ओम का नियम क्या है: परिभाषा और सूत्र विस्तार से समझें

करंट, वोल्टेज और प्रतिरोध के बीच संबंध को ओम का नियम कहा जाता है, जिसे जॉर्ज साइमन ओम ने खोजा था। यह नियम उनके 1827 के पेपर, द गैल्वेनिक सर्किट इनवेस्टिगेटेड मैथमेटिकली में प्रकाशित किया गया था।

ओम का नियम जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज साइमन ओम द्वारा दिया गया था। यह विद्युत परिपथ में धारा, प्रतिरोध और वोल्टेज के बीच संबंध बताता है। करंट I, वोल्टेज V और प्रतिरोध R के बीच यह संबंध 1827 में प्रसिद्ध जर्मन वैज्ञानिक जॉर्ज साइमन ओम द्वारा दिया गया था।

उन्होंने अपने प्रयोग में पाया कि कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली धारा और कंडक्टर के प्रतिरोध का उत्पाद सर्किट में उस कंडक्टर पर वोल्टेज ड्रॉप को निर्धारित करता है।

ओम का नियम कहता है कि किसी चालक पर वोल्टेज उसमें प्रवाहित धारा के सीधे आनुपातिक होती है, बशर्ते सभी भौतिक स्थितियाँ और तापमान स्थिर रहें।

इसलिए ओम के नियम के अनुसार कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली धारा सीधे सर्किट में वोल्टेज के समानुपाती होती है, अर्थात V ∝ I. ओम का नियम बताता है कि करंट वोल्टेज के साथ एक रैखिक संबंध का पालन करता है।

चूंकि ओम का नियम कंडक्टर के माध्यम से वोल्टेज और करंट के बीच बुनियादी संबंध प्रदान करता है, इसलिए इसे मूल नियम माना जाता है जो हमें विद्युत सर्किट को समझने में मदद करता है।

वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध

एक विद्युत परिपथ (electric circuit) तब बनता है जब विद्युत आवेश को निरंतर गति करने की शक्ति देने के लिए एक प्रवाहकीय पथ (conductive path) बनाया जाता है।

किसी सर्किट के चालकों के माध्यम से विद्युत आवेश की इस निरंतर गति को करंट कहा जाता है, और इसे अक्सर “प्रवाह” के रूप में संदर्भित किया जाता है, ठीक उसी तरह जैसे किसी खोखले पाइप के माध्यम से लिक्विड का प्रवाह होना।

किसी सर्किट में आवेश वाहकों को “प्रवाह” के लिए प्रेरित करने वाले बल को वोल्टेज कहा जाता है। वोल्टेज संभावित ऊर्जा का एक विशिष्ट माप है जो हमेशा दो बिंदुओं के बीच सापेक्ष होता है।

जब हम किसी सर्किट में एक निश्चित मात्रा में वोल्टेज मौजूद होने की बात करते हैं, तो हम उस माप का उल्लेख कर रहे हैं कि उस सर्किट में एक विशेष बिंदु से दूसरे विशेष बिंदु तक चार्ज वाहक को स्थानांतरित करने के लिए कितनी संभावित ऊर्जा मौजूद है।

दो विशेष बिंदुओं के संदर्भ के बिना “वोल्टेज” शब्द का कोई अर्थ नहीं है। विद्युत धारा (इलेक्ट्रिक करंट) चालकों के माध्यम से कुछ हद तक घर्षण या गति के विरोध के साथ प्रवाहित होती है।

गति के इस विरोध को अधिक उचित रूप से प्रतिरोध कहा जाता है। किसी सर्किट में करंट की मात्रा वोल्टेज की मात्रा और करंट प्रवाह का विरोध करने के लिए सर्किट में प्रतिरोध की मात्रा पर निर्भर करती है।

