Class 10 Science · Chapter 11 · हिंदी माध्यम
संक्षिप्त उत्तर:
इस अध्याय में NCERT के सारे 23 in-text प्रश्न (7 page-wise sets) और सारे 18 exercise प्रश्न step-by-step हल किए गए हैं — NCERT के exact क्रम में। Coverage: विद्युत धारा और आवेश, विभवांतर, ओम का नियम (V = IR), प्रतिरोध के कारक और प्रतिरोधकता (R = ρl/A), श्रेणी और समानांतर संयोजन, धारा का तापीय प्रभाव (H = I2Rt), और विद्युत शक्ति (P = VI = I2R = V2/R) kWh व्यावसायिक इकाई सहित। हर numerical में दिए गए values, formula, substitution और final answer with unit अलग-अलग दिखाया गया है।
विद्युत (Electricity) पूरी कक्षा 10 विज्ञान का सबसे numerical-heavy अध्याय है — और इसकी अच्छी बात यह है कि इसमें सिर्फ 5-6 formulas से 90% प्रश्न बन जाते हैं। बाकी अध्यायों में theory याद करनी पड़ती है, यहां आपको सिर्फ एक चीज पक्की करनी है: कौन-सा formula कब लगता है और units कैसे convert होते हैं। दो लाइन का core idea यह है — श्रेणी में धारा हर जगह समान रहती है, समानांतर में विभव हर branch पर समान रहता है। यह एक लाइन याद रहे तो आधे numericals बिना सोचे बन जाते हैं। अध्याय की शुरुआत आवेश और धारा से होती है, फिर विभवांतर, उसके बाद ओम का नियम (V = IR) — जो पूरे अध्याय की रीढ़ की हड्डी है। फिर प्रतिरोध किन-किन चीजों पर निर्भर करता है, फिर श्रेणी-समानांतर संयोजन, और अंत में धारा का तापीय प्रभाव और शक्ति। हर सेक्शन पिछले सेक्शन पर खड़ा है, इसलिए बीच में कोई topic स्किप मत करना। और एक चेतावनी पहले ही: इस अध्याय में marks theory से नहीं, calculation की सफाई से आते हैं। Unit लिखना भूलना सबसे आम और सबसे महंगी गलती है।
अध्याय 11 सारांश — 5 मिनट रिवीजन
1. विद्युत धारा और परिपथ
- विद्युत धारा = आवेश के प्रवाह की दर। सूत्र: I = Q/t। SI इकाई = ऐम्पियर (A)। 1 A = 1 C/s।
- 1 कूलॉम = 6.25 × 1018 इलेक्ट्रॉनों का आवेश (1 इलेक्ट्रॉन = 1.6 × 10-19 C)।
- परंपरागत धारा की दिशा इलेक्ट्रॉन प्रवाह के उल्टी मानी जाती है — यह ऐतिहासिक convention है।
- विद्युत परिपथ = धारा का सतत और बंद पथ। कुंजी बंद = परिपथ open = धारा शून्य।
- धारा मापने का यंत्र = ऐमीटर, हमेशा श्रेणी में जोड़ते हैं।
2. विद्युत विभव और विभवांतर
- विभवांतर = दो बिंदुओं के बीच इकाई आवेश ले जाने में किया गया कार्य। V = W/Q। SI इकाई = वोल्ट (V) = 1 J/C।
- विभवांतर बनाए रखने की युक्ति = सेल / बैटरी।
- वोल्टमीटर हमेशा समानांतर में जोड़ते हैं।
3. ओम का नियम
- स्थिर तापमान पर धारा विभवांतर के अनुक्रमानुपाती होती है। V = IR।
- V-I ग्राफ मूल बिंदु से गुजरने वाली सीधी रेखा; slope = R। प्रतिरोध की SI इकाई = ओम (Ω)।
- Rheostat = परिवर्ती प्रतिरोध की युक्ति।
4. प्रतिरोध किस पर निर्भर करता है
- लंबाई (l) — R ∝ l। क्षेत्रफल (A) — R ∝ 1/A। पदार्थ — ρ से। तापमान — बढ़ने पर बढ़ता है।
सब मिलाकर: R = ρl/A, इकाई Ω m।
- प्रतिरोधकता पदार्थ का अपना गुण है।
- चांदी सबसे अच्छा चालक है, फिर तांबा, फिर एल्युमिनियम।
