊભા થઈ જાય છે. જો તમે આ કપડાં અંધારામાં ઉતારો, તો તમે ચમકારો પણ જોશો અને કડાકડાટનો અવાજ સંભળાશો. 1752માં બેન્જામિન ફ્રેન્કલિન, એક અમેરિકન વૈજ્ઞાનિકે બતાવ્યું કે વીજળી અને તમારા કપડાંમાંથી નીકળતો ચમકારો મૂળરૂપે સમાન ઘટનાઓ છે. જો કે, આ સમજણ આવવામાં 2000 વર્ષ લાગ્યા.

મને આશ્ચર્ય થાય છે કે સમાનતા સમજવામાં તેમને ઘણાં વર્ષો કેમ લાગ્યા.

વૈજ્ઞાનિક શોધો ઘણા લોકોના કઠિન પરિશ્રમનું પરિણામ છે. તે ક્યારેક લાંબો સમય લઈ શકે છે.

હવે આપણે વિદ્યુતીય ચાર્જના કેટલાક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરીશું. આપણે એ પણ જોઈશું કે તેઓ આકાશમાંની વીજળી સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે.

ચાલો વિદ્યુતીય ચાર્જની પ્રકૃતિ સમજવા માટે કેટલીક પ્રવૃત્તિઓ કરીએ. પરંતુ પહેલા યાદ કરો કે તમે રમત તરીકે શું રમ્યા હશો. જ્યારે તમે તમારા સૂકા વાળ પર પ્લાસ્ટિકનું સ્કેલ ઘસો છો, ત્યારે સ્કેલ કાગળના ખૂબ જ નાના ટુકડાઓને આકર્ષી શકે છે.

12.2 ઘસવાથી ચાર્જિંગ

પ્રવૃત્તિ 12.1

એક વપરાયેલ બોલપેન રિફિલ લો અને તેને પોલિથીનના ટુકડા સાથે જોરથી ઘસો. તેને કાગળના નાના ટુકડાઓની નજીક લાવો. ધ્યાન રાખો કે રિફિલના ઘસેલા છેડાને તમારા હાથ અથવા ધાતુની વસ્તુ સાથે સ્પર્શ ન કરો. સૂકા પાંદડા, છાલ અને સરસવના દાણાના નાના ટુકડાઓ સાથે પ્રવૃત્તિ પુનરાવર્તિત કરો. તમારા અવલોકનો નોંધો.

જ્યારે પ્લાસ્ટિક રિફિલને પોલિથીન સાથે ઘસવામાં આવે છે, ત્યારે તે થોડો વિદ્યુતીય ચાર્જ મેળવે છે. તે જ રીતે, જ્યારે પ્લાસ્ટિકની કાંસકીને સૂકા વાળ સાથે ઘસવામાં આવે છે, ત્યારે તે થોડો ચાર્જ મેળવે છે. આ વસ્તુઓને ચાર્જ થયેલી વસ્તુઓ કહેવામાં આવે છે. રિફિલ અને પ્લાસ્ટિક કાંસકીને ચાર્જ કરવાની પ્રક્રિયામાં, પોલિથીન અને વાળ પણ ચાર્જ થઈ જાય છે.

ચાલો તમારા માટે પરિચિત કેટલીક અન્ય વસ્તુઓને ચાર્જ કરવાનો પ્રયાસ કરીએ.

પ્રવૃત્તિ 12.2

કોષ્ટક 12.1માં યાદી બનાવેલી વસ્તુઓ અને સામગ્રી એકત્રિત કરો. કોષ્ટકમાં ઉલ્લેખિત સામગ્રી સાથે ઘસીને દરેકને ચાર્જ કરવાનો પ્રયાસ કરો. તમારા નિષ્કર્ષો નોંધો.

તમે કોષ્ટકમાં વધુ વસ્તુઓ ઉમેરી શકો છો.

