ओम का नियम

ओम का नियम विद्युत अभियांत्रिकी का एक मूलभूत सिद्धांत है जो किसी विद्युत परिपथ में वोल्टता, धारा और प्रतिरोध के बीच के संबंध को वर्णित करता है। यह कहता है कि किसी चालक के दो बिंदुओं के बीच बहने वाली धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टता के समानुपाती और चालक के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। गणितीय रूप से इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$$I = \frac{V}{R}$$

जहाँ:

• $I$ धारा को एम्पियर $(A)$ में दर्शाता है
• $V$ वोल्टता को वोल्ट $(V)$ में दर्शाता है
• $R$ प्रतिरोध को ओम $(Ω)$ में दर्शाता है

ओम का नियम हमें यह समझने में मदद करता है कि विद्युत परिपथ कैसा व्यवहार करते हैं और यदि हम अन्य दो मानों को जानते हैं तो परिपथ में धारा, वोल्टता या प्रतिरोध की गणना करने की अनुमति देता है। यह विद्युत परिपथों को डिज़ाइन करने, विश्लेषण करने और समस्या निवारण के लिए अत्यावश्यक है और इलेक्ट्रॉनिक्स, विद्युत प्रणालियों और दूरसंचार जैसे विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से प्रयुक्त होता है।

व्याख्या:

ओम के नियम को समझने के लिए आइए एक नलिका से बहते पानी की उपमा पर विचार करें। वोल्टता उस दबाव के समान है जो पानी को नलिका से बहने के लिए धकेलता है, धारा उस पानी की मात्रा के समान है जो नलिका से बह रहा है, और प्रतिरोध उस घर्षण के समान है जो पानी के प्रवाह का विरोध करता है।

जैसे दबाव (वोल्टेज) बढ़ाने से पाइप में अधिक पानी (धारा) बहता है, वैसे ही किसी चालक पर वोल्टेज बढ़ाने से उसमें अधिक धारा प्रवाहित होती है। इसी तरह, पाइप में घर्षण (प्रतिरोध) बढ़ाने से उसमें बहने वाले पानी (धारा) की मात्रा घट जाती है, जैसे किसी चालक का प्रतिरोध बढ़ाने से उसमें प्रवाहित होने वाली धारा की मात्रा घट जाती है।

ओम का नियम किसी परिपथ में धारा, वोल्टेज या प्रतिरोध की गणना करने के लिए प्रयोग किया जा सकता है, यदि तीनों राशियों में से दो ज्ञात हों। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी चालक पर लगे वोल्टेज और उस चालक के प्रतिरोध को जानते हैं, तो आप ओम के नियम का उपयोग करके उस चालक से प्रवाहित हो रही धारा की गणना कर सकते हैं।

यहाँ ओम के नियम के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

एक 12-वोल्ट की बैटरी को 6-ओम के प्रतिरोधक से जोड़ने पर उसमें 2 ऐम्पियर की धारा प्रवाहित होगी। एक 9-वोल्ट की बैटरी को 3-ओम के प्रतिरोधक से जोड़ने पर उसमें 3 ऐम्पियर की धारा प्रवाहित होगी। एक 6-वोल्ट की बैटरी को 2-ओम के प्रतिरोधक से जोड़ने पर उसमें 3 ऐम्पियर की धारा प्रवाहित होगी।

ओम का नियम एक मौलिक सिद्धांत है जिसका उपयोग विद्युत परिपथों के डिज़ाइन और विश्लेषण में किया जाता है। इसका उपयोग विद्युत समस्याओं की समस्या-निवारण के लिए भी किया जाता है और यह सुनिश्चित करने के लिए कि विद्युत प्रणालियाँ सुरक्षित और कुशलता से संचालित हो रही हैं।

वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंध

वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच का संबंध यह समझने के लिए मूलभूत है कि विद्युत परिपथ कैसे काम करते हैं। ये तीनों मात्राएँ ओम के नियम से संबंधित हैं, जो कहता है कि किसी चालक से प्रवाहित होने वाली धारा उस पर लगाए गए वोल्टेज के समानुपाती और चालक के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

ओम का नियम

ओम के नियम को गणितीय रूप से इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$$I = \frac{V}{R}$$

जहाँ:

• $I$ धारा को ऐम्पियर $(A)$ में दर्शाता है
• $V$ वोल्टेज को वोल्ट $(V)$ में दर्शाता है
• $R$ प्रतिरोध को ओम $(Ω)$ में दर्शाता है

उदाहरण

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि ओम का नियम कैसे काम करता है:

• यदि आपके पास 12-वोल्ट की बैटरी और 6-ओम का प्रतिरोधक है, तो प्रतिरोधक से प्रवाहित होने वाली धारा 2 ऐम्प होगी (12 V / 6 Ω = 2 A)।
• यदि आपके पास 9-वोल्ट की बैटरी और 3-ओम का प्रतिरोधक है, तो प्रतिरोधक से प्रवाहित होने वाली धारा 3 ऐम्प होगी (9 V / 3 Ω = 3 A)।
• यदि आपके पास 5-वोल्ट की बैटरी और 10-ओम का प्रतिरोधक है, तो प्रतिरोधक से प्रवाहित होने वाली धारा 0.5 ऐम्प होगी (5 V / 10 Ω = 0.5 A)।

