ઓહ્મનો નિયમ – સરળ ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ અને સમસ્યાઓ (Ohm’s Law – Simple Electrical Circuits and Problems) ⚡
પાવર ઇલેક્ટ્રિશિયન – બેઝિક ઇલેક્ટ્રિકલ પ્રેક્ટિસ (Power Electrician – Basic Electrical Practice) એક્સરસાઇઝ 1.3.27 માટે સંબંધિત થિયરી (Related Theory for Exercise 1.3.27)
ઉદ્દેશ્યો (Objectives): 🎯
આ પાઠના અંતે તમે આ કરી શકશો:
- ઓહ્મનો નિયમ (Ohm’s law) જણાવવો.
- ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં ઓહ્મના નિયમનો અમલ (Apply) કરવો.
- ઇલેક્ટ્રિકલ પાવર (Electrical power) અને એનર્જી (Energy) વ્યાખ્યાયિત કરવી અને તેને લગતી સમસ્યાઓની ગણતરી કરવી.
સરળ ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટ (Simple Electric Circuit) 🔌
આકૃતિ 1 (Fig 1) માં દર્શાવેલ સરળ ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં, કરંટ (Current) બેટરીના પોઝિટિવ ટર્મિનલથી સ્વિચ અને લોડ (Load) દ્વારા બેટરીના નેગેટિવ ટર્મિનલ સુધી પોતાનો રસ્તો (Path) પૂર્ણ કરે છે.
આકૃતિ 1 માં દર્શાવેલ સર્કિટ એક ક્લોઝ્ડ સર્કિટ (Closed circuit) છે. સર્કિટ સામાન્ય રીતે કાર્ય કરે તે માટે નીચેના ત્રણ પરિબળો (Factors) આવશ્યક છે:
- ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (Electromotive force – EMF): સર્કિટ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનને ચલાવવા (Drive) માટે.
- કરંટ (Current – I): ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ (Flow of electrons).
- રેઝિસ્ટન્સ (Resistance – R): ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહને મર્યાદિત કરવા માટેનો અવરોધ (Opposition).
ઓહ્મનો નિયમ (Ohm’s Law) 📏
ઓહ્મનો નિયમ જણાવે છે કે કોઈપણ ઇલેક્ટ્રિકલ ક્લોઝ્ડ સર્કિટમાં, વહેતો કરંટ (I) એ વોલ્ટેજ (V) ના સીધા પ્રમાણમાં (Directly proportional) હોય છે અને અચળ તાપમાને (Constant temperature) તે રેઝિસ્ટન્સ (R) ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં (Inversely proportional) હોય છે.
ગાણિતિક રીતે: $$I \propto \frac{V}{R}$$
એનો અર્થ થાય છે: $I = V / R$
- V = સર્કિટમાં લાગુ પાડતો વોલ્ટેજ (Voltage applied to the circuit) – ‘Volt’ માં.
- I = સર્કિટમાં વહેતો કરંટ (Current flowing through the circuit) – ‘Amp’ માં.
- R = સર્કિટનો રેઝિસ્ટન્સ (Resistance of the circuit) – Ohm (Ω) માં.
ઓહ્મનો નિયમ ટ્રાયંગલ (Ohm’s Law Triangle) 🔺
ઉપરના સંબંધને આકૃતિ 2 (Fig 2) માં બતાવ્યા પ્રમાણે ટ્રાયંગલ (Triangle) તરીકે સંદર્ભિત કરી શકાય છે. આ ટ્રાયંગલમાં, તમે જે વેલ્યુ (Value) શોધવા માંગતા હોવ, તેના પર તમારો અંગૂઠો રાખો, પછી બાકીના ફેક્ટર્સ તમને જરૂરી વેલ્યુ આપશે.
ઉદાહરણ તરીકે:
- ‘V’ શોધવા માટે ‘V’ ને ઢાંકો, તો બાકી રહેતી વેલ્યુ IR છે, તેથી $V = IR$.
- રેઝિસ્ટન્સ શોધવા માટે: $R = V / I$
- કરંટ શોધવા માટે: $I = V / R$
ઉદાહરણ 1 (Example 1) 📝
આકૃતિ 3 (Fig 3) માં દર્શાવેલ સર્કિટમાં કેટલો કરંટ (I) વહે છે?
