વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર અને તેનાં વ્યવહારિક ઉપયોગો

વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર

આપણે જાણીએ છીએ કે બૅટરી અથવા કોષ વિદ્યુતઊર્જાનું પ્રાપ્તિસ્થાન છે . કોષમાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયા તેના બે છેડા વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઉત્પન્ન કરે છે , જે બૅટરી સાથે જોડેલ કોઈ અવરોધ કે અવરોધોના તંત્રમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવડાવવા માટે ઇલેક્ટ્રૉનને ગતિમાં લાવે છે . 

વિદ્યુતપ્રવાહ જાળવી રાખવા માટે બૅટરીએ ઊર્જા ખર્ચતા રહેવું પડે છે . આ ઊર્જા ક્યાં જાય છે ? વિદ્યુતપ્રવાહ જાળવી રાખવા માટે ખર્ચ થતી ઊર્જામાંથી અમુક ભાગ ઉપયોગી કાર્ય કરવા ( જેમકે વિદ્યુતપંખાનાં પાંખિયાં ફેરવવા ) માટે વપરાય છે . પ્રાપ્તિસ્થાનની બાકીની ઊર્જા ઉપકરણનું તાપમાન વધારવા માટે ઉષ્મા ઉત્પન્ન કરવામાં વપરાય છે . 

આપણે આપણા રોજિંદા જીવનમાં આ ઘણી વાર જોઈએ છીએ . ઉદાહરણ તરીકે , વિદ્યુતપંખાનો લાંબો સમય સુધી સતત ઉપયોગ કરીએ તો તે ગરમ થાય છે . 

આનાથી વિપરીત જો વિદ્યુત – પરિપથ માત્ર અવરોધીય હોય , એટલે કે માત્ર અવરોધોનું જોડાણ જ બૅટરી સાથે કરેલ હોય તો પ્રાપ્તિસ્થાનની ઊર્જા સતત ઉષ્મારૂપે જ વ્યય થાય છે . આને વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર કહે છે . 

આ અસરનો ઉપયોગ વિદ્યતહીટર , વિદ્યતઇસ્ત્રી વગેરેમાં થાય છે .

વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરનાં વ્યાવહારિક ઉપયોગો

વિદ્યુતઊર્જાનું ઉષ્મામાં રૂપાંતર

કોઈ વાહકમાં ઉષ્મા ઉત્પન્ન થવી તે વિદ્યુતપ્રવાહનું અનિવાર્ય પરિણામ છે . ઘણા કિસ્સામાં તે અનિચ્છનીય છે કેમ કે તે ઉપયોગી વિદ્યુતઊર્જાનું ઉષ્મામાં રૂપાંતર કરે છે . 

વિદ્યુત - પરિપથોમાં નિવારી ન શકાય તેવી ઉષ્મા વિદ્યુત ઘટકોનાં તાપમાનમાં વધારો કરે છે અને તેમના ગુણધર્મોમાં ફેરફાર કરી શકે છે . આમ છતાં વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરની કેટલીય ઉપયોગી પ્રયુક્તિઓ છે . 

વિદ્યુત ઇસ્ત્રી , વિદ્યુત ટોસ્ટર , વિદ્યુત ઓવન , વિદ્યુત કિટલી અને વિદ્યુતવીટર એ જાણીતા વિદ્યુત ઉપકરણો છે , જે જૂલ ઉષ્મા પર કાર્ય કરે છે . 

વિદ્યુતઊર્જાનું પ્રકાશમાં રૂપાંતર

વિદ્યુત ઉષ્માનો ઉપયોગ પ્રકાશ મેળવવા માટે પણ થાય છે જેમ કે વિદ્યુતબલ્બ . અહીં , બલ્બના ફિલામેન્ટમાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા શક્ય તેટલી રોકી રાખવી જોઈએ જેથી તે ગરમ થઈને પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે. 

ફિલામેન્ટ આવા ઉચ્ચ તાપમાને પીગળવો જોઈએ નહિ . બલ્બનો ફિલામેન્ટ બનાવવા માટે ટંગસ્ટન ( ગલનબિંદુ 3380 ° C ) જેવી ઉચ્ચ ગલનબિંદુ ધરાવતી મજબુત ધાતુ વપરાય છે . 

ફિલામેન્ટને અવાહક ટેકાની મદદથી શક્ય તેટલી ઉષ્મીય રીતે અલગ કરવામાં આવે છે , બલ્બમાં રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય એવા નાઇટ્રોજન અને આર્ગન વાયુ ભરવામાં આવે છે , જેથી ફિલામેન્ટનું આયુષ્ય વધે . 

ફિલામેન્ટ દ્વારા વપરાતો મોટા ભાગનો પાવર ઉષ્મારૂપે હોય છે , પણ થોડોક ભાગ પ્રકાશ સ્વરૂપે ઉત્સર્જિત થાય છે . 

ફાયદો

જૂલ ઉષ્મા ઉષ્માની ( તાપીય અસર ) નો એક બીજો સામાન્ય ઉપયોગ વિદ્યુત - પરિપથોમાં વપરાતા ફયુઝ છે . તે પરિપથો અને વિદ્યુત ઉપકરણોમાં અયોગ્ય રીતે વધી જતા વિદ્યુતપ્રવાહને પસાર થતો અટકાવીને તેમનું રક્ષણ કરે છે . 

ફયુઝ ઉપકરણ સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે . ફયુઝ યોગ્ય ગલનબિંદુ ધરાવતી ધાતુ કે મિશ્ર ધાતુમાંથી બનેલો તારનો ટુકડો છે . ઉદાહરણ રૂપે ઍલ્યુમિનિયમ , કોપર , લોખંડ , લેડ વગેરે . પરિપથના નિયત મૂલ્ય કરતા વધુ વિદ્યુતપ્રવાહ વહે તો ફયુઝનાં તારનાં તાપમાનમાં વધારો થાય છે . 

આથી , ફયુઝનો તાર પીગળી જાય છે અને પરિપથમાં ભંગાણ સર્જાય છે . ફયુઝનો તાર પોર્સેલિન અથવા તેના જેવા અવાહક પદાર્થના આધાર પર રાખવામાં આવે છે , જેને બે ધાતુનાં છેડા હોય છે . 

ઘર વપરાશમાં વપરાતા ફ્યુઝ 1 A , 2 A , 3 A , 5 A , 10 A વગેરે રેટીંગ ધરાવે છે . વિદ્યુત ઇસ્ત્રી 220 V પર કાર્ય કરતી હોય અને 1 kw વિદ્યુતપાવર વાપરતી હોય તો પરિપથમાં 1000 W / 220 V = 4.54 A વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય . આ કિસ્સામાં 5 A નો ફ્યુઝ વાપરવો જોઈએ .

વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર એટલે શું?

વિદ્યુત ઉર્જાનું ઉષ્મા ઊર્જામાં રૂપાંતર થતુ હોય તો તેને વિદ્યુત પ્રવાહની તાપીય અસર કહે છે.

વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસરનો ઉપયોગ દૈનિક જીવનમાં કેવી રીતે થાય છે?

આ અસરનો ઉપયોગ વિદ્યતહીટર , વિદ્યતઇસ્ત્રી વગેરેમાં થાય છે .