प्राथमिक और माध्यमिक विद्यालय भौतिकी · Grades 1–9
22चालक और विद्युतरोधी
बिजली के तार धातु के क्यों बनते हैं — पर उन्हें प्लास्टिक क्यों पहनाया जाता है? स्विच का नन्हा पुल धारा क्यों चलाता है, जबकि उसका खोल तुम्हारी उँगलियों को सुरक्षित रखता है? पिछले साल हमने फंदे बंद किए थे; इस साल हम पूछते हैं कि बिजली किन-किन पदार्थों में से गुज़र भी सकती है। उत्तर हर पदार्थ को दो हिस्सों में बाँट देता है: चालक और विद्युतरोधी।
22.1 जाँच-यंत्र
विधि 22.1 (जाँच-यंत्र बनाना)
पिछले साल वाला फंदा बनाओ — बैटरी, तार, बल्ब — पर जान-बूझकर एक दरार छोड़ दो: दो खुले तार-सिरे, एक उँगली भर की दूरी पर।
- दोनों खुले सिरे आपस में छुआओ: बल्ब जल उठता है — जाँच-यंत्र काम कर रहा है;
- जिस वस्तु की जाँच करनी है उससे दरार पाटो, उसका एक-एक सिरा कसकर एक-एक तार से दबाओ;
- बल्ब देखो: जलना यानी बिजली वस्तु के पार निकल गई; अँधेरा यानी निकल ही नहीं सकी।
उत्तर बल्ब देता है: वह ठीक तभी जलता है जब जाँची जा रही वस्तु फंदा पूरा कर देती है।
22.2 चालक और विद्युतरोधी
परिभाषा 22.2 (चालक)
चालक वह पदार्थ है जो बिजली को अपने में से गुज़रने देता है। जाँच-यंत्र में दरार पाटने वाला चालक फंदा बंद कर देता है और बल्ब जला देता है।
परिभाषा 22.3 (विद्युतरोधी)
विद्युतरोधी वह पदार्थ है जो बिजली को रोक देता है। विद्युतरोधी से दरार पाटने पर फंदा पहले जितना ही खुला रहता है: बल्ब अँधेरा ही रहता है।
उदाहरण 22.4 (जाँचों से भरी एक सुबह)
कक्षा के जाँच-यंत्र के नतीजे: इस्पात की क्लिप — प्रकाश। सिक्का — प्रकाश। रसोई की एल्यूमिनियम पन्नी — प्रकाश। चाबी — प्रकाश। प्लास्टिक का रूलर — अँधेरा। लकड़ी की पेंसिल — अँधेरा। काँच की गोली — अँधेरा। रबर की रबड़ — अँधेरा। काग़ज़ की पट्टी — अँधेरा। पैटर्न ख़ुद उछलकर सामने आ जाता है: बल्ब जलाने वाली सारी वस्तुएँ धातु की बनी हैं।
प्रतिज्ञप्ति 22.5 (धातुएँ चालक होती हैं)
हर धातु बिजली की चालक है — लोहा, ताँबा, एल्यूमिनियम, सोना, सब की सब; इसीलिए चुंबक का सिर्फ़ लोहे पर अड़ना हमें चौंका गया था, पर जाँच-यंत्र कभी नहीं चौंकाएगा। रोज़मर्रा के बाक़ी ज़्यादातर ठोस — प्लास्टिक, लकड़ी, काँच, रबर, काग़ज़, मोम — विद्युतरोधी हैं।
टिप्पणी 22.6 (चालक होना चुंबकीय होना नहीं है)
धातु की इन दोनों प्रतिभाओं को आपस में मत मिलाओ। चुंबक सिर्फ़ लोहे और उसके कुनबे को चुनता है; विद्युत धारा कहीं कम नखरे करती है और हर धातु में से गुज़र जाती है। जिस एल्यूमिनियम की पन्नी ने तुम्हारे चुंबक को अनदेखा कर दिया था, वही धारा बहुत अच्छी तरह ले जाती है — दो अलग खेल, दो अलग नियम।
22.3 चालक और विद्युतरोधी साथ-साथ काम करते हैं
उदाहरण 22.7 (तार की बनावट)