वोल्टेज की तरह प्रतिरोध भी दो बिंदुओं के बीच एक सापेक्ष मात्रा है। इस कारण से वोल्टेज और प्रतिरोध की मात्रा को अक्सर सर्किट में दो बिंदुओं के “between” या “across” के रूप में बताया जाता है।

माप की इकाइयाँ: वोल्ट, एम्पियर और ओम

सर्किट में इन मात्राओं के बारे में बताने के लिए हमें उनकी मात्राओं का उसी तरह वर्णन करने में सक्षम होने की आवश्यकता है जैसे हम द्रव्यमान, तापमान, आयतन, लंबाई या किसी अन्य प्रकार की भौतिक मात्रा को मापते हैं।

द्रव्यमान के लिए हम “किलोग्राम” या “ग्राम” की इकाइयों का उपयोग करते हैं। तापमान के लिए हम डिग्री फ़ारेनहाइट या डिग्री सेल्सियस का उपयोग करते हैं। इसी प्रकार विद्युत धारा, वोल्टेज और प्रतिरोध के लिए माप की मानक इकाइयाँ यहां दी गई हैं:

क्वान्टिटी	सिंबल	माप की इकाई	Unit Abbreviation
करंट (धारा)	I	एम्पियर	A
वोल्टेज	E व V	वॉल्ट	V
प्रतिरोध	R	ओम (Ohm)	Ω

प्रत्येक मात्रा के लिए दिया गया “प्रतीक” मानक वर्णमाला का अक्षर है जिसका उपयोग बीजगणितीय समीकरण में उस मात्रा को दर्शाने के लिए किया जाता है।

इस तरह के मानकीकृत अक्षर भौतिकी और इंजीनियरिंग के विषयों में आम हैं और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त हैं।प्रत्येक मात्रा के लिए “इकाई संक्षिप्त नाम” माप की उसकी विशेष इकाई के लिए शॉर्टहैंड नोटेशन के रूप में उपयोग किए जाने वाले वर्णमाला प्रतीक है।

प्रतिरोध के लिए यूज होने वाला प्रतीक बड़ा ग्रीक अक्षर Ω है, जो कि एक ग्रीक वर्णमाला में सिर्फ एक अक्षर है। माप की प्रत्येक इकाई का नाम बिजली के एक प्रसिद्ध प्रयोगकर्ता के नाम पर रखा गया है। जैसे-

एम्पीयर- फ्रांसीसी वैज्ञानी आंद्रे एम. एम्पीयर के नाम पर
वोल्ट- इतालवी वैज्ञानिक एलेसेंड्रो वोल्टा के नाम पर
ओम- जर्मन वैज्ञानिक जॉर्ज साइमन ओम के नाम पर।

प्रत्येक राशि के लिए गणितीय प्रतीक भी अर्थपूर्ण है। प्रतिरोध के लिए “R” और वोल्टेज के लिए “V” दोनों स्व-व्याख्यात्मक हैं, जबकि करंट के लिए “I” थोड़ा अजीब लगता है।

ऐसा माना जाता है कि “I” का अर्थ “Intensity” (आवेश प्रवाह का) का प्रतिनिधित्व करना है और वोल्टेज के लिए दूसरा प्रतीक, “E” का अर्थ “इलेक्ट्रोमोटिव बल” है। हम जो शोध कर पाए हैं, उससे पता चलता है कि “I” के अर्थ पर कुछ विवाद है।

प्रतीक “E” और “V” अधिकांश भाग के लिए विनिमेय हैं, हालांकि कुछ पाठ किसी स्रोत (जैसे बैटरी या जनरेटर) में वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करने के लिए “E” और किसी अन्य चीज़ पर वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करने के लिए “V” आरक्षित करते हैं।

इन सभी प्रतीकों को बड़े अक्षरों का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है, उन मामलों को छोड़कर जहां एक मात्रा (विशेष रूप से वोल्टेज या करंट) को एक संक्षिप्त अवधि के संदर्भ में वर्णित किया जाता है (जिसे “instantaneous” वैल्यू कहा जाता है)।