प्रतिरोध

प्रतिरोध यह मापने का मानक है कि किसी चालक से धारा प्रवाहित होना कितना कठिन है। प्रतिरोध जितना अधिक होगा, दी गई वोल्टेज के लिए धारा उतनी ही कम प्रवाहित होगी। कुछ पदार्थ, जैसे धातुएँ, कम प्रतिरोध रखते हैं, जबकि अन्य, जैसे विद्युत रोधक, उच्च प्रतिरोध रखते हैं।

प्रतिरोध को प्रभावित करने वाले कारक

किसी चालक का प्रतिरोध कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें शामिल हैं:

• चालक की सामग्री
• चालक की लंबाई
• चालक का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल
• चालक का तापमान

निष्कर्ष

ओम का नियम विद्युत परिपथों का एक मूलभूत सिद्धांत है। यह हमें यह गणना करने देता है कि जब हम चालक पर लगाया गया वोल्टेज और चालक का प्रतिरोध जानते हैं, तो चालक से कितनी धारा प्रवाहित हो रही है।

ओम के नियम की जल पाइप उपमा

ओम का नियम कहता है कि दो बिंदुओं के बीच चालक से प्रवाहित होने वाली धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टेज के अनुक्रमानुपाती और चालक के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसे गणितीय रूप से इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

$$I = \frac{V}{R}$$

जहाँ:

• $I$ धारा को ऐम्पियर $(A)$ में दर्शाता है
• $V$ वोल्टेज को वोल्ट $(V)$ में दर्शाता है
• $R$ प्रतिरोध को ओम $(Ω)$ में दर्शाता है

ओम के नियम को समझने में मदद के लिए जल पाइप उपमा का उपयोग किया जा सकता है। कल्पना कीजिए एक जल पाइप जिसमें एक वाल्व है जिससे पानी के प्रवाह को नियंत्रित किया जा सकता है। जल दाब वोल्टेज को, पानी का प्रवाह धारा को और पाइप का प्रतिरोध चालक के प्रतिरोध को दर्शाता है।

जब वाल्व खुला होता है, तो पानी आसानी से पाइप से बहता है और धारा अधिक होती है। जब वाल्व बंद होता है, तो पानी को पाइप से बहने में कठिनाई होती है और धारा कम होती है। पाइप का प्रतिरोध यह निर्धारित करता है कि पानी के प्रवाह पर कितनी रोक लगती है।

इसी प्रकार, किसी चालक का प्रतिरोध यह निर्धारित करता है कि धारा कितनी रुकती है। जिस चालक का प्रतिरोध अधिक होगा उसमें धारा कम होगी, जबकि जिस चालक का प्रतिरोध कम होगा उसमें धारा अधिक होगी।

उदाहरण

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं जिनसे पानी के पाइप की उपमा का उपयोग कर ओम के नियम को समझा जा सकता है:

• एक बगीचे की नली जिसका मुँह छोटा होता है, उसका प्रतिरोध अधिक होता है, इसलिए पानी का प्रवाह रुकता है और धारा कम होती है।
• एक फायर होज जिसका मुँह बड़ा होता है, उसका प्रतिरोध कम होता है, इसलिए पानी का प्रवाह नहीं रुकता और धारा अधिक होती है।
• एक बंद पाइप का प्रतिरोध अधिक होता है, इसलिए पानी का प्रवाह बहुत रुकता है और धारा बहुत कम होती है।

ओम का नियम विद्युत का एक मूलभूत सिद्धांत है और इसका उपयोग विद्युत परिपथों को डिज़ाइन करने से लेकर यह समझने तक कि विद्युत उपकरण कैसे काम करते हैं, कई तरह के अनुप्रयोगों में किया जाता है। पानी के पाइप की उपमा ओम के नियम को समझने में एक सरल और प्रभावी तरीका है।

ओम के नियम का प्रायोगिक सत्यापन

ओम का नियम कहता है कि दो बिंदुओं के बीच बहने वाली धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टेज के समानुपाती होती है। दूसरे शब्दों में, चालक का प्रतिरोध स्थिर होता है।

इस नियम को एक सरल परिपथ का उपयोग कर प्रायोगिक रूप से सत्यापित किया जा सकता है जिसमें एक बैटरी, एक प्रतिरोधक और एक ऐमीटर होता है। ऐमीटर का उपयोग परिपथ में बहने वाली धारा को मापने के लिए किया जाता है और वोल्टमीटर का उपयोग प्रतिरोधक के पार वोल्टेज को मापने के लिए किया जाता है।

यदि प्रतिरोधक के पार वोल्टेज बढ़ाया जाता है, तो परिपथ से बहने वाली धारा भी बढ़ेगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रतिरोधक का प्रतिरोध स्थिर रहता है, इसलिए धारा बढ़ाने का एकमात्र तरीका वोल्टेज बढ़ाना है।

यदि प्रतिरोधक का प्रतिरोध बढ़ाया जाता है, तो परिपथ से बहने वाली धारा घट जाएगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रतिरोधक के पार वोल्टेज स्थिर रहता है, इसलिए धारा घटाने का एकमात्र तरीका प्रतिरोध बढ़ाना है।

निम्नलिखित सारणी ओम के नियम को सत्यापित करने के लिए किए गए एक प्रयोग के परिणाम दिखाती है।

