आपण आपले कार्य सोपे करण्यासाठी अनेक हेतूंसाठी वीज वापरतो. उदाहरणार्थ, विहिरींतून किंवा जमिनीवरून छतावरील टाकीत पाणी उचलण्यासाठी पंप चालवण्यासाठी आपण वीज वापरतो. तुम्ही वीज इतर कोणत्या हेतूंसाठी वापरता? तुमच्या वहीत त्यापैकी काही यादी करा.

तुमच्या यादीत प्रकाशासाठी वीज वापरणे समाविष्ट आहे का? वीजमुळे सूर्यास्तानंतरही आपली घरे, रस्ते, कार्यालये, बाजारपेठा आणि कारखाने प्रकाशित करणे शक्य होते. यामुळे आपण रात्रीही काम चालू ठेवण्यास मदत होते. पॉवर स्टेशन आपल्याला वीज पुरवते. तथापि, वीजपुरवठा बंद पडू शकतो किंवा काही ठिकाणी उपलब्ध नसू शकतो. अशा परिस्थितीत, प्रकाश देण्यासाठी कधीकधी टॉर्च वापरली जाते. टॉर्चमध्ये एक बल्ब असतो जो चालू केल्यावर प्रकाशित होतो. टॉर्चला वीज कोठून मिळते?

९.१. विद्युत सेल

टॉर्चमधील बल्बला विद्युत सेलद्वारे वीज पुरवली जाते. अलार्म घड्याळ, मनगटी घड्याळ, ट्रान्झिस्टर रेडिओ, कॅमेरे आणि इतर अनेक उपकरणांमध्ये देखील विद्युत सेल वापरले जातात. तुम्ही कधी विद्युत सेल काळजीपूर्वक पाहिले आहे का? तुमच्या लक्षात आले असेल की त्याच्या एका बाजूला एक लहान धातूची टोपी आणि दुसऱ्या बाजूला एक धातूचे डिस्क असते (आकृती ९.१). तुम्ही विद्युत सेलवर चिन्हांकित केलेले धन (+) चिन्ह आणि ऋण (-) चिन्ह पाहिले आहे का?

आकृती ९.१ एक विद्युत सेल

धातूची टोपी ही विद्युत सेलची धन टर्मिनल आहे. धातूचे डिस्क हे ऋण टर्मिनल आहे. सर्व विद्युत सेलमध्ये दोन टर्मिनल असतात; एक धन टर्मिनल आणि एक ऋण टर्मिनल.

विद्युत सेल त्याच्या आत साठवलेल्या रसायनांपासून वीज निर्माण करते. जेव्हा विद्युत सेलमधील रसायने संपतात, तेव्हा विद्युत सेल वीज निर्माण करणे बंद करते.

तुम्ही इथे दाखवलेले धोक्याचे चिन्ह खांब, विद्युत उपकेंद्रे आणि इतर अनेक ठिकाणी प्रदर्शित केलेले पाहिले असेल. हे लोकांना चेतावणी देण्यासाठी आहे की वीज योग्य प्रकारे हाताळली नाही तर ती धोकादायक असू शकते. वीज आणि विद्युत उपकरणे हाताळण्यातील बेपर्वाई गंभीर दुखापती आणि कधीकधी मृत्यूही घडवू शकते. म्हणून, तुम्ही कधीही विद्युत तारा आणि सॉकेट्ससह प्रयोग करण्याचा प्रयत्न करू नये. हे देखील लक्षात ठेवा की पोर्टेबल जनरेटरद्वारे निर्माण केलेली वीज देखील तितकीच धोकादायक आहे. वीजशी संबंधित सर्व क्रियाकलापांसाठी केवळ विद्युत सेल वापरा.

आकृती ९.२ (अ) टॉर्च बल्ब आणि (ब) त्याचा आतील दृश्य

त्यानंतर विद्युत सेल नवीन सेलने बदलावा लागतो.
$\quad$ टॉर्च बल्बमध्ये काचेचा एक बाह्य आवरण असतो जो धातूच्या पायावर बसवलेला असतो [आकृती ९.२ (अ)]. बल्बच्या काचेच्या आवरणात काय असते?

