विज्ञान कक्षा 10वीं "विद्युत" के लिए अभ्यास प्रश्न

बहुविकल्पीय प्रश्न (एमसीक्यू):

1. बी) एम्पीयर - विद्युत धारा को एम्पीयर (A) में मापा जाता है।
2. C)  वोल्ट - विभवान्तर को वोल्ट (V) में मापा जाता है।
3. C)  तांबा - तांबा अपनी कम प्रतिरोधकता के कारण एक उत्कृष्ट कंडक्टर है।
4. बी) दोगुना - ओम के नियम (V = IR) के अनुसार, यदि R स्थिर रहने पर V दोगुना हो जाता है, तो I भी दोगुना होना चाहिए।
5. D) B और C दोनों - ओम के नियम को V = IR या I = V/R के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।
6. C)  लम्बाई और अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल दोनों - प्रतिरोध (R) R = ρL/A द्वारा दिया जाता है, जहाँ ρ प्रतिरोधकता है, L लम्बाई है, और A अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल है।
7. C)  ओम - प्रतिरोध को ओम (Ω) में मापा जाता है।
8. A)  बढ़ता है - श्रृंखला में, प्रतिरोध जुड़ते हैं: R_total = R₁ + R₂ + ... + R ₙ .
9. D) B और C दोनों - विद्युत शक्ति की गणना  P = I²R या P = V²/R के रूप में की जा सकती है।
10. बी) ओवरलोड को रोकें - जब विद्युत धारा सुरक्षित स्तर से अधिक हो जाती है तो फ़्यूज़ पिघलकर सर्किट को तोड़ देते हैं, जिससे क्षति को रोका जा सकता है।
11. A)  जूल का नियम - धारा का तापीय प्रभाव जूल के नियम द्वारा दिया जाता है: H = I²Rt.
12. A) 1Ω - समानांतर प्रतिरोधक 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 1 के साथ संयोजित होते हैं, इसलिए R_total = 1Ω.
13. D)  थर्मामीटर - थर्मामीटर विद्युत ऊर्जा उत्पन्न नहीं करता है।
14. A)  धनात्मक से ऋणात्मक - परम्परागत रूप से, धारा की दिशा धनात्मक से ऋणात्मक टर्मिनल की ओर होती है।
15. A)  चालकता - चालकता प्रतिरोध का व्युत्क्रम है, जिसे सीमेंस (S) में मापा जाता है।
16. A)  बढ़ता है - अधिकांश धातुओं के लिए, इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन में वृद्धि के कारण तापमान के साथ प्रतिरोध बढ़ता है।
17. A) 25 W - P = V²/R, मूल R = V²/P = 220²/100 = 484Ω. 110V पर, P = (110)²/484 = 25W.
18. बी) एमीटर - एमीटर विद्युत धारा को मापता है।
19. बी) कम गलनांक - फ्यूज तारों का गलनांक कम होता है, जिससे धारा अधिक होने पर वे पिघलकर सर्किट को तोड़ देते हैं।
20. बी) लंबाई - प्रतिरोधकता पदार्थ का एक आंतरिक गुण है और यह उसके आयामों पर निर्भर नहीं करता है।

लघु उत्तरीय प्रश्न:

21. विद्युत धारा: यह विद्युत आवेश का प्रवाह है, जिसे आम तौर पर एम्पीयर (A) में मापा जाता है। यह प्रति इकाई समय में कंडक्टर से गुजरने वाले आवेश की मात्रा है।
22. विभवांतर: यह दो बिंदुओं के बीच आवेश को स्थानांतरित करने के लिए प्रति इकाई आवेश पर किया गया कार्य है, जिसे वोल्ट (V) में मापा जाता है। वोल्टमीटर का उपयोग करके मापा जाता है।
23. ओम का नियम: यह नियम बताता है कि दो बिंदुओं के बीच चालक से प्रवाहित धारा, स्थिर तापमान दिए जाने पर, दोनों बिंदुओं के बीच वोल्टेज के समानुपाती होती है। V = IR.
24. प्रतिरोध बनाम प्रतिरोधकता: प्रतिरोध (R) एक विशिष्ट कंडक्टर में धारा प्रवाह का विरोध है, जबकि प्रतिरोधकता (ρ) एक भौतिक गुण है, जो कंडक्टर के आकार से स्वतंत्र है, R = ρ(L/A)।
25. तारों के लिए तांबा: तांबे में कम प्रतिरोधकता, अच्छी चालकता, लचीलापन होता है, तथा यह लागत प्रभावी होता है, जिससे यह विद्युत तारों के लिए आदर्श होता है।
26. VI  ग्राफ ढलान: ढलान कंडक्टर के प्रतिरोध (R) को दर्शाता है, R = V/I. एक अधिक ढलान उच्च प्रतिरोध को इंगित करता है।
27. श्रेणी प्रतिरोधक: जैसे-जैसे वे बढ़ते हैं, प्रतिरोध बढ़ता जाता है (R_total = R₁ + R₂).
28. समानांतर प्रतिरोधक: प्रभावी प्रतिरोध कम हो जाता है क्योंकि 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + ..., जो धारा के लिए कई पथ प्रदान करता है।
29. विद्युत शक्ति: वह दर जिस पर विद्युत ऊर्जा विद्युत परिपथ द्वारा स्थानांतरित होती है। P = VI = I²R = V²/R.
30. तापीय प्रभाव: जब धारा किसी प्रतिरोधक से प्रवाहित होती है, तो ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है (जूल तापन), H = I²Rt.
31. फ्यूज का कार्य: यह उच्च धारा पर पिघलकर सर्किट को तोड़ देता है, तथा ओवरलोड या शॉर्ट सर्किट से सुरक्षा प्रदान करता है।
32. अमीटर की भूमिका: सर्किट के उस भाग के साथ श्रेणीक्रम में जुड़कर धारा को मापता है जहां धारा को मापा जाना है।
33. विद्युत ऊर्जा: विद्युत धारा द्वारा किया गया कार्य, जिसे जूल (J) या वाट-घंटे (Wh) में मापा जाता है। ऊर्जा = शक्ति x समय।
34. अर्थिंग: यह दोषपूर्ण धारा को सुरक्षित रूप से जमीन पर प्रवाहित करने के लिए मार्ग प्रदान करता है, जिससे विद्युत झटके से बचाव होता है।
35. तापमान और प्रतिरोध: धातुओं में इलेक्ट्रॉन प्रवाह में बाधा उत्पन्न करने वाले कंपन में वृद्धि के कारण तापमान के साथ प्रतिरोध आमतौर पर बढ़ जाता है।
36. शॉर्ट सर्किटिंग: जब कम प्रतिरोध वाला पथ सामान्य सर्किट तत्वों को बायपास कर देता है, जिससे धारा में उछाल आ जाता है।
37. वोल्टमीटर का कार्य: रुचिकर घटक के समानांतर संयोजित होकर विभवांतर को मापता है।
38. टंगस्टन फिलामेंट: इसके उच्च गलनांक, कम वाष्पीकरण दर, तथा विद्युत धारा द्वारा गर्म करने पर चमकने की क्षमता के कारण चुना गया है।
39. ओम के नियम का सत्यापन: प्रयोगात्मक रूप से, एक प्रतिरोधक पर वोल्टेज में परिवर्तन करें तथा धारा को मापकर दर्शाएं कि V/I स्थिर रहता है।
40. एसी बनाम डीसी: एसी (अल्टरनेटिंग करंट) समय-समय पर दिशा बदलती रहती है, जबकि डीसी (डायरेक्ट करंट) एक दिशा में बहती है। एसी को ट्रांसमिशन के लिए आसानी से बदला जा सकता है।

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न:

41. प्रतिरोध को प्रभावित करने वाले कारक:

• लम्बाई (L): लम्बे तारों का प्रतिरोध अधिक होता है (R ∝ L).
• अनुप्रस्थ काट क्षेत्र (A): बड़े क्षेत्र का मतलब कम प्रतिरोध (R ∝ 1/A) है।
• सामग्री: विभिन्न सामग्रियों की अलग-अलग प्रतिरोधकता (ρ) होती है।
• तापमान: अधिकांश चालकों के लिए, प्रतिरोध तापमान के साथ बढ़ता है।

