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UBSE • कक्षा X • Science • अध्याय 11
अनुमानित समय: 45 Mins
प्रगति: अध्ययनरत

विद्युत (Electricity) (Electricity)

कक्षा 7 विज्ञान में, अध्याय 3 "बिजली: सर्किट और उनके घटक" जांच करता है कि विद्युत ऊर्जा कैसे प्रवाहित और परिवर्तित होती है। 2026-27 एनसीईआरटी क्यूरियोसिटी पाठ्यक्रम पर आधारित, यह मास्टर सामग्री मानकीकृत सर्किट प्रतीकों, सेल संयोजन (बैटरी), करंट के ताप प्रभाव (हीटिंग तत्व, फ़्यूज़ और एमसीबी), ओर्स्टेड की चुंबकीय प्रभाव की खोज, और विद्युत चुम्बकों और विद्युत घंटियों के निर्माण और संचालन की खोज करती है।

⚡ क्या आपने कभी सोचा है?

एक साधारण लोहे की कील एक स्विच के झटके से एक अति-मजबूत चुंबक में कैसे बदल जाती है?

यदि आप साधारण लोहे की कील के पास पेपर क्लिप लाते हैं, तो कुछ नहीं होता है। लेकिन उस कील के चारों ओर एक पतला तांबे का तार लपेटें और इसे एक छोटी बैटरी से जोड़ दें: अचानक, कील जादू की तरह पेपर क्लिप को तोड़ देती है! बैटरी को डिस्कनेक्ट करें, और पेपर क्लिप तुरंत गिर जाएंगे।

1820 में, डेनिश वैज्ञानिक हंस क्रिस्चियन ओर्स्टेड ने जब भी पास में विद्युत प्रवाह चालू किया गया तो गलती से एक कम्पास सुई हिलती हुई देखी। उस आकस्मिक झटके ने साबित कर दिया कि बिजली और चुंबकत्व प्रकृति की जुड़वां ताकतें हैं।

आज, यह चुंबकीय प्रभाव उच्च गति वाली मैग्लेव बुलेट ट्रेनों, स्टील मिलों में स्क्रैप कारों को उठाने वाली विशाल क्रेनों और आपके कक्षा के दरवाजे के बाहर बजने वाली स्कूल की घंटी को शक्ति प्रदान करता है!

यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

कक्षा 7 विज्ञान में, अध्याय 3 "बिजली: सर्किट और उनके घटक" जांच करता है कि विद्युत ऊर्जा कैसे प्रवाहित और परिवर्तित होती है। 2026-27 एनसीईआरटी क्यूरियोसिटी पाठ्यक्रम पर आधारित, यह मास्टर सामग्री मानकीकृत सर्किट प्रतीकों, सेल संयोजन (बैटरी), करंट के ताप प्रभाव (हीटिंग तत्व, फ़्यूज़ और एमसीबी), ओर्स्टेड की चुंबकीय प्रभाव की खोज, और विद्युत चुम्बकों और विद्युत घंटियों के निर्माण और संचालन की खोज करती है।

अध्ययन से पूर्व (आवश्यक ज्ञान)

  • कक्षा 6 से बुनियादी विद्युत सर्किट: इलेक्ट्रिक सेल, बल्ब, स्विच और कनेक्टिंग तार।
  • कंडक्टर (धातु) और इंसुलेटर (रबर, प्लास्टिक) के बीच अंतर लकड़ी).
  • चुंबक को समझना: उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव, आकर्षण और प्रतिकर्षण।

इस अध्याय के लक्ष्य

  • अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त विद्युत प्रतीकों का उपयोग करके मानक सर्किट आरेख बनाएं और व्याख्या करें।
  • बताएं कि बैटरी बनाने के लिए दो या दो से अधिक सेल कैसे श्रृंखला में जुड़े होते हैं (सकारात्मक से ऋणात्मक)।
  • विद्युत धारा के तापीय प्रभाव का वर्णन करें और तापन तत्वों (नाइक्रोम) का उपयोग करने वाले उपकरणों की पहचान करें।
  • बताएं कि इलेक्ट्रिक फ़्यूज़ और मिनिएचर सर्किट ब्रेकर (एमसीबी) घरेलू तारों को शॉर्ट-सर्किट और ओवरलोडिंग के कारण होने वाली आग से कैसे बचाते हैं।
  • विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव का प्रदर्शन करें और विद्युत घंटी की कार्य प्रणाली की व्याख्या करें।

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

1 1. मानक सर्किट प्रतीक और बैटरियां क...
2 2. विद्युत धारा एवं सुरक्षा उपकरणों...
3 3. विद्युत धारा एवं विद्युत घंटी का...