क्रियाकलाप १

एक टॉर्च घ्या आणि त्याच्या बल्बच्या आत पहा. तुम्ही तुमच्या शिक्षकाच्या मदतीने बल्ब बाहेर काढू शकता. तुम्हाला काय लक्षात येते? तुम्हाला काचेच्या बल्बच्या मध्यभागी एक पातळ तार बसवलेली आढळते का [आकृती ९.२ (ब)]? आता टॉर्च चालू करा आणि बल्बचा कोणता भाग प्रकाशित होतो आहे ते पहा.

प्रकाश देणाऱ्या त्या पातळ तारेला बल्बचा फिलामेंट म्हणतात. फिलामेंट दोन जाड तारांना जोडलेले असते, ज्या त्याला आधार देखील देतात, जसे आकृती ९.२ (ब) मध्ये दाखवले आहे. यापैकी एक जाडी तार बल्बच्या पायथ्याशी असलेल्या धातूच्या आवरणाशी जोडलेली असते [आकृती ९.२ (ब)]. दुसरी जाडी तार पायाच्या मध्यभागी असलेल्या धातूच्या टीपशी जोडलेली असते. बल्बचा पाया आणि पायाची धातूची टीप ही बल्बची दोन टर्मिनल्स आहेत.

सावधानता : स्विच आणि बल्बसारखे उपकरण जोडल्याशिवाय कधीही विद्युत सेलची दोन्ही टर्मिनल्स एकत्र जोडू नका. असे केल्यास, विद्युत सेलमधील रसायने खूप लवकर संपतात आणि सेल काम करणे बंद करते.

ही दोन टर्मिनल्स अशा प्रकारे बसवलेली असतात की ती एकमेकांना स्पर्श करत नाहीत. घरी वापरले जाणारे विद्युत बल्ब देखील अशाच डिझाइनचे असतात.
$\quad$ अशाप्रकारे, विद्युत सेल आणि बल्ब या दोघांमध्ये प्रत्येकी दोन टर्मिनल्स असतात. त्यांना ही दोन टर्मिनल्स का असतात?

९.२ विद्युत सेलशी जोडलेला बल्ब

चला एक विद्युत सेल वापरून विद्युत बल्ब प्रकाशित करण्याचा प्रयत्न करूया. आपण ते कसे करू?

क्रियाकलाप २

वेगवेगळ्या रंगांच्या प्लास्टिक आवरणासह चार लांबीच्या विद्युत तारा घ्या. प्रत्येक तारेच्या दोन्ही टोकांवर प्लास्टिक आवरणाचा थोडासा भाग काढून टाका. यामुळे प्रत्येक तारेच्या टोकाला धातूच्या तारा उघड्या होतील. आकृती ९.३ आणि आकृती ९.४ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे दोन तारा सेलशी आणि इतर दोन बल्बशी उघडे भाग बसवा.

आकृती ९.३ त्यास जोडलेल्या दोन तारा असलेले विद्युत सेल

आकृती ९.४ दोन तारांशी जोडलेला बल्ब

तुम्ही इलेक्ट्रिशियन वापरतात त्या टेपचा वापर करून तारा बल्बशी चिकटवू शकता. सेलशी तारा बसवण्यासाठी रबर बँड किंवा टेप वापरा.

आता, बल्बशी बसवलेल्या तारा सेलशी जोडलेल्या तारांशी आकृती ९.५ (अ) ते (फ) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे सहा वेगवेगळ्या प्रकारे जोडा. प्रत्येक मांडणीसाठी, बल्ब प्रकाशित होतो की नाही ते शोधा. तुमच्या वहीत प्रत्येक मांडणीसाठी ‘होय’ किंवा ‘नाही’ लिहा.

