Current Electricity NEET प्रश्न हिंदी में — भौतिक विज्ञान (Physics) MCQ उत्तर सहित

विश्रांति काल ($\tau$) को चालक में धनायनों के साथ इलेक्ट्रॉन की क्रमिक टक्करों के बीच के औसत समय के रूप में परिभाषित किया जाता है। NCERT पाठ कहता है, '$t_i$ का औसत मान तब $\tau$ है (जिसे विश्रांति काल कहते हैं)।' (NCERT, पृष्ठ 86)

प्रत्येक 'मुक्त' इलेक्ट्रॉन त्वरित होता है और अपनी अपवाह चाल बढ़ाता है जब तक वह धातु के किसी धनायन से नहीं टकराता। टक्कर के बाद वह अपनी अपवाह चाल खो देता है परंतु फिर से त्वरित होकर अपनी अपवाह चाल बढ़ाता है, केवल फिर से टकराने के लिए, और यह क्रम चलता रहता है। अतः औसतन इलेक्ट्रॉन केवल एक अपवाह चाल प्राप्त करते हैं। (NCERT, उदाहरण 3.2 (b), पृष्ठ 88)

इलेक्ट्रॉनों की अपवाह चाल बहुत कम है, सामान्य ताप पर प्रारूपिक तापीय चाल का लगभग $10^{-5}$ गुना। तापीय चालें प्रायः $2 \times 10^2$ m/s की कोटि की होती हैं, जबकि अपवाह चालें लगभग $1.1 \times 10^{-3}$ m/s होती हैं। (NCERT, उदाहरण 3.1 (b) (i), पृष्ठ 87-88)

विद्युत क्षेत्र पूरे परिपथ में लगभग तुरंत (प्रकाश की चाल से) स्थापित हो जाता है, जिससे प्रत्येक बिंदु पर स्थानीय इलेक्ट्रॉन अपवाह होता है। धारा की स्थापना के लिए चालक के एक सिरे के इलेक्ट्रॉनों के दूसरे सिरे तक पहुँचने की प्रतीक्षा नहीं करनी पड़ती। (NCERT, उदाहरण 3.2 (a), पृष्ठ 88)

धारा घनत्व $j$ प्रवाह के लंबवत प्रति एकांक क्षेत्रफल प्रति सेकंड प्रवाहित आवेश की मात्रा देता है, और अपवाह वेग से $j = nq v_d$ द्वारा संबंधित है। इलेक्ट्रॉनों के लिए $q = -e$, अतः परिमाण $|j| = n e v_d$ है। (NCERT, सारांश में बिंदु 7, पृष्ठ 103)

सरल है, क्योंकि इलेक्ट्रॉन संख्या घनत्व विशाल है, $\sim 10^{29} \text{ m}^{-3}$। बहुत बड़ी संख्या में आवेश वाहक, धीरे चलते हुए भी, उल्लेखनीय आवेश परिवहन कर सकते हैं। (NCERT, उदाहरण 3.2 (c), पृष्ठ 88)

विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में पथ सरल रेखाएँ होते हैं; विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में पथ, सामान्यतः, वक्र होते हैं। ऐसा टक्करों के बीच विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्पन्न त्वरण के कारण होता है। (NCERT, उदाहरण 3.2 (e), पृष्ठ 88)

ओम के नियम के सदिश रूप $\vec{j} = \sigma \vec{E}$ (समीकरण 3.13) की व्युत्पन्न समीकरण $\vec{j} = \frac{ne^2\tau}{m} \vec{E}$ (समीकरण 3.22) से तुलना करने पर हम पाते हैं कि $\sigma = \frac{ne^2\tau}{m}$ (समीकरण 3.23)। (NCERT, समीकरण 3.22 और 3.23, पृष्ठ 86-87)

विद्युत क्षेत्र E बाईं ओर निर्देशित है। चूँकि इलेक्ट्रॉन ऋणावेश वहन करते हैं, उनका अपवाह वेग विद्युत क्षेत्र के विपरीत होता है। अतः नेट परिवहित आवेश (दाईं ओर चलते ऋणात्मक इलेक्ट्रॉनों के कारण) दाईं ओर होता है। (NCERT, पृष्ठ 86, 'Because of the drift...' से शुरू होने वाला अनुच्छेद)

यह परिणाम आश्चर्यजनक है। यह हमें बताता है कि इलेक्ट्रॉन एक ऐसे औसत वेग से चलते हैं जो समय से स्वतंत्र है, यद्यपि इलेक्ट्रॉन त्वरित होते हैं। यही अपवाह की परिघटना है... (NCERT, पृष्ठ 86, और उदाहरण 3.2 (b) भी समझाता है कि टक्करों से अर्जित चाल की हानि होती है)।