उदाहरण के लिए एक बैटरी का वोल्टेज जो लंबी अवधि तक स्थिर रहता है, उसको बड़े अक्षर “E” से दर्शाया जाएगा। वहीं जब किसी बिजली की लाइन से आसमीन बिजली टकराती है, तो वोल्टेज एक ही क्षण में अचानक से बढ़ती है।

समय में एक ही क्षण में उस मान को निर्दिष्ट करने के लिए संभवतः इसे लोअर-केस अक्षर “e” (या लोअर-केस “v”) के साथ दर्शाया जाएगा।

यही लोअर-केस कन्वेंशन करंट के लिए भी सही है, लोअर-केस अक्षर “i” किसी समय में करंट का प्रतिनिधित्व करता है। हालाँकि अधिकांश प्रत्यक्ष-धारा (DC) माप में करंट को बड़े अक्षर में दर्शाया जाता है।

कूलॉम और इलेक्ट्रिक चार्ज (विद्युत आवेश)

विद्युत माप की एक मूलभूत इकाई, जिसे अक्सर इलेक्ट्रॉनिक्स कोर्सेज की शुरुआत में पढ़ाया जाता है। लेकिन बाद में इसका कभी-कभार ही उपयोग किया जाता है।

यह इकाई कूलॉम की इकाई है, जो असंतुलित अवस्था में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के अनुपात में विद्युत आवेश का एक माप है। एक कूलम्ब (कूलॉम) आवेश 6,250,000,000,000,000,000 इलेक्ट्रॉनों के बराबर होता है।

विद्युत आवेश मात्रा का प्रतीक बड़े अक्षर “Q” है, कूलॉम की इकाई को बड़े अक्षर “C” से संक्षिप्त किया जाता है। इसके अनुसार धारा प्रवाह की इकाई (एम्प) एक सर्किट में किसी दिए गए बिंदु से 1 सेकंड में गुजरने वाले 1 कूलॉम चार्ज के बराबर होती है।

इन शब्दों में धारा एक चालक के माध्यम से विद्युत आवेश की गति की दर है। जैसा कि पहले कहा गया है, वोल्टेज एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक करंट प्रवाह को प्रेरित करने के लिए उपलब्ध प्रति यूनिट ऊर्जा का माप है।

इससे पहले कि हम सटीक रूप से परिभाषित कर सकें कि “वोल्ट” क्या है, हमें यह समझना होगा कि इस मात्रा को कैसे मापें जिसे हम “संभावित ऊर्जा” कहते हैं।

किसी भी प्रकार की ऊर्जा के लिए सामान्य मीट्रिक इकाई जूल है, जो 1 मीटर (एक ही दिशा में) की गति के माध्यम से लगाए गए 1 न्यूटन के बल द्वारा किए गए कार्य की मात्रा के बराबर है।

इंपीरियल इकाइयों में यह 1 फुट की दूरी पर लगाए गए 3/4 पाउंड बल से थोड़ा कम है। सामान्य शब्दों में कहें तो 3/4 पाउंड वजन को जमीन से 1 फुट ऊपर उठाने या 3/4 पाउंड के समानांतर खींचने वाले बल का उपयोग करके किसी चीज को 1 फुट की दूरी तक खींचने में लगभग 1 जूल ऊर्जा लगती है।

इन वैज्ञानिक शब्दों में परिभाषित 1 वोल्ट 1 जूल विद्युत स्थितिज ऊर्जा प्रति 1 कूलॉम आवेश के बराबर (विभाजित) होता है। इस प्रकार एक 9-वोल्ट बैटरी एक सर्किट के माध्यम से स्थानांतरित होने वाले प्रत्येक कूलॉम चार्ज के लिए 9 जूल ऊर्जा जारी करती है।

विद्युत मात्राओं के लिए इन इकाइयों और प्रतीकों को जानना बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि हम सर्किट में उनके बीच संबंधों का पता लगाना चाहते हैं।

ओम का नियम क्या है?