जैसा कि आप सारणी से देख सकते हैं, प्रतिरोधक का प्रतिरोध 10 Ω पर स्थिर है। इसका अर्थ है कि परिपथ से बहने वाली धारा प्रतिरोधक के पार वोल्टेज के समानुपाती है।

ओम का नियम विद्युत का एक मूलभूत नियम है जिसका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है। इसका उपयोग विद्युत परिपथों को डिज़ाइन करने, विद्युत उपकरणों की विद्युत खपत की गणना करने और विद्युत समस्याओं की समस्या-निवारण के लिए किया जाता है।

ओम के नियम का जादुई त्रिभुज

ओम का नियम विद्युत अभियांत्रिकी में एक मूलभूत संबंध है जो परिपथ में वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंध को वर्णित करता है। इसे अक्सर एक त्रिभुज के रूप में दर्शाया जाता है, जिसमें शीर्ष पर वोल्टेज, बाईं ओर धारा और दाईं ओर प्रतिरोध होता है।

मैजिक त्रिभुज का उपयोग विद्युत परिपथों से जुड़ी विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी परिपथ का वोल्टता और प्रतिरोध जानते हैं, तो आप ओम के नियम का उपयोग करके धारा की गणना कर सकते हैं। या, यदि आप धारा और प्रतिरोध जानते हैं, तो आप वोल्टता की गणना कर सकते हैं।

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि ओम का नियम समस्याओं को हल करने के लिए कैसे उपयोग किया जा सकता है:

• उदाहरण 1: एक परिपथ में 12 वोल्ट का वोल्टता और 6 ओम का प्रतिरोध है। परिपथ में धारा क्या है?

हल:

$$ I = \frac{V}{R}$$ $$I = \frac{12 \ volts}{6 \ ohms}$$ $$ I = 2 \ amps $$

• उदाहरण 2: एक परिपथ में 3 एम्पियर की धारा और 9 ओम का प्रतिरोध है। परिपथ में वोल्टता क्या है?

हल:

$$ V = I R$$ $$V = 3 \ amps \times 9 \ ohms$$ $$ V = 27 \ volts $$

• उदाहरण 3: एक परिपथ में 18 वोल्ट का वोल्टता और 6 एम्पियर की धारा है। परिपथ में प्रतिरोध क्या है?

हल:

$$ R = \frac{V}{I}$$ $$R = \frac{18 \ volts}{6 \ amps}$$ $$R = 3 \ ohms $$

ओम का नियम एक शक्तिशाली उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत परिपथों से जुड़ी विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है। मैजिक त्रिभुज वोल्टता, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंध को याद रखने का एक सुविधाजनक तरीका है।

ओम के नियम के हल किए गए प्रश्न

प्रश्न 1: एक परिपथ का प्रतिरोध 10 ओम है और धारा 2 एम्पियर है। परिपथ के पार वोल्टता क्या है?

हल:

ओम का नियम कहता है कि परिपथ में विभव, परिपथ से प्रवाहित धारा और परिपथ के प्रतिरोध के गुणनफल के बराबर होता है। इस स्थिति में विभव है:

$$ V = I R$$ $$V = 2 \ A \times 10 \ ohms$$ $$V = 20 \ volts $$

इसलिए परिपथ के पार विभव 20 वोल्ट है।

समस्या 2: एक परिपथ में 12 वोल्ट का विभव और 6 ओम का प्रतिरोध है। परिपथ से प्रवाहित धारा कितनी है?

हल:

ओम का नियम कहता है कि परिपथ से प्रवाहित धारा, परिपथ के पार विभव को परिपथ के प्रतिरोध से विभाजित करने पर प्राप्त होती है। इस स्थिति में धारा है:

$$ I = \frac{V}{R}$$ $$I = \frac{12 \ volts}{6 \ ohms}$$ $$I = 2 \ amps $$

इसलिए परिपथ से प्रवाहित धारा 2 ऐम्प है।

समस्या 3: एक परिपथ का प्रतिरोध 15 ओम है और उसमें 3 ऐम्प की धारा प्रवाहित हो रही है। परिपथ द्वारा विसर्जित शक्ति कितनी है?

हल:

परिपथ द्वारा विसर्जित शक्ति, परिपथ के पार विभव और परिपथ से प्रवाहित धारा के गुणनफल के बराबर होती है। इस स्थिति में शक्ति है:

$$ P = V I$$ $$P = 12 \ volts \times 3 \ amps$$ $$P = 36 \ watts $$

इसलिए परिपथ द्वारा विसर्जित शक्ति 36 वाट है।

समस्या 4: एक परिपथ में 24 वोल्ट का विभव है और यह 48 वाट की शक्ति विसर्जित करता है। परिपथ का प्रतिरोध कितना है?

हल:

परिपथ का प्रतिरोध, परिपथ के पार विभव को परिपथ से प्रवाहित धारा से विभाजित करने पर प्राप्त होता है। इस स्थिति में प्रतिरोध है:

$$ R = \frac{V}{I}$$ $$R = \frac{24 \ volts}{2 \ amps}$$ $$R = 12 \ ohms $$

इसलिए, परिपथ का प्रतिरोध 12 ओम है।

समस्या 5: एक परिपथ का प्रतिरोध 10 ओम है और इसमें 20 वाट की शक्ति व्यय हो रही है। परिपथ से होकर बहने वाली धारा क्या है?

