STD 10 Physics Revision

Chapter 9

તમારી પરીક્ષાની તૈયારી અને રિવિઝન માટે પ્રકરણ 9 “પ્રકાશ – પરાવર્તન અને વક્રીભવન” નું સંપૂર્ણ અને વિગતવાર માળખું નીચે મુજબ છે. આ નોટ્સમાં પ્રકરણના તમામ અગત્યના મુદ્દાઓ આવરી લેવાયા છે જેથી તમારે આખું પ્રકરણ ફરીથી વાંચવું ન પડે:

૧. પ્રકાશ અને પરાવર્તન (Reflection of Light)

પ્રકાશ સુરેખ પથ પર ગતિ કરતો જણાય છે.
પરાવર્તનના નિયમો: (i) આપાતકોણ અને પરાવર્તનકોણ સમાન હોય છે. (ii) આપાતકિરણ, અરીસાના આપાતબિંદુએ સપાટીને દોરેલો લંબ અને પરાવર્તિત કિરણ બધા એક જ સમતલમાં હોય છે.
સમતલ અરીસા દ્વારા મળતું પ્રતિબિંબ હંમેશાં આભાસી અને ચત્તું હોય છે, પ્રતિબિંબનું પરિમાણ વસ્તુના પરિમાણ જેટલું હોય છે અને અરીસાની પાછળ તેટલા જ અંતરે રચાય છે.

૨. ગોળીય અરીસાઓ (Spherical Mirrors)

ગોળીય અરીસાના બે મુખ્ય પ્રકાર છે: અંતર્ગોળ અરીસો (પરાવર્તક સપાટી અંદરની તરફ ગોળાના કેન્દ્ર તરફ વળેલી) અને બહિર્ગોળ અરીસો (પરાવર્તક સપાટી બહારની તરફ વળેલી).
અગત્યનાં પદો: પરાવર્તક સપાટીના કેન્દ્રને ધ્રુવ (P), ગોળાના કેન્દ્રને વક્રતાકેન્દ્ર (C), ગોળાની ત્રિજ્યાને વક્રતાત્રિજ્યા (R) અને P તથા C માંથી પસાર થતી કાલ્પનિક રેખાને મુખ્ય અક્ષ કહે છે.
મુખ્ય અક્ષને સમાંતર કિરણો પરાવર્તન પામી જે બિંદુએ કેન્દ્રિત થાય (અથવા વિકેન્દ્રિત થતા હોય તેવો ભાસ થાય) તેને મુખ્ય કેન્દ્ર (F) કહે છે.
ધ્રુવ અને મુખ્ય કેન્દ્ર વચ્ચેના અંતરને કેન્દ્રલંબાઈ (f) કહે છે.
નાના દર્પણમુખવાળા અરીસાઓ માટે વક્રતાત્રિજ્યા કેન્દ્રલંબાઈ કરતાં બમણી હોય છે ( $R = 2f$ ).

૩. અરીસાના ઉપયોગો (Uses of Mirrors)

અંતર્ગોળ અરીસાના ઉપયોગો: ટૉર્ચ, સર્ચલાઈટ, વાહનોની હેડલાઈટમાં શક્તિશાળી સમાંતર કિરણજૂથ મેળવવા, દાઢી કરવાના અરીસા તરીકે, દાંતના ડૉક્ટરો દ્વારા દાંતનું મોટું પ્રતિબિંબ જોવા અને સૌર ભઠ્ઠીઓમાં પ્રકાશ કેન્દ્રિત કરવા થાય છે.
બહિર્ગોળ અરીસાના ઉપયોગો: વાહનોમાં પાછળનાં દૃશ્યો જોવા માટેના (rear-view) અરીસા તરીકે થાય છે, કારણ કે તે હંમેશાં ચત્તું અને નાનું પ્રતિબિંબ આપે છે અને તેનું દૃષ્ટિક્ષેત્ર વિશાળ હોય છે.

૪. સંજ્ઞા-પદ્ધતિ, અરીસાનું સૂત્ર અને મોટવણી

નવી કાર્તેઝિય યામપદ્ધતિમાં અરીસાના ધ્રુવ (P) ને ઊગમબિંદુ તરીકે લેવાય છે અને વસ્તુ હંમેશાં અરીસાની ડાબી બાજુ રાખવામાં આવે છે.
અરીસાનું સૂત્ર: વસ્તુઅંતર (u), પ્રતિબિંબઅંતર (v) અને કેન્દ્રલંબાઈ (f) વચ્ચેનો સંબંધ $\frac{1}{v} + \frac{1}{u} = \frac{1}{f}$ દ્વારા અપાય છે.
મોટવણી (m): પ્રતિબિંબની ઊંચાઈ (h’) અને વસ્તુની ઊંચાઈ (h) ના ગુણોત્તરને મોટવણી કહે છે ( $m = \frac{h'}{h} = -\frac{v}{u}$ ). વાસ્તવિક પ્રતિબિંબ માટે મોટવણી ઋણ અને આભાસી પ્રતિબિંબ માટે ધન હોય છે.

