વોલ્ટેજ એ 'વિદ્યુત દબાણ' છે જે સર્કિટ દ્વારા પ્રવાહને ધકેલે છે. તેને પાઈપોમાં પાણીના દબાણની જેમ વિચારો. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ = મજબૂત ધક્કો. વોલ્ટ (V) માં મપાય છે. તે પ્રવાહ અથવા પાવર જેવું નથી!

• 1 વોલ્ટ = 1 જૂલ પ્રતિ કુલંબ (ચાર્જ દીઠ ઊર્જા)
• વોલ્ટેજ પ્રવાહના વહેવાનું કારણ બને છે (જેમ દબાણ પાણીના વહેવાનું કારણ બને છે)
• બે બિંદુઓ વચ્ચે મપાય છે (સંભવિત તફાવત)
• ઉચ્ચ વોલ્ટેજ = ચાર્જ દીઠ વધુ ઊર્જા

વોલ્ટેજ (V) = દબાણ, પ્રવાહ (I) = પ્રવાહ દર, પાવર (P) = ઊર્જા દર. P = V × I. 1A પર 12V = 12W. સમાન પાવર, જુદા જુદા વોલ્ટેજ/પ્રવાહના સંયોજનો શક્ય છે.

• વોલ્ટેજ = વિદ્યુત દબાણ (V)
• પ્રવાહ = ચાર્જનો પ્રવાહ (A)
• પાવર = વોલ્ટેજ × પ્રવાહ (W)
• પ્રતિરોધ = વોલ્ટેજ ÷ પ્રવાહ (Ω, ઓહમનો નિયમ)

DC (ડાયરેક્ટ કરંટ) વોલ્ટેજની દિશા સતત હોય છે: બેટરીઓ (1.5V, 12V). AC (ઓલ્ટરનેટિંગ કરંટ) વોલ્ટેજ તેની દિશા ઉલટાવે છે: દિવાલ પાવર (120V, 230V). RMS વોલ્ટેજ = અસરકારક DC સમકક્ષ.

• DC: સતત વોલ્ટેજ (બેટરીઓ, USB, સર્કિટ)
• AC: વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ (દિવાલ પાવર, ગ્રીડ)
• RMS = અસરકારક વોલ્ટેજ (120V AC RMS ≈ 170V પીક)
• મોટાભાગના ઉપકરણો આંતરિક રીતે DC નો ઉપયોગ કરે છે (AC એડેપ્ટરો રૂપાંતર કરે છે)

વોલ્ટ (V) એ વિદ્યુત સંભવિત માટેનો SI એકમ છે. વોટ અને એમ્પીયરથી વ્યાખ્યાયિત: 1 V = 1 W/A. ઉપરાંત: 1 V = 1 J/C (ચાર્જ દીઠ ઊર્જા). એટો થી ગીગા સુધીના ઉપસર્ગો તમામ શ્રેણીઓને આવરી લે છે.

• 1 V = 1 W/A = 1 J/C (ચોક્કસ વ્યાખ્યાઓ)
• પાવર લાઇનો માટે kV (110 kV, 500 kV)
• સેન્સરો, સિગ્નલો માટે mV, µV
• ક્વોન્ટમ માપન માટે fV, aV

W/A અને J/C વ્યાખ્યા મુજબ વોલ્ટની સમકક્ષ છે. સંબંધો દર્શાવે છે: V = W/A (પ્રવાહ દીઠ પાવર), V = J/C (ચાર્જ દીઠ ઊર્જા). ભૌતિકશાસ્ત્રને સમજવા માટે ઉપયોગી.

• 1 V = 1 W/A (P = VI થી)
• 1 V = 1 J/C (વ્યાખ્યા)
• બંને ત્રણેય સમાન છે
• એક જ જથ્થા પર જુદા જુદા દ્રષ્ટિકોણ

જૂની CGS સિસ્ટમમાંથી એબવોલ્ટ (EMU) અને સ્ટેટવોલ્ટ (ESU). આધુનિક ઉપયોગમાં દુર્લભ છે પરંતુ ઐતિહાસિક ભૌતિકશાસ્ત્રના ગ્રંથોમાં દેખાય છે. 1 સ્ટેટવોલ્ટ ≈ 300 V; 1 એબવોલ્ટ = 10 nV.

• 1 એબવોલ્ટ = 10⁻⁸ V (EMU)
• 1 સ્ટેટવોલ્ટ ≈ 300 V (ESU)
• અપ્રચલિત; SI વોલ્ટ એ પ્રમાણભૂત છે
• ફક્ત જૂના પાઠ્યપુસ્તકોમાં દેખાય છે

મૂળભૂત સંબંધ: V = I × R. વોલ્ટેજ પ્રવાહ અને પ્રતિરોધના ગુણાકાર બરાબર છે. કોઈપણ બે જાણો, ત્રીજું ગણો. તમામ સર્કિટ વિશ્લેષણનો પાયો.