- मिश्रधातुओं की प्रतिरोधकता अधिक होती है और वे उच्च तापमान पर oxidise नहीं होतीं — इसलिए हीटिंग एलिमेंट्स मिश्रधातु के बनते हैं।
| पदार्थ | प्रतिरोधकता (Ω m) | प्रकार |
|---|---|---|
| चांदी | 1.60 × 10-8 | सर्वश्रेष्ठ चालक |
| तांबा | 1.62 × 10-8 | चालक |
| एल्युमिनियम | 2.63 × 10-8 | चालक |
| लोहा | 10.0 × 10-8 | चालक |
| पारा | 94.0 × 10-8 | दुर्बल चालक |
| नाइक्रोम | ~100 × 10-8 | मिश्रधातु |
| रबर/कांच | 1013–1017 | कुचालक |
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5. श्रेणी संयोजन
- धारा हर प्रतिरोधक में समान रहती है। विभव बंटता है।
- Rs = R1 + R2 + R3 — तुल्य प्रतिरोध सबसे बड़े से भी ज्यादा।
6. समानांतर संयोजन
- विभव हर branch पर समान रहता है। धारा बंटती है।
- 1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 — तुल्य प्रतिरोध सबसे छोटे से भी कम।
- दो के लिए: Rp = R1R2/(R1+R2)। n बराबर: Rp = R/n।
7. तापीय प्रभाव
- H = I2Rt = VIt = V2t/R।
- हीटर की डोरी glow नहीं करती क्योंकि उसका प्रतिरोध कम है — H ∝ R।
8. विद्युत शक्ति
- P = VI = I2R = V2/R। SI इकाई = वाट (W)।
- 1 kWh = 3.6 × 106 J। R = V2/P।
9. एक लाइन का रिवीजन
| याद रखो | क्यों काम आता है |
|---|---|
| श्रेणी → धारा समान | V = IR से हर प्रतिरोधक पर विभव |
| समानांतर → विभव समान | I = V/R से हर branch की धारा |
| श्रेणी → R बढ़ता है | उत्तर सबसे बड़े R से बड़ा |
| समानांतर → R घटता है | उत्तर सबसे छोटे R से छोटा |
| रेटेड उपकरण → R = V2/P | बल्ब/हीटर का पहला स्टेप |
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इन-टेक्स्ट प्रश्न — हल
प्रश्न 1. विद्युत परिपथ से क्या अभिप्राय है?
विद्युत परिपथ का मतलब है विद्युत धारा का सतत और बंद पथ। स्रोत, तार, कुंजी और युक्ति होते हैं। पथ बंद होते ही धारा शून्य हो जाती है।
प्रश्न 2. धारा की इकाई को परिभाषित कीजिए।
धारा की SI इकाई ऐम्पियर (A) है। 1 कूलॉम आवेश 1 सेकंड में गुजरे तो धारा 1 ऐम्पियर।
I = Q/t
प्रश्न 3. 1 कूलॉम आवेश में इलेक्ट्रॉनों की संख्या परिकलित कीजिए।
n = Q/e = 1/(1.6×10-19) = 6.25 × 1018
प्रश्न 4. विभवांतर बनाए रखने वाली युक्ति का नाम बताइए।
सेल या बैटरी
प्रश्न 5. दो बिंदुओं के बीच 1 V विभवांतर का अर्थ?
1 कूलॉम आवेश को ले जाने में 1 जूल कार्य लगता है। V = W/Q
प्रश्न 6. 6 V बैटरी से 1 C आवेश को कितनी ऊर्जा?
W = VQ = 6×1 = 6 J
प्रश्न 7. प्रतिरोध किन कारकों पर निर्भर करता है?
लंबाई, क्षेत्रफल, पदार्थ, तापमान। R = ρl/A
प्रश्न 8. मोटे या पतले तार में धारा सरलता से बहती है?
मोटे तार में — A ज्यादा, R कम।
प्रश्न 9. R स्थिर, V आधा हो जाए — धारा?
आधी हो जाएगी
प्रश्न 10. टोस्टर/इस्तरी की कुंडलियाँ मिश्रधातु की क्यों?
अधिक प्रतिरोधकता + नहीं oxidise होती
प्रश्न 11. लोहा vs पारा vs चांदी चालक
लोहा बेहतर, चांदी सर्वश्रेष्ठ
प्रश्न 12. 6V, 3 प्रतिरोधक श्रेणी परिपथ चित्र
Rs = 25 Ω
प्रश्न 13. ऐमीटर/वोल्टमीटर रीडिंग?