ओम का नियम कहता है कि किसी भी चालक से प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा उसके सिरों के बीच संभावित अंतर (वोल्टेज) के सीधे आनुपातिक होती है, यह मानते हुए कि चालक की भौतिक स्थिति नहीं बदलती है।

दूसरे शब्दों में, किसी चालक के किन्हीं दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर और उनके बीच बहने वाली धारा का अनुपात स्थिर होता है, बशर्ते भौतिक स्थितियां (जैसे, तापमान आदि) न बदलें।

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

I ∝ V

उपरोक्त समीकरण में आनुपातिकता के स्थिरांक, प्रतिरोध R का परिचय देते हुए, हम पाते हैं,

Ohm's law equation

यहाँ पर,

R ओम (Ω) में कंडक्टर का प्रतिरोध है,
I एम्पीयर (A) में कंडक्टर के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है,
V वोल्ट (V) में कंडक्टर के पार मापा गया वोल्टेज या संभावित डिफरेंस है।

ओम का नियम DC और AC दोनों पर लागू होता है। विद्युत परिपथ में संभावित अंतर या वोल्टेज (V), धारा (I) और प्रतिरोध (R) के बीच संबंध की खोज सबसे पहले जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज साइमन ओम ने की थी।

प्रतिरोध की इकाई ओम (Ω) का नाम जॉर्ज साइमन ओम के सम्मान में रखा गया था।

a) ओम के नियम की व्याख्या

ओम का नियम इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के मूलभूत नियमों में से एक है जो बताता है कि किसी भी कंडक्टर पर वोल्टेज सीधे उस कंडक्टर में प्रवाहित धारा के समानुपाती होता है। हम इस स्थिति को इस प्रकार परिभाषित कर सकते हैं,

V ∝ I

आनुपातिकता चिह्न हटाकर,

V = RI

जहाँ R आनुपातिकता स्थिरांक है और इसे सर्किट का प्रतिरोध कहा जाता है। सर्किट के प्रतिरोध की गणना इस प्रकार की जाती है,

R= V/I

प्रतिरोध को ओम में मापा जाता है। इसे प्रतीक Ω द्वारा दर्शाया जाता है।

b) ओम का नियम कैसे काम करता है?

ओम के नियम की परिभाषा के अनुसार, किसी कंडक्टर या रेसिस्टर के माध्यम से दो बिंदुओं के बीच प्रवाहित होने वाली धारा कंडक्टर या रेसिस्टर के बीच वोल्टेज (या संभावित अंतर) के अंतर के सीधे आनुपातिक होती है।

लेकिन… इसे समझना थोड़ा मुश्किल हो सकता है। तो आइए कुछ उपमाओं का उपयोग करके ओम के नियम के लिए बेहतर सहज ज्ञान प्राप्त करें।

Analogy 1

जमीन से एक निश्चित ऊंचाई पर रखी पानी की टंकी पर विचार करें। पानी की टंकी के नीचे एक नली है जैसा कि नीचे दी गई छवि में दिखाया गया है।

Ohm's law Analogy 1

नली के अंत में पास्कल में पानी का दबाव विद्युत सर्किट में वोल्टेज या संभावित अंतर के अनुरूप होता है।
प्रति सेकंड लीटर में जल प्रवाह दर एक विद्युत परिपथ में कूलॉम प्रति सेकंड में विद्युत धारा के अनुरूप होती है।
जल प्रवाह के अवरोधक जैसे कि दो बिंदुओं के बीच पाइपों में रखे गए एपर्चर एक विद्युत सर्किट में प्रतिरोधों के अनुरूप होते हैं।