આપેલ વિગતો (Given):
- વોલ્ટેજ (Voltage – V) = 1.5 Volts
- રેઝિસ્ટન્સ (Resistance – R) = 1 kOhm = 1000 Ohms
સૂત્ર: $I = \frac{V}{R}$
ઉકેલ (Solution): $$I = \frac{1.5 V}{1000 Ohms} = 0.0015 \text{ Amp}$$
ઇલેક્ટ્રિકલ પાવર (P) અને એનર્જી (E) [Electrical Power (P) & Energy (E)] 🔋
વોલ્ટેજ (V) અને કરંટ (I) ના ગુણાકારને ઇલેક્ટ્રિકલ પાવર (Electrical power) કહેવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રિકલ પાવર (P) = વોલ્ટેજ (Voltage) × કરંટ (Current) $$P = V \times I$$
ઇલેક્ટ્રિકલ પાવરનો યુનિટ (Unit) ‘વોટ’ (Watt) છે. તેને ‘P’ અક્ષર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. તે વોટ મીટર (Watt meter) દ્વારા માપવામાં આવે છે.
પાવર (P) માટે નીચેના સૂત્રો પણ મેળવી શકાય છે:
- $P = V \times I$
- $P = (IR) \times I = I^2 R$
ઈલેક્ટ્રિકલ એનર્જી (Electrical Energy – E) 🔋
પાવર (Power – P) અને સમય (Time – t) ના ગુણાકારને ઈલેક્ટ્રિકલ એનર્જી (Electrical Energy) કહેવામાં આવે છે.
Electrical Energy (E) = Power × time
- સૂત્રો (Formulas):
- $E = P \times t$
- $E = (V \times I) \times t$ (કારણ કે $P = V \times I$)
- $E = V \times I \times t$
- $P = V \times I$
- $P = V \times \frac{V}{R} = \frac{V^2}{R}$
એકમ (Units):
- ઈલેક્ટ્રિકલ એનર્જીનો એકમ “વોટ અવર” (Watt hour – Wh) છે.
- ઈલેક્ટ્રિકલ એનર્જીનો વ્યાપારી એકમ (Commercial unit) “કિલો વોટ અવર” (Kilo watt hour – KWH) અથવા “યુનિટ” (Unit) છે. 💡
B.O.T (Board of Trade) unit / KWH / Unit 🔌
એક B.O.T યુનિટની વ્યાખ્યા એ રીતે આપવામાં આવે છે કે: “જો 1000 વોટનો લેમ્પ એક કલાક માટે વાપરવામાં આવે, તો તે એક કિલોવોટ-અવર (1KWH) ઉર્જા વાપરે છે.” તેને “યુનિટ” (Unit) પણ કહેવામાં આવે છે.
Energy = 1000W × 1Hr = 1000WH (અથવા) 1kWH
ઉદાહરણ – 1 (Example – 1) 📝
પ્રશ્ન: જો એક ઇલેક્ટ્રિક ઇસ્ત્રી (Electric iron) નું રેટિંગ 750W/250V હોય અને તે 90 મિનિટ માટે વપરાય, તો કેટલી ઈલેક્ટ્રિકલ એનર્જી વપરાશે?
આપેલ વિગતો (Given):
- Power (P) = 750W
- Voltage (V) = 250V
- Time (t) = 90 min (અથવા) 1.5 Hr
શોધવાનું છે (Find):
- Electrical Energy (E) = ?
ઉકેલ (Solution): Electrical Energy (E) = $P \times t$ $E = 750 W \times 1.5 Hr$ $E = 1125 WH$ (અથવા) E = 1.125 kWH ✅
કાર્ય, શક્તિ અને ઉર્જા (Work, Power, and Energy) ⚙️
જ્યારે કોઈ બળ (Force – F) કોઈ પદાર્થને એક અંતર (Distance – S) થી બીજા અંતર સુધી ખસેડે છે, ત્યારે કાર્ય થયું છે તેમ કહેવાય.