I = 0.24 A, V3 = 2.88 V
प्रश्न 14. (a) 1,106 (b) 1,103,106 समानांतर
दोनों ≈ 1 Ω
प्रश्न 15. 100,50,500 Ω समानांतर, 220V — इस्तरी R और I?
R = 31.25 Ω, I = 7.04 A
प्रश्न 16. समानांतर के लाभ?
पूरा voltage, independent जुड़ाव, alag current
प्रश्न 17. 2,3,6 से 4 और 1 Ω
4 Ω: 3||6 + 2 series; 1 Ω: तीनों parallel
प्रश्न 18. 4,8,12,24 — उच्चतम/निम्नतम
उच्चतम 48 Ω, निम्नतम 2 Ω
प्रश्न 19. हीटर की डोरी glow क्यों नहीं?
R कम, धारा समान — H कम
प्रश्न 20. 96000 C, 50V, 1h — ऊष्मा?
H = VQ = 4.8 × 106 J
प्रश्न 21. 20 Ω, 5A, 30s — ऊष्मा?
H = 15000 J
प्रश्न 22. ऊर्जा प्रदान दर किस पर?
Power: P = VI = I2R = V2/R
प्रश्न 23. मोटर 5A, 220V, 2h — शक्ति और ऊर्जा?
P = 1100 W, E = 2.2 kWh
Poore Class 10 Science ke handwritten colour notes
IITian & district toppers ke banaye short notes — revision-ready, diagram ke saath. Board se pehle poora syllabus 3 din me revise.
अभ्यास प्रश्न — हल (Q1–Q18)
प्रश्न 1. R प्रतिरोध के एक तार को पाँच बराबर भागों में काटा गया है। इन भागों को समानांतर क्रम में जोड़ा जाता है। यदि इस संयोजन का तुल्य प्रतिरोध R′ है, तो अनुपात R/R′ है — (a) 1/25 (b) 1/5 (c) 5 (d) 25
उत्तर: (d) 25
तार को 5 बराबर टुकड़ों में काटने पर हर टुकड़े की length 1/5 रह जाती है, और R ∝ l, इसलिए हर टुकड़े का प्रतिरोध:
Reach = R/5
अब 5 ऐसे बराबर resistors समानांतर में:
R′ = (R/5) / 5 = R/25
R/R′ = R / (R/25) = 25
प्रश्न 2. निम्नलिखित में से कौन-सा पद किसी परिपथ में विद्युत शक्ति को नहीं दर्शाता? — (a) I2R (b) IR2 (c) VI (d) V2/R
उत्तर: (b) IR2
शक्ति के मान्य रूप हैं:
P = VI P = I2R P = V2/R
IR2 इनमें से कोई नहीं है — यह गलत expression है।
प्रश्न 3. 220 V और 100 W रेटिंग वाला एक बिजली का बल्ब जब 110 V पर संचालित होता है, तो उपभुक्त शक्ति होगी — (a) 100 W (b) 75 W (c) 50 W (d) 25 W
उत्तर: (d) 25 W
R = V2/P = (220)2/100 = 484 Ω
P′ = V′2/R = (110)2/484 = 25 W
प्रश्न 4. समान पदार्थ, समान लंबाई और समान व्यास वाले दो चालक तारों को पहले श्रेणीक्रम में और फिर समानांतर क्रम में एक ही विभवांतर वाले परिपथ में जोड़ा जाता है। श्रेणी और समानांतर संयोजनों में उत्पन्न ऊष्मा का अनुपात — (a) 1:2 (b) 2:1 (c) 1:4 (d) 4:1
उत्तर: (c) 1:4
Hs = V2t/2R, Hp = 2V2t/R ⇒ Hs:Hp = 1:4
प्रश्न 5. वोल्टमीटर को कैसे जोड़ा जाता है?
दो बिंदुओं के समानांतर में। वोल्टमीटर का प्रतिरोध बहुत अधिक होता है, इसलिए समानांतर में लगाने से धारा नहीं बदलता।
प्रश्न 6. तांबे के तार का व्यास 0.5 mm, प्रतिरोधकता 1.6 × 10-8 Ω m। R = 10 Ω के लिए लंबाई और व्यास दोगुना करने पर प्रतिरोध परिवर्तन?
