Urja Sanrakshan Ka Niyam:ऊर्जा संरक्षण का नियम परीक्षा के दृष्टिकोण से एक महत्वपूर्ण टॉपिक है. अक्सर ऊर्जा संरक्षण के नियम से सम्बंधित प्रश्न जैसे कि ऊर्जा संरक्षण के नियम के सीमाएं, उपयोग आदि प्रैक्टिकल परीक्षा के दौरान प्रश्न पूछे जाते है.
अतः परीक्षार्थियों को ऊर्जा संरक्षण के नियम से जुड़े सभी सम्बंधित प्रश्नों का भलीभांति तैयार कर लेना चाहिए।
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Urja Sanrakshan Ka Niyam
ऊर्जा संरक्षण के नियम
ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, ऊर्जा न तो उत्पन्न की जा सकती है और न ही नष्ट की जा सकती है, यह केवल एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरित (Convert) की जा सकती है अर्थात्, एक बन्द व्यवस्था में सम्पूर्ण ऊर्जा का परिमाण नियत (Constant) रहता है।
माना m द्रव्यमान की एक वस्तु h ऊँचाई से स्वतंत्रतापूर्वक गिराई जाती है। प्रारम्भ में स्थितिज ऊर्जा (U) का मान mgh तथा गतिज ऊर्जा का मान शून्य होगा। इसलिए ॥ ऊँचाई पर वस्तु की गतिज ऊर्जा वस्तु के नीचे गिरने पर स्थितिज ऊर्जा में कमी आएगी तथा गतिज ऊर्जा में वृद्धि होगी।
न्यूनतम बिन्दु पृथ्वी सतह पर पहुँची वस्तु की गतिज ऊर्जा अधिकतम हो जाएगी तथा स्थितिज ऊर्जा शून्य हो जाएगी। इस प्रकार,
स्थितिज ऊर्जा + गतिज ऊर्जा = नियत (Constant)
गतिज ऊर्जा और स्थितिज ऊर्जा के योग को यांत्रिक ऊर्जा (Mechanical Energy) कहते हैं।
ऊर्जा रूपान्तरण या स्थानांतरण
जब कोई कारक किसी वस्तु पर कार्य करता है तो उसमें संचित ऊर्जा अपने मूल रूप से किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है तथा जिस वस्तु पर कार्य किया गया है, उसकी ऊर्जा में वृद्धि हो जाती है। इसका अर्थ है कि, कार्य करने में ऊर्जा का स्थानांतरण होता है।
एक m द्रव्यमान की वस्तु को h ऊँचाई से स्वतंत्रतापूर्वक छोड़ा जाता है।
प्रारंभ में वस्तु की स्थितिज ऊर्जा mgh तथा गतिज ऊर्जा शून्य है। गतिज ऊर्जा शून्य है क्योंकि इसका प्रारंभिक वेग शून्य है
जब वस्तु गिरती है तो इसकी स्थितिज ऊर्जा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित होगी।
वस्तु जैसे-जैसे नीचे गिरती है, इसकी स्थितिज ऊर्जा कम होती जाती है तथा गतिज ऊर्जा बढ़ती जाती है।
जब वस्तु धरती पर पहुँचने वाली होती है तो h=0 होगा तथा इस अवस्था में वस्तु का अंतिम वेग v अधिकतम हो जाएगा।
इसलिए अब गतिज ऊर्जा अधिकतम तथा स्थितिज ऊर्जा न्यूनतम होगी।
तथापि, सभी बिंदुओं पर वस्तु की स्थितिज ऊर्जा तथा गतिज ऊर्जा का योग समान रहता है।
ऊर्जा के संरक्षण का नियम कहता है कि ऊर्जा न तो उत्पन्न हो सकती है और न ही नष्ट हो सकती है। इसे एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित किया जाता है। कुल इनपुट शक्ति निम्नलिखित तीन घटकों के योग के बराबर है; वे विघटित ऊर्जा, संचित ऊर्जा और उपयोगी उत्पादन ऊर्जा हैं। वे उपकरण जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में और विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, विद्युत उपकरण कहलाता है
ऊर्जा रूपांतरण माध्यम से होता हैएक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की। जब रूपांतरण विद्युत ऊर्जा से यांत्रिक ऊर्जा तक होता है, तो डिवाइस को मोटर कहा जाता है। जब यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, तो उपकरण को एक जनरेटर के रूप में जाना जाता है। ऊर्जा का रूपांतरण दो विद्युतचुंबकीय घटनाओं का अनुसरण करने से होता है।
जब वर्तमान ले जाने वाला कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, तो वोल्टेज कंडक्टर में प्रेरित होता है।
जब एक धारा ले जाने वाला कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो कंडक्टर एक चुंबकीय क्षेत्र का अनुभव करता है।
आमतौर पर, कनवर्टर विद्युत और चुंबकीय प्रणाली के बीच एक युग्मन माध्यम के रूप में एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है क्योंकि उनकी ऊर्जा भंडारण क्षमता विद्युत क्षेत्र की तुलना में बहुत अधिक है।
मोटर क्रिया के लिए ऊर्जा संतुलन समीकरण के रूप में दिया गया है
मोटर समीकरण
मोटर क्रिया में, विद्युत शक्ति को लिया जाता हैमुख्य आपूर्ति से इनपुट। आउटपुट से प्राप्त यांत्रिक ऊर्जा का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जाता है। ऊर्जा का अंश घर्षण नुकसान (घर्षण और समापन) में फैल जाता है।
जनरेटर कार्रवाई के लिए, ऊर्जा संतुलन समीकरण के रूप में लिखा गया है
जनरेटर-समीकरण
किसी भी विद्युत उपकरणों में संग्रहीत कुल ऊर्जा चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा, यांत्रिक प्रणाली में संग्रहीत ऊर्जा और संभावित या गतिज ऊर्जा के योग के बराबर है।
विद्युत परिपथ में ऊर्जा का प्रसार होता हैएक विद्युत परिपथ में ऊर्जा के योग के बराबर, एक ओमिक हानि के रूप में, एक चुंबकीय परिपथ में ऊर्जा का प्रसार हिस्टैरिसीस और एड़ी वर्तमान नुकसान के रूप में होता है और यांत्रिक प्रणाली में खपत ऊर्जा घर्षण और समापन हानि, आदि के रूप में होती है।
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