૫. પ્રકાશનું વક્રીભવન (Refraction of Light)

પ્રકાશનું ત્રાંસું કિરણ એક પારદર્શક માધ્યમમાંથી બીજા પારદર્શક માધ્યમમાં પ્રવેશે ત્યારે તેની દિશા બદલાય છે, આ ઘટનાને પ્રકાશનું વક્રીભવન કહે છે. માધ્યમમાં પ્રકાશના વેગમાં થતા ફેરફારને કારણે વક્રીભવન થાય છે.
કાચના લંબઘનમાં નિર્ગમનકિરણ, આપાતકિરણની દિશાને સમાંતર જ રહે છે પરંતુ તેનું સહેજ પાર્શ્વીય સ્થાનાંતર (lateral shift) થાય છે.
વક્રીભવનના નિયમો: આપાતકિરણ, વક્રીભૂતકિરણ અને બે માધ્યમોની આંતરસપાટીને આપાતબિંદુએ દોરેલો લંબ એક જ સમતલમાં હોય છે.
સ્નેલનો નિયમ: આપાતકોણના સાઈન અને વક્રીભૂતકોણના સાઈનનો ગુણોત્તર અચળ રહે છે ( $\frac{\sin i}{\sin r} = \text{અચળ}$ ).
વક્રીભવનાંક ( $n_m$ ): શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ ( $c$ ) અને માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ ( $v$ ) ના ગુણોત્તરને તે માધ્યમનો નિરપેક્ષ વક્રીભવનાંક કહે છે ( $n_m = \frac{c}{v}$ ).
પાતળા માધ્યમમાંથી ઘટ્ટ માધ્યમમાં જતાં પ્રકાશનું કિરણ લંબ તરફ વાંકું વળે છે અને તેની ઝડપ ઘટે છે, જ્યારે ઘટ્ટમાંથી પાતળા માધ્યમમાં જતાં તે લંબથી દૂર જાય છે અને તેની ઝડપ વધે છે.

૬. ગોળીય લેન્સ અને વક્રીભવન (Spherical Lenses)

લેન્સના બે પ્રકાર છે: બહિર્ગોળ લેન્સ (અભિસારી લેન્સ – કિનારીની સાપેક્ષે મધ્યમાંથી જાડો) અને અંતર્ગોળ લેન્સ (અપસારી લેન્સ – મધ્ય કરતાં છેડાઓ પાસેથી જાડો).
લેન્સના કેન્દ્રબિંદુને તેનું પ્રકાશીય કેન્દ્ર (O) કહે છે, જેમાંથી પસાર થતું કિરણ કોઈ પણ પ્રકારનું વિચલન અનુભવ્યા સિવાય પસાર થાય છે.
બહિર્ગોળ લેન્સ મોટાભાગે વાસ્તવિક અને ઊલટું પ્રતિબિંબ આપે છે, પરંતુ અંતર્ગોળ લેન્સમાં વસ્તુનું સ્થાન ગમે ત્યાં હોય, તે હંમેશાં આભાસી, ચત્તું અને નાનું પ્રતિબિંબ જ આપે છે.

૭. લેન્સનું સૂત્ર, મોટવણી અને પાવર

લેન્સનું સૂત્ર: ગોળીય લેન્સ માટે વસ્તુઅંતર (u), પ્રતિબિંબઅંતર (v) અને કેન્દ્રલંબાઈ (f) વચ્ચેનો સંબંધ $\frac{1}{v} - \frac{1}{u} = \frac{1}{f}$ દર્શાવે છે.
લેન્સની મોટવણી: $m = \frac{h'}{h} = \frac{v}{u}$ .
લેન્સનો પાવર (P): લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈના વ્યસ્તને લેન્સનો પાવર કહે છે ( $P = \frac{1}{f}$ ).
પાવરનો SI એકમ ‘ડાયોપ્ટર’ (D) છે. બહિર્ગોળ લેન્સનો પાવર ધન (+) અને અંતર્ગોળ લેન્સનો પાવર ઋણ (-) હોય છે.
જો અનેક લેન્સનું સંયોજન કરવામાં આવે તો કુલ પાવર દરેક લેન્સના વ્યક્તિગત પાવરના બૈજીક સરવાળા જેટલો થાય છે ( $P = P_1 + P_2 + P_3 + ...$ ), જે માઈક્રોસ્કોપ, ટેલિસ્કોપ અને ચશ્માના નંબર નક્કી કરવામાં ઉપયોગી છે.

૧. મોટવણી (Magnification – m) નાં ચિહ્નોની ખાસ બાબત:

જો મોટવણી (m) નું મૂલ્ય ઋણ (-) હોય, તો પ્રતિબિંબ વાસ્તવિક અને ઊલટું હોય છે.
જો મોટવણી (m) નું મૂલ્ય ધન (+) હોય, તો પ્રતિબિંબ આભાસી અને ચત્તું હોય છે.

