Power in Electric Circuits MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Power in Electric Circuits - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

विद्युत शक्ति और श्रेणीक्रम बनाम समान्तर परिपथ

• किसी प्रतिरोधक (जैसे बल्ब) द्वारा उपभोग की जाने वाली शक्ति सूत्र द्वारा दी जाती है:

  P = V² / R

• एक श्रेणीक्रम परिपथ में, वोल्टेज घटकों के बीच विभाजित होता है, जबकि एक समान्तर परिपथ में, प्रत्येक घटक को बैटरी का पूर्ण वोल्टेज मिलता है।

व्याख्या:

• बल्ब को सबसे अधिक चमकने के लिए, उसे अधिकतम संभव वोल्टेज प्राप्त करना चाहिए, क्योंकि शक्ति वोल्टेज के वर्ग के समानुपाती होती है (P ∝ V²).
• एक समान्तर परिपथ में, प्रत्येक शाखा को बैटरी का पूर्ण वोल्टेज मिलता है। इसका अर्थ है कि बल्ब को पूर्ण वोल्टेज प्राप्त होगा और इस प्रकार, सबसे अधिक चमकेगा।
• यदि बल्ब अन्य घटकों के साथ श्रेणीक्रम में है, तो वोल्टेज उनके बीच विभाजित हो जाता है, जिससे बल्ब में वोल्टेज कम हो जाता है।

इसलिए, एक समान्तर परिपथ विन्यास में, बल्ब सबसे अधिक चमकेगा।

सही उत्तर: विकल्प 1) P_B = 124.8 W, P_H = 33.25 W है। 

अवधारणा:

एक प्रतिरोधक द्वारा उपभोग की गई शक्ति सूत्र: P = V² / R द्वारा दी जाती है, जहाँ V प्रतिरोधक के सिरों पर वोल्टता है, और R इसका प्रतिरोध है।

एक कमरे के हीटर के लिए, हम इसकी निर्धारित शक्ति Pₕ और निर्धारित वोल्टता Vₕ का उपयोग करके इसके प्रतिरोध Rₕ की गणना कर सकते हैं।

बल्ब द्वारा खपत की गई शक्ति P_B की गणना बल्ब के सिरों पर वोल्टता का उपयोग करके इसी प्रकार से की जाती है।

दोनों उपकरण (बल्ब और हीटर) श्रेणीक्रम में जुड़े हुए हैं, इसलिए दोनों उपकरणों से गुजरने वाली धारा समान है।

व्याख्या:

हीटर के लिए, दिया गया है:

Pₕ = 750 W, Vₕ = 220 V

हीटर का प्रतिरोध Rₕ = Vₕ² / Pₕ = (220)² / 750 = 48400 / 750 = 64.53 Ω

बल्ब के लिए, दिया गया है:

Pₗ = 200 W, Vₗ = 220 V

बल्ब का प्रतिरोध Rₗ = Vₗ² / Pₗ = (220)² / 200 = 48400 / 200 = 242 Ω

चूँकि दोनों उपकरण श्रेणीक्रम में हैं, इसलिए परिपथ में कुल प्रतिरोध है:

Rₜ = Rₕ + Rₗ = 64.53 + 242 = 306.53 Ω

अब, परिपथ में धारा है:

I = V / Rₜ = 220 / 306.53 = 0.717 A

हीटर द्वारा उपभोग की गई शक्ति (Pₕ) है:

Pₕ = I² × Rₕ = (0.717)² × 64.53 = 0.514 × 64.53 = 33.25 W

बल्ब द्वारा उपभोग की गई शक्ति (Pₗ) है:

Pₗ = I² × Rₗ = (0.717)² × 242 = 0.514 × 242 = 124.8 W

सही उत्तर - 64 W है। 

Key Points

• बल्ब द्वारा उपभोग की जाने वाली शक्ति
  • विद्युत बल्ब को 200 V और 100 W पर निर्धारित किया गया है, जिसका अर्थ है कि 200 V आपूर्ति से जुड़े होने पर यह 100 W शक्ति का उपभोग करता है।
  • विभिन्न वोल्टता से जुड़े होने पर बल्ब द्वारा उपभोग की जाने वाली शक्ति की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
    P = V² / R
  • सबसे पहले, बल्ब के प्रतिरोध (R) की गणना करें जब वह अपने निर्धारित मानों पर संचालित होता है:
    R = V² / P
    R = (200)² / 100 = 400 Ω
  • अब, 160 V पर उपभोग की जाने वाली शक्ति की गणना करने के लिए प्रतिरोध का उपयोग करें:
    P = V² / R
    P = (160)² / 400 = 64 W
  • इसलिए, 160 V बिजली आपूर्ति से जुड़े होने पर बल्ब द्वारा उपभोग की जाने वाली शक्ति 64 W है।

Additional Information

• विद्युत शक्ति को समझना
  • विद्युत शक्ति वह दर है जिस पर विद्युत परिपथ द्वारा विद्युत ऊर्जा का स्थानांतरण होता है। शक्ति का SI मात्रक वाट (W) है।
  • प्रतिरोधक भार (जैसे बल्ब) में शक्ति (P) की गणना इस प्रकार की जा सकती है:
    P = V × I, जहाँ V भार पर वोल्टता है और I भार के माध्यम से धारा है।
  • प्रतिरोधक भार के लिए, ओम का नियम (V = I × R) वोल्टता, धारा और प्रतिरोध को जोड़ने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
  • अन्य प्रासंगिक सूत्रों में शामिल हैं:
    P = I² × R और P = V² / R
• बल्बों में वोल्टता और प्रतिरोध
  • बल्ब की निर्धारित वोल्टता उस वोल्टता को इंगित करता है जिस पर बल्ब को बेहतर ढंग से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
  • बल्ब को उसकी निर्धारित वोल्टता से कम या अधिक वोल्टता पर संचालित करने से उसकी बिजली की खपत और जीवनकाल प्रभावित हो सकता है।
  • बल्ब में प्रतिरोध आमतौर पर स्थिर रहता है, क्योंकि यह तंतु की सामग्री और ज्यामिति द्वारा निर्धारित होता है।

अवधारणा:

एक प्रतिरोधक बल्ब में क्षयित शक्ति निम्न प्रकार से दी जाती है:

P = V2 / R

जहाँ, P क्षयित शक्ति है, V बल्ब पर वोल्टेज है, तथा R बल्ब का प्रतिरोध है।

किसी बल्ब के प्रतिरोध की गणना उसकी शक्ति निर्धार से प्राप्त सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

R = V2 / P

जहाँ, R बल्ब का प्रतिरोध है, V निर्धारित वोल्टेज है, और P बल्ब की शक्ति निर्धार है।

श्रेणी परिपथ में, कुल प्रतिरोध बल्बों के प्रत्येक प्रतिरोधों का योग होता है:

Rtotal = R1 + R2 + R3

परिपथ में कुल धारा ओम के नियम को लागू करके निर्धारित की जाती है:

I = V_{स्रोत} / R_कुल

प्रत्येक बल्ब में व्यय होने वाली शक्ति की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

P = I2 × R

गणना:

दिया गया है,

बल्बों का शक्ति निर्धार:

40 W, 60 W, और 100 W बल्ब

प्रत्येक बल्ब पर वोल्टेज (V) = 220 V

40 W बल्ब के लिए:

R40 = (220 ² ) / 40 = 1210 Ω

60 W बल्ब के लिए:

R60 = (220²) / 60 = 806.67 Ω

100W बल्ब के लिए:

R100 = (2202) / 100 = 484 Ω

⇒ Rकुल = R40 + R60 + R100 = 1210 + 806.67 + 484 = 2500.67 Ω

⇒ I = Vस्रोत / Rकुल = 220 / 2500.67 = 0.088 A

40 W बल्ब में शक्ति:

P40 = I2 × R40 = (0.088)2 × 1210 = 9.38 W

60 W बल्ब में शक्ति:

P60 = I2 × R60 = (0.088)2 × 806.67 = 6.30 W

100 W बल्ब में शक्ति:

P100 = I2 × R100 = (0.088)2 × 484 = 3.74 W

40 वाट का बल्ब सबसे अधिक बिजली खर्च करता है और इसलिए सबसे अधिक चमकता है।

∴ जो बल्ब अधिकतम प्रकाश देता है वह 40 W का बल्ब है।
अतः सही विकल्प है 1) 40 W.