- થયેલું કાર્ય (Work done) = Force × distance moved
- w.d = F × S
- તેને સામાન્ય રીતે “W” તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
કાર્યના એકમો (Units of work done):
- Foot Pound Second (F.P.S) System: “Foot Pound (lb.ft)”
- Centimetre Gram Second (C.G.S) System: “Gram Centimetre (gm.cm)”
- અથવા 1 gm.cm = 1 dyne
- 1 dyne = $10^7$ ergs
- કાર્યનો સૌથી નાનો એકમ “Erg” છે. ✨
- Metre – Kilogram – Second (M.K.S.) System: “Kilogram Metre (Kg-M)”
- 1 Kilogram = 9.81 Newton
- System of International unit (S.I. Unit): “Joule”
- 1 Joule = 1 Newton Metre (Nw-M)
પાવર (Power – P) ⚡
કાર્ય કરવાના દરને પાવર (Power – P) કહેવામાં આવે છે. Power (P) = Work done / time taken $$P = \frac{F \times S}{t}$$
પાવરના એકમો (Units):
- F.P.S સિસ્ટમમાં: Lb.ft/sec
- C.G.S સિસ્ટમમાં: gm-cm/sec (અથવા) Dyne/sec
- M.K.S સિસ્ટમમાં: Kg-M/sec (અથવા) NW – M/sec (1kg = 9.81 Newton)
- S.I સિસ્ટમમાં: Joule/sec
- 1 Joule/Sec = 1 watt
- Electrical Power = VI Watt
હોર્સ પાવર (Horse Power – H.P.) 🐎
મિકેનિકલ પાવરનો એકમ “હોર્સ પાવર” (Horse Power – H.P.) છે. Horse Power (HP) ના બે પ્રકાર છે:
-
ઈન્ડિકેટેડ હોર્સ પાવર – (Indicated Horse Power – IHP): એન્જિન (Engine), પંપ (Pump) અથવા મોટર (Motor) ની અંદર ઉત્પન્ન થતા પાવરને Indicated Horse Power (IHP) કહેવાય છે.
-
બ્રેક હોર્સ પાવર – (Brake Horse Power – BHP): ઉપયોગી હોર્સ પાવર જે એન્જિન/મોટર/પંપના શાફ્ટ (Shaft) પર ઉપલબ્ધ હોય તેને Brake Horse Power (BHP) કહેવામાં આવે છે.
યાદ રાખો: ઘર્ષણ (Friction) ના કારણે થતા નુકસાનને લીધે IHP હંમેશા BHP કરતા વધારે હોય છે. 👉 IHP > BHP
સંદર્ભ: પાવર : ઈલેક્ટ્રિશિયન (NSQF – Revised 2022) – Related Theory for Exercise 1.3.27 |
હોર્સ પાવર (Horse Power – HP) 🐎
હોર્સ પાવર એ પાવર માપવાનો એક એકમ છે. તેના મુખ્ય બે પ્રકાર છે:
- (ie) 1 HP (British) = 746 Watt
- 1 HP (Metric) = 735.5 Watt
One HP (Metric) ની વ્યાખ્યા:
75 Kg વજનને (force) એક સેકન્ડમાં એક મીટરના અંતર સુધી ખસેડવા/વિસ્થાપિત કરવા માટે જરૂરી મિકેનિકલ પાવરને (Mechanical Power) 1 HP (Metric) કહેવામાં આવે છે.
HP (Metric) = 75kg – M/Sec
One HP (British) ની વ્યાખ્યા:
550 lb (પાઉન્ડ) વજનને (force) એક સેકન્ડમાં એક ફૂટ (ft) ના અંતર સુધી ખસેડવા માટે જરૂરી મિકેનિકલ પાવરને 1 HP (British) કહેવામાં આવે છે.
1 HP (British) = 550 lb.ft/sec
એનર્જી (Energy – ઊર્જા) 💡
વ્યાખ્યા (Definition): કાર્ય કરવાની ક્ષમતાને ઈલેક્ટ્રીકલ એનર્જી (Electrical Energy) કહેવામાં આવે છે. (અથવા) પાવર અને સમયના ગુણાકારને ઈલેક્ટ્રીકલ એનર્જી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
- (ie) Energy = Power x time (પાવર x સમય)
- (ie) Energy = V x I x t
એનર્જીનો એકમ (Unit of Energy):
- એનર્જીનો S.I. યુનિટ “Joule” (જૂલ) છે.
- (ie) Energy = (Joule/sec) x sec = Joule (જૂલ/સેકન્ડ x સેકન્ડ = જૂલ)
નોંધ: કાર્ય (Work done) અને એનર્જી (Energy) બંનેનો S.I. યુનિટ સમાન (Joule) છે.
એનર્જીના મુખ્ય બે પ્રકાર છે:
- Potential Energy (સ્થિતિ ઊર્જા): દા.ત. લોડેડ ગન (Loaded gun), સ્પ્રિંગમાં સંગ્રહિત ઊર્જા (energy stored in spring) વગેરે.
