विद्युत् : (वीज). मानवी जीवनाच्या दृष्टीने अतिशय महत्वाचा व निसर्गात सर्वत्र आढळणारा ऊर्जेचा एक प्रकार. अवकाश, वातावरण, जीवसृष्टी, द्रव्य, अणूंना एकत्रित ठेवणारे रासायनिक बंध व खुद्द अणू या सर्व ठिकाणी वीज आढळते. वीज चमकणे किंवा पडणे म्हणजे निसर्गातील विद्युत् विसर्जनाचा प्रचंड लोळ होय. याउलट प्राण्यातील एक तंत्रिका कोशिका (मज्जापेशी) लगतच्या दुसऱ्या तंत्रिका कोशिकेकडे पाठवीत असणारा अतिशय दुर्बल विद्युतीय आविष्कार आहे. तसेच अंबर या द्रव्यावर (शिळाभूत रूपातील रेझिनावर) लोकरी कापड घासल्यास अंबर विद्युत् भारित होते तर विशिष्ट ईल (मासे) इतर  प्राण्यांना विजेचा झटका देऊ शकतात.

 वीज दिसत नाही, तिला गंध नसतो अथवा तिला आवाजही नसतो.  तथापि वीज जे कार्य करते (उदा., प्रकाश वा उष्णता निर्माण करण्याची व तिचा व्यावहारिक वापर करण्याची पुष्कळ तंत्रे विसाव्या शतकात पुढे आली. त्यामुळे तिचे उपयोग वाढत जाऊन वीज हे आधुनिक समाजाचे एक महत्वाचे अंग बनले. जगातील बहुतेक वीजनिर्मिती मोठ्या जनित्रांमार्फत होते व त्याकरिता दगडी कोळसा, खनिज तेल अथवा नैसर्गिक वायू हे इंधन वापरतात.  कारखान्यातील चलित्रे व यंत्रसामग्री तसेच घरगुती वापराची यंत्रोपकरणे चालविणे, रस्त्यावरील व घरातील दिवे प्रज्वलित करणे, धातूचा मुलामा देणे, वितळजोडकाम करणे, वाहकपट्टे फिरविणे, भट्ट्यांमधून बाहेर पडणाऱ्या वायूंमधील प्रदूषक कण साक्याच्या रूपात काढून टाकणे वगैरे असंख्य कामांकरिता वीज लागते. शिवाय दूरध्वनी, दूरचित्रवाणी व रेडिओ (प्रेषण व ग्रहण), चित्रपट, रडार, संगणक, रोबॉट, अवकाशयाने, कृत्रिम उपग्रह, विमाने, जहाजे, रेल्वे, मोटारगाड्या इ. ठिकाणी विजेचा वापर होतो. अशा रीतीने वीज ही वापरावयास सुटसुटीत असल्याने तिच्यामुळे समाजात परिवर्तन घडून आले आहे. मात्र ती काळजीपूर्वक वापरली नाही, तर आग लागणे, झटका वसणे व मृत्यूही ओढवणे यांसारखे धोके तिच्यामुळे उद्‌ भवू शकतात.

ऋण  विद्युत् भारित इलेक्ट्रॉन व धन विद्युत् भारित प्रोटॉन हे अणूचे दोन मुख्य विद्युत् भारित घटक असून प्रॉटॉन अणुकेंद्रात असतात, तर इलेक्ट्रॉन अणुकेंद्राभोवती फिरत असतात. या दोन कणांवरील विद्युत् भारांमधील प्रेरणांवर सर्व विद्युतीय आविष्कार अवलंबून असतात. या धन व ऋण विद्युत् भारांमधील आकर्षण प्रेरणांमुळे अणुकेंद्र व त्याभोवतीचे इलेक्ट्रॉन धरून ठेवले जाऊन अणू बनतो. काही परिस्थितींत अणूमधील एक वा अनेक इलेक्ट्रॉन मुक्त होतात आणि ते धातू वा अन्य द्रव्यातून अगर शलाकारूपात वाहत गेल्याने विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो.

स्थिर वा गतिमान विद्युत् भार आणि त्यांचे परिणाम यांच्याशी निगडित सर्व आविष्कार विद्युत् या संज्ञेत येतात म्हणजे धन व ऋण विद्युत् भारित स्थिर वा गतिमान  कण व त्यांच्यावर होणारे परिणाम यांचा विद्युत् या भौतिकीच्या शाखेत अंतर्भाव होतो.  अशा प्रकारे विद्युत्, विद्युतीय आविष्कारांचे नियम इ. सर्व गोष्टींचा अभ्यास या शाखेत करतात. स्थिर विद्युत् भारित कणांमुळे व कालपरिवर्ती विद्युत् क्षेत्रामुळे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते व त्याचा इतर गतिमान विद्युत् भारित कणांवर परिणाम होतो.  अशा प्रकारे विद्युत् व चुंबकत्व एकमेकांशी निगडित आहेत.  तरी पण बऱ्याचदा यांपैकी एक बाजू ( ऊर्जा ) वरचढ असते म्हणून त्यांचा वेगवेगळा विचार करणे इष्ट ठरते.

मराठी विश्वकोशात ‘चुंबकत्व’ अशी स्वतंत्र नोंद असून विद्युत् या विषयाशी संबंधित असलेल्या पुढील नोंदीही आहेत : अर्धसंवाहक एकदिश विद्युत् प्रवाह तडित दाबविद्युत् निरोधन विद्युत् प्रकाशविद्युत् प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह भूविद्युत् लोहविद्युत् वातावरणीय विद्युत् विद्युत् अपारक पदार्थ विद्युत् अभियांत्रिकी विद्युत् गतिकी विद्युत् घट विद्युत् उपकरणे विद्युत् रोधक विद्युत् संवाहक विद्युत् चुंबकीय क्षेत्र सिध्दांत. त्यामुळे या विषयांच्या अधिक माहितीसाठी त्या त्या नोंदी पहाव्यात.

इतिहास :  येथे स्थिर व प्रवाही विद्युत् या दोन्हींची ऐतिहासिक माहिती दिली आहे. विजेबद्दलचा पहिला उल्लेख इ. स.पू. सहाव्या शतकातील सापडतो, ग्रीक तत्त्वज्ञ व संशोधक मायलीटसचे थेलीझ ( इ.स. पू. ६४०–५४६ )  याना असे आढळले की, अंबर नामक धूपाच्या जातीच्या खड्यावर लोकरीच्या कापडाने घासल्यास धूलिकण, कागदाचे कपटे इ. हलके पदार्थ त्याच्याकडे आकर्षित होतात परंतु विजेबद्दल काहीच कल्पना नसल्याने त्यांना अंबराच्या या विचित्र वाटणाऱ्या गुणधर्माची संगती लावणे कठीण झाले.

त्यानंतर खूप वर्षांनी ब्रिटिश संशोधक ⇨विल्यम गिल्बर्ट यांच्या लक्षात आले की, काच, गंधक, मेण, लाख या पदार्थांत देखील अंबरसारखा गुणधर्म आहे. या गुणधर्माचे वर्णन करण्यासाठी त्यांनी ‘इलेक्ट्रॉन’ हा नवा शब्द वापरला. अंबरला ग्रीक भाषेत ‘इलेक्ट्रॉन’ व लॅटिन भाषेत ‘इलेक्ट्रम’ म्हणतात. त्यावरून त्यांनी इलेक्ट्रिसिटी हा शब्द तयार केला व हाच शब्द रूढ झाला.

इ.स.१६०० मध्ये विल्यम गिल्बर्ट यांनी घर्षणजन्य विजेवर खूप प्रयोग केले. त्यांनी निरनिरळ्या पदार्थांची विद्युत् प्रवाहाचे संवाहक आणि दुर्वाहक अशा गटांत विभागणी केली.  ही विभागणी अलीकडील काळात केल्या गेलेल्या अशा विभागणीप्रमाणेच आहे.