42. श्रृंखला और समानांतर संयोजन:

• श्रृंखला: प्रतिरोध सीधे जुड़ते हैं, जिससे कुल प्रतिरोध बढ़ता है।
• समानांतर: प्रतिरोध विपरीत रूप से संयोजित होते हैं, जिससे कुल प्रतिरोध कम हो जाता है, तथा अधिक धारा पथ उपलब्ध होते हैं।

43. श्रृंखला प्रतिरोध सूत्र व्युत्पत्ति:

• यदि प्रत्येक प्रतिरोधक के लिएV_total = V₁ + V₂ + V₃ तथा V = IR हो, तो
• V_कुल = I(R₁ + R₂ + R₃) => R_कुल = R₁ + R₂ + R₃.

44. इलेक्ट्रिक हीटर सिद्धांत:

• जूल हीटिंग प्रभाव का उपयोग करता है, जहां विद्युत ऊर्जा प्रतिरोध के माध्यम से गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। हीटर की कुंडली में गर्मी पैदा करने के लिए उच्च प्रतिरोध होता है।

45. घरों में बिजली की खपत:

• किलोवाट-घंटे (kWh) में मापा जाता है। उपकरणों की पावर रेटिंग समय के साथ खपत की गणना करने में मदद करती है। बिलिंग के लिए मीटर इसे मापते हैं।

46. समान्तर सर्किट के लाभ/नुकसान:

• लाभ: प्रत्येक उपकरण को पूर्ण वोल्टेज मिलता है, खराबी से अन्य प्रभावित नहीं होते, उपकरणों को जोड़ना आसान होता है।
• नुकसान: अधिक जटिल वायरिंग, शॉर्ट सर्किट की संभावना, स्रोत से उच्च कुल धारा।

47. सुरक्षा उपाय:

• फ़्यूज़: उच्च धारा पर पिघलकर सर्किट तोड़ देते हैं।
• सर्किट ब्रेकर: यदि विद्युत धारा सुरक्षित स्तर से अधिक हो जाए तो सर्किट को तोड़ने के लिए स्वचालित रूप से ट्रिप हो जाते हैं।
• अर्थिंग: दोष धाराओं के लिए एक सुरक्षित मार्ग प्रदान करके झटकों को रोकता है।

48. तार की मोटाई और प्रतिरोध:

• मोटे तारों (बड़े क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र) का प्रतिरोध कम होता है। उदाहरण: यदि बाकी सब समान है तो दोगुने क्षेत्रफल वाले तार का प्रतिरोध आधा होगा।

49. इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी:

• किसी पदार्थ की विद्युत का संचालन करने की क्षमता, प्रतिरोधकता का व्युत्क्रम (σ = 1/ρ)। उच्च चालकता का अर्थ है कम प्रतिरोध।

50. लंबाई और प्रतिरोध:

• प्रतिरोध लंबाई के सीधे आनुपातिक है (R = ρL/A)। यदि क्षेत्रफल और सामग्री स्थिर रहे तो लंबाई दोगुनी करने से प्रतिरोध दोगुना हो जाता है।

51. तापन प्रभाव का प्रदर्शन:

• जूल के नियम के अनुसार, फिलामेंट लैंप को परिवर्तनीय विद्युत आपूर्ति से जोड़ें, ध्यान रखें कि विद्युत धारा के साथ चमक (ताप) कैसे बढ़ती है।

52. इन्सुलेटर की भूमिका:

• रबर या प्लास्टिक जैसे इंसुलेटर अनपेक्षित करंट प्रवाह को रोकते हैं, जिससे सुरक्षा और दक्षता सुनिश्चित होती है। वायर कोटिंग, स्विच हैंडल आदि में उपयोग किया जाता है।

53. सर्किट में बैटरी:

• सर्किट के माध्यम से करंट चलाने के लिए वोल्टेज (विभवांतर) प्रदान करता है। इसका आंतरिक प्रतिरोध उस करंट को प्रभावित करता है जो यह आपूर्ति कर सकता है।