हल:

किसी परिपथ से होकर बहने वाली धारा, परिपथ में व्यय होने वाली शक्ति के वर्गमूल के बराबर होती है, जिसे परिपथ के प्रतिरोध से विभाजित किया जाता है। इस मामले में धारा है:

$$ I = \sqrt \frac{P}{R}$$ $$I = \sqrt \frac{20 \ watts}{10 \ ohms}$$ $$I = 1.41 \ amps $$

इसलिए, परिपथ से होकर बहने वाली धारा 1.41 ऐम्पियर है।

ओम के नियम का उपयोग करके विद्युत शक्ति की गणना

ओम का नियम कहता है कि किसी चालक के दो बिंदुओं के बीच बहने वाली धारा, उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टेड के समानुपाती और चालक के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। गणितीय रूप से इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$$I = \frac{V}{R}$$

जहाँ:

• $I$ धारा को ऐम्पियर $(A)$ में दर्शाता है
• $V$ वोल्टेज को वोल्ट $(V)$ में दर्शाता है
• $R$ प्रतिरोध को ओम $(Ω)$ में दर्शाता है

विद्युत शक्ति, दूसरी ओर, वह दर है जिस पर विद्युत ऊर्जा किसी विद्युत परिपथ द्वारा स्थानांतरित की जाती है। इसे वाट $(W)$ में मापा जाता है और निम्न सूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है:

$$P = VI$$

जहाँ:

• $P$ शक्ति को वाट $(W)$ में दर्शाता है
• $V$ वोल्टेज को वोल्ट $(V)$ में दर्शाता है
• $I$ धारा को ऐम्पियर $(A)$ में दर्शाता है

ओम के नियम और विद्युत शक्ति के सूत्र को मिलाकर, हम विद्युत शक्ति की गणना के लिए निम्नलिखित समीकरण प्राप्त करते हैं:

$$P = \frac{V^2}{R}$$

यह समीकरण दर्शाता है कि परिपथ में विसर्जित शक्ति वोल्टेज के वर्ग के समानुपाती और प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

उदाहरण:

1. एक परिपथ में 12 वोल्ट का वोल्टेज और 6 ओम का प्रतिरोध है। परिपथ से प्रवाहित धारा और विसर्जित विद्युत शक्ति की गणना करें।

ओम के नियम का उपयोग करते हुए:

$$I = \frac{V}{R} = \frac{12 V}{6 Ω} = 2 A$$

विद्युत शक्ति के सूत्र का उपयोग करते हुए:

$$P = VI = 12 V \times 2 A = 24 W$$

इसलिए, परिपथ से प्रवाहित धारा 2 A है, और विसर्जित विद्युत शक्ति 24 W है।

2. एक बल्ब का प्रतिरोध 100 ओम है और यह 120 वोल्ट के स्रोत से जुड़ा है। बल्ब द्वारा खींची गई धारा और उपभोग की गई शक्ति की गणना करें।

ओम के नियम का उपयोग करते हुए:

$$I = \frac{V}{R} = \frac{120 V}{100 Ω} = 1.2 A$$

विद्युत शक्ति के सूत्र का उपयोग करते हुए:

$$P = VI = 120 V \times 1.2 A = 144 W$$

इसलिए, बल्ब द्वारा खींची गई धारा 1.2 A है, और उपभोग की गई शक्ति 144 W है।

ये उदाहरण दर्शाते हैं कि ओम के नियम और विद्युत शक्ति के सूत्र का उपयोग करके परिपथ में धारा और शक्ति की गणना कैसे की जा सकती है।

ओम का नियम मैट्रिक्स तालिका

ओह्म का नियम विद्युत परिपथों में एक मौलिक संबंध है जो वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंध को वर्णित करता है। यह कहता है कि किसी चालक से प्रवाहित होने वाली धारा उस पर लगाए गए वोल्टेज के समानुपाती और चालक के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

ओह्म के नियम की मैट्रिक्स सारणी वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंधों को दर्शाने का एक सुविधाजनक तरीका है। यह सारणी विभिन्न संयोजनों में शेष दो चरों के लिए वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के मान दिखाती है।

उदाहरण के लिए, यदि वोल्टेज 12 वोल्ट है और प्रतिरोध 6 ओह्म है, तो धारा 2 ऐम्प होगी। यह सारणी में 12-वोल्ट पंक्ति और 6-ओह्म स्तंभ के प्रतिच्छेद को देखकर समझा जा सकता है।

ओह्म के नियम की मैट्रिक्स सारणी का उपयोग यह ज्ञात करने के लिए भी किया जा सकता है कि जब धारा ज्ञात हो तो वोल्टेज और प्रतिरोध के मान क्या होंगे। उदाहरण के लिए, यदि धारा 3 ऐम्प है और प्रतिरोध 4 ओह्म है, तो वोल्टेज 12 वोल्ट होगा। यह सारणी में 3-ऐम्प पंक्ति और 4-ओह्म स्तंभ के प्रतिच्छेद को देखकर समझा जा सकता है।

ओह्म के नियम की मैट्रिक्स सारणी विद्युत परिपथों को समझने और उनके साथ कार्य करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है। इसका उपयोग शेष दो चरों के विभिन्न संयोजनों के लिए वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के मान तेजी और आसानी से ज्ञात करने के लिए किया जा सकता है।

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि ओह्म के नियम की मैट्रिक्स सारणी का उपयोग कैसे किया जा सकता है:

• जब 10-ओम के प्रतिरोधक पर 12 वोल्ट लगाया जाता है, तो उसमें प्रवाहित धारा ज्ञात करने के लिए सारणी में 12-वोल्ट पंक्ति और 10-ओम स्तंभ के संगम को देखें। धारा 1.2 ऐम्पियर होगी।
• जब 5-ओम के प्रतिरोधक से 2 ऐम्पियर धारा प्रवाहित हो रही हो, तो उस पर लगाया गया वोल्टेज ज्ञात करने के लिए सारणी में 2-ऐम्पियर पंक्ति और 5-ओम स्तंभ के संगम को देखें। वोल्टेज 10 वोल्ट होगा।
• जब किसी चालक से 1 ऐम्पियर धारा प्रवाहित हो रही हो और उस पर 12 वोल्ट लगाया गया हो, तो उसका प्रतिरोध ज्ञात करने के लिए सारणी में 1-ऐम्पियर पंक्ति और 12-वोल्ट स्तंभ के संगम को देखें। प्रतिरोध 12 ओम होगा।

ओम का नियम मैट्रिक्स सारणी किसी भी व्यक्ति के लिए एक उपयोगी उपकरण है जो विद्युत परिपथों के साथ कार्य करता है। इसका उपयोग वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के मानों को अन्य दो चरों के विभिन्न संयोजनों के लिए शीघ्र और सरलता से ज्ञात करने के लिए किया जा सकता है।

ओम के नियम की सीमाएँ

ओम का नियम विद्युत अभियांत्रिकी का एक मूलभूत सिद्धांत है जो कहता है कि दो बिंदुओं के बीच चालक से प्रवाहित धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टेड के समानुपाती होती है। दूसरे शब्दों में, चालक का प्रतिरोध स्थिर रहता है।

हालांकि, ओम के नियम की कुछ सीमाएँ हैं। ये सीमाएँ इस प्रकार हैं:

1. गैर-ओमिक सामग्रियाँ: ओम का नियम केवल उन सामग्रियों पर लागू होता है जो ओमिक व्यवहार दिखाती हैं, जिसका अर्थ है कि सामग्री का प्रतिरोध स्थिर रहता है। हालांकि, कई सामग्रियाँ ऐसी हैं जो ओमिक व्यवहार नहीं दिखातीं, जैसे अर्धचालक, डायोड और ट्रांजिस्टर। इन सामग्रियों में वोल्टता या धारा के साथ प्रतिरोध बदलता है।

2. तापमान निर्भरता: किसी सामग्री का प्रतिरोध तापमान के साथ भी बदल सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि तापमान सामग्री में आवेश वाहकों की गतिशीलता को प्रभावित करता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, आवेश वाहकों की गतिशीलता बढ़ती है, जिससे सामग्री का प्रतिरोध घटता है।

3. आवृत्ति निर्भरता: किसी सामग्री का प्रतिरोध आवृत्ति के साथ भी बदल सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च आवृत्तियों पर सामग्री की प्रेरणीय और धारितीय प्रतिघात महत्वपूर्ण हो सकती है। इससे सामग्री की प्रतिबाधा बढ़ सकती है, जिससे धारा प्रवाह घटता है।

4. अरेखीयता: ओम का नियम केवल रेखीय परिपथों पर लागू होता है। एक अरेखीय परिपथ में, परिपथ का प्रतिरोध वोल्टता या धारा के साथ बदलता है। इससे धारा प्रवाह अरेखीय हो सकता है, जो विकृति का कारण बन सकता है।

ओम के नियम की सीमाओं के उदाहरण

1. सेमीकंडक्टर: सेमीकंडक्टर ऐसे पदार्थ होते हैं जिनका प्रतिरोध वोल्टेज या करंट के साथ बदलता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि सेमीकंडक्टर में चार्ज वाहकों की संख्या वोल्टेज या करंट के साथ बढ़ती है। इससे सेमीकंडक्टर का प्रतिरोध घट जाता है।

2. डायोड: डायोड इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं जो करंट को केवल एक ही दिशा में बहने देते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि डायोड का प्रतिरोध एक दिशा में दूसरी दिशा की तुलना में बहुत कम होता है।

3. ट्रांजिस्टर: ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं जिनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल को एम्प्लिफाई या स्विच करने के लिए किया जा सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि ट्रांजिस्टर का प्रतिरोध एक छोटे वोल्टेज या करंट द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

4. नॉन-लिनियर सर्किट: नॉन-लिनियर सर्किट वे सर्किट होते हैं जो ओम के नियम का पालन नहीं करते। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि सर्किट का प्रतिरोध वोल्टेज या करंट के साथ बदलता है। इससे करंट का प्रवाह नॉन-लिनियर हो सकता है, जिससे विरूपण हो सकता है।

ओम का नियम इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का एक मूलभूत सिद्धांत है, लेकिन इसकी कुछ सीमाएँ हैं। इन सीमाओं को इलेक्ट्रिकल सर्किट डिज़ाइन करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न – FAQs

ओम का नियम क्या कहता है?