ग्रीक लोकांनी घर्षणजन्य विजेचा संबंध त्यांनी पाहिलेल्या मॅग्नेटाइट खनिजाच्या चुंबकत्वाशी लावला. स्थिर विद्युत् आकर्षण आणि चुंबकीय आकर्षण दोन्हीही संपर्कात न येता लांब राहून कार्य करतात म्हणजे पदार्थ आकर्षित करण्यासाठी त्या पदार्थाला स्पर्श होण्याची आवश्यकता नसते. त्यामुळे ते दोन्ही आविष्कार एकाच प्रकारचे वाटतात. अशा  प्रकारे प्रथमपासून गैरसमजामुळे विद्युत् आणि चुंबकत्वाचे शास्त्रीय परीक्षण एकमेकाशी जोडले गेले. अंबरचे विद्युत् आकर्षण आणि अयस्कांताचे (चुंबकीय पाषाणाचे) चुंबकीय आकर्षण यांतील साम्य आणि फरकाचा जेरोम कार्डन (१५५१) यांनी अभ्यास करून सूचना मांडला की, घर्षणजन्य विद्युत् एका प्रकारच्या द्रायूमुळे  (प्रवाही पदार्थामुळे) असते.  या सूचनेमुळे विद्युत् आकर्षण एखाद्या गूढ प्रकारच्या प्रेरणेमुळे होते ही कल्पना मूळ धरू लागली. काही द्रव्यांतून  वीज वाहते व काहींतून वाहत नाही, असे स्टिफन ग्रे यांनी १७२९ साली शोधून काढले. शार्ल द्यूफे या फ्रेंच शास्त्रज्ञांनी विजेचे धन आणि ऋण असे  दोन प्रकार त्यांनी सुचविले. पैकी ‘काचमय’ विजेने भारित झालेली काच व इतर द्रव्ये एकमेकांचे प्रतिसारण करतात (दूर लोटतात).  मात्र ही द्रव्ये ‘रेझीनमय’ विजेने भारित असलेल्या अंबर व त्यासारख्या पदार्थांना आकर्षून घेतात.

धन आणि ऋण विद्युत् भारांत फरक करावा लागण्याचे कारण म्हणजे काही विद्युत् भारित पदार्थांत एकमेकांत आकर्षण आढळले तर दुसऱ्या काही पदार्थांचे ते प्रतिसारण करीत असल्याचे आढळले. दोन धन विद्युत् भार एकमेकांस दूर ढकलतात. दोन ऋण विद्युत् भारदेखील परस्परांस आकर्षित करतात. यावरून सम विद्युत् भारांत प्रतिसारण असते आणि विषम विद्युत् भारांत आकर्षण असते, असा नियम लक्षात आला. पुढे एकोणिसाव्या शतकात शास्त्राची जशी प्रगती होत गेली तसा द्रायू सिध्दांतांचा त्याग करण्यात आला परंतु धन आणि  ऋण विद्युत् हे शब्द आणि सममार-प्रतिसारण, विषमभार-आकर्षण हा नियम कायम ठेवण्यात आला.


बेंजामीन फ्रँक्लिन यांनी १७४६ साली विजेविषयीचे प्रयोग करायला सुरुवात केली. त्यांनी विजेच्या स्वरूपाविषयीची नाविन्यपूर्ण व प्रभावशाली संकल्पना मांडली होती. तिला ‘एक-द्रायू’ सिध्दांत म्हणतात. या सिध्दांतानुसार हा द्रायू जास्त प्रमाणात असणारे पदार्थ धन भारित व या द्रायूची  कमतरता असणारे पदार्थ ऋण भारित असतात.  जेव्हा विरूध्द भाराचे पदार्थ एकमेकांच्या संपर्कात येतात तेव्हा ते परस्परांना कसे निर्विद्युत बनवितात, याचे स्पष्टीकरण या सिध्दांताने करता येते. (अर्थात फ्रँक्लिन यांना इलेक्ट्रॉनांची माहिती  नव्हती. फ्रँक्लिन ज्याला धन पदार्थ म्हणतात त्यात इलेक्ट्रॉन असतात, असे पुढे आढळले). १७५२ साली त्यांनी गडगडाटी वादळात पतंग उडविण्याचा सुपरिचित प्रयोग केला. पतंगाला बांधलेल्या टोकदार तारेवर आकाशातील विजेचा आघात (तडिताघात) झाला व ती वीज पतंगाच्या ओल्या व तेथे विजेमुळे  ठिणगी निर्माण झाली. आकाशातील वीज ( तडित) ही परिचयातील विद्युत् असल्याचे या प्रयोगाने सिध्द झाले. ⇨शार्ल ऑग्युस्तीन द कुलंब यांनी विद्युत् भारित वस्तूंमधील आकर्षण व प्रतिसारण यांविषयीचे नियम सूत्रबद्ध केले.

लुईजी गॅल्व्हानी यांनी १७८६ साली विद्युत् प्रवाहांविषयीचा पहिला प्रयोग बेडकावर केला. नुकत्याच मारलेल्या बेडकाच्या पायाला तांब्याचा आकडा लावून तो आकडा त्यांनी  लोखंडी कठड्याला अडकवला. बेडकाच्या पायांचा कठड्याला स्पर्श होताच पाय आखडले जातात, असे त्यांना आढळले, बेडकाचे पाय का आखडले गेले, हे ⇨आलोस्सांद्रो जूझेप्पे आतान्यो आनास्ताझ्यी व्होल्टा यांनी शोधून काढले (१७९७) वरील प्रयोगातील आर्द्रता आणि लोखंड व तांबे यांसारख्या दोन भिन्न धातूंमधील रासायनिक विक्रिया यांतून वीज  निर्माण होऊन ती वाहते, असे व्होल्टा यांनी सुचविले पहिली विद्युत् घटमाला व्होल्टा यांनीच बनविली व त्यांच्या नावावरून तिला  व्होल्टा चिती म्हणतात. हिच्यातूनच नंतर आधुनिक विद्युत् घटांचा विकास झाला.

तारेतून वाहणाऱ्या मोठ्या विद्युत् प्रवाहाने चुंबकीय सूची हलविता येते, असे ⇨हॅन्स किश्चन ओस्टेंड यांनी १८२० साली दाखविले. विद्युत् प्रवाहाचा चुंबकीय परिणाम होतो, हे या  शोधाने उघड झाले. नंतर त्याच वर्षी ⇨आंद्रे मारी अँपिअर यांनी दोन समांतर विद्युत् प्रवाह एकाच दिशेत वाहत असल्यास ते एकमेकांना प्रतिसारित करतात आणि हे प्रवाह विरूद्ध दिशांना वाहत असल्यास ते एकमेकांना आकर्षित करतात, असे  त्यांना आढळले. विद्युत् प्रवाहातील प्रेरणा विशद करणारे नियमही अँपिअर यांनी सूत्रबद्ध केले. ⇨गेओर्क झिमोन ओहम यांनी विद्युत् रोधाविषयीचे नियम शोधून काढले व ते त्यांच्या नावाने ओळखले जातात.

ओर्स्टेड यांच्या शोधाचा प्रभाव पडल्याने ⇨मायकेल फॅराडे यांनी विद्युत् चुंबकत्वाचे परिणाम अभ्यासण्यास सुरुवात केली. जर विजेमुळे चुंबकत्व निर्माण होऊ शकते, तर चुंबकत्वामुळे वीज निर्माण होऊ शकेल, अशी फॅराडे  यांना खात्री  वाटत होती. हलणाऱ्या चुंबकत्वामुळे  तारेच्या वेटोळ्यात विद्युत् प्रवाह प्रवर्तित होतो, हे त्यांनी १८३१साली शोधून काढले. त्याच  वर्षी ⇨जोझेफ हेन्री यांनीही हेच तत्त्व स्वतंत्रपणे  शोधले होते. सर्व विद्युत् जनित्रे व रोहित्रे  यांचे कार्य याच तत्त्वावर चालते.

विद्युत् व चुंबकत्व यांच्या नियमांची गणितीय सूत्रे ⇨जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल यांनी तयार केली (१८७३).  त्यांना ⇨मॅक्सवेल विद्युत् चुंबकीय समीकरणे असे म्हणतात. विद्युत् चुंबकीय तरंग विशिष्ट विद्युत् मंडलांव्दारे निर्माण होतात व पोकळीमधून ते प्रकाशाच्या वेगाएवढ्या वेगाने जातात⇨हाइन्रिख रूडोल्फ हर्ट्‌झ यांनी असे तरंग १८८७ च्या सुमारास निर्माण केले.

