ఫిజిక్స్

ఫిజిక్స్

విద్యుత్
 అర్ధవాహకాలు:
 సిలికాన్, జర్మేనియంతోపాటు గ్రాఫైట్, ఇండియా రబ్బరు మొదలైన అర్ధవాహక పదార్థాలను గది ఉష్ణోగ్రత కంటే వేడిచేస్తే వాటి విద్యుత్ నిరోధం తగ్గుతుంది. కాబట్టి ఆ పదార్థాల ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం పెరుగుతుంది.
     అర్ధవాహక పదార్థాలను గది ఉష్ణోగ్రత కంటే చల్లార్చితే వాటి విద్యుత్ నిరోధం పెరుగుతుంది.
 
 గ్రాఫైట్:
 ఇది కార్బన్ రూపాంతరాల్లో ఒకటి. ఈ పదార్థాలను బ్లాక్ లెడ్ అంటారు. పెన్సిల్ లెడ్ తయారీలో గ్రాఫైట్‌ను ఉపయోగిస్తారు. పెన్సిల్ లెడ్‌లో సీసం శాతం శూన్యం.
     గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద గ్రాఫైట్ మంచి విద్యుత్ వాహకం. కాబట్టి దీన్ని లోహధర్మాలను ప్రదర్శించే అలోహం అంటారు.
     నిర్మాణం రీత్యా గ్రాఫైట్ వివిధ పొరలుగా ఉంటుంది. దీన్ని భారీ యంత్ర భాగాల మధ్య ఘర్షణను నివారించడానికి కందెనగా ఉపయోగిస్తారు.
     అణురియాక్టర్లలో గొలుసు చర్యను తగ్గించడానికి గ్రాఫైట్‌ను మితకారిగా ఉపయోగిస్తారు.
     గ్రాఫైట్‌ను నీటిలో కలిపి ద్రావణంగా మార్చినప్పుడు ఏర్పడిన పదార్థాన్ని ‘అక్వాడాగ్’ అని పిలుస్తారు.
 
 మాలిన్య పదార్థాల ప్రభావం:
 ఒక స్వచ్ఛమైన పదార్థంలో ఇతర పదార్థాలను కలిపినప్పుడు వాటి విద్యుత్ నిరోధంలో మార్పు కలుగుతుంది.
 ఉదాహరణ:
     స్వచ్ఛమైన నీటి విద్యుత్ నిరోధం ఎక్కువగా ఉంటుంది. దీనిలో కొంత ఉప్పును కలిపినప్పుడు విద్యుత్ నిరోధం తగ్గి మంచి విద్యుద్వాహకంగా మారుతుంది.
     ఆరోగ్యవంతుడైన మానవుడి శరీర విద్యుత్ నిరోధం... పొడిచర్మంలో 25,000 నుంచి 30,000 ఓమ్‌లు ఉంటుంది. తడి చర్మంలో కేవలం 10,000 ఓమ్‌ల విద్యుత్ నిరోధం మాత్రమే ఉంటుంది.
 విశిష్ట నిరోధం:
 ప్రమాణ పొడవు, ప్రమాణ అడ్డుకోత వైశాల్యం ఉన్న తీగ విద్యుత్ నిరోధాన్ని దాని విశిష్ట నిరోధం అంటారు.
 
     విశిష్ట నిరోధం
     కానీ, =1, ్చ=1 అయితే
 
     
 ప్రమాణాలు: ఓమ్ మీటర్
     వేర్వేరు పదార్థాల స్వభావాలు భిన్నంగా ఉండడం వల్ల వాటి విశిష్ట నిరోధాలు వేర్వేరుగా ఉంటాయి.
 
 విద్యుచ్ఛాలక బలం:
 ఒక విద్యుత్ వలయంలో ఆవేశాలను ఒక బిందువు నుంచి మరో బిందువుకు కదిలించడానికి వాటిపై ఉపయోగించే శక్తిని విద్యుచ్ఛాలక బలం అంటారు.
 ప్రమాణం: వోల్ట్
     విద్యుచ్ఛాలక బలాన్ని అందించే సాధనాలను విద్యుచ్ఛాలక ఘటాలు అంటారు. వీటిలో ముఖ్యమైనవి విద్యుత్ జనరేటర్, సైకిల్ డైనమో.
 
 అతివాహకత్వం:
 గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్న లోహాలను చల్లార్చినప్పుడు ఏదో ఒక ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాటి విద్యుత్ నిరోధం శూన్యంగా మారి వాటి ద్వారా అనంతమైన విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. ఈ ధర్మాన్ని అతివాహకత్వం అంటారు.
 
