भौतिकशास्त्र विद्युत
मुख्य संकल्पना आणि सूत्रे
| # | संकल्पना | संक्षिप्त स्पष्टीकरण |
|---|---|---|
| 1 | ओहमचा नियम | V = I × R (विद्युतदाब = विद्युतप्रवाह × रोध) – केवळ स्थिर तापमानात आणि ओहमिक वाहकांसाठी कार्य करते. |
| 2 | श्रेणीक्रमातील रोध | R_एकूण = R₁ + R₂ + … (प्रवाह समान, विद्युतदाब विभागला जातो) |
| 3 | समांतर क्रमातील रोध | 1/R_एकूण = 1/R₁ + 1/R₂ + … (विद्युतदाब समान, प्रवाह विभागला जातो) |
| 4 | विद्युत शक्ती | P = V I = I² R = V²/R (एकक: वॅट) |
| 5 | ज्युलचा तापन नियम | H = I² R t (उष्णता ∝ प्रवाहाचा वर्ग) |
| 6 | विशिष्ट रोध | ρ = R A / l (पदार्थाचा गुणधर्म, एकक Ω-m) |
| 7 | वाहकता | G = 1/R (एकक: सीमेन, S) |
10 सराव बहुपर्यायी प्रश्न
- एक 220 V, 100 W चा बल्ब 110 V ला जोडला आहे. वापरली जाणारी शक्ती असेल –
A) 100 W
B) 75 W
C) 50 W
D) 25 W
उत्तर: D
उकल: बल्बचा रोध R = V²/P = 220²/100 = 484 Ω. नवीन शक्ती P′ = V′²/R = 110²/484 = 25 W.
शॉर्टकट: P ∝ V²; विद्युतदाब अर्धा केला → शक्ती मूळच्या (½)² = ¼ इतकी होते.
संकल्पना टॅग: विद्युतदाबासह शक्तीचे प्रमाण.
- तीन 6 Ω चे रोध समांतर क्रमात जोडले असता एकूण रोध –
A) 18 Ω
B) 6 Ω
C) 2 Ω
D) 0.5 Ω
उत्तर: C
उकल: 1/R = 1/6 + 1/6 + 1/6 = 3/6 ⇒ R = 2 Ω.
शॉर्टकट: n समान रोध R समांतर क्रमात → R_एकूण = R/n.
संकल्पना टॅग: समांतर गट.
- विशिष्ट रोधाचे एकक आहे –
A) Ω
B) Ω-m
C) Ω/m
D) mho-m
उत्तर: B
उकल: ρ = R A / l → Ω × m² / m = Ω-m.
शॉर्टकट: लक्षात ठेवा “rho-unit = ohm-metre”.
संकल्पना टॅग: विशिष्ट रोधाचे एकक.
- 5 Ω च्या रोधातून 2 A चा प्रवाह 10 s साठी वाहतो. निर्माण होणारी उष्णता आहे –
A) 50 J
B) 100 J
C) 200 J
D) 500 J
उत्तर: C
उकल: H = I² R t = 2² × 5 × 10 = 200 J.
शॉर्टकट: प्रथम प्रवाहाचा वर्ग करा (2² = 4) नंतर गुणाकार करा.
संकल्पना टॅग: ज्युल तापन.
- किर्चहॉफचा दुसरा नियम याच्या संवर्धनावर आधारित आहे –
A) प्रभार
B) ऊर्जा
C) संवेग
D) वस्तुमान
उत्तर: B
उकल: ΣIR = ΣEMF → बंद लूपमधील कार्य/ऊर्जा संतुलन.
शॉर्टकट: “K-2 = Energy”.
संकल्पना टॅग: किर्चहॉफचे नियम.
- एक 1 kW चा हीटर 220 V वर कार्य करतो. काढलेला प्रवाह अंदाजे आहे –
A) 0.22 A
B) 2.2 A
C) 4.5 A
D) 22 A
उत्तर: C
उकल: I = P/V = 1000/220 ≈ 4.5 A.
शॉर्टकट: 1000 ÷ 220 ≈ 100 ÷ 22 ≈ 4.5.