इस प्रकार एपर्चर अवरोधक के माध्यम से जल प्रवाह दर अवरोधक पर पानी के दबाव के अंतर के समानुपाती होती है। इसी प्रकार एक विद्युत परिपथ में, दो बिंदुओं के बीच एक कंडक्टर या प्रतिरोधक के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा कंडक्टर या प्रतिरोधक के बीच वोल्टेज के अंतर के सीधे आनुपातिक होती है।

हम यह भी कह सकते हैं कि जल प्रवाह के लिए प्रस्तुत प्रतिरोध पाइप की लंबाई, पाइप की सामग्री और जमीन के ऊपर रखे टैंक की ऊंचाई पर निर्भर करता है।

ओम का कार्य विद्युत परिपथ में इसी तरह से होता है कि विद्युत धारा के प्रवाह के लिए दिया जाने वाला विद्युत प्रतिरोध कंडक्टर की लंबाई और उपयोग किए गए कंडक्टर की सामग्री पर निर्भर करता है।

Analogy 2

ओम का नियम कैसे काम करता है, इसका वर्णन करने के लिए हाइड्रोलिक वॉटर सर्किट और इलेक्ट्रिक सर्किट के बीच एक सरल सादृश्य नीचे की छवि में दिखाया गया है।

Ohm's law Analogy 2

जैसा कि दिखाया गया है, यदि पानी का दबाव स्थिर है और प्रतिबंध बढ़ जाता है (जिससे पानी का बहना मुश्किल हो जाता है), तो पानी के प्रवाह की दर कम हो जाती है।

इसी प्रकार किसी विद्युत परिपथ में यदि वोल्टेज या विभवान्तर स्थिर है और प्रतिरोध बढ़ जाता है (जिससे धारा का प्रवाह कठिन हो जाता है), तो विद्युत आवेश के प्रवाह की दर यानी धारा कम हो जाती है।

Ohm's law equation1

अब यदि जल प्रवाह पर प्रतिबंध स्थिर है और पंप का दबाव बढ़ता है, तो जल प्रवाह की दर बढ़ जाती है। इसी प्रकार किसी विद्युत परिपथ में यदि प्रतिरोध स्थिर हो और विभवान्तर या वोल्टेज बढ़ता है, तो विद्युत आवेश के प्रवाह की दर यानी धारा बढ़ जाती है।

Ohm's law equation2

c) ओम के नियम के साथ सिम्पल सर्किट का विश्लेषण

आइए देखें कि ये समीकरण सरल सर्किट का विश्लेषण करने में हमारी सहायता के लिए कैसे काम करते हैं:

Ohm's law electric circuit

उपरोक्त सर्किट में वोल्टेज का केवल एक स्रोत (बाईं ओर बैटरी) और धारा के प्रतिरोध का केवल एक स्रोत (दाहिनी ओर लैंप) है। इससे ओम के नियम को लागू करना बहुत आसान हो जाता है।

यदि हम इस सर्किट में तीन मात्राओं (वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध) में से किन्हीं दो का मान जानते हैं, तो हम तीसरे को निर्धारित करने के लिए ओम के नियम का उपयोग कर सकते हैं।

इस पहले उदाहरण में, हम वोल्टेज (E) और प्रतिरोध (R) के दिए गए मानों के आधार पर सर्किट में करंट (I) की मात्रा की गणना करेंगे:

Ohm's law electric circuit1

इस परिपथ में धारा (I) की मात्रा क्या है?

I = E/R = 12V/3Ω = 4 A

इस दूसरे उदाहरण में हम वोल्टेज (E) और करंट (I) के दिए गए मानों के आधार पर सर्किट में प्रतिरोध (R) की मात्रा की गणना करेंगे:

Ohm's law electric circuit

लैंप द्वारा पैदा किए जा रहे प्रतिरोध (R) की मात्रा क्या है?

