ભૌતિકશાસ્ત્ર વિદ્યુત

મુખ્ય ખ્યાલો અને સૂત્રો

# ખ્યાલ ઝડપી સમજૂતી
1 ઓહ્મનો નિયમ V = I × R (વોલ્ટેજ = વિદ્યુતપ્રવાહ × પ્રતિરોધ) – ફક્ત સતત તાપમાને અને ઓહ્મિક વાહકો માટે કામ કરે છે.
2 શ્રેણીમાં પ્રતિરોધ R_total = R₁ + R₂ + … (વિદ્યુતપ્રવાહ સમાન, વોલ્ટેજ વહેંચાય છે)
3 સમાંતરમાં પ્રતિરોધ 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + … (વોલ્ટેજ સમાન, વિદ્યુતપ્રવાહ વહેંચાય છે)
4 વિદ્યુત શક્તિ P = V I = I² R = V²/R (એકમ: વોટ)
5 જૌલનો ઉષ્માનો નિયમ H = I² R t (ઉષ્મા ∝ વિદ્યુતપ્રવાહનો વર્ગ)
6 વિશિષ્ટ પ્રતિરોધ ρ = R A / l (પદાર્થનો ગુણધર્મ, એકમ Ω-m)
7 વાહકતા G = 1/R (એકમ: સીમેન્સ, S)

10 પ્રેક્ટિસ MCQ પ્રશ્નો

  1. 220 V, 100 W નો બલ્બ 110 V સાથે જોડવામાં આવે છે. વપરાશ પાવર હશે – A) 100 W
    B) 75 W
    C) 50 W
    D) 25 W

જવાબ: D
ઉકેલ: બલ્બનો પ્રતિરોધ R = V²/P = 220²/100 = 484 Ω. નવો પાવર P′ = V′²/R = 110²/484 = 25 W.
શૉર્ટકટ: P ∝ V²; વોલ્ટેજ અડધું થાય → પાવર મૂળનો (½)² = ¼ થાય.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: વોલ્ટેજ સાથે પાવર સ્કેલિંગ.

  1. સમાંતરમાં ત્રણ 6 Ω ના પ્રતિરોધોનો કુલ પ્રતિરોધ આપે છે – A) 18 Ω
    B) 6 Ω
    C) 2 Ω
    D) 0.5 Ω

જવાબ: C
ઉકેલ: 1/R = 1/6 + 1/6 + 1/6 = 3/6 ⇒ R = 2 Ω.
શૉર્ટકટ: સમાંતરમાં n સમાન પ્રતિરોધો R → R_total = R/n.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: સમાંતર જૂથ.

  1. વિશિષ્ટ પ્રતિરોધનો એકમ છે – A) Ω
    B) Ω-m
    C) Ω/m
    D) mho-m

જવાબ: B
ઉકેલ: ρ = R A / l → Ω × m² / m = Ω-m.
શૉર્ટકટ: યાદ રાખો “rho-unit = ohm-metre”.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: વિશિષ્ટ પ્રતિરોધ એકમ.

  1. 10 s માટે 5 Ω ના પ્રતિરોધમાંથી 2 A નો પ્રવાહ વહે છે. ઉત્પન્ન થયેલી ઉષ્મા છે – A) 50 J
    B) 100 J
    C) 200 J
    D) 500 J

જવાબ: C
ઉકેલ: H = I² R t = 2² × 5 × 10 = 200 J.
શૉર્ટકટ: પ્રથમ વિદ્યુતપ્રવાહનો વર્ગ કરો (2² = 4) પછી ગુણાકાર કરો.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: જૌલ ગરમી.

  1. કિર્ચહોફનો બીજો નિયમ સંરક્ષણ પર આધારિત છે – A) ચાર્જ
    B) ઊર્જા
    C) વેગમાન
    D) દળ

જવાબ: B
ઉકેલ: ΣIR = ΣEMF → બંધ લૂપમાં કાર્ય/ઊર્જા સંતુલન.
શૉર્ટકટ: “K-2 = Energy”.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: કિર્ચહોફના નિયમો.

  1. 220 V પર 1 kW હીટર કામ કરે છે. ખેંચાતો વિદ્યુતપ્રવાહ અંદાજે છે – A) 0.22 A
    B) 2.2 A
    C) 4.5 A
    D) 22 A

જવાબ: C
ઉકેલ: I = P/V = 1000/220 ≈ 4.5 A.
શૉર્ટકટ: 1000 ÷ 220 ≈ 100 ÷ 22 ≈ 4.5.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: પાવરમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ.