• V = I × R (વોલ્ટેજ = પ્રવાહ × પ્રતિરોધ)
• I = V / R (વોલ્ટેજમાંથી પ્રવાહ)
• R = V / I (માપનમાંથી પ્રતિરોધ)
• પ્રતિરોધકો માટે રેખીય; ડાયોડ વગેરે માટે બિન-રેખીય.

કોઈપણ બંધ લૂપમાં, વોલ્ટેજનો સરવાળો શૂન્ય હોય છે. વર્તુળમાં ચાલવા જેવું: ઊંચાઈના ફેરફારોનો સરવાળો શૂન્ય હોય છે. ઊર્જાનું સંરક્ષણ થાય છે. સર્કિટ વિશ્લેષણ માટે આવશ્યક.

• કોઈપણ લૂપની આસપાસ ΣV = 0
• વોલ્ટેજ વધારો = વોલ્ટેજ ઘટાડો
• સર્કિટમાં ઊર્જાનું સંરક્ષણ
• જટિલ સર્કિટ ઉકેલવા માટે વપરાય છે

વિદ્યુત ક્ષેત્ર E = V/d (અંતર દીઠ વોલ્ટેજ). ટૂંકા અંતર પર ઉચ્ચ વોલ્ટેજ = મજબૂત ક્ષેત્ર. વીજળી: મીટર પર લાખો વોલ્ટ = MV/m ક્ષેત્ર.

• E = V / d (વોલ્ટેજમાંથી ક્ષેત્ર)
• ઉચ્ચ વોલ્ટેજ + ટૂંકું અંતર = મજબૂત ક્ષેત્ર
• બ્રેકડાઉન: હવા ~3 MV/m પર આયનીકરણ પામે છે
• સ્થિર આંચકા: mm પર kV

USB: 5V (USB-A), 9V, 20V (USB-C PD). બેટરીઓ: 1.5V (AA/AAA), 3.7V (Li-ion), 12V (કાર). લોજિક: 3.3V, 5V. લેપટોપ ચાર્જર્સ: સામાન્ય રીતે 19V.

• USB: 5V (2.5W) થી 20V (100W PD)
• ફોન બેટરી: 3.7-4.2V Li-ion
• લેપટોપ: સામાન્ય રીતે 19V DC
• લોજિક સ્તરો: 0V (નીચું), 3.3V/5V (ઊંચું)

ઘર: 120V (US), 230V (EU) AC. ટ્રાન્સમિશન: 110-765 kV (ઉચ્ચ વોલ્ટેજ = ઓછું નુકસાન). સબસ્ટેશનો વિતરણ વોલ્ટેજ સુધી ઘટાડે છે. સલામતી માટે ઘરોની નજીક ઓછો વોલ્ટેજ.

• ટ્રાન્સમિશન: 110-765 kV (લાંબા અંતર)
• વિતરણ: 11-33 kV (પડોશ)
• ઘર: 120V/230V AC (આઉટલેટ્સ)
• ઉચ્ચ વોલ્ટેજ = કાર્યક્ષમ ટ્રાન્સમિશન

પાર્ટિકલ એક્સિલરેટર્સ: MV થી GV (LHC: 6.5 TeV). એક્સ-રે: 50-150 kV. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ્સ: 100-300 kV. વીજળી: સામાન્ય રીતે 100 MV. વાન ડી ગ્રાફ: ~1 MV.

• વીજળી: ~100 MV (100 મિલિયન વોલ્ટ)
• પાર્ટિકલ એક્સિલરેટર્સ: GV શ્રેણી
• એક્સ-રે ટ્યુબ્સ: 50-150 kV
• ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ્સ: 100-300 kV

દરેક ઉપસર્ગ પગલું = ×1000 અથવા ÷1000. kV → V: ×1000. V → mV: ×1000. mV → µV: ×1000.

• kV → V: 1,000 વડે ગુણાકાર કરો
• V → mV: 1,000 વડે ગુણાકાર કરો
• mV → µV: 1,000 વડે ગુણાકાર કરો
• ઉલટું: 1,000 વડે ભાગાકાર કરો

P = V × I (પાવર = વોલ્ટેજ × પ્રવાહ). 2A પર 12V = 24W. 10A પર 120V = 1200W.

• P = V × I (વોટ્સ = વોલ્ટ્સ × એમ્પ્સ)
• 12V × 5A = 60W
• P = V² / R (જો પ્રતિરોધ જાણીતો હોય)
• I = P / V (પાવરમાંથી પ્રવાહ)

V = I × R. કોઈપણ બે જાણો, ત્રીજું શોધો. 4Ω પર 12V = 3A. 5V ÷ 100mA = 50Ω.