R = E/I = 36V/4A = 9Ω

इसी प्रकार हमें अगर धारा और प्रतिरोध की मात्रा का पता हो तो हम वोल्टेज की मात्रा निकाल सकते हैं। फिजिक्स में ओम का नियम बहुत काम आता है।

d) ओम के नियम का वेक्टर रूप

करंट और वोल्टेज के बीच संबंध ओम के नियम द्वारा स्थापित किया जाता है, और इसका वेक्टर रूप है,

$\bold{\vec{J} = σ\vec{E}}$

प्रतिरोधकता

किसी भी पदार्थ में गति करते समय इलेक्ट्रॉनों के सामने आने वाली बाधा को पदार्थ की प्रतिरोधकता कहा जाता है। मान लीजिए कि ‘l’ की लंबाई और ‘A’ के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वाले एक अवरोधक का प्रतिरोध R है। तब हम जानते हैं,

प्रतिरोध सीधे प्रतिरोधक की लंबाई के समानुपाती होता है, अर्थात R ∝ l, ……..(1)
प्रतिरोध, रोकनेवाला के क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है, अर्थात R ∝ 1/A ……….(2)

समीकरण (1) और समीकरण (2) का संयोजन

R = ρl / A

जहां ρ आनुपातिकता स्थिरांक है जिसे प्रतिरोध या प्रतिरोधकता का गुणांक कहा जाता है। अब यदि L = 1m और A = 1 m² है, तो हमें उपरोक्त सूत्र में हमें मिलता है,

R = ρ

इसका मतलब है कि लंबाई 1 मीटर और क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र 1 m² के प्रतिरोधक के लिए प्रतिरोध को सामग्री की प्रतिरोधकता कहा जाता है।

e) ओम के नियम का प्रायोगिक सत्यापन

ओम के नियम का सत्यापन निम्नलिखित प्रयोग करके प्राप्त किया जाता है। ओम के नियम के सत्यापन के लिए प्रयोग करने के लिए आवश्यक उपकरण है,

अवरोध
एम्मिटर
वाल्टमीटर
बैटरी
प्लग की
Rheostat

सर्किट का डायग्राम

ओम के नियम के प्रायोगिक सत्यापन के लिए सर्किट आरेख नीचे दिए गए चित्र में दिया गया है-

Ohm's law basic circuit

प्रक्रिया

ओम के नियम के प्रायोगिक सत्यापन की प्रक्रिया नीचे उल्लिखित है:

कुंजी K को प्रारंभ में बंद कर दिया जाता है और रिओस्टेट को इस प्रकार समायोजित किया जाता है कि एमीटर A और वोल्टमीटर V में रीडिंग न्यूनतम हो।
फिर रिओस्टेट को समायोजित करके सर्किट में करंट बढ़ाया जाता है, और रिओस्टेट के विभिन्न मूल्यों और उनके संबंधित वोल्टेज पर करंट रिकॉर्ड किया जाता है।
अब वोल्टेज (V) और करंट (I) के विभिन्न मानों के लिए और फिर V/I के अनुपात की गणना करें।
वोल्टेज और करंट के विभिन्न मानों के लिए V/I के सभी अनुपातों की गणना करने के बाद, हम देखते हैं कि मान लगभग स्थिर है।
अब विभवांतर के विरुद्ध धारा का ग्राफ बनाने पर हमें एक सीधी रेखा प्राप्त होती है। इससे पता चलता है कि धारा सीधे संभावित अंतर के समानुपाती होती है और इसका ढलान तार का प्रतिरोध होता है।

f) ओम के नियम के अनुप्रयोग

जब अन्य दो संख्याएं ज्ञात होती हैं, तो ओम के नियम का उपयोग रैखिक विद्युत सर्किट के वोल्टेज, करंट, प्रतिबाधा या प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

ओम के नियम के मुख्य अनुप्रयोग:

यह बिजली की गणना को सरल बनाता है।
विद्युत घटकों के बीच वोल्टेज ड्रॉप को संतुलित बनाए रखने के लिए, ओम के नियम का उपयोग किया जाता है।
विद्युत सर्किट का वोल्टेज, प्रतिरोध या करंट निर्धारित किया जाता है।
ओम के नियम का उपयोग DC एमीटर और अन्य डीसी शंट में धारा को पुनर्निर्देशित करने के लिए भी किया जाता है।

करंट-वोल्टेज संबंध कैसे स्थापित करें?

