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1 किलो वाट घंटा से क्या तात्पर्य है

1 किलो वाट घंटा से क्या तात्पर्य है :- कारखानों, घरों और कई अन्य कार्यों में खपत होने वाली बिजली की लागत की गणना किलोवाट घंटा (kWh) नामक इकाई के आधार पर की जाती है।

विद्युत ऊर्जा की वाणिज्यिक इकाई अर्थात, “Board of trade unit” (BOTU) या kWh वास्तव में विद्युत ऊर्जा की एक इकाई है।

1 किलो वाट घंटा से क्या तात्पर्य है

1 kWh या 1 B.O.T.U या 1 यूनिट :- “यह विद्युत ऊर्जा की वह मात्रा है जो 1 KW बिजली के विद्युत परिपथ में एक घंटे में खर्च होती है”।

1 Kilowatt-hour(1 किलो वाट घंटा) = 1 Kilowatt × 1 hour = 1000 watt × 3600 second

1 Kilowatt-hour = 3.6 × 10⁶ J

यदि I विद्युत धारा V विभवान्तर पर किसी विद्युत परिपथ में t घंटे के लिए प्रवाहित होती है, तो परिपथ में विद्युत ऊर्जा की खपत,

उर्जा (E) = शक्ति (P) × समय (t)

E = Pt = (VI × t) watt-hour

$\displaystyle E=\frac{VI}{1000}\times t\text{ Kilowatt}\times \text{hour}$

$\displaystyle E=\frac{VIt}{1000}\text{Kilowatt}\times \text{hour(unit)}$

अतः खपत की गई यूनिटों की संख्या,

$\displaystyle Therefore\text{ }number\text{ }of\text{ }units\text{ }consumed\text{ }=~\frac{volt\times ampere\times hour}{1000}$

अथवा

$\displaystyle Number\text{ }of\text{ }units\text{ }consumed\text{ }=~\left( \frac{Power(\text{in watt})\times time(in\text{ hour})}{1000} \right)$

उपकरणों की पावर रेटिंग

(1 किलो वाट घंटा से क्या तात्पर्य है)

प्रत्येक विद्युत उपकरण (उदाहरण के लिए बल्ब) को वाट (W) और वोल्ट (V) के साथ चिह्नित किया जाता है जिसके तहत उपकरण का ठीक से उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि एक बल्ब पर 100 W, 220 V अंकित है तो इसका अर्थ है कि बल्ब के सिरों पर 220 V का विभवान्तर लगाने पर 100W विद्युत शक्ति की खपत होगी (या ऊर्जा की खपत 100 जूल प्रति सेकंड होगी)। बल्ब पर 220 V अंकित करने का अर्थ है कि अधिकतम विभवान्तर जो लगाया जा सकता है वह 220 V है। 220 V से अधिक विभवान्तर लगाने पर, बल्ब सुरक्षित नहीं रह सकता, अर्थात यह फ्यूज़ हो सकता है।

उपकरण के लिए प्रतिरोध और अधिकतम सुरक्षित धारा ज्ञात करना

(1 किलो वाट घंटा से क्या तात्पर्य है)

मान लीजिए एक बल्ब की रेटिंग है : शक्ति – P (वाट में), विभवान्तर – V (वोल्ट में)

बल्ब के फिलामेंट(तंतु) का प्रतिरोध, $\displaystyle R=\frac{{{V}^{2}}}{P}$ & …..(1)

अधिकतम सुरक्षित विद्युत धारा, $\displaystyle I=\frac{P}{V}$ …..(2)

समीकरण (1) से यह स्पष्ट है कि :

“एक ही विभवान्तर पर कार्यरत दो विद्युत उपकरणों के लिए उच्च शक्ति वाले विद्युत उपकरण का प्रतिरोध कम होता है और कम शक्ति वाले विद्युत उपकरण का प्रतिरोध अधिक होता है”।

इसे समझने के लिए आइए दो बल्बों पर विचार करें जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है : –

बल्ब 1 का प्रतिरोध, $\displaystyle {{R}_{1}}=\frac{{{V}^{2}}}{P}=\frac{{{220}^{2}}}{100}=484\Omega$

बल्ब 2 का प्रतिरोध, $\displaystyle {{R}_{2}}=\frac{{{V}^{2}}}{P}=\frac{{{220}^{2}}}{50}=968\Omega$

⇒ 50 W बल्ब का प्रतिरोध > 100 W बल्ब का प्रतिरोध

बल्ब की रोशनी

बल्ब की चमक उसके फिलामेंट(तंतु) के तापमान पर निर्भर करती है। तापमान उत्पादित ऊष्मा पर निर्भर करता है और ऊष्मा फिलामेंट में खपत होने वाली शक्ति पर निर्भर करती है।

शक्ति P = V × I, द्वारा दी जाती है। इसलिए किसी एक में वृद्धि से चमक बढ़ जाएगी।

व्यवहार में, फिलामेंट का प्रतिरोध भी तापमान पर निर्भर करता है, तापमान बढ़ने पर यह कुछ हद तक बढ़ जाता है।

लेकिन कुल मिलाकर हम वोल्टेज को नियंत्रित करते हैं और जब इसे बढ़ाया जाता है, तो यह ओम के नियम के अनुसार विद्युत धारा के बढने के कारण चमक बढ़ जाती है।