• V = I × R (વોલ્ટ્સ = એમ્પ્સ × ઓહ્મ્સ)
• I = V / R (વોલ્ટેજમાંથી પ્રવાહ)
• R = V / I (પ્રતિરોધ)
• યાદ રાખો: I અથવા R માટે ભાગાકાર કરો

USB-C 20V 5A પર વિતરિત કરે છે. પાવર શું છે?

P = V × I = 20V × 5A = 100W (USB પાવર ડિલિવરી મહત્તમ)

5V પુરવઠો, LED ને 20mA પર 2V ની જરૂર છે. કયો પ્રતિરોધક?

વોલ્ટેજ ડ્રોપ = 5V - 2V = 3V. R = V/I = 3V ÷ 0.02A = 150Ω. 150Ω અથવા 180Ω ધોરણનો ઉપયોગ કરો.

10 kV ને બદલે 500 kV પર શા માટે ટ્રાન્સમિટ કરવું?

નુકસાન = I²R. સમાન પાવર P = VI, તેથી I = P/V. 500 kV પાસે 50× ઓછો પ્રવાહ છે → 2500× ઓછું નુકસાન (I² પરિબળ)!

જ્ઞાનતંતુ કોષો -70 mV આરામની સંભવિતતા જાળવી રાખે છે. ક્રિયા સંભવિતતા +40 mV (110 mV સ્વિંગ) સુધી પહોંચે છે જેથી ~100 m/s પર સંકેતો પ્રસારિત કરી શકાય. તમારું મગજ 20W ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કમ્પ્યુટર છે!

સામાન્ય વીજળીનો ઝટકો: ~100 MV ~5 km પર = 20 kV/m ક્ષેત્ર. પરંતુ પ્રવાહ (30 kA) અને અવધિ (<1 ms) નુકસાન પહોંચાડે છે. ઊર્જા: ~1 GJ, જો આપણે તેને પકડી શકીએ તો એક મહિના માટે ઘરને પાવર આપી શકે છે!

ઇલેક્ટ્રિક ઇલ સંરક્ષણ/શિકાર માટે 1A પર 600V ડિસ્ચાર્જ કરી શકે છે. તેમાં 6000+ ઇલેક્ટ્રોસાઇટ્સ (જૈવિક બેટરીઓ) શ્રેણીમાં છે. પીક પાવર: 600W. શિકારને તરત જ સ્તબ્ધ કરી દે છે. પ્રકૃતિનો ટેઝર!

USB-C PD 3.1: 48V × 5A = 240W સુધી. ગેમિંગ લેપટોપ્સ, મોનિટર, કેટલાક પાવર ટૂલ્સ પણ ચાર્જ કરી શકે છે. તમારા ફોન જેવો જ કનેક્ટર. તે બધા પર રાજ કરવા માટે એક કેબલ!

પાવર નુકસાન ∝ I². ઉચ્ચ વોલ્ટેજ = સમાન પાવર માટે ઓછો પ્રવાહ. 765 kV લાઇનો 100 માઇલ દીઠ <1% ગુમાવે છે. 120V પર, તમે 1 માઇલમાં બધું ગુમાવી દેશો! તેથી જ ગ્રીડ kV નો ઉપયોગ કરે છે.

વાન ડી ગ્રાફ જનરેટર્સ 1 MV સુધી પહોંચે છે પરંતુ સલામત છે—નજીવો પ્રવાહ. સ્થિર આંચકો: 10-30 kV. ટેઝર્સ: 50 kV. હૃદયમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ (>100 mA) ખતરનાક છે, વોલ્ટેજ નહીં. માત્ર વોલ્ટેજ મારતું નથી.

વોલ્ટાએ બેટરી (વોલ્ટેઇક પાઇલ) ની શોધ કરી. પ્રથમ સતત વોલ્ટેજ સ્ત્રોત. પાછળથી તેમના સન્માનમાં એકમનું નામ 'વોલ્ટ' રાખવામાં આવ્યું.

ઓહમે V = I × R ની શોધ કરી. ઓહમનો નિયમ સર્કિટ થિયરીનો પાયો બને છે. શરૂઆતમાં નકારવામાં આવ્યો, હવે મૂળભૂત છે.

ફેરાડેએ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની શોધ કરી. દર્શાવે છે કે બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્રો દ્વારા વોલ્ટેજ પ્રેરિત કરી શકાય છે. જનરેટર્સને સક્ષમ કરે છે.

પ્રથમ આંતરરાષ્ટ્રીય ઇલેક્ટ્રિકલ કોંગ્રેસ વોલ્ટને વ્યાખ્યાયિત કરે છે: EMF જે 1 ઓહ્મ દ્વારા 1 એમ્પીયર ઉત્પન્ન કરે છે.