કોષ્ટક 12.1

ઘસેલી વસ્તુઓ	ઘસવા માટે વપરાયેલી સામગ્રી	કાગળના ટુકડાઓને આકર્ષે છે/આકર્ષતી નથી	ચાર્જ થયેલ/ચાર્જ થયેલ નથી
રિફિલ	પોલિથીન, ઊનનું કપડું
બલૂન	પોલિથીન, ઊનનું કપડું, સૂકા વાળ
ઇરેઝર	ઊન
સ્ટીલનો ચમચો	પોલિથીન, ઊનનું કપડું

12.3 ચાર્જના પ્રકારો અને તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

આપણે આગળની પ્રવૃત્તિ માટે કોષ્ટક 12.1માંથી કેટલીક વસ્તુઓ પસંદ કરીશું.

પ્રવૃત્તિ 12.3

(a) બે બલૂન ફૂલાવો. તેમને એ રીતે લટકાવો કે તેઓ એકબીજાને સ્પર્શ ન કરે (ફિગ. 15.1). બંને બલૂનને ઊનના કપડા સાથે ઘસો અને છોડી દો. તમે શું અવલોકન કરો છો?

ફિગ. 12.1 : સમાન ચાર્જ એકબીજાને અપાકર્ષે છે

હવે ચાલો વપરાયેલ પેન રિફિલ સાથે આ પ્રવૃત્તિ પુનરાવર્તિત કરીએ. એક રિફિલને પોલિથીન સાથે ઘસો. ગ્લાસ ટમ્બલરનો સ્ટેન્ડ તરીકે ઉપયોગ કરીને તેને કાળજીપૂર્વક ગ્લાસ ટમ્બલરમાં મૂકો (ફિગ. 12.2).

ફિગ. 12.2 : સમાન ચાર્જ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

બીજી રિફિલને પણ પોલિથીન સાથે ઘસો. તેને ચાર્જ થયેલી રિફિલની નજીક લાવો. ચાર્જ થયેલ છેડાને તમારા હાથ સાથે સ્પર્શ ન કરવાની કાળજી રાખો. ટમ્બલરમાંની રિફિલ પર કોઈ અસર થાય છે? શું બંને એકબીજાને આકર્ષે છે, અથવા અપાકર્ષે છે?

આ પ્રવૃત્તિમાં આપણે એ જ સામગ્રીના બનેલી ચાર્જ થયેલી વસ્તુઓને નજીક લાવી છે. જો બે જુદી જુદી સામગ્રીના બનેલી ચાર્જ થયેલી વસ્તુઓને એકબીજાની નજીક લાવવામાં આવે તો શું થાય? ચાલો જાણીએ.

(b) એક રિફિલ ઘસો અને તેને પહેલાની જેમ કાળજીપૂર્વક ગ્લાસ ટમ્બલરમાં મૂકો (ફિગ. 12.3). ફૂલાવેલું ચાર્જ થયેલું બલૂન રિફિલની નજીક લાવો અને અવલોકન કરો.

ફિગ. 12.3 : અસમાન ચાર્જ એકબીજાને આકર્ષે છે

ચાલો અવલોકનોનો સારાંશ આપીએ:

• ચાર્જ થયેલા બલૂને ચાર્જ થયેલા બલૂનને અપાકર્ષ્યું.
• ચાર્જ થયેલી રિફિલે ચાર્જ થયેલી રિફિલને અપાકર્ષી.
• પરંતુ ચાર્જ થયેલા બલૂને ચાર્જ થયેલી રિફિલને આકર્ષી.

શું તે સૂચવે છે કે બલૂન પરનો ચાર્જ રિફિલ પરના ચાર્જથી જુદા પ્રકારનો છે? શું આપણે ત્યારે કહી શકીએ કે ચાર્જના બે પ્રકાર છે? શું આપણે એ પણ કહી શકીએ કે સમાન પ્રકારના ચાર્જ એકબીજાને અપાકર્ષે છે, જ્યારે જુદા પ્રકારના ચાર્જ એકબીજાને આકર્ષે છે?