संकल्पना:

शक्ति क्षय:

• यह प्राथमिक क्रिया के कारण ऊष्मा के रूप में शक्ति के क्षय की प्रक्रिया है।
• यह प्राकृतिक रूप से होने वाली प्रक्रिया है।
• सभी प्रतिरोधक जो परिपथ का हिस्सा हैं और उनमें विभवपात है, वे शक्ति को क्षयित करेंगे।
• विद्युत शक्ति, ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है और इसलिए सभी प्रतिरोधों की शक्ति अनुमतांक होगी।
• शक्ति अनुमतांक, वह अधिकतम शक्ति है, जिसे बिना जलाए एक प्रतिरोधक से क्षयित किया जा सकता है।
• प्रतिरोधों में, शक्ति क्षय P = VI है।
• या P = I² R, जहाँ R = प्रतिरोध, I = धारा

गणना:

एक प्रतिरोधक के माध्यम से धारा I में 100% की वृद्धि की जाती है।

शक्ति की गणना वोल्टता और धारा के गुणनफल के रूप में की जाती है, जो आगे चलकर P = I²R हो सकती है।

जब प्रतिरोधक के माध्यम से धारा 100% बढ़ जाती है, तब परिपथ की धारा का नए मान की गणना इस प्रकार की जा सकती है, जिसे I′ द्वारा दर्शाया जाता है, 

I' = I + I का 100%

I' =  2I

तब प्रतिरोधक में क्षयित शक्ति की गणना इस प्रकार की जा सकती है,

P' = I'² R

 P' = 4I2R

P' = 4P

जब धारा में 100% की वृद्धि होती है, तो शक्ति परिवर्तन की गणना निम्नानुसार की जाती है:

प्रतिशत, 3 × 100 = 300%

संकल्पना:

शक्ति क्षय:

• यह प्राथमिक क्रिया के कारण ऊष्मा के रूप में शक्ति के क्षय की प्रक्रिया है।
• यह प्राकृतिक रूप से होने वाली प्रक्रिया है।
• सभी प्रतिरोधक जो परिपथ का हिस्सा हैं और उनमें विभवपात है, वे शक्ति को क्षयित करेंगे।
• विद्युत शक्ति, ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है और इसलिए सभी प्रतिरोधों की शक्ति अनुमतांक होगी।
• शक्ति अनुमतांक, वह अधिकतम शक्ति है, जिसे बिना जलाए एक प्रतिरोधक से क्षयित किया जा सकता है।
• प्रतिरोधों में, शक्ति क्षय P = VI है।
• या P = I² R, जहाँ R = प्रतिरोध, I = धारा

गणना:

एक प्रतिरोधक के माध्यम से धारा I में 100% की वृद्धि की जाती है।

शक्ति की गणना वोल्टता और धारा के गुणनफल के रूप में की जाती है, जो आगे चलकर P = I²R हो सकती है।

जब प्रतिरोधक के माध्यम से धारा 100% बढ़ जाती है, तब परिपथ की धारा का नए मान की गणना इस प्रकार की जा सकती है, जिसे I′ द्वारा दर्शाया जाता है, 

I' = I + I का 100%

I' =  2I

तब प्रतिरोधक में क्षयित शक्ति की गणना इस प्रकार की जा सकती है,

P' = I'² R

 P' = 4I2R

P' = 4P

जब धारा में 100% की वृद्धि होती है, तो शक्ति परिवर्तन की गणना निम्नानुसार की जाती है:

प्रतिशत, 3 × 100 = 300%

संकल्पना:

विद्युत शक्ति - 

• विद्युत शक्ति वह दर है जिस पर विद्युत परिपथ द्वारा विद्युत ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है।
• शक्ति का SI मात्रक वाट या एक जूल प्रति सेकंड है।
• P = V × I 
• जहाँ, p = शक्ति, I = धारा, V = वोल्टता 

गणना:

दिए गए आंकड़े, वोल्टता = 220 V, धारा = 600mA = 0.6A

शक्ति, P = V × I = 220 × 0.6 = 132 W

अवधारणा:

• ओम का नियम: नियत तापमान पर धातु घटक के माध्यम से प्रवाहित धारा विभव अंतर के समान आनुपातिक होती है।

V = I × R [जहां v=विभव अंतर, I = धारा, R = प्रतिरोध].