जॉर्ज जॉनस्टन स्टोनी यांनी विद्युत् प्रवाह  अतिसूक्ष्म गतिमान कणांचा बनलेला असतो, असे सुचविले(१८९१) . या कणांना त्यांनी इलेक्ट्रॉन  हे नाव दिले. ⇨सर जोझेक जॉन टॉमसन यांनी १८९७ साली सर्व अणूंमध्ये ऋण विद्युत् भारित इलेक्ट्रॉनांचे, तर १८९८ साली ⇨व्हिल्हेल्म वीन यांनी धन विद्युत् भारित प्रोटॉन हे दोनच मूलकण पृथ्वीवर स्थिर स्थितीत आढळतात. ⇨माक्स कार्ल एर्ट्स्म लूटव्हिख प्लांक यांनी ⇨कृष्ण पदार्थांनी उत्सर्जित केलेल्या विद्युत् चुंबकीय प्रारणाचे अध्ययन केले. विद्युत् चुंबकीय प्रारण हे पुंजांच्या रूपात उत्सर्जित होते, हे गृहीत तत्त्व  त्यांनी मांडले. यातूनच आधुनिक ⇨पुंजयामिकी पुढे आली विद्युत् चुंबकीय सिध्दांत व पुंजयामिकी यांचे एकीकरण करण्याचा सर्वात चांगला प्रयत्न ⇨जूल्यॅन सीमॉर श्वगर व ⇨रिचर्ड फलिप्स फाइनमन यांनी १९४८ साली केला. या पुंज विद्युत् गतिकीमुळे [विद्युत् चुंबकीय प्रारणव विद्युत् भारित द्रव्य, विशेषेकरून अणू व त्यांतील इलेक्ट्रॉन, यांच्यातील परस्परक्रियांचे स्पष्टीकरण देणाऱ्या पुंज सिध्दांतामुळे ⟶पुंजयामिकी ] प्रारणाचे कण स्वरूप मागे पडले व क्षेत्र या संकल्पनेवर भर देण्यात येऊ लागला.

जगभर विजेची मागणी वाढत आहे. उदा., १९०० सालातील अमेरिकेतील विजेच्या खपाशी तुलना केल्यास १९८० साली तेथील विजेच्या खपाशी तुलना केल्यास १९८० साली तेथील  विजेच्या खपात ३८० पट वाढ झाली होती आणि १९४० च्या विजेच्या खपाच्या तुलनेत  १९८० सालचा खप १२ पट वाढला होता. बहुतेक देशांत दगडी कोळसा, खनिज तेल अथवा नैसर्गिक वायू हे इंधन वापरूनच मुख्यत्वे वीजनिर्मिती केली जाते, परंतु या इंधनांचे साठे मर्यादित असून ते संपुष्टात येणारे आहेत.

विजेची वाढती गरज भागविण्यासाठी वीजनिर्मितीचे नवनवीन मार्ग शोधून  काढण्यात येत असतात. जलविद्युत् व अणुऊर्जेपासून मिळणारी वीज पुष्कळ वर्षापासून निर्माण केली जात आहे.  सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, भरती-ओहोटीची ऊर्जा, लाटांची ऊर्जा ⇨चुंबकीय द्रवगतिकीय जनित्रे, इंधन-विद्युत् घट इ. विजेच्या पर्यायी उद्गमांचाही वीजनिर्मितीसाठी विचार करण्यात येत आहे[⟶शक्तिउद्‌गम] .

जगात अनेक ठिकाणी १९७० पासून विजेच्या खपात अपेक्षेपेक्षा कपात झालेली दिसते. कारण उच्च कार्यक्षमतेचा विद्युत् प्रयुक्तींमध्ये (उदा.,चलित्रे) आधीच्या प्रयुक्तीपिक्षा वीज कमी खर्च होते तसेच अधिक कार्यक्षम व कमी प्रदुषणकारी  वीजनिर्मिती केंद्र पुढे आली आहेत. यामुळे अम्लीय पावसाचे प्रमाण कमी झाले आणि पृथ्वीचे तापमान वाढविण्यास कारणीभूत होणारा कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू कमी प्रमाणात निर्माण होतो.


स्थिर विद्युत्

विजेचे स्थिर विद्युत् व प्रवाही (चल) विद्युत् हे दोन प्रकार आहेत.  दोन पदार्थांच्या घर्षणाने स्थिर विद्युत् निर्माण होते. काच व रेशीम अगर नायलॉनाचा कंगवा व कोरडे केस यांच्यातील घर्षण ही  याची उदाहरणे आहेत. अशा प्रकारे विद्युत् भारित झालेल्या पदार्थाकडे धूलिकण, कागदाचे कपटे, केस ,पीस, इ. लहान व हलक्या वस्तू सहज आकर्षिल्या जातात.

स्थिर विद्युत् निर्मितीची प्रक्रिया व विद्युत् भार : स्थिर विद्युत् कशामुळे उत्पन्न होते याचे ज्ञान अगदी अलीकडील काळात उपलब्ध झाले आहे.  अणूबाबतच्या ज्ञानाशी हे निगडित आहे. सर्व पदार्थ अत्यंत सूक्ष्म अशा अणूंचे बनलेले आहेत. अणूदेखील त्याहून लहान कणांपासून (मुलकणांचा) बनलेले असतो.या सूक्ष्म कणांपैकी काही कण विद्युत् भारित असतात. विद्युत् भार धन (+) आणि  ऋण (−) अशा दोन प्रकारचे असतात.  अणूंमधील धन कणांना प्रोटॉन  म्हणतात, तर ऋण कणांना इलेक्टॉन हे ऋण विद्युत् भाराचे सर्वांत लहान परिमाण होय.  ते अतिशय सूक्ष्म असून वजनाने प्रॉटॉनाच्या तुलनेत सु. २,००० पट हलके असल्याने अतिशय चपल असतात. विद्युत् आविष्काराच्या मुळाशी इलेक्ट्रॉनाची गतिशीलता आहे. इलेक्ट्रॉनाचा विद्युत् भार सर्वांत कमी असा ज्ञात विद्युत् भार होय. ⇨रॉबर्ट अँड्रूझ मिलिकन यांनी १९१३ मध्ये त्याचे अचूक मापन केले व ते –१.६० × १०१९ कुलंब इतके असल्याचे दाखविले. प्रोटॉन व पॉझिट्रॉनावरदेखील या राशीएवढाच परंतु धन विद्युत् भार असतो.

अणूच्या रचनेमध्ये केंद्रस्थानी वजनाने जड, धन विद्युत् भारित अणुकेंद्र असून ते प्रोटॉन  आणि न्यूटॉन यांचे मिळून बनलेले असते. प्रोटॉनांची संख्या अणुकेंद्राच्या विद्युत् भाराएवढी असून तितक्याच संख्येचे इलेक्ट्रॉन केंद्राबाहेरून त्याभोवती वेगवेगळ्या वर्तुळाकार कक्षांत निरनिराळ्या अंतरावरून फिरत राहतात. त्यामुळे विद्युत् दृष्ट्या अणू उदासीन असतो परंतु काही कारणाने अणूतील  इलेक्ट्रॉनांची संख्या कमी अगर जास्त झाली, तर तो धन अगर ऋण विद्युत् भारित होऊ शकतो.

इलेक्ट्रॉनला अणुकेंद्राभोवती फिरत ठेवण्यासाठी लागणारी अभिमध्य (केंद्राकडे जाणारी) प्रेरणा धन अणुकेंद्र आणि ऋण इलेक्ट्रॉन यांच्यातील विद्युत् आकर्षणातून मिळते आणि त्यातूनच इलेक्ट्रॉन अणुकेंद्राशी बांधलेले राहतात. इलेक्ट्रॉन अणुकेंद्राच्या जितका निकट तितका तो अधिक घट्ट बांधला जातो. साहजिकच बाह्य व संयुजा कक्षेतून फिरणारे इलेक्ट्रॉन त्यामानाने सैलसर बांधलेले असतात. या संयुजा इलेक्ट्रॉनांपैकी काही घर्षणाने बंधमुक्त करता येतात. त्यामुळे उर्वरित अणू धन विद्युत् भारित होतो व बंधमुक्त इलेक्ट्रॉन घर्षण  केलेल्या वस्तूवर राहिल्याने ती वस्तू ऋण विद्युत् भारित  होते. अशा  प्रकारे अणूंची रचना समजल्यामुळे  घर्षणातून स्थिर विद्युत् कशी निर्माण होते हे समजते.