आता, ज्या मांडण्यांमध्ये बल्ब प्रकाशित होतो त्या काळजीपूर्वक पहा. ज्या मांडण्यांमध्ये बल्ब प्रकाशित होत नाही त्यांच्याशी याची तुलना करा. तुम्हाला फरकाचे कारण सापडते का?

आकृती ९.५ (अ) मधील मांडणीसाठी विद्युत सेलच्या एका टर्मिनलजवळ तुमच्या पेन्सिलची टीप तारेवर ठेवा. बल्बापर्यंत संपूर्ण मार्गाने तारेबरोबर पेन्सिल हलवा. आता, बल्बच्या दुसऱ्या टर्मिनलवरून, सेलशी जोडलेल्या दुसऱ्या तारेबरोबर हलवा. आकृती ९.५ मधील इतर सर्व मांडण्यांसाठी हा व्यायाम पुन्हा करा. ज्या मांडण्यांसाठी तुम्ही पेन्सिल एका टर्मिनलवरून दुसऱ्या टर्मिनलवर हलवू शकत नव्हता त्या मांडण्यांसाठी बल्ब प्रकाशित झाला का?

आकृती ९.५ विद्युत सेल आणि बल्बच्या वेगवेगळ्या मांडण्या

९.३ एक विद्युत परिपथ

क्रियाकलाप २ मध्ये तुम्ही विद्युत बल्बकडे जाणाऱ्या आणि येणाऱ्या तारांमधून विद्युत सेलचे एक टर्मिनल दुसऱ्या टर्मिनलशी जोडले. लक्षात घ्या की आकृती ९.५ (अ) आणि (फ) मध्ये दाखवलेल्या मांडण्यांमध्ये, विद्युत सेलची दोन्ही टर्मिनल्स बल्बच्या दोन टर्मिनल्सशी जोडलेली होती. अशी मांडणी ही विद्युत परिपथाचे उदाहरण आहे. विद्युत परिपथ विद्युत सेलच्या दोन टर्मिनल्स दरम्यान वीज जाण्यासाठी (प्रवाह वाहण्यासाठी) एक संपूर्ण मार्ग प्रदान करतो. परिपथातून प्रवाह वाहतो तेव्हाच बल्ब प्रकाशित होतो.

विद्युत परिपथात, प्रवाहाची दिशा विद्युत सेलच्या धन टर्मिनलपासून ऋण टर्मिनलकडे असते जसे आकृती ९.६ मध्ये दाखवले आहे.

आकृती ९.६ विद्युत परिपथात प्रवाहाची दिशा

जेव्हा बल्बची टर्मिनल्स विद्युत सेलच्या टर्मिनल्सशी तारांद्वारे जोडलेली असतात, तेव्हा प्रवाह बल्बच्या फिलामेंटमधून जातो. यामुळे बल्ब प्रकाशित होतो.

कधीकधी विद्युत बल्ब सेलशी जोडलेले असूनही ते प्रकाशित होत नाही. बल्ब फ्यूज झाले असल्यास असे होऊ शकते. फ्यूज झालेला बल्ब काळजीपूर्वक पहा. त्याच्या आतील फिलामेंट सुरक्षित आहे का?
$\quad$ अनेक कारणांमुळे विद्युत बल्ब फ्यूज होऊ शकते. बल्ब फ्यूज होण्याचे एक कारण म्हणजे त्याच्या फिलामेंटमध्ये तुटणे. विद्युत बल्बच्या फिलामेंटमध्ये तुटणे म्हणजे विद्युत सेलच्या टर्मिनल्स दरम्यान प्रवाहाच्या मार्गात तुटणे. म्हणून, फ्यूज झालेला बल्ब प्रकाशित होत नाही कारण त्याच्या फिलामेंटमधून कोणताही प्रवाह जात नाही.

आता तुम्ही आकृती ९.५ (ब), (क), (ड) आणि (इ) मध्ये दाखवलेल्या मांडण्यांसह करण्याचा प्रयत्न केला तेव्हा बल्ब प्रकाशित का झाला नाही हे स्पष्ट करू शकता?