• विद्युत शक्ति: यह वह दर है जिस पर विद्युत परिपथ में विद्युत ऊर्जा की खपत होती है।
  • शक्ति की SI इकाई वाट (w) या जूल / सेकंड है।

गणितीय रूप से, विद्युत शक्ति (P) = वोल्टता (V) × वर्तमान (I)

एवं, P = V × I = I2R = V2/R

• विद्युत् शक्ति (P) विद्युत ऊर्जा (E) की खपत की दर है।

• शक्ति की SI इकाई वॉट है।

Calculation:

E = 2000 जूल

समय t = 20 सेकंड

शक्ति P = 2000 जूल / 20 सेकंड = 100 वॉट

अवधारणा:

• विद्युत आवेश के प्रवाह की दर को विद्युत धारा कहा जाता है।
• एक प्रतिरोध में विद्युत प्रवाह के प्रवाह के कारण, उस प्रतिरोध में कुछ ऊष्मा उत्पन्न होती है। इस परिघटना को विद्युत का तापीय प्रभाव कहा जाता है।
• विद्युत उष्मक इसमें प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा का उपयोग करके ऊष्मा उत्पन्न करता है।

उत्पन्न उष्मा (H) =I2 R t = शक्ति (P) × लिया गया समय (t)

जहाँ  I धारा है, R प्रतिरोध है और t लिया गया समय है

व्याख्या:

दिया गया है;

लागत दर (c) = 2 रुपये प्रति किलो वाट-घंटा

शक्ति (P) = 1500 वाट

समय (t) = 10 घंटे

उत्पन्न उष्मा (H) = शक्ति (P) × समय (t) = 1500 × 10 = 15000 वाट-घंटा = 15 किलो वाट-घंटा

कुल लागत = लागत दर (c) × उत्पन्न ऊष्मा = 2 × 15 = 30 रुपये

अवधारणा:

विद्युत ऊर्जा

• तथ्य यह है कि चालक धारा के प्रवाह को प्रतिरोध प्रदान करते हैं, इसका मतलब है कि धारा को बनाए रखने के लिए कार्य किया जाना चाहिए।
• एक तार से प्रवाहित होने वाली धारा I द्वारा किए गए कार्य की मात्रा इस प्रकार है,

जहाँ V = विभव अंतर और t = वह समय जिसमें धारा प्रवाहित हो रही है

विद्युत ऊर्जा की वाणिज्यिक इकाई

• विद्युत ऊर्जा की व्यावसायिक इकाई "किलोवाट-घंटा' है।
• एक किलोवाट-घंटा विद्युत ऊर्जा की खपत की मात्रा है जब 1 किलोवाट की शक्ति रेटिंग के एक विद्युत उपकरण का उपयोग 1 घंटे के लिए किया जाता है।
• एक किलोवाट घंटा 1 इकाई के बराबर होता है।

गणना:

दिया गया है:

शक्ति P = 500 वाट, V = 200 वोल्ट, t = 4 घंटे और 1 इकाई की लागत = 15 पैसे

• 4 घंटे में विद्युत ऊर्जा की कुल खपत,

चूँकि,

इसलिए,

⇒

1 इकाई की लागत = 15 पैसे

इसलिए,

⇒ 2 इकाई की लागत = 15×2 पैसा

2 इकाई की लागत = 30 पैसे

अत: विकल्प 3 सही है।

संकल्पना:

• हम जानते हैं कि शक्ति, धारा और वोल्टेज के बीच संबंध निम्न होगा,

P = VI      ----(1)

जहाँ P = शक्ति, V = आपूर्ति वोल्टेज, I = आवश्यक धारा 

गणना:

दिया गया है: P = 60 W, V = 240 V

• समीकरण 1 का उपयोग करके, 

⇒ 60 = 240 × I

⇒ I = 0.25 A  

• अतः, 240 V की घरेलू आपूर्ति में 60 W के तापदीप्त बल्ब को जलाने के लिए आवश्यक धारा 0.25 A होगी।

तो, सही उत्तर विकल्प 2 है।

सही उत्तर विकल्प 2 है) अर्थात

अवधारणा:

• प्रतिरोध: किसी पदार्थ द्वारा प्रवाहित विद्युत धारा के प्रवाह में बाधा विद्युत प्रतिरोध कहलाती है।
• एक चालक तार का प्रतिरोध निम्न समीकरण द्वारा दिया जाता है:

जहाँ R प्रतिरोध है, l तार की लंबाई है और A सामग्री का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल है।

• शक्ति: विद्युत धारा द्वारा किए गए कार्य की दर को शक्ति कहते हैं। इसे P से निरूपित किया जाता है। शक्ति की SI इकाई वाट (W) है।

शक्ति अपव्यय निम्न द्वारा दिया जाता है:

जहाँ V प्रतिरोध के अनुरूप विभवान्तर है, I धारा है और R प्रतिरोध है।

व्याख्या:

दिया गया है

वोल्टेज V = 1200 V

शक्ति , P = 240 W

  का प्रयोग करते हुए

हम जानते हैं कि, 

इकाई लंबाई के लिए,        (∵ इकाई लंबाई = 1 m)

अवधारणा:

• विद्युत शक्ति: विद्युत धारा द्वारा किए गए कार्य की दर को विद्युत शक्ति कहा जाता है।

विद्युत ऊर्जा (E) = विद्युत शक्ति (P) × समय (t)

1 इकाई ऊर्जा = 1 किलोवॉट घंटा = 1 KWh

गणना:

दिया गया है:

शक्ति (P) = 1000 वॉट

समय = 30 दिन

1 घंटा प्रतिदिन काम करने पर

तो कुल समय = t = 30 × 1 घंटा = 30 घंटा

ऊर्जा (E) = P × t= 1000 × 30 = 30000 वॉट घंटा = 30 किलोवाट घंटा = 30 इकाई

सही उत्तर विकल्प 1 है) अर्थात 80 W का तंतु मोटा है

अवधारणा:

• शक्ति: विद्युत धारा द्वारा किए गए कार्य की दर को शक्ति कहते हैं। इसे P से निरूपित किया जाता है। शक्ति की SI इकाई वाट (W) है।
• शक्ति अपव्यय इस प्रकार है-

जहाँ V प्रतिरोध के अनुरूप विभवान्तर है, I प्रवाहित होने वाली धारा है और R प्रतिरोध है।

• किसी सामग्री की प्रतिरोधकता को इकाई अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल और इकाई लंबाई की सामग्री द्वारा प्रस्तुत प्रतिरोध के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• इसे निम्न रूप में दर्शाया गया है

जहाँ R प्रतिरोध है, l सामग्री की लंबाई है और A अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल है।

प्रतिरोधकता एक आंतरिक गुण है अर्थात यह किसी दिए गए प्रकार की सामग्री के लिए समान है।

व्याख्या:

हम जानते है कि-

,  and 

⇒ 

यह मानते हुए कि दोनों बल्ब तन्तु एक ही सामग्री से बने हैं, उनकी प्रतिरोधकता (ρ) समान हैं।

यदि इन्हें एक ही परिपथ में जोड़ा जाता है, तो बल्बों के अनुरूप वोल्टेज पतन V भी समान रहता है।

दिया गया है कि तंतु की लंबाई (l) समान है ⇒ P ∝ A

• इसलिए, शक्ति सीधे तन्तु के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल पर निर्भर करती है। अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल तन्तु की मोटाई से सम्बन्धित है।
• जितनी अधिक शक्ति का क्षय होता है, तन्तु की मोटाई उतनी ही अधिक होती है। इस प्रकार, 80 W का तन्तु मोटा होता है।