काचेवर रेशमी कपड्याने  घासल्यावर काचेतील काही इलेक्ट्रॉन  बंधमुक्त होऊन  रेशमी कपड्यावर येतात.  त्यामुळे  काच धन विद्युत् भारित होते आणि कपडा ऋण विद्युत् भारित होतो. नायलॉनाचा कंगवा आणि कोरडे केस यांच्यातील  घर्षणाने केसातील काही इलेक्ट्रॉन कंगव्यावर ओढले जाऊन तो ऋण विद्युत् भारित होतो. त्याचप्रमाणे या प्रयोगातून विद्युत् भाराची संकल्पना विशद होते.

घर्षणाच्या क्रियेमध्ये विद्युत् भार निर्माण होत नाही. ज्या वस्तूंच्या घर्षणातून विद्युत् भार प्रगट झाला आहे, त्या दोन्ही वस्तूंवरील विद्युत् भारांची बेरीज विद्युतीकरणापूर्वी इतकीच राहते. विद्युत् भाराचा निर्मिती अगर नाश होत नाही, असे प्रयोगातून आढळले आहे. बंदिस्त प्रणालीमधील एकूण विद्युत् भार बदलत नाही. स्थूलमानीय दृष्टीने भाराचे वेगळ्या  प्रकारे पुनर्समूहीकरण (गटनिर्मिती) आणि संयुगीकरण होऊ शकते परंतु एकूण भार अक्षय्य राहतो.

साधारणपणे सर्व पदार्थांना विद्युत् भारित करता येते. एखाद्या धातूचा तुकडादेखील काच अगर प्लॅस्टिकप्रमाणे विद्युत् भारित करता येतो परंतु साधारण परिस्थितीत धातूच्या भोवती निरोधकाचे आवरण दिल्यास आणि त्याचा भोवतालच्या पदार्थाशी संपर्क टाळल्यास त्यावर विद्युत् भार बराच काळ राहू शकतो. या तऱ्हेच्या आवरणाला निरोधन म्हणतात.

विद्युत् भार हा मूलकणांचा आधारभूत आणि  वैशिष्टरपूर्ण गुणधर्म आहे.  खरे पाहता सर्व वस्तू अंतत : प्रोटॉन, न्युट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन यांच्या बनल्या आहेत. यांपैकी दोन मूलकणांवर विद्युत् भार असतो. सूक्ष्ममानीय प्रमाणात जरी वस्तूंमध्ये विद्युत् भारित कणांची संख्या खूप मोठी असली, तरी स्थूलमानीय प्रमाणात या कणांशी संलग्न प्रेरणा बऱ्याचशा लपून राहतात.  त्याचे कारण साधारणपणे वस्तूंमध्ये धन व ऋण भारित कण सारख्याच प्रमाणात असतात. स्थूलमानीय दृष्टीने विद्युत् भाराचा अर्थ वस्तूमधील निव्वळ अगर जादा विद्युत् भार होय.  म्हणूनच एखादी वस्तू विद्युत् भारित आहे याचा अर्थ तीमध्ये जादा भार आहे. म्हणजेच इलेक्ट्रॉनांचे (ऋण भाराचे) अधिक्य किंवा प्रोटॉनांचे (धन भारांचे ) आधिक्य आहे, असा होतो.

संवाहक, अर्धसंवाहक व दुर्वाहक :  अणूच्या जुळणीतून धन अगर द्रव पदार्थ तयार होताना अगोदर मूलद्रव्याचे अगर संयुगाचे अणू किंवा रेणू एकत्र येऊन स्फटिक जालक निर्माण होतात.  या जालकांच्या रचनेतून स्थूलमानीय पदार्थ तयार होतो. जालकांच्या निर्मितीमध्ये बऱ्याच वेळा असे घडते की, प्रत्येक अणूतून किंवा रेणूतून संयुजा इलेक्ट्रॉनांपैकी एक किंवा अनेक इलेक्ट्रॉन त्या अणूपासून किंवा रेणूपासून मुक्त होऊन जालकामध्ये मोकळेपणे फिरण्याजोगते होतात. स्फटिक जालकाचा प्रकार, संयुजा इलेक्ट्रॉनाला त्याचप्रमाणे मुक्त इलेक्ट्रॉनाला जालकामध्ये मिळणारे स्वातंत्र्य अगर त्यांच्या गतीला जालकाकडून होणारा विरोध आणि मुळात त्या  अणूचे किंवा रेणूचे स्वरूप जालकातील अणूच्या विरोधातून जाण्यासाठी इलेक्ट्रॉनाटी किती ऊर्जा खर्ची पडली याचे मापन म्हणजेच त्या पदार्थाचा विद्युत् रोध होय. ही खर्च झालेली ऊर्जा बव्हंशी उष्णतेत रूपांतरित होते. शुध्द कार्बनाच्या अनेक रूपांच्या पूर्णतः भिन्न प्रकारच्या स्फटिक जालकांच्या गुणधर्मातून संवहनासाठी जालकाच्या प्रकाराचे असाधारण महत्त्व चांगलेच स्पष्ट होते.  ग्रॅफाइटाच्या रूपात कार्बन संवाहक आहे. दोन्ही स्फटिक जालकांतील अणू अगदी तेच आहेत पण इलेक्ट्रॉनाला उपलब्ध असलेल्या चलनक्षमतेमध्ये दोन्ही जालकांत मोठा फरक आहे. धातूतील स्फटिक जालक संयुजा इलेक्ट्रॉनाला जास्त चलनक्षमता आणि स्वातंत्र्य देतात आणि त्यांच्या गतीला (हालचालीला) कमी विरोध करतात.यामुळेच ते विद्युत् प्रवाहाचे संवाहक आहेत. याउलट दुर्वाहकातील अणू आणि स्फटिक जालक संयुजा इलेक्ट्रॉनाला कमी चलनक्षमता देतात म्हणजे यात मुक्तपणे हलणारे इलेक्ट्रॉन नसतात. म्हणून बाहेरून विद्युत् क्षेत्र लावल्यास अशा द्रव्यातून विद्युत् भारित केंद्राच्या संदर्भात इलेक्ट्रॉन एका दिशेत अत्यल्प प्रमाणात विचलित होऊ शकतात.  या सापेक्ष विचलनाला द्रव्याचे ध्रुवीकरण म्हणतात.  पुष्कळ विद्युतीय आविष्कारांमध्ये असे ध्रुवीकरण महत्वाचे असते.  येथे हे स्पष्ट करणे इष्ट आहे की, संवाहक आणि दुर्वाहक या तुलनात्मक संज्ञा आहेत.  विद्युत् प्रवाह कमी अगर जास्त सहजपणे वाहतो की नाही एवढाच प्रश्न आहे.त्याखेरीज पदार्थाची संवाहकता बाह्य परिस्थितीवरदेखील अवलंबून असते.  सर्व धातू, कार्बन, अम्ले,धातूंची लवणे, पाणी, मानवी शरीर हे बऱ्याच प्रमाणात चांगले विद्युत् संवाहक आहेत. सर्वसाधारणपणे सर्व अधातू दुर्वाहक आहेत.  त्यांपैकी कापूस, लाकूड, दगड, कागद,हस्तीदंत दुर्वाहक असून तेले, चिनी माती, चामडे, लोकर, रेशीम, रबर, लाख, गंधक, काच, अभ्रक, अंबर, मेण, कोरडी हवा इ. वस्तू पूर्ण निरोधक आहेत.[⟶निरोधन, विद्युत् ].


काही प्रकारच्या धन अगर द्रव्यरूप पदार्थांमध्ये अणूच्या द्रव्यमानाचे आयन (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट) मुक्तपणे हिंडू शकत असल्याने ते विद्युत् प्रवाह वाहून नेऊ शकतात. या पदार्थांना विद्युत् विच्छेद्य म्हणतात.  वायूतील अणू अगर रेणू बाह्य उदगमामुळे आयनीभूत होऊन मुक्त इलेक्ट्रॉन आणि आयन निर्माण होतात आणि त्यांच्या मार्फत वायूंमध्ये वीज वाहते. घन पदार्थांची तिसऱ्या प्रकारात अणूंची जुळणी होताना काही थोडेच इलेक्ट्रॉन मुक्त होतात आणि त्यामुळे विद्युत् वहन होऊ शकते.या तिसऱ्या प्रकारच्या पदार्थांना अर्धसंवाहकावर विशिष्ट तरंगलांबीचा प्रकाश टाकून अगर त्यामध्ये उष्णता कंपने निर्माण करून किंवा ते बाह्य विद्युत् क्षेत्रात ठेवून त्यामधील मुक्त इलेक्ट्रॉनांची संख्या वाढविता येते. अर्धसंवाहक त्यांच्या विशिष्ट रचनेमुळे विद्युत् संवाहक असतात, तर उलट दिशेत ते दुर्वाहक असतात म्हणजे अर्धसंवाहकता संवाहक व दुर्वाहक यांच्या दरम्यानची असते. शुध्द स्वरूपातील जर्मेनियम धातू अर्धसंवाहक आहे. अर्धसंवाहकांचा उपयोग ट्रँझिस्टर इ. अर्धसंवाहक घटक वा प्रयुक्ती तयार करण्यासाठी होतो.  [⟶अर्धसंवाहक].

