برقی رو کے افعال: تھرمل، کیمیائی، مقناطیسی، روشنی اور مکینیکل

ایک سرکٹ میں برقی رو ہمیشہ کسی نہ کسی عمل کے ذریعے خود کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ ایک خاص بوجھ پر آپریشن اور کرنٹ کا ہم آہنگ اثر دونوں ہوسکتا ہے۔ اس طرح، کرنٹ کے عمل سے، دیے گئے سرکٹ میں اس کی موجودگی یا غیر موجودگی کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے: اگر بوجھ کام کر رہا ہے، تو کرنٹ موجود ہے۔ اگر کرنٹ کے ساتھ ایک عام رجحان دیکھا جائے تو سرکٹ میں کرنٹ ہے وغیرہ۔

اصولی طور پر، برقی رو مختلف افعال پیدا کرنے کے قابل ہے: تھرمل، کیمیائی، مقناطیسی (برقی)، روشنی یا مکینیکل، اور کرنٹ کی مختلف اقسام اکثر ایک ساتھ ہوتی ہیں۔ یہ موجودہ مظاہر اور اعمال اس مضمون میں زیر بحث آئیں گے۔

برقی رو کا تھرمل اثر

جب تار سے براہ راست یا متبادل کرنٹ بہتا ہے، تو تار گرم ہو جاتا ہے۔ مختلف حالات اور ایپلی کیشنز کے تحت اس طرح کی حرارتی تاریں ہو سکتی ہیں: دھاتیں، الیکٹرولائٹس، پلازما، پگھلی ہوئی دھاتیں، سیمی کنڈکٹرز، سیمیٹلز۔

سب سے آسان صورت میں، اگر کہتے ہیں کہ، برقی رو ایک نیکروم تار سے گزرتا ہے، تو یہ گرم ہو جائے گا۔ یہ رجحان حرارتی آلات میں استعمال ہوتا ہے: الیکٹرک کیتلیوں میں، بوائلرز میں، ہیٹروں میں، الیکٹرک چولہے وغیرہ میں۔ الیکٹرک آرک ویلڈنگ میں، الیکٹرک آرک کا درجہ حرارت عام طور پر 7000 ° C تک پہنچ جاتا ہے، اور دھات آسانی سے پگھل جاتی ہے، یہ بھی کرنٹ کا گرمی کا اثر ہے۔

سرکٹ کے حصے میں جاری ہونے والی حرارت کی مقدار اس حصے پر لگائے جانے والے وولٹیج، کرنٹ کے بہاؤ کی قدر اور اس کے بہاؤ کے وقت پر منحصر ہے (جول-لینز کا قانون).

ایک بار جب آپ سرکٹ کے کسی حصے کے لیے اوہم کے قانون کو تبدیل کر لیتے ہیں، تو آپ گرمی کی مقدار کا حساب لگانے کے لیے یا تو وولٹیج یا کرنٹ استعمال کر سکتے ہیں، لیکن پھر آپ کو سرکٹ کی مزاحمت کا علم ہونا چاہیے کیونکہ یہ کرنٹ کو محدود کرتا ہے اور درحقیقت حرارت کا سبب بنتا ہے۔ یا، ایک سرکٹ میں کرنٹ اور وولٹیج کو جان کر، آپ آسانی سے پیدا ہونے والی حرارت کی مقدار تلاش کر سکتے ہیں۔

برقی رو کی کیمیائی عمل

براہ راست برقی رو کے ذریعہ آئنوں پر مشتمل الیکٹرولائٹس الیکٹرولائزڈ - یہ کرنٹ کا کیمیائی عمل ہے۔ الیکٹرولائسز کے دوران منفی آئن (ایونز) مثبت الیکٹروڈ (انوڈ) کی طرف راغب ہوتے ہیں، اور مثبت آئنز (کیشنز) منفی الیکٹروڈ (کیتھوڈ) کی طرف راغب ہوتے ہیں۔ یعنی الیکٹرولائٹ میں موجود مادوں کو برقی تجزیہ کے دوران کرنٹ سورس کے الیکٹروڈز پر چھوڑا جاتا ہے۔

مثال کے طور پر، الیکٹروڈ کا ایک جوڑا کسی خاص تیزاب، الکلی یا نمک کے محلول میں ڈوبا جاتا ہے، اور جب کوئی برقی رو سرکٹ سے گزرتا ہے، تو ایک الیکٹروڈ پر مثبت چارج اور دوسرے پر منفی چارج بنتا ہے۔ محلول میں موجود آئن الیکٹروڈ پر ریورس چارج کے ساتھ جمع ہونا شروع ہو جاتے ہیں۔