आता आपल्याला विद्युत सेल वापरून बल्ब कसा प्रकाशित करायचा हे माहित आहे. तुम्हाला स्वतःसाठी टॉर्च बनवायला आवडेल का?

क्रियाकलाप ३

एक टॉर्च बल्ब आणि तारेचा तुकडा घ्या. पूर्वीप्रमाणेच तारेच्या दोन्ही टोकांवरील प्लास्टिक आवरण काढून टाका. आकृती ९.७ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे एका तारेचे एक टोक विद्युत बल्बच्या पायाभोवती गुंडाळा. रबर बँडचा वापर करून तारेचे दुसरे टोक विद्युत सेलच्या ऋण टर्मिनलशी बसवा. आता, बल्बच्या पायाची टीप, म्हणजेच त्याचे दुसरे टर्मिनल, सेलच्या धन टर्मिनलशी संपर्कात आणा.

आकृती ९.७ घरगुती टॉर्च

पहेलीकडे सेल आणि बल्बची आणखी एक मांडणी आहे. खालील मांडणीमध्ये टॉर्च बल्ब प्रकाशित होईल का?

बल्ब प्रकाशित होतो का? आता बल्ब विद्युत सेलच्या टर्मिनलपासून दूर हलवा. बल्ब प्रकाशित राहतो का? तुम्ही तुमचा टॉर्च चालू किंवा बंद करता तेव्हा तुम्ही जे करता ते यासारखेच नाही का?

९.४ विद्युत स्विच

आमच्याकडे बल्बचा पाया सेलच्या टीपपासून दूर हलवून आमचा घरगुती टॉर्च चालू किंवा बंद करण्यासाठी एक मांडणी होती. हा एक साधा स्विच होता, परंतु वापरण्यास फार सोपा नव्हता. आपण आपल्या परिपथात वापरण्यासाठी आणखी एक सोपा आणि सोपा स्विच बनवू शकतो.

क्रियाकलाप ४

तुम्ही दोन ड्रॉईंग पिन, एक सेफ्टी पिन (किंवा पेपर क्लिप), दोन तारा आणि थर्मो कोलची एक लहान शीट किंवा लाकडी बोर्ड वापरून स्विच बनवू शकता.

आकृती ९.८ एक साधा स्विच

सेफ्टी पिनच्या एका टोकाच्या रिंगमध्ये एक ड्रॉईंग पिन घाला आणि ते आकृती ९.८ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे थर्मो कोल शीटवर बसवा. सेफ्टी पिन मुक्तपणे फिरवता येईल याची खात्री करा. आता, दुसरी ड्रॉईंग पिन थर्मो कोल शीटवर अशा प्रकारे बसवा की सेफ्टी पिनचे मुक्त टोक त्याला स्पर्श करू शकेल. अशा प्रकारे बसवलेली सेफ्टी पिन या क्रियाकलापात तुमचा स्विच असेल.

आकृती ९.९ स्विचसह एक विद्युत परिपथ

आता, आकृती ९.९ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे या स्विचसह एक विद्युत सेल आणि एक बल्ब जोडून एक परिपथ तयार करा. सेफ्टी पिन अशा प्रकारे फिरवा की त्याचे मुक्त टोक दुसऱ्या ड्रॉईंग पिनला स्पर्श करेल. तुम्हाला काय आढळते? आता, सेफ्टी पिन दूर हलवा. बल्ब प्रकाशित राहतो का?
$\quad$ तुम्ही सेफ्टी पिन दोन ड्रॉईंग पिनना स्पर्श करविली तेव्हा तिने ड्रॉईंग पिन्समधील अंतर व्यापले. या स्थितीत स्विच ‘चालू’ आहे असे म्हटले जाते (आकृती ९.१०).

आकृती ९.१० ‘चालू’ स्थितीतील स्विच

सेफ्टी पिनचा पदार्थ त्यातून प्रवाह जाऊ देत असल्याने, परिपथ पूर्ण झाला. म्हणून, बल्ब प्रकाशित होतो.