A = πr2 = 1.9625 × 10-7 m2; l = RA/ρ ≈ 122.7 m। व्यास दोगुना → R = 2.5 Ω (one-fourth)
प्रश्न 7. I और V के values से ग्राफ प्लॉट करके प्रतिरोध परिकलित कीजिए।
V/I का औसत = ≈ 3.4 Ω।
प्रश्न 8. 12 V बैटरी से 2.5 mA धारा। प्रतिरोध ज्ञात कीजिए।
R = V/I = 12/(2.5 × 10-3) = 4800 Ω
प्रश्न 9. 9 V बैटरी 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 12 Ω के साथ श्रेणी में। 12 Ω में धारा?
Rs = 13.4 Ω, I = 9/13.4 = 0.67 A
प्रश्न 10. 220 V, 5 A के लिए 176 Ω के कितने प्रतिरोधक समानांतर?
Rp = 44 Ω; n = 176/44 = 4
प्रश्न 11. 6 Ω के तीन प्रतिरोधकों से (i) 9 Ω, (ii) 4 Ω
(i) दो समानांतर+तीसरा श्रेणी (3+6=9); (ii) दो श्रेणी+तीसरा समानांतर (12×6/18=4)
प्रश्न 12. 10 W बल्ब 220 V, max 5 A — कितने लैंप समानांतर?
I1 = 1/22 A; n = 5/(1/22) = 110
प्रश्न 13. 220 V ओवन में 24 Ω की दो कुंडलियां अलग, श्रेणी, समानांतर — धारा?
अलग: 9.17 A, श्रेणी: 4.58 A, समानांतर: 18.33 A
प्रश्न 14. 2 Ω पर शक्ति की तुलना — (i) 6V, 1+2 Ω श्रेणी; (ii) 4V, 12&2 Ω समानांतर
दोनों में 8 W (बराबर)
प्रश्न 15. 100 W और 60 W, 220 V पर समानांतर — कुल धारा?
P = 160 W; I = 160/220 = 0.73 A
प्रश्न 16. 250 W TV 1 h बनाम 1200 W टोस्टर 10 min — ज्यादा ऊर्जा?
TV: 9×105 J vs टोस्टर: 7.2×105 J — TV ज्यादा
प्रश्न 17. 8 Ω हीटर, 15 A — ऊष्मा उत्पन्न होने की दर?
P = I2R = 225×8 = 1800 W
प्रश्न 18. व्याख्या: (a) टंगस्टन फिलामेंट, (b) अलॉय हीटिंग में, (c) श्रेणी घर में नहीं, (d) R vs A, (e) तांबा-एल्युमिनियम
(a) ऊंचा melting point + उच्च प्रतिरोधकता। (b) अधिक ρ + नहीं oxidise। (c) विभव बंटता, एक फ्यूज सब बंद। (d) R ∝ 1/A। (e) कम ρ, सस्ती, सस्ता।
महत्वपूर्ण समीकरण — एक नज़र में
1. विद्युत धारा और परिपथ
- विद्युत धारा = आवेश के प्रवाह की दर। सूत्र: I = Q/t। SI इकाई = ऐम्पियर (A)। 1 A = 1 C/s।
- 1 कूलॉम = 6.25 × 1018 इलेक्ट्रॉनों का आवेश (1 इलेक्ट्रॉन = 1.6 × 10-19 C)।
- परंपरागत धारा की दिशा इलेक्ट्रॉन प्रवाह के उल्टी मानी जाती है।
- धारा मापने का यंत्र = ऐमीटर, हमेशा श्रेणी में जोड़ते हैं।
2. विद्युत विभव और विभवांतर
- विभवांतर = दो बिंदुओं के बीच इकाई आवेश ले जाने में किया गया कार्य। V = W/Q। SI इकाई = वोल्ट (V) = 1 J/C।
- विभवांतर बनाए रखने की युक्ति = सेल / बैटरी।
- वोल्टमीटर हमेशा समानांतर में जोड़ते हैं।
3. ओम का नियम
- V ∝ I ⇒ V = IR। V-I ग्राफ मूल बिंदु से गुजरने वाली सीधी रेखा; slope = R।
- प्रतिरोध की SI इकाई = ओम (Ω)।
4. प्रतिरोध किस पर निर्भर करता है
- लंबाई (l) — R ∝ l। क्षेत्रफल (A) — R ∝ 1/A। पदार्थ — ρ से। तापमान — बढ़ने पर बढ़ता है।
R = ρl/A, इकाई Ω m।
| पदार्थ | प्रतिरोधकता (Ω m) | प्रकार |
|---|---|---|
| चांदी | 1.60 × 10-8 | सर्वश्रेष्ठ चालक |
| तांबा | 1.62 × 10-8 | चालक |
| एल्युमिनियम | 2.63 × 10-8 | चालक |
| लोहा | 10.0 × 10-8 | चालक |
| पारा | 94.0 × 10-8 | दुर्बल चालक |
| नाइक्रोम | ~100 × 10-8 | मिश्रधातु |
| रबर/कांच | 1013–1017 | कुचालक |
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5. श्रेणी संयोजन
