अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिकी: पदार्थ, युक्तियाँ तथा सरल परिपथ (Semiconductor Electronics: Materials, Devices and Simple Circuits)

जटिल वायरिंग आरेखों में बल्बों, स्विचों और बैटरियों की यथार्थवादी तस्वीरें खींचना कठिन और गड़बड़ है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियर सर्किट घटकों का प्रतिनिधित्व करने के लिए सरल, मानकीकृत ज्यामितीय प्रतीकों का उपयोग करते हैं।

जब विद्युत प्रतिरोध वाले तार से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो विद्युत ऊर्जा धातु के परमाणुओं से टकराकर ऊष्मीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इसे विद्युत धारा के ताप प्रभाव (जूल हीटिंग) के रूप में जाना जाता है।

उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा इस पर निर्भर करती है:
• तार का material (उच्च प्रतिरोध मिश्र धातु जैसे Nichrome अत्यधिक गर्मी पैदा करते हैं)।
• तार की लंबाई और मोटाई.
• वर्तमान का परिमाण और समय की अवधि.

• हीटिंग तत्व: इलेक्ट्रिक आयरन, रूम हीटर, टोस्टर और इमर्शन रॉड जैसे उपकरणों में नाइक्रोम तार की कसकर लपेटी गई कुंडलियाँ होती हैं जिन्हें ऐसे तत्व कहा जाता है जो पिघले बिना लाल गर्म चमकते हैं।
• तापदीप्त बल्ब: इसमें एक अति पतला टंगस्टन फिलामेंट होता है जिसे सफेद रोशनी उत्सर्जित करने के लिए $2,500^\circ\text{C}$ से अधिक गर्म किया जाता है। (आधुनिक ऊर्जा-कुशल LEDs ऊष्मा के रूप में ऊर्जा बर्बाद किए बिना प्रकाश उत्पन्न करते हैं)।
• इलेक्ट्रिक फ्यूज: एक महत्वपूर्ण सुरक्षा उपकरण जिसमें बहुत कम गलनांक वाला एक विशेष तार होता है। यदि ओवरलोड या शॉर्ट सर्किट से घर में खतरनाक रूप से उच्च धारा प्रवाहित होती है, तो फ़्यूज़ तार तुरंत पिघल जाता है, जिससे सर्किट टूट जाता है और बिजली की आग लगने से बच जाती है!
• MCB (लघु सर्किट ब्रेकर): आधुनिक विद्युत चुम्बकीय स्विच जो ओवरलोड के दौरान स्वचालित रूप से बंद हो जाते हैं और लीवर को फ्लिप करके आसानी से रीसेट किया जा सकता है (कोई तार प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं है)।

जब भी किसी तार से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो यह अपने चारों ओर एक अदृश्य चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यह विद्युत धारा का चुंबकीय प्रभाव.

An इलेक्ट्रोमैग्नेट में एक नरम लोहे के कोर के चारों ओर लपेटा हुआ एक इंसुलेटेड तांबे का तार होता है। यह एक शक्तिशाली चुंबक के रूप में तभी कार्य करता है जब करंट प्रवाहित होता है। जब करंट रुकता है, तो यह अपना चुंबकत्व लगभग पूरी तरह से खो देता है (अस्थायी चुंबक)।

1. जब घंटी स्विच दबाया जाता है, तो इलेक्ट्रोमैग्नेट कॉइल से करंट प्रवाहित होता है।
2. विद्युत चुम्बक चुम्बकित हो जाता है और नरम लोहे के आर्मेचर को आकर्षित करता है।
3. आर्मेचर से जुड़ा हथौड़ा धातु के घंटे से टकराता है, जिससे एक तेज़ ध्वनि "DING"!
उत्पन्न होती है
4. जैसे ही आर्मेचर गोंग से टकराने के लिए आगे बढ़ता है, स्क्रू से इसका संपर्क टूट जाता है, जिससे सर्किट खुल जाता है!
5. धारा प्रवाहित होना बंद हो जाती है → विद्युत चुंबक अपना चुंबकत्व खो देता है → एक स्प्रिंग आर्मेचर को संपर्क पेंच पर वापस खींच लेता है।
6. सर्किट फिर से पूरा हो गया है, और चक्र तेजी से दोहराता है, जिससे लगातार घंटी बजती रहती है!