  1. તારનો પ્રતિરોધ 10 Ω છે. જો તેની લંબાઈ બમણી કરવામાં આવે અને ક્ષેત્રફળ અડધું કરવામાં આવે, તો નવો પ્રતિરોધ છે – A) 5 Ω
    B) 10 Ω
    C) 20 Ω
    D) 40 Ω

જવાબ: D
ઉકેલ: R ∝ l/A; l → 2l, A → A/2 ⇒ R_new = 10 × (2/0.5) = 10 × 4 = 40 Ω.
શૉર્ટકટ: “બમણી લંબાઈ અને અડધું ક્ષેત્રફળ → 4× પ્રતિરોધ”.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: પ્રતિરોધ ભૂમિતિ.

  1. 47 kΩ ±10% રેઝિસ્ટરનો રંગ કોડ છે – A) પીળો-જાંબલી-નારંગી-ચાંદી
    B) પીળો-જાંબલી-પીળો-ચાંદી
    C) પીળો-જાંબલી-લાલ-ચાંદી
    D) પીળો-જાંબલી-કાળો-સોનું

જવાબ: B
ઉકેલ: 47 × 10³ Ω → 4-7-4 (પીળો-જાંબલી-પીળો) અને ચાંદી = ±10%.
શૉર્ટકટ: “4-7-0000” → 4,7,4 બેન્ડ.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: રેઝિસ્ટર રંગ કોડ.

  1. 1.5 V emf ની સેલ 4 Ω ના બાહ્ય પ્રતિરોધ દ્વારા 0.3 A પૂરા પાડે છે. તેનો આંતરિક પ્રતિરોધ છે – A) 0.5 Ω
    B) 1 Ω
    C) 1.5 Ω
    D) 2 Ω

જવાબ: B
ઉકેલ: V = I(R+r) ⇒ 1.5 = 0.3(4+r) ⇒ 5 = 4+r ⇒ r = 1 Ω.
શૉર્ટકટ: 0.3 A × 4 Ω = 1.2 V R પર ડ્રોપ; બાકીનું 0.3 V r પર → r = 0.3 V/0.3 A = 1 Ω.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: આંતરિક પ્રતિરોધ.

  1. કયા પદાર્થમાં પ્રતિરોધનો નકારાત્મક તાપમાન ગુણાંક હોય છે? A) તાંબુ
    B) નિક્રોમ
    C) જર્મેનિયમ
    D) ટંગસ્ટન

જવાબ: C
ઉકેલ: સેમિકન્ડક્ટર (Ge) તાપમાન ↑ સાથે પ્રતિરોધ ↓ બતાવે છે.
શૉર્ટકટ: “NTC = Semiconductor”.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: તાપમાન ગુણાંક.

5 પાછલા વર્ષના પ્રશ્નો

  1. શ્રેણીમાં બે 2 Ω ના પ્રતિરોધો અને આવા બે સંયોજનો સમાંતરમાં. અસરકારક પ્રતિરોધ છે – [RRB NTPC 2021] A) 1 Ω
    B) 2 Ω
    C) 4 Ω
    D) 8 Ω

જવાબ: B
ઉકેલ: દરેક શ્રેણી શાખા = 2+2 = 4 Ω; બે 4 Ω સમાંતરમાં → 2 Ω.
શૉર્ટકટ: સમપ્રમાણતા → સરેરાશ મૂલ્ય.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: શ્રેણી-સમાંતર કોમ્બો.

  1. 2 મિનિટમાં 60 W ના બલ્બ દ્વારા વપરાશ ઊર્જા છે – [RRB Group-D 2019] A) 120 J
    B) 720 J
    C) 7200 J
    D) 1200 J

જવાબ: C
ઉકેલ: E = P t = 60 W × 120 s = 7200 J.
શૉર્ટકટ: 60 × 120 = 7200.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: ઊર્જા = P × t.

  1. 200 V, 5 A નો મોટર 20 s માં ભાર ઉપાડે છે. થયેલું કાર્ય છે – [RRB JE 2015] A) 20 kJ
    B) 2 kJ
    C) 10 kJ
    D) 200 kJ

જવાબ: A
ઉકેલ: W = V I t = 200 × 5 × 20 = 20 000 J = 20 kJ.
શૉર્ટકટ: 200 × 5 = 1000; ×20 = 20 kJ.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: વિદ્યુત કાર્ય.