सर्व धातू विद्युत् संवाहक या प्रकारात मोडतात. धातूतील इलेक्ट्रॉन मुक्तपणे फिरू शकतात. एखाद्या विद्युत् भारित संवाहकाचा विद्युत् भारित नसलेल्या दुसऱ्या संवाहकाला स्पर्श झाला, तर पहिल्या संवाहकावरील इलेक्ट्रॉन दोन्हीवर पसरतात. दुसरा संवाहक पहिल्याच्या तुलनेत खूप मोठा असेल, तर पहिल्या संवाहकावरील बहुतेक सर्व इलेक्ट्रॉन दुसऱ्या विद्युत् भारित संवाहाच्या जमिनीला स्पर्श झाला, तर संवाहकावरील विद्युत् भार पृथ्वी इतक्या मोठ्या संवाहकावर पसरतो की, त्यामुळे स्पर्श केलेला संवाहक विद्युत् भाररहित होतो. याला ⇨भूयोजन असे म्हणतात.  [⟶विद्युत् संवाहक ].

स्थिर विद्युत् अभ्यासाची उपकरणे :  स्थिर विद्युत्चा अभ्यास करण्यास दोन प्रकारची उपकरणे प्रामुख्याने वापरली जात.  याना विद्युत् दर्शक असे नाव आहे . विद्युत् दर्शकाचे पुढील दोन प्रकार आहेत.

भेंडाच्या गोळीचा विद्युत् दर्शक : भेंडाचा बुंधा संपूर्ण सुकल्यावर त्याची साल काढतात व आतील गाभ्यापासून वाटोळी लहान गोळी करून ती रेशमाच्या धाग्याने टांगून तिचा लंबक तयार करतात.  याचा विद्युत् भाराचा शोध घेण्यासाठी उपयोग होतो. याच्या साहाय्याने एखादा पदार्थ भारित आहे अगर नाही हे तपासता येते. मेडाच्या गोळीला प्रथम निर्विद्युत करून पदार्थ तिच्याजवळ  आणतात. गोळी पदार्थ तिच्याजवळ आणतात. गोळी पदार्थाकडे आकर्षित झाल्यास पदार्थ विद्युत् भारित आहे, न झाल्यास विद्युत् भारित नाही असे समजतात.  विद्युत् भारित पदार्थावर  धन अगर ऋण भार आहे, हे याने तपासता येते.  या परीक्षेसाठी निर्विद्युत केलेली गोळी प्रथम धन विद्युत् भारित करतात. यासाठी रेशमी कापडाने घासलेल्या काचेच्या दांडीचा गोळीला स्पर्श करतात.  नंतर दिलेला विद्युत् भारित पदार्थ गोळी जवळ तिला स्पर्श होणार नाही अशा बेताने आणतात. गोळा आकर्षित झाल्यास पदार्थ ऋण भारित आणि दूर ढकलली गेल्यास पदार्थ धन भारित आहे, असे समजतात.

 आ.१.सुवर्णपत्र विद्युत् दर्शक : (१) पितळेची सळई, (२) पितळेची गोळी, (३) रबरी वूच, (४) सुवर्णपत्र, (५) काचेची बाटली.सुवर्णपत्र विद्युत् दर्शक : भेंडाच्या गोळीच्या लंबकापेक्षा हे श्रेष्ठ दर्जाचे उपकरण आहे. क्षीण विद्युत् भारांचा शोध घेण्यास आणि त्यांच्या अचूक मापनासाठी याचा उपयोग होतो. या दर्शकात एका पितळेच्या सळईच्या (१) टोकास पितळेचा गोळा  (२) लावून ती रबरी बुचातून (३) आरपार काढून तिच्या दुसऱ्या टोकाला सोन्याच्या वर्खाची लहान दोन पाने[सुवर्णपत्र (४)] त्यांची उघडझाप होईल अशी बसवितात. ही सळई काचेच्या बाटलीत (५) पितळी गोळी बाहेर व सुवर्णपत्र बाटलीत राहील अशी अधांतरी उभी करतात व बाटलीच्या तोंडाला सळईंवरील बूच घट्ट लावून बाटली बंद करतात (आ.१). या दर्शकांच्या साहाय्याने पदार्थाची विद्युत् भारित स्थिती तपासता येते.दिलेला पदार्थ विद्युत् भारित आहे वा कसे हे तपासण्यासाठी पितळी गोळीला बोटाचा स्पर्श करून सुवर्णपत्रे प्रथम निर्विद्युत करतात. मिटलेल्या पानांवरून ती निर्विद्युत झाल्याचे समजते. नंतर तपासण्याचा पदार्थ गोळीजवळ तिला स्पर्श न होईल अशा पध्दतीने आणला असता पाने फाकली, तर पदार्थ विद्युत् भारित आहे व मिटलेलीच राहिली, तर पदार्थ निर्विद्युत आहे, असे समजतात. विद्युत् भारित पदार्थावरील भाराचे चिन्ह  तपासण्यासाठी निर्विद्युत दर्शकाला प्रथम  काचेच्या कांडीने धन भारित करतात, त्यामुळे पाने फाकली जातात.  नंतर निरीक्षणाखालील पदार्थ पितळी गोळीजवळ तिला स्पर्श  न होईल असा आणल्यावर पाने जास्त फाकली तर पदार्थ धन भारित आणि पाने मिटली, तर ऋण भारित आहे, असे समजतात. फाकलेल्या पानातील कोनावरून भाराच्या मूल्याचे मापन करता येते. १८०० सालाच्या  पूर्वी, व्होल्टा चितीचा शोध लागण्यापूर्वी या विद्युत् दर्शकाचा उपयोग स्थिर विद्युत् भाराचा साठा करण्याचे साधन म्हणूनही केला जात असे. अंबर अगर काचेच्या लोकरीबरोबरील घर्षणातून ऋण अगर धन विद्युत् भार उत्पन्न करून तो वरचेवर दर्शकामध्ये थोडाथोडा जमा केला जाई. यापासून जरी खूप कमी विद्युत् प्रवाह मिळत असला आणि पुष्कळदा तो जरी अगदी थोडा वेळ टिकत असला, तरीदेखील त्याचा शास्त्रीय अभ्यासासाठी उपयोग केला जाई.


कुलंब नियम :  अठराव्या शतकाच्या उत्तरार्धात विद्युत् सिद्धांताच्या परिमाणात्मक विकासाला सुरुवात झाली. १७६७ साली ⇨जोसेफ मीस्टली यांनी आणि १७८५ मध्ये ⇨शार्ल ऑग्युस्तीन द कुलंब यांनी आणि स्वतंत्रपणे व्यस्त वर्ग नियमाचा शोध लावून आणि त्याची गणितीय मांडणी केल्यानंतर ही सुरूवात झाली.  हा नियम पुढीलप्रमाणे आहे आणि तो कुलंब नियम म्हणून प्रसिद्ध आहे.

(१)  दोन सम बिंदूभार एकमेकांवर प्रतिसारण प्रेरणा लावतात आणि दोन विषम बिंदुभार एकमेकांवर आकर्षण प्रेरणा लावतात.  या प्रेरणा बिंदुभारांना जोडणाऱ्या रेषेत क्रियाशील असतात.

(२) या प्रेरणांच्या मूल्याचे बिंदूभारातील अंतराच्या वर्गाशी व्यस्त प्रमाण असते, तर बिंदूभारांच्या मूल्यांच्या गुणोत्तराशी सम प्रमाण असते, तर बिंदुभारांच्या मूल्यांच्या गुणोत्तराशी सम प्रमाण असते. हा कुलंब नियम सदिश पद्धतीने खालीलप्रमाणे सूत्रबद्ध केला जातो.