૨. પ્રતિબિંબ રચનાના વિશિષ્ટ કિસ્સાઓ (જ્યાં સૌથી વધુ ભૂલ પડે છે):

અંતર્ગોળ અરીસો: મોટાભાગે વાસ્તવિક અને ઊલટું પ્રતિબિંબ આપે છે, પરંતુ જ્યારે વસ્તુને ધ્રુવ (P) અને મુખ્ય કેન્દ્ર (F) ની વચ્ચે રાખવામાં આવે ત્યારે જ તે આભાસી, ચત્તું અને વિવર્ધિત (મોટું) પ્રતિબિંબ આપે છે.
બહિર્ગોળ લેન્સ: આ પણ મોટેભાગે વાસ્તવિક પ્રતિબિંબ આપે છે, પરંતુ જ્યારે વસ્તુને પ્રકાશીય કેન્દ્ર (O) અને મુખ્ય કેન્દ્ર ( $F_1$ ) ની વચ્ચે રાખવામાં આવે ત્યારે જ તે આભાસી, ચત્તું અને વિવર્ધિત પ્રતિબિંબ આપે છે.
બહિર્ગોળ અરીસો અને અંતર્ગોળ લેન્સ: આ બંને ગમે તે સ્થાને વસ્તુ મૂકો, હંમેશાં આભાસી, ચત્તું અને નાનું પ્રતિબિંબ જ આપે છે.

૩. વક્રીભવનાંક (Refractive Index) ના અગત્યના મૂલ્યો અને સૂત્ર:

સાપેક્ષ વક્રીભવનાંક: માધ્યમ-1 ની સાપેક્ષે માધ્યમ-2 નો વક્રીભવનાંક ( $n_{21}$ ) = માધ્યમ-1 માં પ્રકાશની ઝડપ ( $v_1$ ) / માધ્યમ-2 માં પ્રકાશની ઝડપ ( $v_2$ ).
સૌથી વધુ વક્રીભવનાંક હીરાનો છે, જેનું મૂલ્ય 2.42 છે.
પ્રકાશીય રીતે ઘટ્ટ માધ્યમ હોવાનો અર્થ એ નથી કે તેની દળ ઘનતા પણ વધુ હોય (દા.ત. કેરોસીન પાણી કરતાં હલકું છે, છતાં તેનો વક્રીભવનાંક પાણી 1.33 કરતાં વધુ 1.44 છે, તેથી તે પ્રકાશીય રીતે ઘટ્ટ છે).

૪. લેન્સ અને અરીસાના સૂત્રો વચ્ચેનો નાનો પણ મહત્ત્વનો તફાવત:

અરીસાનું સૂત્ર: $\frac{1}{v} + \frac{1}{u} = \frac{1}{f}$ . (અહીં વચ્ચે પ્લસ + આવે છે)
લેન્સનું સૂત્ર: $\frac{1}{v} - \frac{1}{u} = \frac{1}{f}$ . (અહીં વચ્ચે માઈનસ – આવે છે)

૫. લેન્સનો પાવર (Power of Lens) ની વધારાની માહિતી:

પાવરનો SI એકમ ડાયોપ્ટર (D) છે, જ્યાં $1 D = 1 m^{-1}$ થાય. (પાવર શોધતી વખતે કેન્દ્રલંબાઈ હંમેશા મીટરમાં જ હોવી જોઈએ).
અનેક લેન્સનું સંયોજન કરવામાં આવે તો કુલ પાવર $P = P_1 + P_2 + P_3...$ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે +2.0 D અને +0.25 D ના બે લેન્સનું સંયોજન +2.25 D થાય છે.

Chapter 10

તમારી પરીક્ષાની ઉત્તમ તૈયારી માટે પ્રકરણ 10 “માનવ-આંખ અને રંગબેરંગી દુનિયા” નું સંપૂર્ણ અને પૉઈન્ટ-ટુ-પૉઈન્ટ રિવિઝન નીચે મુજબ છે. આ નોટ્સ વાંચ્યા પછી તમારે આખું પ્રકરણ ફરીથી વાંચવાની બિલકુલ જરૂર નહીં પડે:

૧. માનવ-આંખની રચના અને તેના ભાગોનાં કાર્યો

કોર્નિયા (પારદર્શકપટલ): આંખની આગળનો પારદર્શક પડદો, જ્યાંથી પ્રકાશ આંખમાં પ્રવેશે છે અને મોટાભાગના પ્રકાશનું વક્રીભવન અહીં જ થાય છે.
કનિનીકા (Iris): પારદર્શકપટલની પાછળ આવેલો ઘેરો સ્નાયુમય પડદો, જે કીકીનું કદ નાનું-મોટું કરે છે.
કીકી (Pupil): આંખમાં પ્રવેશતા પ્રકાશની માત્રા (જથ્થા)નું નિયંત્રણ કરે છે.
આંખનો લેન્સ (નેત્રમણિ): તે નેત્રપટલ પર વસ્તુનું વાસ્તવિક અને ઊલટું પ્રતિબિંબ રચે છે.
સિલિયરી સ્નાયુઓ: નેત્રમણિની વક્રતામાં ફેરફાર કરી તેની કેન્દ્રલંબાઈ બદલવાનું કાર્ય કરે છે.
રેટિના (નેત્રપટલ): અત્યંત નાજુક અને પ્રકાશસંવેદી કોષો ધરાવતો પડદો છે, જે પ્રકાશની હાજરીમાં સક્રિય બની વિદ્યુત-સંદેશા ઉત્પન્ન કરે છે અને તેને દૃષ્ટિચેતા મારફતે મગજ સુધી પહોંચાડે છે.

૨. આંખની સમાવેશ-ક્ષમતા (Power of Accommodation)

વ્યાખ્યા: આંખના લેન્સની પોતાની કેન્દ્રલંબાઈમાં ફેરફાર કરવાની ક્ષમતાને સમાવેશ-ક્ષમતા કહે છે.
દૂરની વસ્તુ જોવા: જ્યારે સિલિયરી સ્નાયુઓ શિથિલ થાય છે ત્યારે લેન્સ પાતળો બને છે અને કેન્દ્રલંબાઈ વધે છે, જેથી દૂરનું સ્પષ્ટ દેખાય છે.
નજીકની વસ્તુ જોવા: સિલિયરી સ્નાયુઓ સંકોચાય છે, લેન્સ જાડો થાય છે અને કેન્દ્રલંબાઈ ઘટે છે.
નજીકબિંદુ (સ્પષ્ટ દૃષ્ટિનું લઘુતમ અંતર): તણાવ વગર સ્પષ્ટ જોઈ શકાય તેવું લઘુતમ અંતર. સામાન્ય પુખ્ત વ્યક્તિ માટે આ અંતર 25 cm છે.
દૂરબિંદુ: સામાન્ય આંખ માટે દૂરબિંદુ અનંત અંતરે હોય છે.
મોતિયો (Cataract): મોટી ઉંમરે આંખનો લેન્સ દૂધિયો અને વાદળછાયો બની જાય છે, જેને સર્જરી દ્વારા નિવારી શકાય છે.

૩. દૃષ્ટિની ખામીઓ અને તેનું નિવારણ

માયોપીઆ (લઘુદૃષ્ટિની ખામી): વ્યક્તિ નજીકની વસ્તુ સ્પષ્ટ જોઈ શકે છે, પણ દૂરની વસ્તુ અસ્પષ્ટ દેખાય છે.
- કારણ: આંખના લેન્સની વક્રતા વધારે હોવી અથવા આંખનો ડોળો લાંબો થવો.
- પ્રતિબિંબ: નેત્રપટલ પર રચાવાને બદલે તેની આગળ રચાય છે.
- નિવારણ: યોગ્ય પાવરવાળા અંતર્ગોળ લેન્સ વાપરીને સુધારી શકાય છે.
હાઈપરમેટ્રોપીઆ (ગુરુદૃષ્ટિની ખામી): વ્યક્તિ દૂરની વસ્તુ સ્પષ્ટ જોઈ શકે છે, પણ નજીકની વસ્તુ અસ્પષ્ટ દેખાય છે.
- કારણ: લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ વધારે હોવી અથવા આંખનો ડોળો નાનો થવો.
- પ્રતિબિંબ: રેટિનાની પાછળના ભાગે કેન્દ્રિત થાય છે.
- નિવારણ: યોગ્ય પાવરવાળા બહિર્ગોળ લેન્સ વડે નિવારી શકાય છે.
પ્રેસબાયોપીઆ: ઉંમર વધવાને કારણે સિલિયરી સ્નાયુઓ નબળા પડે છે અને લેન્સની સ્થિતિસ્થાપકતા ઘટવાથી આંખનું નજીકબિંદુ દૂર ધકેલાય છે. કેટલીક વાર વ્યક્તિ લઘુદૃષ્ટિ અને ગુરુદૃષ્ટિ એમ બંનેથી પીડાય છે, જેના નિવારણ માટે દ્વિકેન્દ્રી લેન્સ (બાયફોકલ લેન્સ) વપરાય છે (જેમાં ઉપર અંતર્ગોળ અને નીચે બહિર્ગોળ લેન્સ હોય છે).