વેસ્ટિંગહાઉસે નાયગ્રા ફોલ્સ પાવર પ્લાન્ટ માટે કરાર જીત્યો. AC 'કરંટનો યુદ્ધ' જીતે છે. AC વોલ્ટેજને અસરકારક રીતે રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.

CGPM વોલ્ટને સંપૂર્ણ શરતોમાં ફરીથી વ્યાખ્યાયિત કરે છે. વોટ અને એમ્પીયર પર આધારિત. આધુનિક SI વ્યાખ્યા સ્થાપિત થઈ.

જોસેફસન વોલ્ટેજ સ્ટાન્ડર્ડ. ક્વોન્ટમ અસર 10⁻⁹ ચોકસાઈ સાથે વોલ્ટને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. પ્લાન્ક કોન્સ્ટન્ટ અને ફ્રીક્વન્સી પર આધારિત.

SI પુનર્વ્યાખ્યા: વોલ્ટ હવે નિશ્ચિત પ્લાન્ક કોન્સ્ટન્ટમાંથી મેળવવામાં આવે છે. ચોક્કસ વ્યાખ્યા, કોઈ ભૌતિક આર્ટિફેક્ટની જરૂર નથી.

વોલ્ટેજ એ વિદ્યુત દબાણ છે (પાણીના દબાણ જેવું). પ્રવાહ એ પ્રવાહ દર છે (પાણીના પ્રવાહ જેવું). ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો અર્થ ઉચ્ચ પ્રવાહ નથી. તમે શૂન્ય પ્રવાહ સાથે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ (ખુલ્લો સર્કિટ) અથવા નીચા વોલ્ટેજ સાથે ઉચ્ચ પ્રવાહ (વાયર દ્વારા શોર્ટ સર્કિટ) મેળવી શકો છો.

વાયરોમાં પાવર નુકસાન ∝ I² (પ્રવાહનો વર્ગ). સમાન પાવર P = VI માટે, ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો અર્થ ઓછો પ્રવાહ છે. સમાન પાવર માટે 765 kV પાસે 120V કરતાં 6,375× ઓછો પ્રવાહ છે → ~40 મિલિયન ગણું ઓછું નુકસાન! તેથી જ પાવર લાઇનો kV નો ઉપયોગ કરે છે.

ના, તમારા શરીરમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ મારે છે, વોલ્ટેજ નહીં. સ્થિર આંચકા 10-30 kV ના હોય છે પરંતુ સલામત છે (<1 mA). ટેઝર્સ: 50 kV પરંતુ સલામત છે. જોકે, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પ્રતિરોધ દ્વારા પ્રવાહને દબાણ કરી શકે છે (V = IR), તેથી ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો અર્થ ઘણીવાર ઉચ્ચ પ્રવાહ થાય છે. હૃદયમાંથી >50 mA પ્રવાહ ઘાતક છે.

DC (ડાયરેક્ટ કરંટ) વોલ્ટેજની દિશા સતત હોય છે: બેટરીઓ, USB, સોલર પેનલ્સ. AC (ઓલ્ટરનેટિંગ કરંટ) વોલ્ટેજ તેની દિશા ઉલટાવે છે: દિવાલ આઉટલેટ્સ (50/60 Hz). RMS વોલ્ટેજ (120V, 230V) એ અસરકારક DC સમકક્ષ છે. મોટાભાગના ઉપકરણો આંતરિક રીતે DC નો ઉપયોગ કરે છે (AC એડેપ્ટરો રૂપાંતર કરે છે).

ઐતિહાસિક કારણો. યુએસએ 1880 ના દાયકામાં 110V પસંદ કર્યું (વધુ સુરક્ષિત, ઓછી ઇન્સ્યુલેશનની જરૂર). યુરોપે પાછળથી 220-240V પર પ્રમાણિત કર્યું (વધુ કાર્યક્ષમ, ઓછું તાંબુ). બંને બરાબર કામ કરે છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ = સમાન પાવર માટે ઓછો પ્રવાહ = પાતળા વાયરો. સલામતી અને કાર્યક્ષમતા વચ્ચેનો સમાધાન.

હા, શ્રેણીમાં: શ્રેણીમાં બેટરીઓ વોલ્ટેજ ઉમેરે છે (1.5V + 1.5V = 3V). સમાંતરમાં: વોલ્ટેજ સમાન રહે છે (1.5V + 1.5V = 1.5V, પરંતુ બમણી ક્ષમતા). કિર્ચહોફનો વોલ્ટેજ નિયમ: કોઈપણ લૂપમાં વોલ્ટેજનો સરવાળો શૂન્ય હોય છે (વધારો ઘટાડા બરાબર છે).