Rs = R1 + R2 + R3 — धारा समान, विभव बंटता है।
6. समानांतर संयोजन
1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 — विभव समान, धारा बंटती है। दो के लिए: Rp = R1R2/(R1+R2)।
7. तापीय प्रभाव
H = I2Rt = VIt = V2t/R।
8. विद्युत शक्ति
P = VI = I2R = V2/R। 1 kWh = 3.6 × 106 J। R = V2/P।
सामान्य गलतियाँ — यहाँ अंक कटते हैं
- समानांतर प्रतिरोधों को सीधे जोड़ देना। 6 Ω और 3 Ω समानांतर में 9 Ω नहीं, 2 Ω देते हैं। प्रतिरोध हमेशा सबसे छोटे से भी छोटा होता है।
- 1/Rp निकालकर उल्टा करना भूल जाना। 1/Rp = 16/500 निकला तो answer 500/16 = 31.25 Ω है, 16/500 नहीं।
- Unit conversion में लापरवाही — mA, kW, minutes, kWh। mA को A में, minutes को seconds में convert करना भूलना मत — 1000 गुना गलत आता है। 1 kWh = 3.6 × 106 J।
- P = I2R और P = V2/R में confuse हो जाना। I के साथ R multiply, V के साथ R से divide।
- रेटेड बल्ब का प्रतिरोध बदलना मान लेना। R = V2/P स्थिर रहता है; voltage आधा → power one-fourth।
- व्यास को त्रिज्या समझ लेना। r = d/2। व्यास दोगुना → क्षेत्रफल 4 गुना → प्रतिरोध one-fourth।
बोर्ड-शैली महत्वपूर्ण प्रश्न
- 1 अंक: किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता को परिभाषित कीजिए। इसकी SI इकाई लिखिए।
- 2 अंक: एक विद्युत बल्ब की रेटिंग 12 V और 24 W है। परिकलित कीजिए फिलामेंट प्रतिरोध और रेटेड विभव पर धारा।
- 3 अंक: 6 Ω और 12 Ω 12 V बैटरी से समानांतर। तुल्य प्रतिरोध, हर धारा, कुल धारा।
- 3 अंक: जूल का तापन नियम और H = I2Rt व्युत्पन्न कीजिए। हीटर डोरी red-hot क्यों नहीं?
- 5 अंक: ओम का नियम और V-I ग्राफ। 1100 W इस्तरी + 100 W बल्ब 4h/दिन, 30 दिन kWh और धारा।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
सीरीज और पैरेलल में कौन-सी बात याद रखना सबसे जरूरी है?
सिर्फ दो लाइनें: सीरीज में धारा हर जगह समान रहती है और प्रतिरोध जुड़ जाते हैं। पैरेलल में विभव हर branch पर समान रहता है और reciprocals जुड़ जाते हैं।
उत्तर सही है या नहीं, यह बिना दोबारा हल किए कैसे जांचूं?
सीरीज का तुल्य प्रतिरोध हमेशा सबसे बड़े individual प्रतिरोध से बड़ा आना चाहिए, और पैरेलल का सबसे छोटे से छोटा। Unit भी जरूर लिखो।
kWh और kW में क्या फर्क है?
kW शक्ति (rate) है, kWh ऊर्जा (कुल उपभोग) है। 1 kWh = 3.6 x 10^6 J। बिजली का बिल kWh (units) में आता है।
ऐमीटर सीरीज और वोल्टमीटर पैरेलल में ही क्यों लगता है?
ऐमीटर का प्रतिरोध बहुत कम, वोल्टमीटर का बहुत अधिक होता है — इसलिए हर अपनी जगह पर lagne से सही reading आती है।
टंगस्टन और निक्रोम — दोनों में क्या logic है?
दोनों में high resistance + high melting point common है।
इस अध्याय के numericals में सबसे ज्यादा marks कहां कटते हैं?
Unit नहीं लिखना, unit conversion गलत करना, और reciprocal उल्टा करना भूलना — यह तीन sabse आम गलतियां हैं।
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Board exam tak sirf revision karna hai?
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