૪. પ્રિઝમ વડે પ્રકાશનું વક્રીભવન અને વિભાજન

વિચલનકોણ: કાચના ત્રિકોણીય પ્રિઝમમાં આપાતકિરણ અને નિર્ગમનકિરણ વચ્ચે બનતા ખૂણાને વિચલનકોણ કહે છે.
પ્રકાશનું વિભાજન: શ્વેત પ્રકાશનું પ્રિઝમ વડે તેના સાત ઘટક રંગોમાં છૂટા પડવાની ઘટનાને પ્રકાશનું વિભાજન કહે છે. વર્ણપટના રંગોનો ક્રમ જાનીવાલીપીનારા (VIBGYOR) છે.
પ્રિઝમમાંથી પસાર થતાં લાલ પ્રકાશ સૌથી ઓછો વળે છે, જ્યારે જાંબલી પ્રકાશ સૌથી વધુ વળે છે.
મેઘધનુષ (Rainbow): વાતાવરણમાં રહેલા પાણીના સૂક્ષ્મ બુંદો વડે સૂર્યપ્રકાશના વિભાજનથી રચાય છે. પાણીના બુંદો અતિ નાના પ્રિઝમ તરીકે વર્તે છે (પ્રકાશ દાખલ થતાં વક્રીભવન અને વિભાજન થાય, પછી આંતરિક પરાવર્તન થાય અને છેલ્લે બહાર નીકળતી વખતે વક્રીભવન થાય છે). તે હંમેશાં સૂર્યની વિરુદ્ધ દિશામાં રચાય છે.

૫. વાતાવરણીય વક્રીભવન (Atmospheric Refraction)

કારણ: પૃથ્વીના વાતાવરણમાં ગરમ હવા પાતળી અને ઠંડી હવા ઘટ્ટ હોવાથી વક્રીભવનાંક સતત બદલાયા કરે છે, જેને કારણે વાતાવરણીય વક્રીભવન થાય છે.
તારાઓનું ટમટમવું: વાતાવરણ તારાઓના પ્રકાશને લંબ તરફ વાળે છે, તેથી તારાનું આભાસી સ્થાન મૂળ સ્થાનથી ઊંચે દેખાય છે. ભૌતિક પરિસ્થિતિ સ્થિર ન હોવાથી આભાસી સ્થાન સતત બદલાય છે અને આપણી આંખમાં પ્રવેશતા પ્રકાશની માત્રા અનિયમિતપણે બદલાય છે, જેથી તારાઓ ટમટમતા લાગે છે.
ગ્રહો કેમ નથી ટમટમતા? ગ્રહો પૃથ્વીની ઘણા નજીક હોવાથી તેમને બિંદુવત્ પ્રકાશ ઉદ્ગમોના સમૂહ ગણવામાં આવે છે, જેથી પ્રકાશની માત્રામાં કુલ પરિવર્તનનું સરેરાશ મૂલ્ય શૂન્ય થાય છે.
વહેલો સૂર્યોદય અને મોડો સૂર્યાસ્ત: વાતાવરણીય વક્રીભવનને કારણે સૂર્ય વાસ્તવિક સૂર્યોદયથી 2 મિનિટ વહેલો દેખાય છે અને વાસ્તવિક સૂર્યાસ્ત પછી પણ 2 મિનિટ સુધી દેખાય છે.

૬. પ્રકાશનું પ્રકીર્ણન (Scattering of Light)

ટિન્ડલ અસર: કલિલ કણો (ધુમાડો, પાણીના બુંદ, ધૂળ વગેરે) દ્વારા પ્રકાશના પ્રકીર્ણનની ઘટનાથી ટિન્ડલ અસર ઉદ્ભવે છે. અત્યંત બારીક કણો વાદળી રંગના પ્રકાશનું અને મોટા કણો મોટી તરંગલંબાઈવાળા (લાલ) પ્રકાશનું પ્રકીર્ણન કરે છે.
આકાશનો ભૂરો (વાદળી) રંગ: હવાના બારીક કણો લાલ રંગ કરતાં ભૂરા રંગના પ્રકાશનું પ્રબળતાથી પ્રકીર્ણન કરે છે, જે આપણી આંખમાં પ્રવેશે છે. જો પૃથ્વી પર વાતાવરણ ન હોત, તો આકાશ કાળું (અંધકારમય) દેખાત.
ભયદર્શક સિગ્નલ લાલ રંગના કેમ હોય છે? લાલ રંગનું ધુમ્મસ અથવા ધુમાડાથી સૌથી ઓછું પ્રકીર્ણન થાય છે, તેથી તે દૂરથી પણ લાલ રંગમાં સ્પષ્ટ જોઈ શકાય છે.

Chapter 11

પ્રકરણ 11 “વિદ્યુત” (Electricity) બોર્ડની પરીક્ષા માટે ખૂબ જ અગત્યનું અને ગણતરીઓવાળું પ્રકરણ છે. તમારો સમય બચે અને આખું પ્રકરણ ફરીથી ન વાંચવું પડે તે માટે મેં આખા પ્રકરણના A to Z તમામ કન્સેપ્ટ, સૂત્રો અને અગત્યની માહિતીને નીચે મુજબ પૉઈન્ટ-ટુ-પૉઈન્ટ ગોઠવી છે:

૧. વિદ્યુતપ્રવાહ અને પરિપથ (Electric Current & Circuit)

વ્યાખ્યા: વાહકના આડછેદમાંથી એકમ સમયમાં વહેતા વિદ્યુતભારના જથ્થાને વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે.
સૂત્ર: $I = \frac{Q}{t}$ (જ્યાં Q = વિદ્યુતભાર, t = સમય).
એકમ: એમ્પિયર (A). (1 એમ્પિયર = 1 કુલંબ / 1 સેકન્ડ).
દિશા: રૈવાજિક રીતે વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઈલેક્ટ્રૉન (ઋણભાર) ની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં એટલે કે ધન છેડાથી ઋણ છેડા તરફ લેવામાં આવે છે.
માપન: વિદ્યુતપ્રવાહ માપવા માટે એમીટર નામનું સાધન વપરાય છે, જેને પરિપથમાં હંમેશાં શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે.