लैंप की तार जहाँ प्लग में घुसती है, वहाँ उसका सिरा देखो: भीतर चमकीला ताँबा चलता है — चालक, यानी धारा की सड़क; उसके चारों ओर रंगीन प्लास्टिक लिपटा है — विद्युतरोधी, यानी सड़क की बाड़। काम ताँबा करता है; प्लास्टिक धारा को भीतर और तुम्हारी उँगलियों को बाहर रखता है। तुम्हारे घर की हर केबल इन दोनों की जोड़ी है: विद्युतरोधी के भीतर एक चालक।
उदाहरण 22.8 (रोज़मर्रा की चीज़ें पढ़ना)
अब बहुत-सी बनावटें ख़ुद अपनी सफ़ाई दे देती हैं। स्विच: प्लास्टिक के खोल में धातु का पुल (पुल को धारा ले जानी है, तुम्हारी उँगली को नहीं)। बिजली वाले का पेचकस: इस्पात की छड़, और मोटी विद्युतरोधी मूठ। सॉकेट: भीतर गहराई में धातु, बाहर प्लास्टिक का चेहरा। बिजली के खंभे नंगी धातु की केबल ऊँचाई पर, हाथ से दूर ले जाते हैं, और उन्हें लंबी विद्युतरोधी तश्तरियों से लटकाते हैं ताकि धारा खंभे में रिस न जाए।
टिप्पणी 22.9 (पानी, लोग, और नियम क्यों हैं)
एक और चालक का नाम लेना ज़रूरी है: नम चीज़ें — जिनमें नम मानव त्वचा भी शामिल है। हम बुरे चालक हैं, पर दीवार का सॉकेट इतने ज़ोर से धकेलता है कि “बुरा” भी काफ़ी से ज़्यादा हो जाता है। सुरक्षा के जो नियम तुम जानते हो, उनकी गहरी वजह यही है: सॉकेट में कभी कुछ मत घुसाओ, गीले हाथों से बिजली की किसी चीज़ को मत छुओ, और बाल सुखाने वाले यंत्र नहाने की जगह से दूर रखो। बैटरी वाला जाँच-यंत्र इसलिए सुरक्षित है कि बैटरी का धक्का बहुत हल्का होता है; सॉकेट किसी को माफ़ नहीं करता।
22.4 अभ्यास
अभ्यास 22.1 ★
चालक क्या है? विद्युतरोधी क्या है? जाँच-यंत्र का बल्ब इनमें से कौन जलाता है?
हल
हल — अभ्यास 22.1.
चालक बिजली को अपने में से गुज़रने देता है; विद्युतरोधी उसे रोक देता है। बल्ब चालक जलाता है — वही फंदा बंद करता है।
अभ्यास 22.2 ★
चालकों और विद्युतरोधियों में छाँटो: इस्पात का चम्मच; कॉर्क; रसोई की पन्नी; एक गिलास; ताँबे का सिक्का; प्लास्टिक का ब्लॉक।
हल
हल — अभ्यास 22.2.
चालक: इस्पात का चम्मच, रसोई की पन्नी, ताँबे का सिक्का। विद्युतरोधी: कॉर्क, गिलास, प्लास्टिक का ब्लॉक।
अभ्यास 22.3 ★
किसी भी जाँच से पहले यह कैसे पक्का करोगे कि ख़ुद जाँच-यंत्र काम कर रहा है? यह जाँच ज़रूरी क्यों है?
हल
हल — अभ्यास 22.3.
दोनों खुले सिरे सीधे आपस में छुआओ: बल्ब जलना ही चाहिए। अगर ख़ुद जाँच-यंत्र ख़राब हो, तो हर वस्तु विद्युतरोधी लगेगी — यह जाँच बेगुनाह पर इल्ज़ाम लगने से बचाती है।
अभ्यास 22.4 ★
जाँची जा रही किसी वस्तु पर बल्ब अँधेरा रह जाता है। दो संभव कारण बताओ — एक वस्तु के बारे में, एक लापरवाह जाँच के बारे में।
हल
हल — अभ्यास 22.4.
या तो वस्तु विद्युतरोधी है — या जाँच लापरवाह थी: तार का सिरा वस्तु के नंगे पदार्थ पर कसकर दबने के बजाय रंग, वार्निश या मैल को छू रहा हो (या कोई जोड़ ढीला पड़ गया हो)।
अभ्यास 22.5 ★
लैंप की केबल भीतर से ताँबे की और बाहर से प्लास्टिक की क्यों होती है? हर पदार्थ कौन-सा काम करता है?
हल
हल — अभ्यास 22.5.