54. सर्किट में वोल्टेज बढ़ाना:

• ओम के नियम के अनुसार, यदि R स्थिर रहे तो V बढ़ने पर I बढ़ता है, जिससे अधिक शक्ति क्षय या ऊष्मा उत्पन्न होती है।

55. सामग्री और प्रतिरोध:

• तांबे या चांदी जैसी सामग्रियों में प्रतिरोधकता कम होती है, इसलिए उनका प्रतिरोध भी कम होता है। हीटर में इस्तेमाल होने वाले निक्रोम में गर्मी पैदा करने के लिए उच्च प्रतिरोध होता है।

56. ऊर्जा उत्पादन का पर्यावरणीय प्रभाव:

• जीवाश्म ईंधन CO₂ उत्सर्जित करते हैं, परमाणु ऊर्जा में अपशिष्ट निपटान की समस्या होती है, सौर/पवन जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत कम हानिकारक होते हैं, लेकिन उनका भूमि उपयोग या विनिर्माण पर प्रभाव पड़ता है।

57. विद्युत धारा द्वारा किया गया कार्य:

• किया गया कार्य वह ऊर्जा है जो तब स्थानांतरित होती है जब धारा विभवांतर से प्रवाहित होती है। कार्य = वोल्टेज × आवेश (W = VQ)। इस ऊर्जा को ऊष्मा, प्रकाश या यांत्रिक कार्य में परिवर्तित किया जा सकता है।

58. जूल का तापन नियम:

• यह बताता है कि कंडक्टर में उत्पन्न ऊष्मा (H) धारा के वर्ग (I²), कंडक्टर के प्रतिरोध (R) और समय (t) जिसके लिए धारा प्रवाहित होती है (H = I²Rt) के सीधे आनुपातिक होती है। हीटर, टोस्टर जैसे उपकरणों में लागू किया जाता है, जहाँ ऊष्मा वांछित परिणाम है।

59. सर्किट में ओवरलोडिंग:

• ऐसा तब होता है जब बहुत सारे उपकरण सर्किट की क्षमता से ज़्यादा करंट खींचते हैं, जिससे ज़्यादा गरम होने या आग लगने का ख़तरा होता है। रोकथाम में शामिल हैं:
  • फ़्यूज़ या सर्किट ब्रेकर का उपयोग करना।
  • विभिन्न सर्किटों में भार वितरित करना।
  • आउटलेट की निर्धारित क्षमता से अधिक नहीं।

60. प्रभावी प्रतिरोध:

• प्रतिरोधकों के संयोजन का कुल प्रतिरोध, श्रृंखला (प्रतिरोधों का योग) और समानांतर (पारस्परिक योग) के लिए अलग-अलग गणना की जाती है। प्रभावी प्रतिरोध इस बात को प्रभावित करता है कि सर्किट के विभिन्न भागों में करंट कैसे वितरित किया जाता है या कितना वोल्टेज गिराया जाता है।

अनुप्रयोग-आधारित प्रश्न:

61. 5Ω  प्रतिरोधक से प्रवाहित धारा:

• I = V/R = 10V / 5Ω = 2 A

62. श्रृंखला प्रतिरोधक:

• R_कुल = 2Ω + 3Ω + 5Ω = 10Ω

63. 60W  बल्ब से प्रवाहित धारा:

• P = VI => I = P/V = 60W / 240V = 0.25 A

64. समानांतर प्रतिरोधक:

• 1/R_कुल = 1/4Ω + 1/6Ω = (3+2)/12 = 5/12 => R_कुल = 12/5 Ω = 2.4Ω

65. विद्युत इस्त्री का प्रतिरोध:

• R = V²/P = (220V)² / 1000W = 48.4 Ω

66. संभावित अंतर:

• V = IR = 3A × 10Ω = 30 V

67. बिजली की खपत:

• P = VI = 230V × 5A = 1150 W

68. तांबे के तार का प्रतिरोध:

• R = ρL/A, जहाँ A = 1mm² = 1 × 10 ⁻ ⁶ m ² , L = 10m
• R = (1.68×10 ⁻ ⁸ Ω m × 10m) / (1 × 10 ⁻ ⁶ m ² ) = 0.168 Ω