  1. ફ્યૂઝ વાયરમાં હોય છે – [RRB NTPC 2016] A) ઉચ્ચ પ્રતિરોધ, ઉચ્ચ ગલનબિંદુ
    B) નીચો પ્રતિરોધ, નીચો ગલનબિંદુ
    C) ઉચ્ચ પ્રતિરોધ, નીચો ગલનબિંદુ
    D) નીચો પ્રતિરોધ, ઉચ્ચ ગલનબિંદુ

જવાબ: C
ઉકેલ: તે ઝડપથી ઓગળવું જોઈએ → નીચો mp; પ્રવાહ મર્યાદિત કરો → ઉચ્ચ પ્રતિરોધ.
શૉર્ટકટ: “ફ્યૂઝ = ઉચ્ચ R, નીચો mp”.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: ફ્યૂઝ ગુણધર્મો.

  1. વિદ્યુત ઊર્જાનો વ્યાપારિક એકમ છે – [RRB ALP 2018] A) વોટ
    B) જૌલ
    C) કિલોવોટ-કલાક
    D) કિલોવોટ

જવાબ: C
ઉકેલ: 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J.
શૉર્ટકટ: “બિલ એકમ = kWh”.
કન્સેપ્ટ ટૅગ: ઊર્જા એકમો.

સ્પીડ ટ્રિક્સ અને શૉર્ટકટ્સ

પરિસ્થિતિ શૉર્ટકટ ઉદાહરણ
સમાંતરમાં સમાન પ્રતિરોધો R_total = R / n સમાંતરમાં 4 × 10 Ω → 2.5 Ω
વિવિધ વોલ્ટેજ પર પાવર P_new = P_old × (V_new/V_old)² 110 V પર 100 W બલ્બ → 25 W
કેલરીમાં ઝડપી ઉષ્મા H(cal) ≈ 0.24 I² R t 2 A, 5 Ω, 10 s → 0.24×200 ≈ 48 cal
આંતરિક પ્રતિરોધ r = (E – V)/I E = 1.5 V, V = 1.2 V, I = 0.3 A → r = 1 Ω
રંગ-કોડ 3જી બેન્ડ બેન્ડ મૂલ્ય જેટલા શૂન્ય ઉમેરો પીળો (4) → 0000 → 10⁴

ટાળવા માટે સામાન્ય ભૂલો

ભૂલ વિદ્યાર્થીઓ કેમ કરે છે સાચો અભિગમ
જૌલના નિયમમાં વિદ્યુતપ્રવાહનો વર્ગ કરવાનું ભૂલવું P = VI સાથે H = I²Rt ને ગૂંચવે છે હંમેશા તપાસો કે કયું સૂત્ર પૂછવામાં આવ્યું છે; ઉષ્મા I² વાપરે છે
સમાંતર બલ્બ માટે ખોટું સૂત્ર વાપરવું પાવર સીધા ઉમેરે છે એમ માને છે પાવર ફક્ત ત્યારે ઉમેરાય છે જ્યારે વોલ્ટેજ સમાન હોય; પ્રથમ વિદ્યુતપ્રવાહ ફરીથી ગણો
સેલમાં આંતરિક પ્રતિરોધ અવગણવો ટર્મિનલ વોલ્ટેજ = emf ગણે છે Ir ડ્રોપ બાદ કરો: V = E – Ir
kWh ને જૌલ સાથે ભેળવવું kWh એ 3.6 × 10⁶ J છે, 1000 J નથી SI એકમોમાં પૂછવામાં આવે ત્યારે જ જૌલમાં રૂપાંતરિત કરો

ઝડપી રિવિઝન ફ્લેશકાર્ડ્સ

ફ્રન્ટ બેક
ઓહ્મનો નિયમ નિવેદન V = IR સતત તાપમાને
પ્રતિરોધકતાનો SI એકમ ઓહ્મ-મીટર (Ω-m)
વાહકતા સૂત્ર G = 1/R (સીમેન્સ)
V અને R ના સંદર્ભમાં પાવર P = V²/R
kWh માંથી જૌલમાં ઊર્જા 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J
ફ્યૂઝ વાયરનો ગુણધર્મ ઉચ્ચ R, નીચો ગલનબિંદુ
કિર્ચહોફનો 1લો નિયમ ΣI_in = ΣI_out (જંકશન નિયમ)
કિર્ચહોફનો 2જો નિયમ ΣIR = ΣEMF (લૂપ નિયમ)
સેમિકન્ડક્ટરનો તાપમાન ગુણાંક નકારાત્મક
ઊર્જાનો વ્યાપારિક એકમ કિલોવોટ-કલાક