૨. વિદ્યુતસ્થિતિમાન અને તેનો તફાવત (Potential Difference)

વ્યાખ્યા: કોઈ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત પરિપથમાં એકમ ધન વિદ્યુતભારને એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી લઈ જવા માટે કરવા પડતા કાર્યને વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત કહે છે.
સૂત્ર: $V = \frac{W}{Q}$ (જ્યાં W = કરેલું કાર્ય, Q = વિદ્યુતભાર).
એકમ: વોલ્ટ (V). (1 વોલ્ટ = 1 જૂલ / 1 કુલંબ).
માપન: તેને માપવા માટે વોલ્ટમીટર વપરાય છે, જેને હંમેશાં સમાંતરમાં જોડવામાં આવે છે.

૩. ઓહ્મનો નિયમ (Ohm’s Law)

નિયમ: અચળ તાપમાને વાહકમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ (I) તેના બે છેડા વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત (V) ના સમપ્રમાણમાં હોય છે ( $V \propto I$ ).
સૂત્ર: $V = IR$ .
અહીં R એ અવરોધ છે, જે વિદ્યુતપ્રવાહનો વિરોધ કરતો વાહકનો ગુણધર્મ છે.
અવરોધનો એકમ ઓહ્મ ( $\Omega$ ) છે. ( $1 \Omega = 1 V / 1 A$ ).

૪. અવરોધ જે બાબતો પર આધાર રાખે છે તે પરિબળો (Factors Affecting Resistance)

વાહક તારનો અવરોધ (R) તેની લંબાઈ ( $l$ ) ના સમપ્રમાણમાં અને તેના આડછેદના ક્ષેત્રફળ ( $A$ ) ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
સૂત્ર: $R = \rho \frac{l}{A}$ .
અહીં $\rho$ (રો) ને વાહકના દ્રવ્યની વિદ્યુતઅવરોધકતા કહે છે. તેનો SI એકમ $\Omega \cdot m$ (ઓહ્મ-મીટર) છે.
ખાસ નોંધ: મિશ્રધાતુઓની અવરોધકતા મૂળ શુદ્ધ ધાતુઓ કરતાં વધુ હોય છે અને તે ઊંચા તાપમાને ઝડપથી સળગી જતી નથી. આથી ઇલેક્ટ્રિક ઇસ્ત્રી, ટોસ્ટર વગેરેમાં મિશ્રધાતુઓ (દા.ત. નિક્રોમ) વપરાય છે.

૫. અવરોધોનું જોડાણ (Combination of Resistors)

શ્રેણી-જોડાણ (Series Connection):
- કુલ સમતુલ્ય અવરોધ: $R_s = R_1 + R_2 + R_3$ .
- શ્રેણી જોડાણમાં પરિપથના દરેક ભાગમાં વિદ્યુતપ્રવાહ (I) સમાન રહે છે, પરંતુ વોલ્ટેજ વહેંચાઈ જાય છે.
- ગેરફાયદો: જો એક ઉપકરણ બગડે તો આખો પરિપથ તૂટી જાય છે અને કોઈ ઉપકરણ ચાલતું નથી.
સમાંતર જોડાણ (Parallel Connection):
- કુલ સમતુલ્ય અવરોધ: $\frac{1}{R_p} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$ .
- આ જોડાણમાં દરેક અવરોધને સમાન વોલ્ટેજ (V) મળે છે, પણ વિદ્યુતપ્રવાહ વહેંચાઈ જાય છે. ઘરોમાં આ જ જોડાણ વપરાય છે.

૬. વિદ્યુતપ્રવાહની તાપીય અસર અને જૂલનો નિયમ (Heating Effect & Joule’s Law)

જૂલનો નિયમ: વાહકમાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા (H), (1) પ્રવાહના વર્ગ ( $I^2$ ) ના સમપ્રમાણમાં, (2) અવરોધ (R) ના સમપ્રમાણમાં અને (3) સમય (t) ના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
સૂત્ર: $H = I^2Rt$ .
વિદ્યુત બલ્બ: તેમાં પ્રકાશ મેળવવા માટે ટંગસ્ટન ધાતુનો ફિલામેન્ટ વપરાય છે કારણ કે તેનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું (3380 °C) હોય છે. ફિલામેન્ટનું આયુષ્ય વધારવા તેમાં નિષ્ક્રિય નાઈટ્રોજન કે આર્ગોન વાયુ ભરવામાં આવે છે.
વિદ્યુત ફ્યુઝ: પરિપથને શોર્ટસર્કિટ કે ઓવરલોડિંગથી બચાવવા ફ્યુઝને ઉપકરણ સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે. જ્યારે નિયત મૂલ્ય કરતાં વધુ પ્રવાહ વહે, ત્યારે જૂલ ઉષ્માને લીધે ફ્યુઝનો તાર પીગળી જાય છે અને પરિપથ તૂટી જાય છે.