જ્યારે કાચની લાકડીને રેશમ સાથે ઘસવામાં આવે ત્યારે તેના દ્વારા મેળવેલ ચાર્જને ધન (પોઝિટિવ) કહેવાની પ્રથા છે. બીજા પ્રકારના ચાર્જને ઋણ (નેગેટિવ) કહેવાય છે.

એવું અવલોકન થાય છે કે જ્યારે ચાર્જ થયેલી કાચની લાકડીને પોલિથીન સાથે ઘસેલી પ્લાસ્ટિક સ્ટ્રોની નજીક લાવવામાં આવે છે ત્યારે બંને વચ્ચે આકર્ષણ થાય છે.

તમારા મતે પ્લાસ્ટિક સ્ટ્રો પર કેવા પ્રકારનો ચાર્જ હશે? તમારો અંદાજ, કે પ્લાસ્ટિક સ્ટ્રો પર ઋણ ચાર્જ હશે, તે સાચો છે.

ઘસવાથી ઉત્પન્ન થયેલા વિદ્યુતીય ચાર્જ સ્થિર હોય છે. તેઓ પોતાનાથી ખસતા નથી. જ્યારે ચાર્જ ખસે છે, ત્યારે તેઓ વિદ્યુત પ્રવાહની રચના કરે છે. તમે કક્ષા VI થી વિદ્યુત પ્રવાહ વિશે વાંચી રહ્યા છો. સર્કિટમાં પ્રવાહ જે બલ્બને ચમકવા માટે કારણભૂત છે, અથવા જે પ્રવાહ તારને ગરમ બનાવે છે, તે ચાર્જની ગતિ સિવાય બીજું કંઈ નથી.

12.4 ચાર્જનું સ્થાનાંતરણ

પ્રવૃત્તિ 12.4

એક ખાલી જેમની બોટલ લો. બોટલના મોં કરતાં થોડું મોટું કાર્ડબોર્ડનો ટુકડો લો. તેમાં એક છિદ્ર પાડો જેથી મેટલ પેપર ક્લિપ દાખલ કરી શકાય. પેપર ક્લિપને ફિગ. 12.4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે ખોલો. એલ્યુમિનિયમ ફોઇલની બે પટ્ટીઓ દરેક લગભગ $4 \mathrm{~cm} \times 1 \mathrm{~cm}$ કાપો. તેમને પેપર ક્લિપ પર ફિગ. 12.4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે લટકાવો. પેપર ક્લિપને કાર્ડબોર્ડના ઢાંકણામાં એવી રીતે દાખલ કરો કે તે તેની સાથે લંબરૂપ હોય (ફિગ. 12.4). એક રિફિલ ચાર્જ કરો અને તેને પેપર ક્લિપના છેડા સાથે સ્પર્શ કરો. શું થાય છે તે જુઓ. શું ફોઇલ પટ્ટીઓ પર કોઈ અસર થાય છે? શું તેઓ એકબીજાને અપાકર્ષે છે અથવા આકર્ષે છે? હવે, પેપર ક્લિપના છેડા સાથે અન્ય ચાર્જ થયેલી વસ્તુઓને સ્પર્શ કરો. શું ફોઇલ પટ્ટીઓ બધા કિસ્સાઓમાં એ જ રીતે વર્તે છે? શું આ સાધનનો ઉપયોગ એ શોધવા માટે થઈ શકે છે કે શરીર ચાર્જ થયેલું છે કે નહીં? શું તમે સમજાવી શકો છો કે ફોઇલ પટ્ટીઓ એકબીજાને કેમ અપાકર્ષે છે?