धारा-वोल्टेज कनेक्शन स्थापित करते समय किसी दिए गए प्रतिरोध के लिए अनुपात V ⁄ I स्थिर रहता है, इसलिए संभावित अंतर (V) और धारा (I) का ग्राफ एक सीधी रेखा होना चाहिए।

हम अज्ञात प्रतिरोध वैल्यू की खोज कैसे कर सकते हैं?

स्थिर अनुपात अज्ञात प्रतिरोध मूल्यों को निर्धारित करता है। एक समान क्रॉस-सेक्शन वाले तार का प्रतिरोध लंबाई (L) और क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र (A) पर निर्भर करता है। यह कंडक्टर के तापमान पर भी निर्भर करता है।

किसी दिए गए तापमान पर प्रतिरोध

R = ρ L ⁄ A

यहाँ पर ρ विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता है। तो इस तरह तार की विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता है,

ρ = R A ⁄ L

ओम के नियम का उपयोग करके विद्युत शक्ति की गणना

विद्युत शक्ति (Electrical Power) को हम विभिन्न कार्यों को करने के लिए विद्युत आवेशों द्वारा आवश्यक शक्ति के रूप में परिभाषित करते हैं। विद्युत ऊर्जा के उपभोग की दर को विद्युत शक्ति कहा जाता है।

विद्युत शक्ति मापने की इकाई वाट है। ओम के नियम का उपयोग करके हम विद्युत परिपथ की शक्ति आसानी से ज्ञात कर सकते हैं। विद्युत शक्ति की गणना करने का सूत्र है,

P = VI

यहाँ पर,

P सर्किट की शक्ति है,
V पूरे सर्किट में वोल्टेज है, और
I सर्किट से गुजरने वाली धारा है।

हम जानते हैं कि, ओम के नियम का उपयोग करते हुए,

V = IR

हमें प्राप्त शक्ति सूत्र का उपयोग करते हुए,

P = V²/R

P = I²R

g) ओम के नियम की सीमाएँ

ओम के नियम की विभिन्न सीमाएँ हैं,

ओम का नियम एकतरफा सर्किट पर लागू नहीं होता है। एकतरफा सर्किट में धारा केवल एक दिशा में प्रवाहित होती है। इस प्रकार के नेटवर्क में डायोड, ट्रांजिस्टर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग किया जाता है।
जो सर्किट एक सीधी रेखा में हैं, वे भी ओम के नियम से मुक्त हैं। गैर-रेखीय घटकों में एक करंट होता है जो लागू वोल्टेज के समानुपाती नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि उन तत्वों का प्रतिरोध मान वोल्टेज और करंट के आधार पर भिन्न होता है। थाइरिस्टर इस प्रकार का एक उदाहरण है।

h) ओम के नियम की Analogies

ओम के नियम को समझाने के लिए अतीत में कई Analogies दी गई हैं, जिनमें से कुछ सबसे सामान्य Analogies हैं:

जल पाइप एनालॉजी
तापमान एनालॉजी

आइए इन एनालॉजी पर विस्तार से चर्चा करें।

1. जल पाइप एनालॉजी

हम जानते हैं कि किसी भी सर्किट से गुजरने वाली धारा उसमें मौजूद वोल्टेज और सर्किट के प्रतिरोध पर निर्भर करती है। लेकिन हम सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा को माप सकते हैं।

इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए हम वॉटर पाइप एनालॉजी का उपयोग करते हैं जिसमें बहता हुआ पानी धारा का प्रतिनिधित्व करता है और हम इस अवधारणा का उपयोग करके ओम के नियम को समझ सकते हैं।