૭. વિદ્યુત પાવર (Electric Power)

વ્યાખ્યા: વિદ્યુત ઊર્જાના વપરાશના દરને વિદ્યુત પાવર કહે છે.
સૂત્રો: $P = VI$ અથવા $P = I^2R$ અથવા $P = \frac{V^2}{R}$ .
એકમ: પાવરનો SI એકમ વૉટ (W) છે.
ઊર્જાનો વ્યાપારિક એકમ (Commercial Unit): વિદ્યુત ઊર્જાનો વ્યાપારિક એકમ કિલોવૉટ-અવર (kWh) છે, જેને આપણે સામાન્ય ભાષામાં “યુનિટ” કહીએ છીએ.
રૂપાંતરણ: $1 kWh = 3.6 \times 10^6$ જૂલ (J).

આટલા મુદ્દાઓ અને સૂત્રો જો તમારા મગજમાં એકદમ ક્લિયર હશે, તો 11માં પ્રકરણમાંથી પૂછાતો કોઈ પણ દાખલો કે થિયરીનો પ્રશ્ન તમે સરળતાથી સોલ્વ કરી શકશો! તમારું આ ચેપ્ટરનું રિવિઝન હવે 100% પૂર્ણ છે.

શું તમારે આ ચેપ્ટરના સૂત્રો આધારિત કોઈ દાખલાઓ વિશે વધુ સમજવું છે?

Chapter 12

તમારી પરીક્ષાની તૈયારી માટે પ્રકરણ 12 “વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો” નું સંપૂર્ણ અને પૉઈન્ટ-ટુ-પૉઈન્ટ રિવિઝન નીચે મુજબ છે. આટલું વાંચી લેશો એટલે તમારે આખું પ્રકરણ ફરીથી વાંચવાની જરૂર નહિ પડે:

૧. ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને ક્ષેત્રરેખાઓ (Magnetic Field & Field Lines)

મૂળભૂત શોધ: 1820માં હેન્સ ક્રિશ્ચિઅન ઓર્સ્ટેડે શોધ્યું કે ધાતુના તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં તેની નજીક રાખેલી હોકાયંત્રની સોય કોણાવર્તન પામે છે, જે દર્શાવે છે કે વિદ્યુત અને ચુંબકત્વ એકબીજા સાથે સંકળાયેલા છે.
ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા: રૈવાજિક રીતે ક્ષેત્રરેખાઓ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવ (N) માંથી નીકળે છે અને દક્ષિણ ધ્રુવ (S) માં દાખલ થાય છે.
ચુંબકની અંદરની દિશા: ચુંબકની અંદર ક્ષેત્રરેખાઓ દક્ષિણ (S) થી ઉત્તર (N) તરફ હોય છે. આમ, ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ બંધ વક્રો રચે છે.
ગુણધર્મો: બે ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ક્યારેય એકબીજીને છેદતી નથી. (જો છેદે તો હોકાયંત્ર એક જ બિંદુએ બે દિશા દર્શાવે જે અશક્ય છે). જ્યાં રેખાઓ નજીક હોય ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર વધુ પ્રબળ હોય છે.

૨. સુરેખ વાહકમાંથી વહેતા પ્રવાહ વડે ચુંબકીય ક્ષેત્ર (Straight Conductor)

સુરેખ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત તારની આસપાસ ઉત્પન્ન થતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમકેન્દ્રિત વર્તુળોની ભાત રચે છે.
જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ: જો તમે જમણા હાથમાં તારને એવી રીતે પકડો કે અંગૂઠો વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં હોય, તો તમારી વીંટળાયેલી આંગળીઓની દિશા ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા દર્શાવે છે.