ફિગ 12.4 : એક સરળ ઇલેક્ટ્રોસ્કોપ

એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ પટ્ટીઓ ચાર્જ થયેલી રિફિલથી પેપર ક્લિપ દ્વારા સમાન ચાર્જ મેળવે છે (યાદ રાખો કે ધાતુઓ વીજળીના સારા વાહક છે). સમાન ચાર્જ ધારણ કરતી પટ્ટીઓ એકબીજાને અપાકર્ષે છે અને તેઓ ખુલ્લી થઈ જાય છે. આવા ઉપકરણનો ઉપયોગ એ પરીક્ષણ કરવા માટે થઈ શકે છે કે વસ્તુ ચાર્જ ધારણ કરે છે કે નહીં. આ ઉપકરણને ઇલેક્ટ્રોસ્કોપ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

આમ, આપણે જોઈએ છીએ કે વિદ્યુતીય ચાર્જને ચાર્જ થયેલી વસ્તુથી બીજી વસ્તુમાં ધાતુના વાહક દ્વારા સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે.

પેપર ક્લિપના છેડાને હાથથી હળવેથી સ્પર્શ કરો અને તમે ફોઇલ પટ્ટીઓમાં ફેરફાર જોશો. તેઓ તેમની મૂળ સ્થિતિમાં પાછી આવે છે. ફોઇલ પટ્ટીઓને ચાર્જ કરવાનું અને પેપર ક્લિપને સ્પર્શ કરવાનું પુનરાવર્તિત કરો. દરેક વખતે તમે જોશો કે જેમ જ તમે પેપરક્લિપને હાથથી સ્પર્શ કરો છો તેમ ફોઇલ પટ્ટીઓ પડી જાય છે. આવું કેમ થાય છે? તેનું કારણ એ છે કે ફોઇલ પટ્ટીઓ તમારા શરીર દ્વારા પૃથ્વી પર ચાર્જ ગુમાવે છે. આપણે કહીએ છીએ કે ફોઇલ પટ્ટીઓ ડિસ્ચાર્જ થઈ ગઈ છે. ચાર્જ થયેલી વસ્તુમાંથી ચાર્જને પૃથ્વી પર સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયાને અર્થિંગ (ઇઅર્થિંગ) કહેવામાં આવે છે.

ઇમારતોમાં અર્થિંગ પૂરી પાડવામાં આવે છે જેથી વીજળીના પ્રવાહમાં કોઈ લીકેજને કારણે થતા વિદ્યુતીય આંચકાથી આપણે સુરક્ષિત રહી શકીએ.

12.5 વીજળીની વાર્તા

હવે ઘસવાથી ઉત્પન્ન થયેલા ચાર્જના સંદર્ભમાં વીજળીને સમજાવવું શક્ય છે. વાવાઝોડાના વિકાસ દરમિયાન, હવાના પ્રવાહ ઉપરની તરફ જાય છે જ્યારે પાણીનાં ટીપાંઓ નીચેની તરફ જાય છે. આ જોરદાર હલનચલન ચાર્જના વિભાજનનું કારણ બને છે. હજુ સંપૂર્ણ રીતે સમજાયેલી નથી તેવી પ્રક્રિયા દ્વારા, ધન ચાર્જ મેઘોની ઉપરની ધાર પાસે એકત્રિત થાય છે અને ઋણ ચાર્જ નીચેની ધાર પાસે જમા થાય છે. જમીનની નજીક પણ ધન ચાર્જનો સંચય થાય છે. જ્યારે એકત્રિત થયેલા ચાર્જની માત્રા ખૂબ મોટી બને છે, ત્યારે હવા, જે સામાન્ય રીતે વીજળીનો ખરાબ વાહક છે, તે હવે તેના પ્રવાહનો પ્રતિકાર કરવામાં સમર્થ નથી રહેતી. ઋણ અને ધન ચાર્જ મળે છે, તેજસ્વી પ્રકાશ અને અવાજની લીટીઓ ઉત્પન્ન કરે છે. આપણે લીટીઓને વીજળી તરીકે જોઈએ છીએ (ફિગ. 12.5). આ પ્રક્રિયાને વિદ્યુતીય ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે.