مثال کے طور پر، کاپر سلفیٹ (CuSO4) کے برقی تجزیہ کے دوران، تانبے کیشنز Cu2+ مثبت چارج کے ساتھ منفی چارج شدہ کیتھوڈ میں منتقل ہو جاتے ہیں، جہاں وہ غائب چارج وصول کرتے ہیں، اور الیکٹروڈ کی سطح پر آباد ہوتے ہوئے غیر جانبدار تانبے کے ایٹموں میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ ہائیڈروکسیل گروپ -OH انوڈ کو الیکٹران عطیہ کرے گا اور اس کے نتیجے میں آکسیجن جاری کی جائے گی۔ مثبت چارج شدہ ہائیڈروجن کیشنز H+ اور منفی چارج شدہ SO42- anions محلول میں رہیں گے۔

برقی رو کی کیمیائی عمل صنعت میں استعمال ہوتی ہے، مثال کے طور پر، پانی کو اس کے اجزاء (ہائیڈروجن اور آکسیجن) میں توڑنے کے لیے۔ اس کے علاوہ، electrolysis آپ کو ان کی خالص شکل میں کچھ دھاتیں حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے. الیکٹرولیسس کی مدد سے، ایک مخصوص دھات (نکل، کرومیم) کی ایک پتلی تہہ سطح پر لگائی جاتی ہے - بس galvanic کوٹنگ وغیرہ

1832 میں، مائیکل فیراڈے نے قائم کیا کہ الیکٹروڈ پر جاری ہونے والے مادے کا ماس ایم الیکٹرولائٹ سے گزرنے والے برقی چارج q کے براہ راست متناسب ہے۔ اگر ایک براہ راست کرنٹ I الیکٹرولائٹ میں وقت t کے لیے بہتا ہے، تو فیراڈے کا الیکٹرولائسز کا پہلا قانون لاگو ہوتا ہے:

یہاں تناسبی عنصر k کو مادہ کا الیکٹرو کیمیکل مساوی کہا جاتا ہے۔ یہ عددی طور پر کسی مادے کی کمیت کے برابر ہوتا ہے جب ایک برقی چارج الیکٹرولائٹ سے گزرتا ہے، اور مادہ کی کیمیائی نوعیت پر منحصر ہوتا ہے۔

برقی رو کا مقناطیسی عمل

کسی بھی موصل میں برقی رو کی موجودگی میں (ٹھوس، مائع یا گیسی حالت میں)، موصل کے ارد گرد ایک مقناطیسی میدان دیکھا جاتا ہے، یعنی کرنٹ لے جانے والا موصل مقناطیسی خصوصیات حاصل کرتا ہے۔

لہٰذا اگر مقناطیس کو اس تار پر لایا جائے جس کے ذریعے کرنٹ بہتا ہے، مثال کے طور پر مقناطیسی کمپاس کی سوئی کی صورت میں، تو سوئی تار پر کھڑی ہو جائے گی، اور اگر آپ تار کو لوہے کے کور پر سمیٹ کر براہ راست گزریں گے۔ تار کے ذریعے کرنٹ، کور برقی مقناطیس بن جائے گا۔

1820 میں، Oersted نے مقناطیسی سوئی پر کرنٹ کا مقناطیسی اثر دریافت کیا، اور Ampere نے کرنٹ لے جانے والی تاروں کے مقناطیسی تعامل کے مقداری قوانین قائم کیے۔

مقناطیسی میدان ہمیشہ کرنٹ سے پیدا ہوتا ہے، یعنی حرکت پذیر الیکٹرک چارجز، خاص طور پر چارج شدہ ذرات (الیکٹران، آئن)۔ مخالف دھارے ایک دوسرے کو پیچھے ہٹاتے ہیں، یک طرفہ دھارے ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں۔

اس طرح کا مکینیکل تعامل کرنٹ کے مقناطیسی شعبوں کے تعامل کی وجہ سے ہوتا ہے، یعنی یہ سب سے پہلے ایک مقناطیسی تعامل ہے، اور تب ہی - مکینیکل۔ اس طرح، دھاروں کا مقناطیسی تعامل بنیادی ہے۔

1831 میں، فیراڈے نے پایا کہ ایک سرکٹ سے بدلتا ہوا مقناطیسی میدان دوسرے سرکٹ میں کرنٹ پیدا کرتا ہے: پیدا ہونے والا EMF مقناطیسی بہاؤ کی تبدیلی کی شرح کے متناسب ہے۔ یہ منطقی ہے کہ یہ کرنٹ کا مقناطیسی عمل ہے جو آج تک تمام ٹرانسفارمرز میں استعمال ہوتا ہے، نہ صرف برقی مقناطیسوں میں (مثال کے طور پر، صنعتی میں)۔