⟶ 

 

 

 

 

⟶ 

 

F1 

q1 q2 

r21 

…   …    …     (१) 

R212 

r21

या सूत्रातील अनुप्रत्यय (पायाशी असलेले) १ आणि  २ आकडे पहिला आणि दुसरा बिंदुभार दर्शवितात (सदिश राशींच्या डोक्यावर बाण  दाखवितात).

 

⟶ 

 

⟶  

 

तेथे 

F1 

हीq1 बिंदु भारा वरील सदिश प्रेरणा असून 

r21 

हे q1आणि q2 

या बिंदुभारांवरील सदिश अंतर आहे, तर r21 हे त्यांचे संख्यात्मक मूल्य आहे. 

r21ला संख्यात्मक मूल्याने भागून एकक सदिश राशी मिळविली आहे.

C हा स्थिरांक असून त्याचे मूल्य निवडलेल्या एकक पद्धतीशी निगडित असते. मीटर-किलोग्रॅम-सेकंद (MKS) पद्धतीत सूत्रामध्ये सोपेपणा आण्ण्यासाठी Cचे मूल्य

C = 

असे लिहिण्याची पद्धत आहे. 

4πϵ∘

यातील 4π हा भूमितीय अवयव असून ϵ∘ला मुक्त अवकाशाची पार्यता असे म्हणतात (ϵ∘चे मूल्य ∊∘ = 8.854 ×1012 कुलंब / न्यूटन मी.इतके आहे).  

 

⟶ 

 

q2 बिंदुभारावरील 

F2 

प्रेरणेचे सूत्र वरीलप्रमाणेच, फक्त १ आणि २ अनुप्रत्ययामध्ये अंतर्बदल

करून तयार होते.

बिंदुभारांची संख्या दोनापेक्षा जास्त असेल, तर त्यांच्यातील प्रेरणा ठरविण्यासाठी समीकरण (१) हे सूत्र पुनःपुन्हा वापरतात.  कल्पना करा की, q1 ,q2,  …,  qi,  …,qN असे N बिंदूभार दिले आहेत आणि 

 

⟶ 

 

qभारावरील

Fi 

प्रेरणेसाठी सूत्र लिहायचे आहे.  

यासाठी qi ची q1 बरोबर, नंतर q2 बरोबर, … त्यानंतर  qj बरोबर अशी qN सकट सर्वांशी क्रमाक्रमाने जोडी लावून प्रत्येक जोडीसाठी वरील  

 

⟶ 

 

सूत्रान्वये 

Fi 

साठी पदावली लिहून शेवटी त्यांची बेरीज करतात. 

या पद्धतीने पुढील संक्षिप्त पद्धतीने लिहिलेले सूत्र तयार होते.

⟶ 

 

 

 

⟶ 

 

Fi

=qi

qj

.

rij

न्यूटन..(2)

 

 

j≠i

4π 

 

rij3 

 

या समीकरणांच्या उजव्या बाजूकडील बेरजेमध्ये qi सोडून इतर सर्व बिंदूभारांच्या समावेश केला आहे. प्रेरणांचे अध्यारोपण या तत्त्वाचा उपयोग करून वरील सूत्र मांडले आहे. या तत्त्वानुसार पदार्थावरील एकूण प्रेरणा त्यावर क्रियाशील असणाऱ्या वेगवेगळ्या प्रेरणांच्या सदिश बेरजेइतकी असते. सलग भार वितरणासाठी कुलंब नियमांचे सूत्र लिहिण्यासाठी अध्यारोपण तत्त्वाचा उपयोग होतो.

विद्युत् क्षेत्र : विद्युत् प्रेरणेचे परिणाम सुलभतेने सांगण्यासाठी विद्युत् क्षेत्र या संकल्पनेची गरज भासते. दोन विद्युत् भारांमधील प्रेरणेचे विवरण करताना त्यांतील कोणताही एक भार स्वतःभोवती अवकाशात विद्युत् क्षेत्र निर्माण करतो आणि ते क्षेत्र दुसऱ्या भारावर प्रेरणा निर्माण करते, असे समजले जाते. यायोगे ‘दीर्घ अंतरावरून होणारी क्रिया’ असे प्रेरणेचे स्वरूप राहत नाही.

वरील उदाहरणाप्रमाणे इतर फक्त स्थिर विद्युत् घटनांचा विचार करायचा झाल्यास विद्युत् क्षेत्राची संकल्पना वापरली अगर नाही, तरी फारसा फरक पडत नाही.  व्यस्त वर्ग नियम वापरून आपण गणिताने प्रेरणा कीती असेल याचे उत्तर काढू शकतो. विद्युत् क्षेत्राची कल्पना वापरून केलेल्या गणितानेदेखील तेच उत्तर येते परंतु ज्या वेळी विद्युत् भारांना सापेक्ष गती असेल तेव्हा वरील दोन पध्दतींतील फरक चांगल्या रीतीने लक्षात येतो. याबाबतीत प्रयोगाने असे आढळून येते की, विद्युत् क्षेत्र हा अवकाशाचाच गुणधर्म असून त्याचा (प्रकाशाच्या गतीइतक्या) परिमित गतीने प्रसार होत आहे, अशी संकल्पना वापरून केलेल्या गणिताचेच उत्तर विद्युत् भारांमध्ये प्रत्यक्ष कार्यरत असणाऱ्या प्रेरणेएवढे येते, म्हणजेच विद्युत् भारांच्या स्थानांसंबंधीच्या माहितीचा प्रसार परिमित गतीने होत असल्याने विद्युत् क्षेत्राची संकल्पना या उदाहरणात योग्य ठरते. विद्युत् क्षेत्र ही नुसतीच कल्पना नसून त्याला खरोखरच अस्तित्व आहे, हे वरील उदाहरणाने स्पष्ट होते.

विद्युत् भार प्रवेगित होण्यामुळे प्रकाश तरंग निर्माण होतात. हे तरंग ऊर्जेचे वहन करतात. रित्या अवकाशातून दीर्घ अंतरावर होणारे ऊर्जेचे वहन स्वयंप्रसारित होणाऱ्या विद्युत् चुंबकीय क्षेत्राशिवाय समजून घेणे फार अवघड आहे. तेव्हा विद्युत् चुंबकीय तरंगांद्वारे होणारा ऊर्जेचा प्रसार हे विद्युत् क्षेत्राच्या सत्यतेसंबंधी आणखी एक उदाहरण होय.

विद्युत् क्षेत्र हे सदिश क्षेत्र आहे आणि अवकाशातील प्रत्येक बिंदूजवळ त्याला मूल्य असते. एक एकक धन विद्युत् भारित बिंदुभार अवकाशामध्ये एखाद्या बिंदूजवळ ठेवल्यास त्यावर कीती प्रेरणा कार्य करेल हे त्या बिंदूजवळील क्षेत्राच्या मूल्यावरून समजते. विद्युत् क्षेत्राचा ( E चा ) आणि q बिंदूभारावर कार्य करणाऱ्या F प्रेरणेचा संबंध खालील समीकरणाने स्पष्ट होतो.

 

⟶ 

 

E

=

F

न्यूटन/कुलंब  ..      ..   (३)  

 

 

q

 

 ⟶E हे सदिश क्षेत्र आहे. अवकाशाच्या एखाद्या भागातील विद्युत् क्षेत्र आ. २ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे दिसेल.

आ. २. सदिश विद्युत् क्षेत्र : अवकाशातील प्रत्येक बिंदूपाशी विद्युत् क्षेत्राचे परिमाण व दिशा दाखविता येतात. यावरून निरनिराळ्या बिंदूजवळ एक एकक धन विद्युत् भारावर कीती प्रेरणा कोणत्या दिशेत कार्य करेल हे समजते. बाणांच्या लांबीवरून क्षेत्राचे मूल्य समजते आणि प्रेरणेची दिशा बाणांच्या दिशेने दाखविली जाते. अवकाशाची त्या भागातील स्थिती काय आहे, याचे वर्णन म्हणजे हे क्षेत्र असे मानण्याची पध्दत आहे, म्हणूनच विद्युत् क्षेत्र हे अवकाशाचाच गुणधर्म होय, असे मानतात. या संकल्पनेद्वारे क्षेत्र निर्माण करणाऱ्या विद्युत् भाराला महत्त्व न देता, त्याच्या उपस्थितीमुळे भोवतालच्या अवकाशावरआ.३.विद्युत् प्रेरणा रेषा : (अ) घन बिंदुभारातून अरीय मार्गाने सर्व दिशांना अपसारी होणाऱ्या (आ) समान परिमाणाच्या धन व ऋण बिंदुभारांमधील (इ) समान परिमाणाच्या दोन धन बिंदुभारांमधील. जो परिणाम होतो त्यावर लक्ष केंद्रित केले जाते. काही बिंदूजवळ क्षेत्राचे मूल्य शून्यदेखील असू शकेल आणि जोपर्यंत विद्युत् भाराच्या अगदी निकट जात नाही तोपर्यंत कोणत्याही बिंदूजवळ क्षेत्राचे मूल्य नेहमी परिमित राहील, हे महत्त्वाचे आहे. 