पाइपों के माध्यम से बहने वाला पानी विद्युत सर्किट के माध्यम से बहने वाली धारा के समान है। हम जानते हैं कि एक इलेक्ट्रिक सर्किट में, सर्किट में करंट को स्थानांतरित करने के लिए वोल्टेज की आवश्यकता होती है, उसी तरह पानी के पाइप सिस्टम में दबाव सिस्टम में पानी को आसानी से प्रवाहित करने की शक्ति देता है।

यदि दबाव बढ़ाया जाता है तो पाइप के माध्यम से अधिक पानी प्रवाहित होता है जो ओम के नियम से मिलता जुलता है जो बताता है कि यदि वोल्टेज बढ़ाया जाता है, तो विद्युत सर्किट के माध्यम से अधिक धारा प्रवाहित होती है।

2. तापमान एनालॉजी

इसी प्रकार तापमान सर्किट की तुलना ओमिक कंडक्टर से भी की जा सकती है। यहां तापमान प्रवणता वोल्टेज के समान काम करती है, और ताप प्रवाह धारा के समान काम करता है।

i) ओम के नियम पर हल किए गए उदाहरण

ओम के नियम का उपयोग करते हुए, कुछ सरल उदाहरण इस प्रकार से हैं-

उदाहरण 1: 15 V की वोल्टेज आपूर्ति और 3 mA की धारा वाले विद्युत परिपथ का प्रतिरोध ज्ञात करें।

समाधान:

दिया गया मान है:

- V = 15 V
- I = 3 mA = 0.003 A

विद्युत परिपथ का प्रतिरोध इस प्रकार दिया गया है:

⇒ R = V/I

⇒ R = 15 V / 0.003 A
⇒ R = 5000 Ω
⇒ R = 5 kΩ

अतः एक विद्युत परिपथ का प्रतिरोध 5 kΩ है।

उदाहरण 2: यदि किसी विद्युत इस्तरी का प्रतिरोध 10 Ω है और प्रतिरोध से 6 A धारा प्रवाहित होती है। दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज ज्ञात करें।

समाधान:

दिया गया मान है:

- I = 6 A
- R = 10 Ω

वोल्टेज की गणना करने का सूत्र इस प्रकार दिया गया है:

V = I × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

अतः दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज 60 V है।

उदाहरण 3: 20 वोल्ट खींचने वाले कंडक्टर से गुजरने वाली धारा का पता लगाएं, जबकि इसके द्वारा खींची गई बिजली 60 वाट है।

समाधान:

ओम के नियम P=VI के अनुसार

दिया गया है

- P = 60 वॉट
- V = 20 वोल्ट

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ I = 3 A

अतः, चालक से प्रवाहित धारा 3 A है

उदाहरण 4: 6 V की एक बैटरी 4 Ω प्रतिरोध के बल्ब से जुड़ी है। बल्ब से गुजरने वाली धारा और सर्किट की शक्ति ज्ञात करें।

समाधान:

दिया गया है

- V = 6 V
- R = 4 Ω

हम जानते हैं,

⇒ V = IR (ओम का नियम)
⇒ 6 = 4R
⇒ I = 6 ÷ 4 = 1.5 A
⇒ I = 1.5 A

इस प्रकार बल्ब से प्रवाहित धारा 1.5 A है। इसके अलावा सर्किट की शक्ति के लिए

⇒ P = VI
⇒ P = 6 * 1.5
⇒ P = 9 W

इस प्रकार, परिपथ की शक्ति 9 वाट है।

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निष्कर्ष:

तो ये था ओम का नियम क्या है, हम उम्मीद करते है की इस आर्टिकल को पूरा पढ़ने के बाद आपको ओम की परिभाषा, सूत्र, सत्यापन प्रैक्टिकल के बारे में पूरी जानकारी मिल गयी होगी।

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