- Kinetic Energy (ગતિ ઊર્જા): દા.ત. ચાલતી ગાડી (Moving car), પડતો વરસાદ (raining) વગેરે.
પ્રેક્ટિકલ દાખલો (Example) – એનર્જી વપરાશની ગણતરી 📝
એક ઘરમાં નીચે મુજબના ઇલેક્ટ્રિકલ લોડ દરરોજ વપરાય છે:
- 5 નંગ 40W ની ટ્યુબ લાઈટ – દરરોજ 5 કલાક.
- 4 નંગ 80W ના પંખા – દરરોજ 8 કલાક.
- 1 નંગ 120W નું T.V. – દરરોજ 6 કલાક.
- 4 નંગ 60W ના લેમ્પ – દરરોજ 4 કલાક.
ગણતરી કરો: (i) દરરોજ વપરાતા કુલ યુનિટ (Total energy consumed in units per day). (ii) જો 1 યુનિટનો ભાવ રૂ. 1.50 હોય, તો જાન્યુઆરી મહિનાનું લાઈટ બિલ શોધો.
સોલ્યુશન (Solution) – સ્ટેપ બાય સ્ટેપ ✅
Energy consumption/day (દરરોજની વપરાશ):
- Tube light = $40W \times 5 \times 5 \text{ hr/day} = \frac{1000 \text{ wh}}{1000} = \mathbf{1 Kwh/day}$
- Fans = $80W \times 4 \times 8 \text{ hr/day} = \frac{2560}{1000} = \mathbf{2.56 Kwh/day}$
- T.V. = $120W \times 1 \times 6 \text{ hr/day} = \frac{720 \text{ wh}}{1000} = \mathbf{0.72 Kwh/day}$
- Lamp = $60W \times 4 \times 4 \text{ hr/day} = \frac{960}{1000} \text{ Kwh} = \mathbf{0.96 Kwh/day}$
(i) Total energy consumption in unit per day (કુલ દૈનિક વપરાશ): $= 1 + 2.56 + 0.72 + 0.96 = \mathbf{5.24 \text{ unit}}$
(ii) Total energy consumption for the month of January (જાન્યુઆરી મહિનાની કુલ વપરાશ): (જાન્યુઆરીમાં 31 દિવસ હોય છે) $= 5.24 \times 31 = \mathbf{162.44 \text{ units}}$
Cost of energy (વીજળીનો ખર્ચ):
- 1 યુનિટનો ભાવ = Rs. 1.50
- Total electric bill for January = $162.44 \times 1.50 = \mathbf{Rs. 243.66}$
Electricity Bill for the month (અંદાજિત લાઈટ બિલ) = Rs. 244/- 💰
Power : Electrician (NSQF – Revised 2022) – Related Theory for Exercise 1.3.27 આ લેસન દ્વારા તમે એનર્જી કેલ્ક્યુલેશન અને HP ના યુનિટ્સ વિશે સંપૂર્ણ માહિતી મેળવી હશે.
SEO Keywords for WordPress:
- Work Power and Energy in Gujarati
- ITI Electrician Theory Gujarati
- Electrical Energy Definition and Units
- B.O.T Unit Explanation
- IHP vs BHP Difference in Gujarati
- What is 1 kWH in Gujarati
- Electrician NSQF Level 4 Theory
- કાર્ય અને પાવર ના એકમો
- ઈલેક્ટ્રિકલ એનર્જી ગણતરી
તમે આ કન્ટેન્ટને સીધું જ તમારા બ્લોગમાં કોપી-પેસ્ટ કરી શકો છો. આ સ્ટ્રક્ચર સર્ચ એન્જિનમાં રેન્ક કરવામાં અને વિદ્યાર્થીઓને સમજવામાં ખૂબ મદદરૂપ થશે.
SEO શબ્દો (SEO Keywords for WordPress):
- Ohm’s Law in Gujarati (ઓહ્મનો નિયમ)
- ITI Electrician Theory Gujarati
- Simple Electrical Circuit Explanation
- Basic Electrical Engineering Gujarati
- Electrical Power and Energy Formula
- Ohm’s Law Triangle Gujarati
- ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ અને સમસ્યાઓ
Instructor Note: વિદ્યાર્થીઓને આકૃતિઓ (Fig 1, 2, 3) ધ્યાનથી જોવાની અને ટ્રાયંગલ મેથડનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરવાની સલાહ આપવી. આ પાયાનો નિયમ ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ માટે ખૂબ જ મહત્વનો છે. ✨