ओम का नियम विद्युत अभियांत्रिकी का एक मूलभूत सिद्धांत है जो किसी विद्युत परिपथ में वोल्टता, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंध को वर्णित करता है। यह कहता है कि किसी चालक के दो बिंदुओं के बीच बहने वाली धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टता के समानुपाती और चालक के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

गणितीय रूप से, ओम के नियम को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$$ I = \frac{V}{R} $$

जहाँ:

• $I$ धारा को एम्पियर $(A)$ में दर्शाता है
• $V$ वोल्टता को वोल्ट $(V)$ में दर्शाता है
• $R$ प्रतिरोध को ओम $(Ω)$ में दर्शाता है

ओम के नियम को समझाने के लिए कुछ उदाहरण यहाँ दिए गए हैं:

1. एक बैटरी, एक प्रतिरोधक और एक वोल्टमीटर वाले सरल परिपथ पर विचार करें। जब वोल्टमीटर को प्रतिरोधक के पार जोड़ा जाता है, तो यह प्रतिरोधक के पार वोल्टता मापता है। यदि बैटरी वोल्टता बढ़ाई जाती है, तो वोल्टमीटर का पाठ समानुपातिक रूप से बढ़ेगा, जिससे यह संकेत मिलता है कि प्रतिरोधक से अधिक धारा बह रही है।

2. यदि प्रतिरोधक को अधिक प्रतिरोध मान वाले प्रतिरोधक से बदल दिया जाता है, तो वोल्टमीटर का पाठ घट जाएगा, जिससे यह संकेत मिलता है कि प्रतिरोधक से कम धारा बह रही है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च प्रतिरोध धारा के प्रवाह का विरोध करता है।

3. यदि प्रतिरोधक को कम प्रतिरोध मान वाले प्रतिरोधक से बदल दिया जाता है, तो वोल्टमीटर का पाठ बढ़ जाएगा, जिससे यह संकेत मिलता है कि प्रतिरोधक से अधिक धारा बह रही है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कम प्रतिरोध अधिक धारा बहने देता है।

ओम का नियम सर्किट विश्लेषण और डिज़ाइन में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। यह इंजीनियरों को किसी सर्किट में धारा, वोल्टेज और प्रतिरोध की गणना करने की अनुमति देता है, जो विद्युत प्रणालियों के उचित कार्य और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है।

ओम के नियम का उपयोग किस लिए किया जा सकता है?

ओम का नियम विद्युत अभियांत्रिकी और भौतिकी में एक मौलिक सिद्धांत है जो किसी विद्युत सर्किट में वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंध को वर्णित करता है। यह कहता है कि किसी चालक के दो बिंदुओं के बीच बहने वाली धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टेड के समानुपाती और चालक के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। गणितीय रूप से इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$$ I = \frac{V}{R} $$

जहाँ:

• $I$ धारा को एम्पियर $(A)$ में दर्शाता है
• $V$ वोल्टेज को वोल्ट $(V)$ में दर्शाता है
• $R$ प्रतिरोध को ओम $(Ω)$ में दर्शाता है

ओम के नियम का उपयोग विद्युत सर्किटों और अनुप्रयोगों में विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

1. धारा की गणना: ओम का नियम हमें धारा की गणना करने की अनुमति देता है जब वोल्टेज और प्रतिरोध ज्ञात हों। उदाहरण के लिए, यदि किसी सर्किट में 12 वोल्ट का वोल्टेज और 4 ओम का प्रतिरोध है, तो धारा इस प्रकार गणना की जा सकती है:

$$ I = \frac{V}{R} = \frac{12 V}{4 Ω} = 3 A $$

2. वोल्टेज निर्धारित करना: इसी प्रकार, जब धारा और प्रतिरोध ज्ञात हों तो ओम का नियम किसी घटक या परिपथ में वोल्टेज निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी परिपथ में 2 ऐम्पियर की धारा और 6 ओम का प्रतिरोध है, तो वोल्टेज इस प्रकार परिकलित किया जा सकता है:

$$ V = I R = 2 A \times 6 Ω = 12 V $$

3. प्रतिरोध की गणना: ओम का नियम यह भी बताता है कि जब वोल्टेज और धारा ज्ञात हों तो किसी घटक या परिपथ का प्रतिरोध कैसे निकाला जाए। उदाहरण के लिए, यदि किसी परिपथ में 9 वोल्ट का वोल्टेज और 3 ऐम्पियर की धारा है, तो प्रतिरोध इस प्रकार परिकलित किया जा सकता है:

$$ R = \frac{V}{I} = \frac{9 V}{3 A} = 3 Ω $$

4. परिपथ डिज़ाइन करना: ओम का नियम विद्युत परिपथों को डिज़ाइन करने में अनिवार्य है ताकि वांछित धारा और वोल्टेज स्तर प्राप्त किए जा सकें। उपयुक्त प्रतिरोध मान चुनकर इंजीनियर परिपथ के भीतर धारा प्रवाह और वोल्टेज वितरण को नियंत्रित कर सकते हैं।

5. परिपथ समस्या निवारण: ओम का नियम परिपथ में विभिन्न बिंदुओं पर वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध मापकर विद्युत परिपथों की समस्या निवारण में प्रयोग किया जा सकता है। अपेक्षित मानों से विचलन परिपथ में दोष या समस्याओं को दर्शा सकते हैं।

6. शक्ति गणनाएँ: ओम का नियम परिपथ में उपभोग या विसर्जित शक्ति की गणना करने में भी उपयोगी है। शक्ति वह दर है जिस पर विद्युत ऊर्जा स्थानांतरित या उपयोग होती है, और इसे इस प्रकार परिकलित किया जा सकता है:

$$ P = V I $$

जहाँ:

• $P$ वाट में शक्ति को दर्शाता है $(W)$
• $V$ वोल्ट में वोल्टेज को दर्शाता है $(V)$
• $I$ एम्पियर में धारा को दर्शाता है $(A)$

सर्किट में वोल्टेज और धारा को जानकर हम विद्युत शक्ति की खपत या विसर्धन का निर्धारण कर सकते हैं।

संक्षेप में, ओम का नियम एक मूलभूत सिद्धांत है जो विद्युत परिपथों के व्यवहार को नियंत्रित करता है। यह अभियंताओं और तकनीशियनों को वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंधों को समझकर विद्युत तंत्रों का विश्लेषण, डिज़ाइन और निवारण करने की अनुमति देता है।

क्या ओम का नियम सार्वभौमिक है?

ओम का नियम कहता है कि दो बिंदुओं के बीच से गुजरने वाले चालक में बहने वाली धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टेड के अनुक्रमानुपाती होती है। दूसरे शब्दों में, चालक का प्रतिरोध स्थिर रहता है। यह नियम विद्युत परिपथों की समझ के लिए मूलभूत है और इसका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है।

हालांकि, ओम का नियम सार्वभौमिक नहीं है। कुछ ऐसे पदार्थ होते हैं, जिन्हें गैर-ओमिक पदार्थ कहा जाता है, जो ओम के नियम का पालन नहीं करते। इन पदार्थों में प्रतिरोध वोल्टेज के साथ बदलता है। यह कई कारकों के कारण हो सकता है, जैसे पदार्थ का तापमान या अशुद्धियों की उपस्थिति।

एक गैर-ओमिक पदार्थ का उदाहरण अर्धचालक है। अर्धचालक ऐसे पदार्थ होते हैं जिनका प्रतिरोध किसी चालक और किसी विद्युतरोधी के बीच का होता है। अर्धचालक का प्रतिरोध वोल्टेज बढ़ने पर घटता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वोल्टेज अर्धचालक के इलेक्ट्रॉनों को अधिक स्वतंत्र रूप से चलने देता है, जिससे अधिक धारा प्रवाहित होती है।

गैर-ओमिक पदार्थ का एक अन्य उदाहरण अतिचालक है। अतिचालक ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें बिलकुल भी प्रतिरोध नहीं होता। इसका अर्थ है कि वे बिना ऊर्जा की हानि के विद्युत का संचारण कर सकते हैं। अतिचालकों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि MRI मशीनों और कण त्वरकों में।

ओम का नियम विद्युत के क्षेत्र में एक बहुत महत्वपूर्ण नियम है, पर यह याद रखना ज़रूरी है कि यह सर्वव्यापी नहीं है। कुछ पदार्थ ऐसे हैं जो ओम के नियम का पालन नहीं करते, और इन पदार्थों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।

अर्धचालकों पर ओम का नियम लागू क्यों नहीं होता?

ओम का नियम कहता है कि दो बिंदुओं के बीच किसी चालक से प्रवाहित धारा उन दोनों बिंदुओं के बीच के वोल्टेड के अनुक्रमानुपात होती है। दूसरे शब्दों में, चालक का प्रतिरोध नियत होता है। परंतु यह नियम अर्धचालकों पर लागू नहीं होता क्योंकि उनका प्रतिरोध नियत नहीं होता।

एक अर्धचालक का प्रतिरोध कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें तापमान, लगाया गया वोल्टेज और मौजूद अशुद्धियों की मात्रा शामिल है। जैसे-जैसे एक अर्धचालक का तापमान बढ़ता है, उसका प्रतिरोध घटता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बढ़ी हुई ऊष्मीय ऊर्जा अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों को अधिक स्वतंत्र रूप से गति करने का कारण बनती है, जिससे उनके लिए धारा वहन करना आसान हो जाता है।

लगाया गया वोल्टेज भी अर्धचालक के प्रतिरोध को प्रभावित करता है। कम वोल्टेज पर, एक अर्धचालक का प्रतिरोध अपेक्षाकृत अधिक होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन अशुद्धियों द्वारा बनाए गए विभव बाधा को पार नहीं कर पाते हैं। हालांकि, जैसे-जैसे लगाया गया वोल्टेज बढ़ता है, इलेक्ट्रॉन विभव बाधा को पार करने में सक्षम हो जाते हैं और अर्धचालक का प्रतिरोध घट जाता है।

अर्धचालक में मौजूद अशुद्धियों की मात्रा भी उसके प्रतिरोध को प्रभावित करती है। जितनी अधिक अशुद्धियाँ मौजूद होंगी, अर्धचालक का प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि अशुद्धियाँ अर्धचालक जालक में दोष उत्पन्न करती हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों के लिए स्वतंत्र रूप से गति करना अधिक कठिन हो जाता है।

इन कारकों के कारण, एक अर्धचालक का प्रतिरोध स्थिर नहीं होता है और ओम का नियम लागू नहीं होता है। इसके बजाय, एक अर्धचालक में धारा और वोल्टेज के बीच संबंध को एक अधिक जटिल समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है जिसे शॉकले डायोड समीकरण कहा जाता है।

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि किस प्रकार ओम का नियम अर्धचालकों पर लागू नहीं होता है:

• प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LEDs): LEDs अर्धचालक उपकरण होते हैं जो उनमें से विद्युत धारा प्रवाहित होने पर प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। LED का प्रतिरोध आवेदित वोल्टेज बढ़ने के साथ घटता है, जिससे LEDs विभिन्न चमक स्तरों पर प्रकाश उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं।
• ट्रांजिस्टर: ट्रांजिस्टर अर्धचालक उपकरण होते हैं जिनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक संकेतों को प्रवर्धित या स्विच करने के लिए किया जा सकता है। ट्रांजिस्टर का प्रतिरोध उस धारा की मात्रा पर निर्भर करता है जो उसके माध्यम से प्रवाहित होती है, जिससे ट्रांजिस्टर सर्किट में धारा के प्रवाह को नियंत्रित करने में सक्षम होते हैं।
• सौर सेल: सौर सेल अर्धचालक उपकरण होते हैं जो प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। सौर सेल का प्रतिरोध उस पर पड़ने वाले प्रकाश की मात्रा बढ़ने के साथ घटता है, जिससे सौर सेल धूप वाले दिनों में अधिक बिजली उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं।

ओम का नियम बिजली का एक मौलिक नियम है जो अधिकांश चालकों पर लागू होता है। हालांकि, यह अर्धचालकों पर लागू नहीं होता है क्योंकि उनका प्रतिरोध स्थिर नहीं होता है। अर्धचालक में धारा और वोल्टेज के बीच संबंध को एक अधिक जटिल समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है जिसे शॉकले डायोड समीकरण कहा जाता है।

ओम का नियम कब विफल होता है?

ओम का नियम, जो कहता है कि किसी चालक के दो बिंदुओं के बीच प्रवाहित धारा उन दो बिंदुओं के बीच के वोल्टेज के समानुपाती होती है, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एक मौलिक सिद्धांत है। हालांकि, कुछ ऐसी परिस्थितियां होती हैं जिनमें ओम का नियम सही सिद्ध नहीं होता है।

1. गैर-ओमिक पदार्थ: ओम का नियम केवल उन पदार्थों पर लागू होता है जिनमें धारा और वोल्टेज के बीच रैखिक संबंध हो। पदार्थ जो इस रैखिक संबंध का पालन नहीं करते, उन्हें गैर-ओमिक पदार्थ कहा जाता है। गैर-ओमिक पदार्थों के उदाहरणों में अर्धचालक, डायोड और ट्रांजिस्टर शामिल हैं। इन पदार्थों में धारा-वोल्टेज संबंध गैर-रैखिक होता है, और ओम का नियम लागू नहीं होता।

2. उच्च आवृत्तियाँ: अत्यधिक उच्च आवृत्तियों पर, परिपथ के प्रेरकीय और धारितीय प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाते हैं, और ओम का नियम परिपथ के व्यवहार को सटीक रूप से वर्णित नहीं कर सकता। ऐसा इसलिए है क्योंकि परिपथ की प्रतिबाधा, जो धारा के प्रवाह का विरोध है, उच्च आवृत्तियों पर आवृत्ति-निर्भर हो जाती है। परिणामस्वरूप, धारा और वोल्टेज समान चरण में नहीं हो सकते, और ओम के नियम द्वारा वर्णित सरल अनुपातिकता अब लागू नहीं होती।

3. असमान धारा वितरण: ओम का नियम यह मानता है कि चालक में धारा का वितरण समान है। हालांकि, कुछ स्थितियों में, जैसे जब चालक की आकृति अनियमित हो या जब पदार्थ में असमानताएँ हों, तो धारा का वितरण समान नहीं हो सकता। इन मामलों में, ओम का नियम धारा-वोल्टेज संबंध को सटीक रूप से भविष्यवाणी नहीं कर सकता।

4. क्वांटम प्रभाव: बहुत छोटे पैमाने पर, जैसे कि नैनोस्केल उपकरणों में या अत्यंत निम्न तापमान पर, क्वांटम प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाते हैं और ओम का नियम विफल हो सकता है। क्वांटम यांत्रिकी ऐसी घटनाओं को प्रस्तुत करता है जैसे कि क्वांटम टनलिंग और ऊर्जा स्तरों का क्वांटीकरण, जो पदार्थों की धारा-वोल्टता विशेषताओं को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकते हैं।

5. अतिचालकता: अतिचालक ऐसे पदार्थ होते हैं जो एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान से नीचे शून्य विद्युत प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। अतिचालकों में ओम का नियम पूरी तरह से विफल हो जाता है, क्योंकि कोई भी वोल्टेज लागू किए बिना धारा प्रवाहित हो सकती है। इस घटना को अतिचालकता कहा जाता है और यह कूपर युग्मों के निर्माण का परिणाम है, जो इलेक्ट्रॉनों के युग्म होते हैं जो बोसॉन की तरह व्यवहार करते हैं और बिना किसी प्रतिरोध का सामना किए पदार्थ के माध्यम से गति कर सकते हैं।

संक्षेप में, ओम का नियम एक मूलभूत सिद्धांत है जो किसी चालक में धारा और वोल्टेज के बीच संबंध का वर्णन करता है। हालांकि, इसकी कुछ सीमाएं हैं और यह गैर-ओमिक पदार्थों, उच्च आवृत्तियों, असमान धारा वितरण, क्वांटम प्रभावों और अतिचालकता वाले मामलों में सही नहीं हो सकता है।