ताँबा चालन करता है: वही लैंप तक धारा की सड़क है। प्लास्टिक रोक लगाता है: वह धारा को तार के भीतर और उँगलियों को सुरक्षित बाहर रखता है।
अभ्यास 22.6 ★
स्विच में कौन-सा हिस्सा चालक है और कौन-सा विद्युतरोधी? उसे दोनों क्यों चाहिए?
हल
हल — अभ्यास 22.6.
धातु का नन्हा पुल चालक है — स्विच चालू होने पर उसे ही फंदा बंद करना है। खोल विद्युतरोधी है — उँगलियाँ दिन भर उसी को दबाती हैं। पुल के बिना प्रकाश नहीं; खोल के बिना सुरक्षा नहीं।
अभ्यास 22.7 ★
एल्यूमिनियम की पन्नी चुंबक को पूरी तरह अनदेखा कर देती है। क्या वह जाँच-यंत्र का बल्ब जलाएगी? कौन-सा नियम उत्तर देता है, और टिप्पणी 22.6 किस गड़बड़ी से सावधान करती है?
अभ्यास 22.8 ★
पेंसिल लकड़ी की होती है और उसके भीतर ग्रेफ़ाइट की सलाख़। नीनो का जाँच-यंत्र रंगी हुई लकड़ी पर अँधेरा रहता है, पर छिली हुई ग्रेफ़ाइट की नोक से नोक तक हल्का-सा जल उठता है। नीनो ने पेंसिल के दोनों पदार्थों के बारे में क्या खोज निकाला?
हल
हल — अभ्यास 22.8.
लकड़ी (और रंग) विद्युतरोधी है, पर भीतर की ग्रेफ़ाइट सलाख़ चालक है — एक दुर्लभ अधातु चालक, जो नोक से नोक तक पेंसिल के भीतर छिपा चलता है।
अभ्यास 22.9 ★
बिजली वालों के पेचकस और प्लास की मूठें मोटे प्लास्टिक की क्यों होती हैं? कौन-सा पदार्थ किसकी रक्षा कर रहा है?
हल
हल — अभ्यास 22.9.
विद्युतरोधी इंसान की रक्षा कर रहा है: अगर औज़ार की धातु कभी बिजली वाली किसी चीज़ को छू ले, तो मोटी प्लास्टिक मूठ धारा को हाथ तक आने से रोक देती है।
अभ्यास 22.10 ★★
जाँच-यंत्र में गले की धातु की ज़ंजीर “प्रकाश” देती है; लकड़ी के मनकों वाली माला “अँधेरा”; और मोटे सूती धागे में गाँठ लगाकर पिरोए गए धातु के मनकों वाली माला भी “अँधेरा” — जबकि हर मनका चालक है! मनके-दर-मनके धारा की सड़क का पीछा करते हुए तीसरा नतीजा समझाओ।
हल
हल — अभ्यास 22.10.
धारा को पूरी सड़क पार करनी पड़ती है। ज़ंजीर में धातु की एक कड़ी धातु की दूसरी कड़ी को छूती है: यानी पूरी धातु की सड़क। मनकों वाली माला में एक धातु के मनके और अगले मनके के बीच सूती गाँठ का टुकड़ा पड़ता है — जो विद्युतरोधी है — इसलिए सड़क हर मनके पर टूटी हुई है: इतने चालक होने पर भी अँधेरा।
अभ्यास 22.11 ★★
गीले हाथों से बिजली की चीज़ें छूना सूखे हाथों से छूने के मुक़ाबले कहीं ज़्यादा ख़तरनाक क्यों है? और तुम्हारे प्रयोगों के लिए बैटरी वाला जाँच-यंत्र सुरक्षित क्यों है, जबकि सॉकेट कभी नहीं? टिप्पणी 22.9 का उपयोग करो।
हल
हल — अभ्यास 22.11.
नम त्वचा सूखी त्वचा से कहीं बेहतर चालन करती है, इसलिए गीले हाथ धारा को शरीर के भीतर से एक आसान सड़क दे देते हैं। बैटरी वाला जाँच-यंत्र इसलिए सुरक्षित है कि बैटरी का धक्का बहुत हल्का है; दीवार के सॉकेट का धक्का सैकड़ों गुना ताक़तवर है — नम त्वचा के रास्ते वह जानलेवा हो सकता है, इसीलिए नियम बैटरी के खेल की छूट देते हैं और सॉकेट को हमेशा मना करते हैं।