 ఉదాహరణ:
 గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్న పాదరసాన్ని -260ౌ సెంటిగ్రేడ్ వరకు చల్లార్చినప్పుడు అది వాహకత్వ ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.
     అతివాహకత్వ ధర్మాన్ని క్రీ.శ. 1911లో కామర్లింగ్ ఓమ్స్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుక్కోవడం వల్ల 1913లో అతడికి నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
     గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పింగాణీ మంచి విద్యుత్ బంధక పదార్థం. కానీ దాన్ని అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతకు వేడిచేస్తే అతివాహకత్వ ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. 1985లో ఈ ధర్మాన్ని కనుక్కొన్న అలెక్స్‌ముల్లార్, జార్‌‌జ బెడ్‌రాంజ్‌లకు 1987లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
 
 విద్యుత్ బల్బులు:
 విద్యుత్ బల్బును థామస్ అల్వా ఎడిసన్ కనుక్కొన్నాడు. సాధారణంగా విద్యుత్ బల్బును గాజుతో నిర్మిస్తారు. దానిలో టంగ్‌స్టన్ తీగను ఫిలమెంట్‌గా అమరుస్తారు. టంగ్‌స్టన్ విద్యుత్ నిరోధం తక్కువగా, ద్రవీభవన స్థానం ఎక్కువగా ఉంటుంది. సుమారు 2400నిఇగా ఉంటుంది. బల్బులో ఆర్గాన్ అనే జడ వాయువును తక్కువ పీడనం వద్ద నింపుతారు. ఫిలమెంట్ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు ఫిలమెంట్ వేడెక్కుంది. తనలో నుంచి కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. కాబట్టి ఫిల్‌మెంట్ బల్బుల్లో విద్యుత్ నష్టం ఎక్కువగా ఉంటుంది.
 
 కాంపాక్ట్ ఫ్లోరోసెంట్ ల్యాంప్:
 దీన్ని ఎడ్వర్‌‌డ హామర్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. దీనిలో తక్కువ మోతాదులో పాదరసాన్ని నింపుతారు. కాంపాక్ట్ ఫ్లొరోసెంట్ ల్యాంప్ తక్కువ వోల్టేజ్ నుంచి ఎక్కువ వోల్టే జ్‌కు అనేక శ్రేణుల్లో పనిచేస్తుంది. ఈ రకమైన ల్యాంప్‌ల్లో ఫిలమెంట్ లేకపోవడం వల్ల విద్యుత్ నష్టం తక్కువగా ఉంటుంది.
 
 ట్యూబ్ లైట్:
 గాజుతో తయారు చేసిన ట్యూబ్‌లైట్‌లో కావాల్సిన వాయువులను తక్కువ పీడనం వద్ద నింపుతారు. ట్యూబ్‌లైట్ 220 వోల్టుల వద్ద మాత్రమే వెలుగుతుంది.
 
 చాపం దీపాలు:
 చాపం దీపాలను సర్ హంపిడెవిస్ కనుక్కొన్నాడు. ఇతడు కార్బన్‌తో పనిచేసే చాపం దీపాన్ని ఆవిష్కరించాడు. అనంతరం వివిధ రకాలైన చాపం దీపాలను ఇతర శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు. అత్యంత తీవ్రత గల కాంతిని ఉత్పత్తి చేసేందుకు చాపం దీపాలను సినిమా ప్రొజెక్టర్లలో ఉపయోగిస్తారు.
 
 ప్రకటన దీపాలు:
 విమానాశ్రయంలో రన్‌వేకు ఇరువైపులా అమర్చే ప్రకటన దీపాల్లో నియాన్ అనే వాయువును తక్కువ పీడనం వద్ద నింపుతారు. ఈ నియాన్ బల్బుల నుంచి నారింజ రంగు కాంతి విడుదలవుతుంది.
 
 ఫ్లోరోసెంట్ ల్యాంప్:
 దీన్ని క్రీ.శ.1901లో పీటర్ కూపర్ హెవిట్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు.
 
 ఆవిరి దీపాలు:
 ఆవిరి దీపాల్లో పాదరస ఆవిరిని తెలుపురంగు కాంతి కోసం, సోడియం ఆవిరిని లేత పసుపు రంగు కాంతి కోసం ఉపయోగిస్తారు.
 
 
 విద్యుత్ సాధనాలు
 
 విద్యుద్దర్శిని:
 ఒక తీగలో ప్రవహిస్తున్న విద్యుత్ ప్రవాహ ఉనికిని తెలుసుకొనేందుకు విద్యుద్దర్శిని అనే సాధనాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
 
 స్వర్ణ పలక విద్యుద్దర్శిని:
 ఈ విద్యుత్ సాధనాన్ని బెన్నెట్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుక్కొన్నాడు. ఈ సాధనాన్ని ఉపయోగించి వస్తువు ఉపరితలంపై ఉన్న ఆవేశ స్వభావాన్ని తెలుసుకోవచ్చు.
 