विद्युत् भार हा विद्युत् क्षेत्राचा उद्‌गम आहे.  धन q कुलंब भारामुळे निर्माण झालेले विद्युत् क्षेत्र भारापासून r अंतरावर पुढील सूत्राने मांडले जाते.

E (r) =

q

व्होल्ट/मी.  ..    .. (४) 

4π∈or2

 (येथे ∈o ही माध्यमाची विद्युत् पार्यता होय). विद्युत् भाराच्या निकट गेल्यास क्षेत्राचे मूल्य अनंताकडे चुकू लागेल. याचे कारण q/r2 मध्ये r चे मूल्य शून्याच्या जवळ जाऊ लागते.

स्थिर विद्युत् भारांसाठी असलेले वरील समीकरण गतिक भारांसाठी वापरताना त्यात खूप सुधारणा कराव्या लागतात. मुख्यतः दोन प्रकारच्या सुधारणा कराव्या लागतात पहिली सुधारणा चुंबकत्वाच्या अंतर्भावासंबंधी आहे आणि दुसरी म्हणजे विद्युत् व चुंबकीय क्षेत्रांचा अवकाशातून परिमित गतीने प्रसार होतो त्या संबंधाने आहे.


विद्युत् प्रेरणा रेषा : विद्युत् भार वितरणाच्या विद्युत् क्षेत्राची कल्पना येण्यासाठी ⇨मायकेल फॅराडे यांनी विद्युत् प्रेरणा रेषेची संकल्पना विकसित केली.  ही काल्पनिक रेषा असून ती अशा प्रकारे काढली जाते की, त्या रेषेची कोणत्याही बिंदूतील दिशा त्या बिंदूतील विद्युत् क्षेत्राच्या दिशेने असते (आ.३).

अवकाशातील कोणत्याही एका बिंदूजवळ धन भार ठेवला की, लगेच त्याभोवती विद्युत् क्षेत्र निर्माण होते.  अशा वेळी धन चाचणी भार विद्युत् क्षेत्रात ठेवल्यास तो प्रतिसारणाने दूर ढकलला जातो.  प्रतिसारण प्रेरणा दोन्ही भारांना जोडणाऱ्या सरळ रेषेत कार्यशील असते आणि तिची दिशा मूळ भाराकडून चाचणी भाराकडे असते. प्रतिसारणामुळे चाचणी भार ज्या सदिश मार्गाने ढकलला जाईल त्या मार्गाला विद्युत् प्रेरणा रेषा असे नाव आहे म्हणजेच या रेषा विद्युत् क्षेत्राचे गुणधर्म दाखविणाऱ्या रेषा होत.

आ.४. विद्युत् प्रेरणा रेषा आणि विद्युत् क्षेत्र यांच्यातील संबंध : (१) विद्युत् प्रेरणा रेषा , (२) प बिंदुतील क्षेत्र रेषा, (३) न बिंदूतील क्षेत्र रेषा.धन बिंदुभाराच्या प्रेरणा रेषा बिंदुभारातून अरीय (त्रिज्यीय) मार्गाने सर्व दिशांना अपसारी होणाऱ्या सरळ रेषा होत. बिंदुभार ऋण असल्यास प्रेरणा रेषा आकृतीत दाखविल्याप्रमाणेच परंतु बिंदु-अभिमुख असतात. एकसारख्या परिमाणाच्या धन व ऋण भारांतील आणि दोन धन भारांतील विद्युत् प्रेरणा रेषा आ.३ मध्ये दाखविल्या आहेत. साधारणपणे विद्युत् क्षेत्राची दिशा जागोजागी बदलत असल्याने या रेषा वक्र असतात (आ. ४). त्यांच्यावरील कोणत्याही बिंदूजवळ विद्युत् क्षेत्राची दिशा त्या बिंदूत काढलेल्या स्पर्शिकेने दाखविली जाते. म्हणजेच त्या बिंदूवर विद्युत् भार ठेवल्यास विद्युत् क्षेत्रामुळे त्यावर कार्यशील असणारी प्रेरणा स्पर्शिकेच्या दिशेने कार्य करते.

सुसम विद्युत् क्षेत्राची दिशा व परिमाण सर्व बिंदूंत सारखे असल्याने त्याच्या प्रेरणा रेषा सरळ, समांतर असून त्यांच्यातील अंतर समान असते. विद्युत् प्रेरणा रेशा विद्युत् सदिश क्षेत्राचे पुढील नियमांनुसार वर्णन करतात : (१) विद्युत् प्रेरणा रेषेची दिशा सदिश क्षेत्राच्या दिशेनेच असते. (२) या रेषेची घनता क्षेत्राच्या मूल्याच्या समप्रमाणात असते. (रेषांची घनता म्हणजे दिलेल्या बिंदुजवळील एकक क्षेत्रफळाला लंबरूप छेदणाऱ्या रेषांची संख्या होय). (३) विद्युत् प्रेरणा रेषा धन विद्युत् भारातून बाहेर निघतात आणि ऋण भारात विराम पावतात (संपतात).   दोन भारांमध्ये या रेषा अखंड असतात. (४) विद्युत् भारातून बाहेर निघणाऱ्या अगर त्यात विराम पावणाऱ्या रेषांची संख्या भाराच्या मूल्याच्या समप्रमाणात असते. या प्रमाणातील स्थिरांक मूल्य निवडीचे स्वातंत्र्य असल्याने निवडलेल्या स्थिरांक मूल्यावर एकक भारातून बाहेर निघणाऱ्या अगर त्यात विराम पावणाऱ्या रेषांची संख्या ठरते.

विद्युत् दाब आणि वर्चस् : एखाद्या पदार्थातून थोडे इलेक्ट्रॉन बंधमुक्त करून बाहेर काढून त्याला धन विद्युत् भारित करणे शक्य आहे पण त्याहूनही अधिक संख्येने इलेक्ट्रॉन काढू लागलो, तर पदार्थात्याची आकर्षण प्रेरणा वाढल्याने आणखी इलेक्ट्रॉन बाहेर काढणे अवघड होत जाते. अशा स्थितीत इलेक्ट्रॉन बंधमुक्त करून त्याला बाहेर काढण्यासाठी अधिक ऊर्जा खर्च करावी लागते. शास्त्रीय भाषेत याचे वर्णन करताना त्या पदार्थाचे विद्युत् वर्चस् वाढत आहे, असा शब्दप्रयोग केला जातो. विद्युत् वर्चस् व्होल्टमध्ये मोजतात व त्याला विद्युत् दाब अगर विद्युत् वर्चसाद्वारे करता येते. उदा., धन वर्चस् दुप्पट झाले, तर इलेक्ट्रॉन काढायला दुप्पट कार्य करावे लागते. याउलट ऋण वर्चस् वाढले, तर ते जास्त ऋण होत असल्याने इलेक्ट्रॉनावरील प्रतिसारण प्रेरणा वाढून इलेक्ट्रॉन बाहेरून आत घुसविणे अधिकाधिक अवघड होत जाते.

इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन यांच्यामधील स्थिर विद्युत् आकर्षणाची प्रेरणा जरी विश्वातील मूलभूत प्रेरणांपैकी एक असली, तरी विद्युत् प्रवाहाचे वहन होण्यासाठी आवश्यक असणारी इलेक्ट्रॉनांची पध्दतशीर गती त्यामुळे उत्पन्न होत नाही. विद्युत् मंडलाच्या दोन बिंदूतील विद्युत् दाब इलेक्ट्रॉनला एका बिंदूपासून दुसऱ्या बिंदूपर्यंत जाण्यास प्रवृत्त करतो. रिक्त अवकाशातून इलेक्ट्रॉनाची हालचाल होत असेल, तर एका बिंदूपासून दुसऱ्या बिंदूपर्यंत जाण्याने  इलेक्ट्रॉनाला कीती ऊर्जा मिळेल, याचे मापन त्या दोन बिदुंमधील विद्युत् दाबामार्फत होते. स्थितिज ऊर्जेचे गतिज ऊर्जेत रूपांतर झाल्याने इलेक्ट्रॉनाला ऊर्जा मिळते.