69. ऊर्जा की खपत:

• ऊर्जा = शक्ति × समय = 1000 W × 2 घंटे = 2000 Wh = 2 kWh

70. 12V  बैटरी से करंट:

• I = V/R = 12V / 4Ω = 3 A

आलोचनात्मक चिंतन प्रश्न:

71. उच्च धारा से तार गर्म होना:

• उच्च धारा के कारण ऊष्मा (I²R) के रूप में अधिक ऊर्जा का ह्रास होता है, जिसके कारण तार गर्म हो जाता है, विशेष रूप से यदि तार में महत्वपूर्ण प्रतिरोध हो।

72. संचरण के लिए उच्च प्रतिरोध तार:

• उच्च प्रतिरोध के परिणामस्वरूप गर्मी (I²R) के कारण महत्वपूर्ण विद्युत हानि होती है, जिसके परिणामस्वरूप अकुशलता, वोल्टेज में गिरावट, तथा संभावित अति ताप की स्थिति उत्पन्न होती है।

73. सर्किट डिजाइन और वर्तमान वितरण:

• समानांतर सर्किट अलग-अलग उपकरणों के प्रतिरोध के आधार पर करंट वितरित करते हैं, जिससे प्रत्येक को पूर्ण वोल्टेज के साथ स्वतंत्र रूप से संचालित करने की अनुमति मिलती है। श्रृंखला सर्किट करंट साझा करते हैं, जिससे प्रदर्शन प्रभावित होता है।

74. तार की लंबाई और प्रतिरोध को दोगुना करना:

• प्रतिरोध दोगुना हो जाता है क्योंकि यह लम्बाई के समानुपाती होता है (R = ρL/A), यह मानते हुए कि क्षेत्रफल और सामग्री स्थिर रहती है।

75. असंयोजित ओवरहेड विद्युत लाइनें:

• लागत, रखरखाव और वजन के कारण इन्सुलेशन अव्यावहारिक होगा। हवा एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है, और एक तार पर बैठे पक्षी सर्किट को पूरा नहीं कर पाते हैं।

76. सामग्री का चयन और ऊर्जा दक्षता:

• कम प्रतिरोधकता वाली सामग्री (जैसे तांबा) गर्मी के रूप में ऊर्जा की हानि को कम करती है, जिससे दक्षता में सुधार होता है। गर्मी पैदा करने वाले उपकरणों के लिए, उच्च-प्रतिरोध सामग्री का चयन किया जाता है।

77. विद्युत अनुप्रयोगों में सुपरकंडक्टर:

• सुपरकंडक्टर शून्य प्रतिरोध प्रदान करते हैं, जिससे विद्युत संचरण, चुंबकीय उत्तोलन (मैग्लेव ट्रेन) और कंप्यूटिंग में क्रांतिकारी बदलाव आ सकता है, तथा प्रतिरोध के कारण ऊर्जा की हानि नहीं होती।

78. लंबी दूरी की बिजली संचरण में चुनौतियाँ:

• गर्मी, वोल्टेज में गिरावट और बुनियादी ढांचे की लागत के रूप में ऊर्जा की हानि। उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों, वोल्टेज को बढ़ाने/घटाने के लिए ट्रांसफार्मर और कुशल कंडक्टर का उपयोग करके इस पर काबू पाया जा सकता है।

79. सर्किट प्रदर्शन पर तापमान का प्रभाव:

• तापमान में वृद्धि से चालकों में प्रतिरोध बढ़ सकता है, दक्षता कम हो सकती है, अर्धचालकों में तापीय अपवाह हो सकता है, या तापीय विस्तार हो सकता है, जिससे सर्किट घटकों पर असर पड़ सकता है।

80. बिजली लाइनों पर पक्षी:

• पक्षियों को बिजली का झटका इसलिए नहीं लगता क्योंकि वे जमीन या किसी अन्य तार को अलग क्षमता वाले रास्ते से नहीं जोड़ते। मनुष्य अगर एक तार और जमीन या दो तारों को छूता है तो उसके शरीर में एक सर्किट बन जाता है।