برقی رو کا ہلکا اثر

اس کی سب سے آسان شکل میں، ایک تاپدیپت لیمپ میں برقی رو کے چمکدار اثر کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے، جس کی کنڈلی کو کرنٹ کے ذریعے گرم کر کے سفید حرارت تک پہنچایا جاتا ہے اور روشنی خارج ہوتی ہے۔

تاپدیپت لیمپ کے لیے، روشنی کی توانائی فراہم کی جانے والی بجلی کا تقریباً 5% نمائندگی کرتی ہے، جس میں سے بقیہ 95% گرمی میں تبدیل ہو جاتی ہے۔

فلوروسینٹ لیمپ موجودہ توانائی کو زیادہ مؤثر طریقے سے روشنی میں تبدیل کرتے ہیں - حاصل کرنے والے فاسفورس کی بدولت 20% تک بجلی مرئی روشنی میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ الٹرا وایلیٹ تابکاری پارے کے بخارات میں برقی خارج ہونے والے مادہ سے یا ایک غیر فعال گیس جیسے نیین میں۔

الیکٹرک کرنٹ کا ہلکا اثر ایل ای ڈی میں زیادہ مؤثر طریقے سے محسوس ہوتا ہے۔ جب کوئی برقی کرنٹ آگے کی سمت میں pn جنکشن سے گزرتا ہے، چارج کیریئرز—الیکٹران اور سوراخ—فوٹانز کے اخراج کے ساتھ دوبارہ مل جاتے ہیں (ایک توانائی کی سطح سے دوسری سطح پر الیکٹران کی منتقلی کی وجہ سے)۔

بہترین روشنی کے اخراج کرنے والے ڈائریکٹ-گیپ سیمی کنڈکٹرز ہیں (یعنی وہ جن میں براہ راست آپٹیکل ٹرانزیشن کی اجازت ہے)، جیسے GaAs، InP، ZnSe، یا CdTe۔ سیمی کنڈکٹرز کی ساخت کو تبدیل کرکے، الٹرا وائلٹ (GaN) سے لے کر وسط اورکت (PbS) تک تمام قسم کی طول موجوں کے لیے ایل ای ڈی بنائے جا سکتے ہیں۔ روشنی کے منبع کے طور پر ایل ای ڈی کی کارکردگی اوسطاً 50% تک پہنچ جاتی ہے۔

برقی رو کا مکینیکل عمل

جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے، کوئی بھی کنڈکٹر جس کے ذریعے برقی رو بہہ کر اپنے ارد گرد بنتا ہے۔ مقناطیسی میدان… مقناطیسی عمل حرکت میں تبدیل ہوتے ہیں، مثال کے طور پر برقی موٹروں میں، مقناطیسی لفٹنگ آلات میں، مقناطیسی والوز میں، ریلے وغیرہ میں۔

ایک کرنٹ کے دوسرے پر میکانکی عمل کو ایمپیئر کے قانون کے ذریعے بیان کیا گیا ہے۔ یہ قانون سب سے پہلے آندرے میری ایمپیئر نے 1820 میں براہ راست کرنٹ کے لیے قائم کیا تھا۔ سے ایمپیئر کا قانون یہ اس کے بعد ہے کہ ایک سمت میں بہنے والی برقی کرنٹ کے ساتھ متوازی تاریں اپنی طرف متوجہ ہوتی ہیں اور مخالف سمتوں والی تاریں پیچھے ہٹتی ہیں۔

ایمپیئر کے قانون کو وہ قانون بھی کہا جاتا ہے جو اس قوت کا تعین کرتا ہے جس کے ساتھ مقناطیسی میدان کرنٹ لے جانے والے موصل کے ایک چھوٹے سے حصے پر کام کرتا ہے۔ مقناطیسی میدان میں کرنٹ لے جانے والے تار کے عنصر پر وہ قوت جس کے ساتھ مقناطیسی میدان عمل کرتا ہے وہ تار میں موجود کرنٹ اور تار کی لمبائی اور مقناطیسی انڈکشن کے عنصر ویکٹر پروڈکٹ کے براہ راست متناسب ہے۔

اس اصول پر مبنی ہے۔ برقی موٹروں کا آپریشن، جہاں روٹر ایک فریم کا کردار ادا کرتا ہے جس میں کرنٹ پر مبنی اسٹیٹر کے بیرونی مقناطیسی میدان میں ٹارک ایم۔