11.1-Electric Current and Circuit

11.1-Electric Current and Circuit Important Formulae

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Electric current is the flow of electric charge, typically measured in amperes (A). It is essential for the functioning of electrical devices. In this section, we will explore the concepts of electric current, circuits, and their components.

Definition of Electric Current

Electric current (I) is defined as the rate at which charge flows through a conductor. It can be expressed using the formula:

I = Q/t

where I is the current in amperes, Q is the charge in coulombs, and t is the time in seconds.

Types of Electric Current
  • Direct Current (DC): Current that flows in one direction only. Examples include batteries and solar cells.
  • Alternating Current (AC): Current that periodically reverses direction. Commonly used in household power supply.
Understanding Circuits

A circuit is a closed loop through which electric current flows. It consists of various components that serve different functions:

Components of a Circuit
  • Power Source: Provides the electrical energy (e.g., batteries, generators).
  • Conductor: Materials that allow current to flow (e.g., copper wires).
  • Load: The device that consumes electrical energy (e.g., bulbs, motors).
  • Switch: A device that opens or closes the circuit, controlling the flow of current.
Types of Circuits
  • Series Circuit: Components are connected in a single path. If one component fails, the entire circuit stops functioning.
  • Parallel Circuit: Components are connected across multiple paths. If one component fails, the others can still function.
Ohm's Law

Ohm's Law relates voltage (V), current (I), and resistance (R) in a circuit. It is expressed as:

V = I × R

where V is the voltage in volts, I is the current in amperes, and R is the resistance in ohms. This law helps in analyzing circuits and understanding how changes in one variable affect the others.

Measurement of Electric Current

Electric current is measured using an ammeter, which is connected in series with the circuit. Proper connection ensures accurate measurement of current flowing through the circuit.

Safety Precautions

When working with electricity, safety is crucial. Always follow these precautions:

  • Ensure that circuits are not overloaded.
  • Use insulated tools when working on circuits.
  • Always turn off power before repairing or adjusting circuits.
Applications of Electric Current

Electric current is used in numerous applications, such as:

  • Lighting systems in homes and streets.
  • Operating household appliances.
  • Charging electronic devices.
  • Industrial machinery.


MikeRun, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

11.1- Electric Current and Circuit

वर्तमान (Electric Current) और परिपथ (Circuit) विद्युत् के सबसे महत्वपूर्ण पहलू हैं। वर्तमान वह प्रवाह है, जो चार्ज कणों के रूप में विद्युत ऊर्जा को एक स्थान से दूसरे स्थान तक ले जाता है। यह प्रवाह तब होता है जब किसी चालक में विद्युत विभव (Voltage) होता है।

जब एक चालक में विद्युत धारा बहती है, तो वह परमाणु या अणु के इलेक्ट्रॉनों के बीच टकराव से गुजरते हुए ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं। यह प्रक्रिया विद्युत परिपथ में घटित होती है, जिसे एक बंद मार्ग में चार्ज कणों के प्रवाह के रूप में परिभाषित किया जाता है।

यदि परिपथ खुला होता है, तो वर्तमान का प्रवाह रुक जाता है। वर्तमान के प्रवाह की दिशा इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक दिशा के विपरीत होती है, क्योंकि विद्युत धारा सकारात्मक से नकारात्मक दिशा की ओर बहती है।

विद्युत धारा (Electric Current)

विद्युत धारा का माप विद्युत् विभव के कारण प्रवाह के रूप में होता है। इसे 'I' से व्यक्त किया जाता है और इसका SI मात्रक Ampere (A) होता है। वर्तमान को इस सूत्र से व्यक्त किया जाता है:

$ I = \frac{Q}{t} $

जहाँ:

  • $I$ = विद्युत धारा (Ampere)
  • $Q$ = चार्ज (Coulomb)
  • $t$ = समय (second)

यह सूत्र बताता है कि विद्युत धारा किसी चालक में बहने वाले कुल चार्ज (Q) और वह चार्ज जो चालक से गुजरने के लिए समय (t) में आता है, के अनुपात के रूप में मापी जाती है।

परिपथ (Circuit)

विद्युत परिपथ एक बंद मार्ग होता है, जिसमें विद्युत धारा बहती है। इसे किसी स्रोत (जैसे बैटरी) से जुड़ा एक चालक (Wire) और उसमें उपस्थित विद्युत उपकरण (जैसे बल्ब, मोटर आदि) शामिल होते हैं। एक सामान्य परिपथ में निम्नलिखित घटक होते हैं:

  • स्रोत (Battery)
  • चालक (Wire)
  • लोड (Load, जैसे बल्ब, मोटर)
  • स्विच (Switch)

एक परिपथ को दो प्रमुख प्रकारों में बांटा जा सकता है:

  • श्रृंखला परिपथ (Series Circuit): इसमें सभी उपकरण एक के बाद एक जुड़े होते हैं। यदि एक उपकरण बंद हो जाता है तो पूरा परिपथ कार्य नहीं करता।
  • समानांतर परिपथ (Parallel Circuit): इसमें उपकरण समानांतर रूप से जुड़े होते हैं, जिससे एक उपकरण के बंद होने पर भी बाकी उपकरण कार्य करते रहते हैं।
विद्युत प्रतिरोध (Resistance)

परिपथ में विद्युत धारा के प्रवाह का प्रतिरोध एक महत्वपूर्ण घटक है, जिसे 'R' से व्यक्त किया जाता है। विद्युत प्रतिरोध वह गुण है जो किसी चालक के द्वारा धारा के प्रवाह के विरोध के रूप में कार्य करता है। इसे ओम (Ω) में मापते हैं। ओम का नियम:

$ V = I \times R $

जहाँ:

  • $V$ = विद्युत विभव (Volt)
  • $I$ = विद्युत धारा (Ampere)
  • $R$ = विद्युत प्रतिरोध (Ohm)

यह सूत्र बताता है कि विद्युत विभव (V) विद्युत धारा (I) और प्रतिरोध (R) के गुणनफल के बराबर होता है।

What does an electric circuit mean?

Solution:

What does an electric circuit mean?
An electric circuit is a closed loop or pathway that allows electric current to flow. It consists of components like a power source (such as a battery), conductors (wires), and electrical devices (like bulbs or resistors). The current flows from the positive terminal of the power source, through the components, and returns to the negative terminal, completing the loop. If the circuit is open or broken, the flow of current stops. There are two types of circuits: series and parallel, depending on how the components are connected.

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Define the unit of current.

Solution:

Define the unit of current
The unit of electric current is the ampere (A). It is defined as the flow of one coulomb of charge per second through a conductor. Mathematically, current (I) is expressed as I = Q/t, where Q is the total charge in coulombs and t is the time in seconds. One ampere is equivalent to a flow of 6.242 × 1018 electrons per second. The ampere is one of the seven base units in the International System of Units (SI) and is used to measure the rate of electric charge flow in a circuit.

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Calculate the number of electrons constituting one coulomb of charge.

Solution:

Calculate the number of electrons constituting one coulomb of charge
The charge of a single electron is approximately 1.6 × 10-19 coulombs. To calculate the number of electrons constituting one coulomb of charge, we use the formula: Number of electrons = Total charge / Charge of one electron Here, the total charge is 1 coulomb, and the charge of one electron is 1.6 × 10-19 coulombs. Therefore: Number of electrons = 1 C / 1.6 × 10-19 C This equals approximately 6.25 × 1018 electrons. Hence, one coulomb of charge is constituted by about 6.25 × 1018 electrons.

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