संकल्पना टॅग: शक्तीवरून प्रवाह.
- एका तारेचा रोध 10 Ω आहे. जर त्याची लांबी दुप्पट केली आणि क्षेत्रफळ अर्धे केले तर नवीन रोध आहे –
A) 5 Ω
B) 10 Ω
C) 20 Ω
D) 40 Ω
उत्तर: D
उकल: R ∝ l/A; l → 2l, A → A/2 ⇒ R_नवीन = 10 × (2/0.5) = 10 × 4 = 40 Ω.
शॉर्टकट: “लांबी दुप्पट आणि क्षेत्रफळ अर्धे → रोध 4×”.
संकल्पना टॅग: रोध भूमिती.
- 47 kΩ ±10% रोधाचा रंग कोड आहे –
A) पिवळा-जांभळा-नारिंगी-चांदी
B) पिवळा-जांभळा-पिवळा-चांदी
C) पिवळा-जांभळा-लाल-चांदी
D) पिवळा-जांभळा-काळा-सोने
उत्तर: B
उकल: 47 × 10³ Ω → 4-7-4 (पिवळा-जांभळा-पिवळा) आणि चांदी = ±10%.
शॉर्टकट: “4-7-0000” → 4,7,4 बँड.
संकल्पना टॅग: रोध रंग कोड.
- 1.5 V emf ची सेल बाह्य 4 Ω रोधातून 0.3 A प्रवाह पुरवते. त्याचा अंतर्गत रोध आहे –
A) 0.5 Ω
B) 1 Ω
C) 1.5 Ω
D) 2 Ω
उत्तर: B
उकल: V = I(R+r) ⇒ 1.5 = 0.3(4+r) ⇒ 5 = 4+r ⇒ r = 1 Ω.
शॉर्टकट: 0.3 A × 4 Ω = 1.2 V R वर पडणारा विद्युतदाब; उर्वरित 0.3 V r वर → r = 0.3 V/0.3 A = 1 Ω.
संकल्पना टॅग: अंतर्गत रोध.
- कोणत्या पदार्थाचा रोधाचा तापमान गुणांक ऋण असतो?
A) तांबे
B) निक्रोम
C) जर्मेनियम
D) टंगस्टन
उत्तर: C
उकल: अर्धवाहक (Ge) तापमान वाढल्यास रोध कमी होतो दर्शवतात.
शॉर्टकट: “NTC = Semiconductor”.
संकल्पना टॅग: तापमान गुणांक.
5 मागील वर्षांचे प्रश्न
- दोन 2 Ω चे रोध श्रेणीक्रमात आणि अशा दोन जोडण्या समांतर क्रमात. परिणामी रोध आहे – [RRB NTPC 2021]
A) 1 Ω
B) 2 Ω
C) 4 Ω
D) 8 Ω
उत्तर: B
उकल: प्रत्येक श्रेणी शाखा = 2+2 = 4 Ω; दोन 4 Ω समांतर क्रमात → 2 Ω.
शॉर्टकट: सममिती → सरासरी मूल्य.
संकल्पना टॅग: श्रेणी-समांतर संयोजन.
- 60 W च्या बल्बने 2 मिनिटांत वापरलेली ऊर्जा आहे – [RRB Group-D 2019]
A) 120 J
B) 720 J
C) 7200 J
D) 1200 J
उत्तर: C
उकल: E = P t = 60 W × 120 s = 7200 J.
शॉर्टकट: 60 × 120 = 7200.
संकल्पना टॅग: ऊर्जा = P × t.
- 200 V, 5 A चा मोटर 20 s मध्ये भार उचलतो. केलेले कार्य आहे – [RRB JE 2015]
A) 20 kJ
B) 2 kJ
C) 10 kJ
D) 200 kJ
उत्तर: A
उकल: W = V I t = 200 × 5 × 20 = 20 000 J = 20 kJ.
शॉर्टकट: 200 × 5 = 1000; ×20 = 20 kJ.
संकल्पना टॅग: विद्युत कार्य.