ફિગ. 12.5 : વીજળી તરફ દોરી જતો ચાર્જનો સંચય.

વિદ્યુતીય ડિસ્ચાર્જની પ્રક્રિયા બે અથવા વધુ મેઘો વચ્ચે, અથવા મેઘો અને પૃથ્વી વચ્ચે થઈ શકે છે. આજે આપણે આપણા પૂર્વજોની જેમ વીજળીથી ડરવાની જરૂર નથી. હવે આપણે મૂળભૂત ઘટના સમજીએ છીએ. વૈજ્ઞાનિકો આ સમજણને સુધારવા માટે કઠિન પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. જો કે, વીજળીનો હુમલો જીવન અને મિલકતનો નાશ કરી શકે છે. તેથી, આપણે આપણી જાતને સુરક્ષિત રાખવા માટે પગલાં લેવા જરૂરી છે.

12.6 વીજળીમાં સલામતી

વીજળી અને વાવાઝોડા દરમિયાન કોઈ ખુલ્લી જગ્યા સુરક્ષિત નથી.

• વાજ સંભળાવું એ સલામત જગ્યાએ દોડવા માટેની ચેતવણી છે.
• છેલ્લો વાજ સંભળાયા પછી, સલામત જગ્યામાંથી બહાર આવતા પહેલા થોડો સમય રાહ જુઓ.

સલામત જગ્યા શોધવી

ઘર અથવા ઇમારત એ સલામત જગ્યા છે.

જો તમે કાર અથવા બસ દ્વારા મુસાફરી કરી રહ્યા છો, તો વાહનની બારીઓ અને દરવાજા બંધ કરીને તમે અંદર સલામત છો.

વાવાઝોડા દરમિયાન કરવાનું અને ન કરવાનું

બહાર

ખુલ્લા વાહનો, જેમ કે મોટરબાઇક, ટ્રેક્ટર, બાંધકામ મશીનરી, ખુલ્લી કાર સલામત નથી. ખુલ્લા મેદાનો, ઊંચાં વૃક્ષો, પાર્કમાં આશ્રયસ્થાનો, ઊંચાઈવાળી જગ્યાઓ આપણને વીજળીના હુમલાથી સુરક્ષિત કરતી નથી.

વાવાઝોડા દરમિયાન છત્રી લઈ જવી એ બિલકુલ સારો વિચાર નથી.

જો જંગલમાં હોય, તો ટૂંકાં વૃક્ષો નીચે આશ્રય લો.

જો કોઈ આશ્રયસ્થાન ઉપલબ્ધ ન હોય અને તમે ખુલ્લા મેદાનમાં હોવ, તો બધા વૃક્ષોથી દૂર રહો. થાંભલાઓ અથવા અન્ય ધાતુની વસ્તુઓથી દૂર રહો. જમીન પર પડ્યા રહેશો નહીં. તેના બદલે, જમીન પર નીચે બેસી જાઓ. તમારા હાથ તમારા ઘૂંટણ પર રાખો અને હાથ વચ્ચે માથું રાખો (ફિગ. 12.6). આ સ્થિતિ તમને હુમલો થવા માટેનું સૌથી નાનું લક્ષ્ય બનાવશે.

ફિગ. 12.6 : વીજળી દરમિયાન સલામત સ્થિતિ

ઘરની અંદર

વીજળી ટેલિફોન કોર્ડ, વિદ્યુતીય તારો અને ધાતુની પાઈપોને અથડાઈ શકે છે (શું તમને યાદ છે, વીજળી એ વિદ્યુતીય ડિસ્ચાર્જ છે?). વાવાઝોડા દરમિયાન આ સાથે સંપર્ક ટાળવો જોઈએ. મોબાઇલ ફોન અને કોર્ડલેસ ફોનનો ઉપયોગ કરવો વધુ સલામત છે. જો કે, જે વ્યક્તિ તમારો ફોન વાયર્ડ ફોન દ્વારા પ્રાપ્ત કરી રહ્યો છે તેને