दुसरीकडे, सेफ्टी पिन दुसऱ्या ड्रॉईंग पिनला स्पर्श करत नसताना बल्ब प्रकाशित झाला नाही. दोन ड्रॉईंग पिन्समध्ये अंतर असल्याने परिपथ पूर्ण झाला नव्हता.

बूझोने आकृती ९.११ मध्ये टॉर्चच्या आतचे चित्र काढले आहे. जेव्हा आपण स्विच बंद करतो, तेव्हा परिपथ पूर्ण होतो आणि बल्ब प्रकाशित होतो. तुम्ही संपूर्ण परिपथ दर्शविणारी लाल रेषा आकृतीवर काढू शकता का?

आकृती ९.११ टॉर्चचे आतील दृश्य

या स्थितीत, स्विच ‘बंद’ आहे असे म्हटले जाते जसे आकृती ९.९ मध्ये आहे.
$\quad$ स्विच हे एक साधे उपकरण आहे जे एकतर परिपथ तोडते किंवा पूर्ण करते. घरांमध्ये विद्युत बल्ब आणि इतर उपकरणे प्रकाशित करण्यासाठी वापरले जाणारे स्विच त्याच तत्त्वावर कार्य करतात जरी त्यांचे डिझाइन अधिक जटिल असतात.

९.५ विद्युत वाहक आणि विद्युतरोधक

आपल्या सर्व क्रियाकलापांमध्ये आपण परिपथ बनवण्यासाठी धातूच्या तारा वापरल्या आहेत. समजा आपण धातूच्या तारेऐवजी सूती दोरा वापरतो. अशा परिपथात बल्ब प्रकाशित होईल असे तुम्हाला वाटते का? विद्युत परिपथात कोणते पदार्थ वापरले जाऊ शकतात जेणेकरून त्यांच्यातून प्रवाह जाऊ शकेल? चला ते शोधूया.

क्रियाकलाप ५

तुम्ही क्रियाकलाप ४ साठी वापरलेल्या विद्युत परिपथातून स्विच डिस्कनेक्ट करा. यामुळे तुमच्याकडे आकृती ९.१२ (अ) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे दोन मुक्त तारांची टोके राहतील. दोन तारांची मुक्त टोके एकमेकांना स्पर्श करण्यासाठी जवळ आणा. बल्ब प्रकाशित होतो का? आता कोणताही दिलेला पदार्थ त्यातून प्रवाह जाऊ देतो की नाही हे तपासण्यासाठी तुम्ही ही मांडणी वापरू शकता.

आकृती ९.१२ (अ) एक वाहकता चाचणी उपकरण (ब) चाचणी उपकरण चावीशी संपर्कात असताना बल्ब प्रकाशित होतो का ते तपासणे

नाणी, कॉर्क, रबर, काच, चाव्या, पिन, प्लास्टिक स्केल, लाकडी ब्लॉक, अॅल्युमिनियम फॉइल, मेणबत्ती, शिवणकामाची सुई, थर्मो कोल, कागद आणि पेन्सिल लीड यासारख्या वेगवेगळ्या प्रकारच्या पदार्थांचे नमुने गोळा करा. एक एक करून तुमच्या चाचणी उपकरणाच्या तारांची मुक्त टोके तुम्ही गोळा केलेल्या नमुन्यांच्या दोन टोकांशी संपर्कात आणा [आकृती ९.१२ (ब)]. तुम्ही असे करत असताना दोन तारा एकमेकांना स्पर्श करत नाहीत याची खात्री करा. प्रत्येक बाबतीत बल्ब प्रकाशित होतो का?

तुमच्या वहीत सारणी ९.१ सारखी सारणी तयार करा आणि तुमची निरीक्षणे नोंदवा.