- फ्यूज तारेचा गुणधर्म असतो – [RRB NTPC 2016]
A) उच्च रोध, उच्च द्रवणांक
B) कमी रोध, कमी द्रवणांक
C) उच्च रोध, कमी द्रवणांक
D) कमी रोध, उच्च द्रवणांक
उत्तर: C
उकल: ती लवकर वितळली पाहिजे → कमी द्रवणांक; प्रवाह मर्यादित करणे → उच्च रोध.
शॉर्टकट: “फ्यूज = उच्च R, कमी द्रवणांक”.
संकल्पना टॅग: फ्यूज गुणधर्म.
- विद्युत ऊर्जेचे व्यावसायिक एकक आहे – [RRB ALP 2018]
A) वॅट
B) ज्युल
C) किलोवॅट-तास
D) किलोवॅट
उत्तर: C
उकल: 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J.
शॉर्टकट: “बिल एकक = kWh”.
संकल्पना टॅग: ऊर्जेची एकके.
गती ट्रिक्स आणि शॉर्टकट्स
| परिस्थिती | शॉर्टकट | उदाहरण |
|---|---|---|
| समांतर क्रमातील समान रोध | R_एकूण = R / n | 4 × 10 Ω समांतर क्रमात → 2.5 Ω |
| वेगवेगळ्या विद्युतदाबावर शक्ती | P_नवीन = P_जुने × (V_नवीन/V_जुने)² | 100 W बल्ब 110 V वर → 25 W |
| कॅलरीमध्ये द्रुत उष्णता | H(cal) ≈ 0.24 I² R t | 2 A, 5 Ω, 10 s → 0.24×200 ≈ 48 cal |
| अंतर्गत रोध | r = (E – V)/I | E = 1.5 V, V = 1.2 V, I = 0.3 A → r = 1 Ω |
| रंग-कोड 3रा बँड | बँड मूल्याइतके शून्ये जोडा | पिवळा (4) → 0000 → 10⁴ |
टाळावयाच्या सामान्य चुका
| चूक | विद्यार्थी ही चूक का करतात | योग्य पद्धत |
|---|---|---|
| ज्युलच्या नियमात प्रवाहाचा वर्ग करणे विसरणे | P = VI आणि H = I²Rt यात गोंधळ | नेहमी विचारलेले सूत्र तपासा; उष्णतेसाठी I² वापरा |
| समांतर बल्बसाठी चुकीचे सूत्र वापरणे | शक्ती थेट जोडल्या जातात असे गृहीत धरणे | शक्ती केवळ विद्युतदाब समान असल्यास जोडल्या जातात; प्रथम प्रवाह पुन्हा काढा |
| सेलमधील अंतर्गत रोध दुर्लक्ष करणे | टर्मिनल विद्युतदाब = emf असे मानणे | Ir पडणारा विद्युतदाब वजा करा: V = E – Ir |
| kWh ला ज्युलसोबत मिसळणे | kWh हे 3.6 × 10⁶ J आहे, 1000 J नाही | SI एककांमध्ये विचारल्यास ज्युलमध्ये रूपांतरित करा |
द्रुत पुनरावलोकन फ्लॅशकार्ड
| समोर | मागे |
|---|---|
| ओहमच्या नियमाचे विधान | V = IR स्थिर तापमानात |
| रोधकतेचे SI एकक | ओहम-मीटर (Ω-m) |
| वाहकतेचे सूत्र | G = 1/R (सीमेन) |
| V आणि R च्या दृष्टीने शक्ती | P = V²/R |
| kWh मधील ऊर्जा ते ज्युल | 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J |
| फ्यूज तारेचा गुणधर्म | उच्च R, कमी द्रवणांक |
| किर्चहॉफचा पहिला नियम | ΣI_आत = ΣI_बाहेर (जंक्शन नियम) |
| किर्चहॉफचा दुसरा नियम | ΣIR = ΣEMF (लूप नियम) |
| अर्धवाहकाचा तापमान गुणांक | ऋण |
| ऊर्जेचे व्यावसायिक एकक | किलोवॅट-तास |
BETA