 పోస్ట్ ఆఫీస్ బాక్స్:
 ఈ సాధనాన్ని ఉపయోగించి టెలిఫోన్ తీగల్లోని విద్యుత్ నిరోధాలను కొలుస్తారు. ప్రస్తుతం దీన్ని ఉపయోగించడం లేదు.
 
 నిరోధాల పెట్టె:
 ఒక విద్యుత్ వలయంలోని విద్యుత్ నిరోధాలను ఒక ఓమ్, రెండు ఓమ్‌లుగా, మూడు ఓమ్‌లుగా పెంచడానికి దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.
 
 అధిక నిరోధాల పెట్టె:
 ఈ విద్యుత్ సాధనాన్ని ఉపయోగించి ఒకేసారి కిలో ఓమ్‌ల విద్యుత్ నిరోధాన్ని పెంచవచ్చు.
 
 కదిలే తీగ చుట్ట గాల్వనో మీటర్:
 ఈ విద్యుత్ సాధనాన్ని ఉపయోగించి ఒక విద్యుత్ వలయంలోని విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని 10-9 ఆంపియర్‌ల వరకు కొలవడమే కాకుండా విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను తెలుసుకోవచ్చు.
 
 టాంజెంట్ గాల్వనో మీటర్:
 త్రికోణమితిలోని ఖ్చ్ఞీ అనే సూత్రం ఆధారంగా పనిచేసే ఈ విద్యుత్ సాధనాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని 10-6 ఆంపియర్‌ల వరకు కచ్చితంగా కొలవచ్చు.
 అమ్మీటర్:
 ఈ విద్యుత్ సాధనాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్ వలయంలో ప్రవహిస్తున్న విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మిల్లీ ఆంపియర్‌ల నుంచి 1, 2, 3 ఆంపియర్‌ల వరకు కొలవచ్చు.
     ఆదర్శ అమ్మీటర్ నిరోధం శూన్యం.
 
 వోల్ట్‌మీటర్:
 ఒక విద్యుత్ వలయంలో రెండు బిందువుల మధ్య పొటెన్షియల్ తేడాను మిల్లీ వోల్ట్‌ల నుంచి కొన్ని వోల్ట్‌ల్లో అంటే 1గ, 2గ, 3గ.... వరకు కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
     ఆదర్శ వోల్ట్‌మీటర్ నిరోధం అనంతం.
 
 రియోస్టాట్:
 విద్యుత్ నిరోధాన్ని పెంచడం, తగ్గించడం, విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఒక విలువ వద్ద స్థిరీకరించడానికి ఈ విద్యుత్ సాధనాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
 
 కెపాసిటర్:
 తక్కువ వోల్టేజీ వద్ద ఎక్కువ ఆవేశాలను, విద్యుత్ శక్తిని తనలో నిలువ చేసుకొనే సాధనాన్ని కెపాసిటర్, కండెన్సర్ అంటారు.
     కెపాసిటర్ కెపాసిటీని ‘ఫారడే’ అనే ప్రమాణాల్లో కొలుస్తారు.
     కెపాసిటర్‌ను అనేక విద్యుత్ పరికరాలు, ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో ఉపయోగిస్తారు.
     ఉదాహరణ: ట్యూబ్‌లైట్, ఫ్యాన్, టీవీ, కంప్యూటర్ మొదలైనవి.
     కెపాసిటర్ ద్వారా ఏకాంతర విద్యుత్ మాత్రమే ప్రవహిస్తుంది. ఏకముఖ విద్యుత్ ప్రవహించదు.
 
 ట్రాన్‌‌సఫార్మర్:
 ఎక్కువ వోల్టేజ్ నుంచి తక్కువ వోల్టేజ్‌కు, తక్కువ వోల్టేజ్ నుంచి ఎక్కువ వోల్టేజ్‌కు విద్యుత్‌ను సరఫరా చేసేందుకు ట్రాన్‌‌సఫార్మర్‌ను ఉపయోగిస్తారు. ఇది అన్యోన్య ప్రేరణ, పరస్పర ప్రేరణ అనే సూత్రం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. ఈ సూత్రాన్ని ‘లెంజ్’ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించాడు. మొట్టమొదటి ట్రాన్‌‌సఫార్మర్‌ను ‘మైఖేల్ ఫారడే’ అనే శాస్త్రవేత్త నిర్మించాడు.
     ట్రాన్‌‌సఫార్మర్‌ల చట్రాన్ని మెత్తటి ఇనుము, మృదు ఇనుముతో నిర్మిస్తారు. ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించేందుకు దీనిలో ద్రవస్థితిలోని హీలియం వాయువును నింపుతారు. ట్రాన్‌‌సఫార్మర్‌లను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించొచ్చు.
     స్టెప్‌అప్ ట్రాన్‌‌సఫార్మర్: దీన్ని ఉపయోగించి తక్కువ వోల్టేజ్ నుంచి ఎక్కువ వోల్టేజ్‌కు విద్యుత్‌ను సరఫరా చేయొచ్చు.
     స్టెప్‌డౌన్ ట్రాన్‌‌సఫార్మర్: దీని ద్వారా ఎక్కువ వోల్టేజ్ నుంచి తక్కువ వోల్టేజ్‌కు విద్యుత్‌ను సరఫరా చేయొచ్చు.
 
 ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ల ఉపయోగాలు:
     బెడ్‌ల్యాంప్స్, స్టెబిలైజర్‌‌స, టెలివిజన్, కం ప్యూటర్, పరిశ్రమలు మొదలైన వాటిలో ట్రాన్‌‌సఫార్మర్‌లను ఉపయోగిస్తారు.
     ట్రాన్‌‌సఫార్మర్‌ల ద్వారా ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవహిస్తే విద్యుత్ ప్రసార నష్టం తక్కువగా, ఏకముఖ విద్యుత్ ప్రవహిస్తే విద్యు త్ ప్రసార నష్టం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ప్రస్తుతం భారతదేశంలో విద్యుత్ ప్రసా రం నష్టం 30 శాతం నుంచి 45 శాతం వరకు ఉంది.
 
 ఘటం:
 ఘటాన్ని ‘వోల్టా’ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. ఘటంలో రసాయన శక్తి విద్యుత్ శక్తిగా మారుతుంది. వోల్టా కనుగొన్న ఘటంలో రాగి ఫలకను అనోడ్‌గా, జింక్ ఫలకను కేథోడ్‌గా ఉపయోగిస్తారు. ఈ రెండు ధ్రువాల మధ్య సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని విద్యుత్ విశ్లేషక పదార్థంగా ఉపయోగిస్తారు. ఈ రసాయన పదార్థం జింక్ ఫలకతో రసాయనిక చర్యలో పాల్గొనప్పుడు ఏ+, టౌ4ృ అనే అయానులుగా విడిపోతుంది. ఈ అయానులు ఆయా ఎలక్ట్రాన్‌లను చేరినప్పుడు బాహ్యవలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం జరుగుతుంది. ఈ ఘటం లో ఉపయోగించిన రసాయనిక పదార్థం వి ద్యుత్ విశ్లేషణం చెందడానికి కావాల్సిన నియమాలను మైఖేల్ ఫారడే ప్రతిపాదించాడు.
     నిర్జల ఘటంలో ఎలాంటి ద్రవ పదార్థాలు ఉండవు. అందువల్ల ఈ ఘటాన్ని ఒక ప్రదేశం నుంచి మరో ప్రదేశానికి తీసుకెళ్లొచ్చు. కాబట్టి నిర్జల ఘటాన్ని అనేక పరికరాల్లో ఉపయోగిస్తారు. గోడ గడియారాలు, టార్‌‌చలైట్, కెమెరా, చిన్న పిల్లలు ఆడుకొనే ఆటబొమ్మలు, రిమోట్ కార్డులు మొదలైన వాటిలో నిర్జల ఘటాలను ఉపయోగిస్తారు.
 
 చార్జబుల్ బ్యాటరీ:
 దీన్ని గ్లాంటే ప్లాస్టన్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుక్కొన్నాడు. ఈ ఘటంలో విద్యుత్ శక్తి రసాయన శక్తిగా, రసాయన శక్తి విద్యుత్ శక్తిగా మారుతుంది. ఈ ఘటాల నిర్మాణంలో లిథియం, నికెల్, కోబాల్ట్ మొదలైన పదార్థాలను ఉపయోగిస్తారు.
 ఉపయోగాలు:
 1.    మొబైల్ ఫోన్లు
 2.    హ్యాండీ కెమెరాలు
 3.    కృత్రిమ ఉపగ్రహాలు, అంతరిక్ష నౌకల్లో చార్జబుల్ బ్యాటరీలను ఉపయోగిస్తారు.
 
 స్టోరేజ్ బ్యాటరీ:
 దీన్ని థామస్ అల్వా ఎడిసన్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుక్కొన్నాడు. వీటిలో లెడ్‌ను ధన ధ్రువంగా, లెడ్ పెరాక్సైడ్‌ను రుణ ధ్రువంగా ఉపయోగిస్తారు.
     స్టోరేజ్ బ్యాటరీల్లో విద్యుత్ విశ్లేషక పదార్థంగా సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఈ ఘటాలను వాహనాల్లో వినియోగిస్తారు.
     మానవుడికి ఎన్నో రకాలుగా ఉపయోగపడుతున్న సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని‘కింగ్ ఆఫ్ ది కెమికల్స్’గా వ్యవహరిస్తారు.