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

1. मानक सर्किट प्रतीक और बैटरियां कैसे काम करती हैं

1. हम प्रतीकों का उपयोग क्यों करते हैं?

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।

2. विद्युत प्रतीकों की मास्टर तालिका
घटकप्रतीक विवरणफ़ंक्शन
इलेक्ट्रिक सेल एक लंबी पतली रेखा ($+$) एक छोटी मोटी रेखा के समानांतर ($-$) संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा से प्रत्यक्ष धारा की आपूर्ति।
बैटरी श्रृंखला में दो या दो से अधिक कोशिकाओं का संयोजन ($+ - + -$) विद्युत भार की मांग के लिए उच्च वोल्टेज प्रदान करता है।
स्विच (चालू स्थिति) दोनों टर्मिनल बिंदु एक बंद ब्रिज लाइन से जुड़े हुए हैं सर्किट को पूरा करता है; धारा निरंतर बहती रहती है.
स्विच (बंद स्थिति) ब्रिज लाइन को एक कोण पर खुला उठाया गया है सर्किट को तोड़ता है; करंट तुरंत बंद हो जाता है.
इलेक्ट्रिक बल्ब कुंडलित लूप (फिलामेंट) को घेरने वाला एक चक्र विद्युत ऊर्जा को प्रकाश (और गर्मी) में परिवर्तित करता है।
कनेक्टिंग वायर एक सीधी रेखा कम-प्रतिरोध कंडक्टर चैनल (तांबा/एल्यूमीनियम).
3. ख़तरा और सामान्य गलती
⚠️ ट्रैप: सेल को बैक-टू-बैक कनेक्ट करना ($+$ से $+$)
यदि आप दोनों सकारात्मक टर्मिनलों को छूते हुए टीवी रिमोट बैटरी डालते हैं, तो रिमोट काम नहीं करेगा!
नियम: एक श्रृंखला बैटरी में, एक सेल का पॉजिटिव टर्मिनल अगले सेल के नकारात्मक टर्मिनल से सख्ती से जुड़ा होना चाहिए।

2. विद्युत धारा एवं सुरक्षा उपकरणों का तापीय प्रभाव

1. तार गर्म क्यों हो जाता है?

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.

2. ताप उपकरण बनाम सुरक्षा फ़्यूज़
  • 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)।
3. कंक्रीट वर्क उदाहरण

प्रश्न: फ़्यूज़ तार के प्रतिस्थापन के रूप में लोहे की कील या तांबे के तार का उपयोग क्यों नहीं किया जा सकता?

उत्तर: तांबे और लोहे का गलनांक अत्यधिक उच्च और विद्युत प्रतिरोध बहुत कम होता है। यदि परिपथ में अत्यधिक धारा प्रवाहित होती है, तो लोहे की कील नहीं पिघलेगी; इसके बजाय, घर की दीवारों के अंदर की वायरिंग में आग लग जाएगी! फ़्यूज़ तार का कड़ाई से गणना किया गया निम्न गलनांक होना चाहिए।

3. विद्युत धारा एवं विद्युत घंटी का चुंबकीय प्रभाव

1. ओर्स्टेड की खोज और इलेक्ट्रोमैग्नेट्स

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.

है

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)।

2. इलेक्ट्रिक बेल का कार्य तंत्र
  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"!
  4. उत्पन्न होती है
  5. जैसे ही आर्मेचर गोंग से टकराने के लिए आगे बढ़ता है, स्क्रू से इसका संपर्क टूट जाता है, जिससे सर्किट खुल जाता है!
  6. 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।
  7. सर्किट फिर से पूरा हो गया है, और चक्र तेजी से दोहराता है, जिससे लगातार घंटी बजती रहती है!
4. यह जीवन में क्यों मायने रखता है

विद्युत चुम्बकों का उपयोग अस्पताल की एमआरआई मशीनों में आंतरिक अंगों को स्कैन करने के लिए, बुलेट ट्रेनों में चुंबकीय उत्तोलन के लिए, और कबाड़खानों में चुंबकीय लोहे के स्क्रैप को गैर-चुंबकीय कचरे से अलग करने के लिए किया जाता है।

चित्रात्मक व्याख्या एवं मॉडल

Dual Effects of Electric Current

Heat vs. Magnetic Field Generation
HEATING EFFECT
Nichrome Coil / Fuse
Heaters, Geysers, Safety Fuses, MCBs
MAGNETIC EFFECT
Coil around Iron Core
Electric Bells, Maglev Trains, Cranes