इसलिए ये आपस में जुड़े हुए हैं, दोनों की वजह से चमक बढ़ जाती है।

यदि बल्ब में उत्पन्न ऊष्मा के कारण फिलामेंट का तापमान इसके गलनांक तक पहुँच जाता है, तो बल्ब का फिलामेंट टूट जाता है और विद्युत धारा का प्रवाह रुक जाता है। इस स्थिति को बल्ब का फ्यूज़ होना कहते हैं।

बल्बों का समानांतर क्रम संयोजन

(1 किलो वाट घंटा से क्या तात्पर्य है)

यदि विभिन्न शक्ति के कई बल्ब जैसे 25W, 60W, 100W आदि समानांतर में जुड़े हुए हैं, तो प्रत्येक बल्ब के सिरों के मध्य विभवान्तर समान रहता है। क्यूंकि $\displaystyle P=\frac{{{V}^{2}}}{R}$ , अतः न्यूनतम प्रतिरोध के बल्ब में अधिकतम शक्ति की खपत होगी और अधिकतम प्रतिरोध के बल्ब में न्यूनतम शक्ति की खपत होगी ।

इसलिए न्यूनतम प्रतिरोध का बल्ब अधिकतम चमक से प्रकाशित होगा और अधिकतम प्रतिरोध का बल्ब न्यूनतम चमक से प्रकाशित होगा ।

अतः 100W का बल्ब 50W के बल्ब से अधिक चमक देगा।

समानांतर क्रम संयोजन में खपत की गई कुल विद्युत शक्ति : –

P = VI = V(V/R_eq) = V²/R_eq

$\displaystyle P={{V}^{2}}\left[ \frac{1}{{{R}_{1}}}+\frac{1}{{{R}_{2}}}+\frac{1}{{{R}_{3}}}+..... \right]$

$\displaystyle P=\frac{{{V}^{2}}}{{{R}_{1}}}+\frac{{{V}^{2}}}{{{R}_{2}}}+\frac{{{V}^{2}}}{{{R}_{3}}}+.....$

⇒ $\displaystyle P={{P}_{1}}+{{P}_{2}}+{{P}_{3}}+.....$

बल्बों का श्रेणी क्रम संयोजन

(1 किलो वाट घंटा से क्या तात्पर्य है)

यदि विभिन्न शक्ति के कई बल्ब अर्थात 25W, 60W, 100W आदि श्रेणी क्रम में जुड़े हों, तो प्रत्येक बल्ब से प्रवाहित विद्युत धारा (I) समान रहती है। क्यूंकि $\displaystyle P={{I}^{2}}R$ , अतः अधिकतम प्रतिरोध के बल्ब में अधिकतम शक्ति की खपत होगी और न्यूनतम प्रतिरोध के बल्ब में न्यूनतम शक्ति की खपत होगी ।

इसलिए न्यूनतम प्रतिरोध का बल्ब न्यूनतम चमक से प्रकाशित होगा और अधिकतम प्रतिरोध का बल्ब अधिकतम चमक से प्रकाशित होगा ।

अतः 50W का बल्ब 100W के बल्ब से अधिक चमक देगा।

श्रेणी क्रम संयोजन में खपत की गई कुल विद्युत शक्ति : –

P = VI = V(V/R_eq) = V²/R_eq

$\displaystyle P=\frac{{{V}^{2}}}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}+{{R}_{2}}+.....}$

$\displaystyle \Rightarrow \frac{1}{P}=\frac{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}+{{R}_{2}}+.....}{{{V}^{2}}}$

$\displaystyle \frac{1}{P}=\frac{{{R}_{1}}}{{{V}^{2}}}+\frac{{{R}_{2}}}{{{V}^{2}}}+\frac{{{R}_{3}}}{{{V}^{2}}}.....$

$\displaystyle \frac{1}{P}=\frac{1}{{}^{{{V}^{2}}}\!\!\diagup\!\!{}_{{{R}_{1}}}\;}+\frac{1}{{}^{{{V}^{2}}}\!\!\diagup\!\!{}_{{{R}_{1}}}\;}+\frac{1}{{}^{{{V}^{2}}}\!\!\diagup\!\!{}_{{{R}_{1}}}\;}+.....$

⇒ $\displaystyle \frac{1}{P}=\frac{1}{{{P}_{1}}}+\frac{1}{{{P}_{2}}}+\frac{1}{{{P}_{3}}}+.....$

अधिक दूरी पर विद्युत उर्जा का संचरण

जब विद्युत ऊर्जा को केबलों के माध्यम से विद्युत संयंत्र से घरों और कारखानों तक प्रेषित किया जाता है तो केबलों के प्रतिरोध R के कारण, ऊष्मा के रूप में नष्ट हुई विद्युत शक्ति I²R द्वारा दी जाती है।

अब यदि P शक्ति को V वोल्ट पर संचरित करना हो तो,

$\displaystyle P=VI$

अथवा

$\displaystyle I=\frac{P}{V}$

अत: ऊष्मा के रूप में नष्ट होने वाली विद्युत शक्ति $\displaystyle \frac{{{P}^{2}}}{{{V}^{2}}}\times R$

अब प्रेषित की जाने वाली शक्ति P और केबलों का प्रतिरोध R स्थिर है, इसलिए

$\displaystyle Electrical\text{ }power\text{ }dissipated\text{ }as\text{ }heat\propto \frac{1}{{{V}^{2}}}$

इसलिए, जब विद्युत उर्जा उच्च वोल्टेज पर प्रसारित होती है तो विद्युत उर्जा की हानि कम होगी। यही कारण है कि उच्च वोल्टेज पर विद्युत उर्जा का संचरण किया जाता है।

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बल्बों का समानांतर क्रम संयोजन

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