सारणी ९.१ वाहक आणि विद्युतरोधक

तुम्हाला काय आढळते? तुम्ही चाचणी केलेल्या काही पदार्थांशी तारांची मुक्त टोके संपर्कात असताना बल्ब प्रकाशित होत नाही. याचा अर्थ असा की हे पदार्थ विद्युत प्रवाह त्यांच्यातून जाऊ देत नाहीत. दुसरीकडे, काही पदार्थ विद्युत प्रवाह त्यांच्यातून जाऊ देतात, जे प्रकाशित होणाऱ्या बल्बद्वारे दर्शविले जाते. जे पदार्थ विद्युत प्रवाह त्यांच्यातून जाऊ देतात त्यांना विद्युतचे वाहक म्हणतात.

विद्युतरोधक विद्युत प्रवाह त्यांच्यातून जाऊ देत नाहीत. सारणी ९.१ च्या मदतीने, जे पदार्थ विद्युतचे वाहक आहेत आणि जे विद्युतरोधक आहेत अशा पदार्थांची नावे द्या.

वाहक ______, ______, _________
विद्युतरोधक ______, ______, _________

तुम्ही काय निष्कर्ष काढता? कोणते पदार्थ वाहक आहेत आणि कोणते विद्युतरोधक आहेत? अध्याय २ मध्ये चमकदार म्हणून आपण गट केलेल्या वस्तूंची आठवण करा. ते वाहक आहेत का? तांबे, अॅल्युमिनियम आणि इतर धातू तारा बनवण्यासाठी का वापरले जातात हे आता समजणे सोपे वाटते.

चला क्रियाकलाप ४ ची आठवण करूया ज्यामध्ये आपण स्विचसह एक विद्युत परिपथ तयार केले होते (आकृती ९.९). जेव्हा स्विच उघड्या स्थितीत होता, तेव्हा दोन ड्रॉईंग पिन एकमेकांशी थर्मो कोल शीटद्वारे जोडलेले नव्हते का? परंतु, थर्मो कोल हा विद्युतरोधक आहे हे तुम्हाला कदाचित आढळले असेल. मग अंतरातील हवेबद्दल काय? तुमच्या स्विचमधील ड्रॉईंग पिन्समध्ये फक्त हवा असताना बल्ब प्रकाशित होत नसल्यामुळे, याचा अर्थ हवा देखील एक विद्युतरोधक आहे.

वाहक आणि विद्युतरोधक हे दोन्ही आपल्यासाठी तितकेच महत्त्वाचे आहेत. स्विच, विद्युत प्लग आणि सॉकेट्स वाहकांपासून बनवले जातात. दुसरीकडे, रबर आणि प्लास्टिकचा वापर विद्युत तारा, प्लग टॉप, स्विच आणि विद्युत उपकरणांचे इतर भाग झाकण्यासाठी केला जातो, ज्याला लोक स्पर्श करू शकतात.

सावधानता : तुमचे शरीर विद्युतचे वाहक आहे. म्हणून, तुम्ही विद्युत उपकरण हाताळताना काळजी घ्या.

सारांश

• विद्युत सेल हा वीजचा स्रोत आहे.
• विद्युत सेलमध्ये दोन टर्मिनल असतात; एकाला धन (+ ve) म्हणतात तर दुसऱ्याला ऋण (- ve) म्हणतात.
• विद्युत बल्बमध्ये एक फिलामेंट असते जे त्याच्या टर्मिनल्सशी जोडलेले असते.
• विद्युत प्रवाह त्यातून जातो तेव्हा विद्युत बल्ब प्रकाशित होतो.
• बंद विद्युत परिपथात, विद्युत प्रवाह विद्युत सेलच्या एका टर्मिनलवरून दुसऱ्या टर्मिनलकडे जातो.
• स्विच हे एक साधे उपकरण आहे जे एकतर विद्युत परिपथ तोडण्यासाठी किंवा पूर्ण करण्यासाठी वापरले जाते.
• जे पदार्थ विद्युत प्रवाह त्यांच्यातून जाऊ देतात त्यांना वाहक म्हणतात.
• जे पदार्थ विद्युत प्रवाह त्यांच्यातून जाऊ देत नाहीत त्यांना विद्युतरोधक म्हणतात.

महत्त्वाचे शब्द