अध्याय का सार संक्षेप एवं 10 मुख्य निष्कर्ष

मुख्य बिंदु 1
सर्किट प्रतीक: कोशिकाओं के लिए मानक प्रतिनिधित्व (लंबी पतली $+$, छोटी मोटी $-$), बैटरी, स्विच, और बल्ब।
मुख्य बिंदु 2
बैटरी: श्रृंखला में दो या दो से अधिक कोशिकाओं को जोड़कर बनाया गया, सकारात्मक टर्मिनल से नकारात्मक टर्मिनल।
मुख्य बिंदु 3
हीटिंग प्रभाव: विद्युत प्रवाह उच्च-प्रतिरोध तारों (नाइक्रोम) के माध्यम से बहने से गर्मी पैदा होती है।
मुख्य बिंदु 4
इलेक्ट्रिक फ्यूज: कम पिघलने बिंदु वाला एक सुरक्षात्मक सुरक्षा उपकरण जो ओवरलोड और शॉर्ट सर्किट के दौरान सर्किट को तोड़ देता है।
मुख्य बिंदु 5
MCB: लघु सर्किट ब्रेकर; विद्युत दोष के दौरान स्वचालित रूप से बंद हो जाता है और प्रतिस्थापन के बिना रीसेट किया जा सकता है।
मुख्य बिंदु 6
चुंबकीय प्रभाव: ओर्स्टेड द्वारा खोजा गया; विद्युत धारा चालक के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है।
मुख्य बिंदु 7
इलेक्ट्रोमैग्नेट: एक नरम लोहे की कोर के चारों ओर एक इंसुलेटेड तार को घुमाकर बनाया गया एक अस्थायी चुंबक; विद्युत घंटियों और भारी उठाने वाली क्रेनों में उपयोग किया जाता है।

स्व-मूल्यांकन अभ्यास (Check Your Understanding)

मूल वैचारिक स्पष्टता की जांच के लिए नैदानिक प्रश्न। पहले स्वयं हल करें, फिर उत्तर देखें।

1
एक विद्युत सेल प्रतीक में, लंबी रेखा और छोटी मोटी रेखा क्या दर्शाती है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: लंबी पतली रेखा सकारात्मक टर्मिनल ($+$) का प्रतिनिधित्व करती है, और छोटी मोटी रेखा नकारात्मक टर्मिनल ($-$) का प्रतिनिधित्व करती है।
बैटरी संकेतन को याद करें।
2
विद्युत शॉर्ट के बीच अंतर समझाएं सर्किट और एक अधिभार.
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: शॉर्ट सर्किट तब होता है जब दोषपूर्ण इन्सुलेशन के कारण नग्न लाइव और न्यूट्रल तार सीधे छू जाते हैं, जिससे भारी धारा प्रवाहित होती है। ओवरलोड तब होता है जब बहुत सारे विद्युत उपकरण एक ही सॉकेट से एक साथ जुड़े होते हैं।
एक सीधा तार संपर्क है; दूसरा अत्यधिक उपकरण भार है।
3
बनाने में प्रयुक्त सामग्री का नाम बताएं: (ए) विद्युत हीटर के हीटिंग तत्व (बी) एक गरमागरम बल्ब का फिलामेंट।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: (ए) नाइक्रोम मिश्र धातु (उच्च प्रतिरोध और उच्च पिघलने बिंदु) (बी) टंगस्टन धातु (उच्च पिघलने बिंदु)।
एक एक निकल-क्रोमियम मिश्र धातु है; दूसरा एक शुद्ध संक्रमण धातु है।
4
सर्किट बंद होते ही एक विद्युत चुंबक अपना चुंबकत्व क्यों खो देता है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: एक विद्युत चुंबक एक अस्थायी चुंबक है। इसका चुंबकीय क्षेत्र विद्युत आवेशों की गति से ही निर्मित होता है। जब धारा रुकती है, तो चुंबकीय क्षेत्र तुरंत नष्ट हो जाता है।
स्थायी बनाम अस्थायी चुम्बकों के बारे में सोचें।
5
एक विद्युत घंटी में, क्या कारण है कि हथौड़ा केवल एक बार के बजाय बार-बार घण्टी पर प्रहार करता है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: हथौड़े की प्रहार गति से संपर्क पेंच से संपर्क टूट जाता है, इलेक्ट्रोमैग्नेट डी-एनर्जेट हो जाता है और स्प्रिंग को आर्मेचर को वापस खींचने की अनुमति मिलती है। यह संपर्क को पुनर्स्थापित करता है, इलेक्ट्रोमैग्नेट को फिर से सक्रिय करता है, और चक्र को तेजी से दोहराता है।
संपर्क पेंच एक स्वचालित चक्रीय स्विच के रूप में कार्य करता है।
अध्याय का अध्ययन पूर्ण हुआ?
अभ्यास के लिए तैयार?

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