૩. વર્તુળાકાર લૂપ અને સોલેનોઈડ (Circular Loop & Solenoid)

વર્તુળાકાર લૂપ: લૂપમાં જેમ જેમ કેન્દ્ર તરફ જઈએ તેમ ચુંબકીય ક્ષેત્ર દર્શાવતા વર્તુળો મોટા થાય છે અને કેન્દ્ર પાસે તે સીધી રેખા જેવા દેખાય છે. લૂપમાં આંટાની સંખ્યા ‘n’ ગણી વધારતાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ ‘n’ ગણું વધે છે.
સોલેનોઈડ: અલગ કરેલા તાંબાના તારના અત્યંત નજીક વીંટાળેલા ઘણા વર્તુળાકાર આંટા વડે બનતા નળાકારને સોલેનોઈડ કહે છે.
તે ગજિયા ચુંબક જેવું જ વર્તન કરે છે (તેનો એક છેડો N અને બીજો S બને છે).
સોલેનોઈડની અંદરના વિસ્તારમાં ક્ષેત્રરેખાઓ પરસ્પર સમાંતર સુરેખાઓ છે, જે દર્શાવે છે કે અંદરના વિસ્તારમાં બધે જ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન હોય છે.
ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટ (વિદ્યુતચુંબક): સોલેનોઈડની અંદર નરમ લોખંડના સળિયાને મૂકીને તેને મૅગ્નેટાઈઝ કરવામાં આવે છે, આ રીતે બનતા ચુંબકને ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટ કહે છે.

૪. ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુકેલા વાહક પર લાગતું બળ (Force on a Conductor)

આન્દ્રે મેરી એમ્પિયરે દર્શાવ્યું કે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહક પર બળ લાગે છે.
બળ મહત્તમ ક્યારે હોય? જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પરસ્પર લંબ (90 ડિગ્રી) હોય છે, ત્યારે વાહક પર લાગતું બળ મહત્તમ હોય છે.
ફ્લેમિંગનો ડાબા હાથનો નિયમ: તમારા ડાબા હાથનો અંગૂઠો, પ્રથમ આંગળી અને વચ્ચેની આંગળી પરસ્પર લંબ રાખો. જો પ્રથમ આંગળી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં હોય અને બીજી આંગળી વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં હોય, તો અંગૂઠાની દિશા વાહક પર લાગતા બળની દિશા (ગતિની દિશા) દર્શાવે છે.
આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ વિદ્યુતમોટર, લાઉડ સ્પીકર અને માઈક્રોફોન વગેરેમાં થાય છે.

૫. તબીબી ક્ષેત્રમાં ચુંબકત્વ (MRI)

આપણા શરીરમાં હૃદય અને મગજમાં ગણનાપાત્ર ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઈમેજિંગ (MRI) તકનિકનો ઉપયોગ કરી શરીરના ભાગોના પ્રતિબિંબ મેળવી તબીબી નિદાન કરવામાં આવે છે.

૬. ઘરેલુ વિદ્યુત-પરિપથો (Domestic Electric Circuits)

વાયરના પ્રકારો:
1. લાઈવ વાયર (Positive): લાલ અવાહક આવરણવાળો તાર.
2. ન્યુટ્રલ વાયર (Negative): કાળા રંગના અવાહક આવરણવાળો તાર.
3. અર્થિંગ વાયર: લીલા રંગના આવરણવાળો તાર, જે જમીનમાં ઊંડે ધાતુની પ્લેટ સાથે જોડાયેલો હોય છે.
ભારતમાં લાઈવ અને ન્યુટ્રલ વાયર વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 220 V હોય છે.
અર્થિગનું મહત્ત્વ: ઈલેક્ટ્રિક ઈસ્ત્રી, ટોસ્ટર જેવા ધાતુનું આવરણ ધરાવતા ઉપકરણોમાં અર્થિંગ આપવામાં આવે છે. જો પ્રવાહ લીકેજ થાય તો તે સીધો જમીનમાં જતો રહે છે અને વ્યક્તિને ગંભીર વિદ્યુત આંચકો (Shock) લાગતો અટકાવે છે.
જોડાણનો પ્રકાર: ઘરોમાં બધા ઉપકરણોને સમાન વોલ્ટેજ મળી રહે તે માટે તેમને સમાંતર જોડાણમાં જોડવામાં આવે છે.
શૉર્ટસર્કિટ અને ઓવરલોડિંગ: જ્યારે લાઈવ અને ન્યુટ્રલ વાયર સીધા જ એકબીજાના સંપર્કમાં આવે ત્યારે પ્રવાહ અચાનક ખૂબ વધી જાય છે જેને શૉર્ટસર્કિટ કહે છે. એક જ સૉકેટમાં અનેક સાધનો જોડવાથી ઓવરલોડિંગ થાય છે.
વિદ્યુત ફ્યુઝ: આ સુરક્ષા ઉપકરણ છે, જે ઓવરલોડિંગ કે શૉર્ટસર્કિટ સમયે જૂલ ઉષ્મા ઉત્પન્ન કરી પીગળી જાય છે અને પરિપથ તોડી નાખે છે, જેથી સાધનોને નુકસાન થતું અટકે છે.

આ ચેપ્ટરની તમામ મુખ્ય થીયરી, નિયમો (જમણા હાથનો અને ફ્લેમિંગના ડાબા હાથનો નિયમ) અને ઘરગથ્થુ પરિપથની અગત્યની માહિતી અહીં આવરી લેવામાં આવી છે. રિવિઝન માટે આટલું યાદ રાખવું પૂરતું છે!