विद्युत् वर्चस् : कार्य, ऊर्जा आणि वर्चस् या संकल्पना वापरून विद्युत् क्षेत्राचे वर्णन अधिक सोपे करता येते.विद्युत् क्षेत्रामध्ये विद्युत् भार ठेवल्यास त्यावर प्रेरणा क्रिया करू लागते. त्यामुळे भार एका स्थानापासून दुसरीकडे हालविण्यासाठी क्षेत्राच्या प्रेरणेविरूध्द बहिःकार्य करावे लागते. अक्षय्यता हा विद्युत् क्षेत्राचा गुणधर्म असल्याने याचा परिणाम म्हणून विद्युत् भार अ बिंदूपासून ब बिंदूपर्यंत हलविण्यासाठी करावे लागणारे बहिःकार्य फक्त अ आणि ब च्या स्थानावर अवलंबून नसते. याचा अर्थ अ पासून ब पर्यंत आपण सरळ रेषेत अगर वक्र मार्गाने गेलो, तरी सारखेच कार्य करावे लागते.  या कार्याच्या संख्यात्मक मूल्याला  अ आणि ब बिंदूमधील वर्चस् फरक असे नाव आहे. हे वर्चस् (V) व्होल्ट मध्ये मोजतात म्हणून

V =

W

जूल /कुलंब = व्होल्ट …   …   (५) 

q

 पुष्कळ वेळा वर्चसामधील फरकाएवजी अ आणि ब बिंदूंचे वर्चस् हवे असते.  अशा वेळी अ ( किंवा ब ) बिंदू आणि अनंत अंतरावरील दुसरा बिंदू यांच्या वर्चसांमधील फरक मांडला असता अ ( किंवा ब ) बिंदेचे वर्चस् मिळते.  

VA =

WA

व्होल्ट आणि  

VB=

WB

व्होल्ट 

q

q

कारण अनंत अतरावरील बिंदूचे वर्चस् शून्य असते. यावरून

V = VA – VB =

WA – WB

=

W

हे स्पष्ट होते. 

q

q

   वरील समीकरणात WA (अगर WB) चे मूल्य म्हणून अनंत अंतरावरून qविद्युत् भार अ (अगर ब) बिंदूपाशी आणण्यासाठी केलेले बहिःकार्य होय.


समवर्चस् पृष्ठ :  विद्युत् क्षेत्रातील निरनिराळ्या बिंदूंचे वर्चस् निरनिराळे असते परंतु समान वर्चस् असणारेही अनेक बिंदू असतात.  या सर्व बिंदूतून जाणाऱ्या काल्पनिक पृष्ठभागाला समवर्चस् पृष्ठ असे नाव आहे.  उदा., धन बिंदूभाराच्या विद्युत् क्षेत्रात बिंदूभारापासून r अंतरावर वर्चस् q/r या प्रमाणात बदलत असल्याने r त्रिज्येच्या गोलाच्या पृष्ठभागाशी वर्चस् समान असणार, हे स्पष्ट आहे. r ला निरनिराळी मूल्य देऊन समान वर्चस् असणाऱ्या गोलांना श्रेणी तयार होईल. विद्युत् क्षेत्राच्या विद्युत् प्रेरणा रेषा या गोलांना लंबरूप असल्याने गोलांच्या त्रिज्यांशी एकरूप असणार हे स्पष्ट आहे.

गौस स्त्रोत सिद्धांत :  पृष्ठभागाने सर्व बाजूंनी परिसीमित (बंदिस्त) असलेल्या घनफळात ठेवलेल्या भारांच्या विद्युत् क्षेत्रासाठी गौस (गाउस ) सिध्दांत लावला जातो.  हा सिध्दांत कुलंब व्यस्त वर्ग नियमावर आधारित असून गणितामध्ये पुढील दोन प्रकारे हा मांडता येतो (समीकरणे ६ व ७).

 

 

⟶   ⟶

1

 

 

qi

 

(१)समाकल स्वरूप :cs

E.d s =

o 

v p dv किंवा =

o 

…   (६)

 

 

 

 

i

 

 

वरील समीकरणाच्या डाव्या बाजूला विद्युत् क्षेत्राच्या लंबरूप घटकाचे पृष्ठ समाकल[⟶ अवकलन व समाकलन] असून उजव्या बाजूला त्या पृष्ठभागाने बंदिस्त केलेल्या घनफळातील एकूण विद्युत् भार भागिले ∈ ही राशी आहे. गौस सिध्दांतान्वये या दोहोंचे मूल्य समान आहे.

विद्युत् प्रेरणा रेषांच्या रूपात वरील समीकरणाचा अर्थ समजण्यास जास्त सोपा आणि वापरण्यास विशेष उपयुक्त आहे.  क्षेत्राच्या लंबरूप घटकाचे पृष्ठसमाकल घनफळातून बाहेर जाणाऱ्या विद्युत् प्रेरणा रेषांच्या एकूण संख्येइतके असते. यालाच बाहेर जाणारा विद्युत् प्रेरणा स्त्रोत म्हणतात वरील समीकरणात ही राशी डाव्या बाजूला मांडली आहे. म्हणजेच गौस सिद्धांतान्वये परिसीमित घनफळातील एकूण विद्युत् भार  भागिले ∈o इतके स्त्रोताचे मूल्य असल्याने व एकूण विद्युत् भार माहीत असल्याने  

 

E

चे मूल्य मिळविता येते.

 

  विद्युत् भार वितरण समात्र (प्रमाणबद्ध) असलेल्या प्रणालींचे क्षेत्र वरील समीकरणाने अत्यंत सोप्या गणिताने मिळविता येते. हा गौस सिद्धांताचा स्थिर विद्युत् मधील महत्त्वाचा उपयोग होय. या सिध्दांतामुळे विद्युत् प्रेरणा रेषांच्या संकल्पनेला पुष्टी मिळते. यामुळेच गौस सिद्धांताला विद्युत् प्रेरणा रेषेचे गणितातील स्वरूप असेही म्हटले जाते.

 

 

(२) अवकल स्वरूप : div

E

= P/ϵo …………….  (७)

वरील समीकरणात डाव्या बाजूला विद्युत् क्षेत्राचे अपसारण मांडले आहे. याचा अर्थ परिसमीत घनफळाचे एका बिंदूमध्ये आकुंचन झाल्यावर दर एकक घनफळातून बाहेर जाणाऱ्या विद्युत् प्रेरणा स्त्रोताचे मूल्य होय. एकक घनफळातील एकून विद्युत् भार भागिले ∈o ही राशी समीकरणाच्या उजव्या बाजूला आहे, म्हणजेच एकून भार घनता भागिले ∈o इतके डाव्या बाजूच्या स्त्रोताचे मूल्य असते. वरील (६) व (७) या समीकरणांवरून पुढील साधित समीकरण (८) मिळते.याला गौस अपसारण सिद्धांत म्हणतात.

     → →

            → 

cs E.ds =

v div E dv   ……………. (८)

 

  अपसारण सिध्दांताद्वारे सदिश राशीच्या समाकलाचे अदिश राशीच्या समतुल्य समाकलात रूपांतर कसे करायचे याचे दिग्दर्शन होते. अशा रुपांतराने गणित सोडविणे तुलनेने सोपे होते. 

 गौस सिद्धांत विद्युत् क्षेत्रासाठी आहे. अवकल समीकरणाचा उपयोग करून परिसिमीत घनफळातील भाराच्या विद्युत् वर्चसाने (V) पूर्ण करण्याचे समीकरण (९) गौस सिद्धांतावरून साधता येते. या समीकरणाला प्वासाँ समीकरण असे नाव आहे.

2V

+

2V

+

2V

=∇2V=

P

……………..   (९)

∂X2

∂Y2

∂Z2 

o

 घनफळामध्ये जर विद्युत् भार नसेल, म्हणजेच p चे मूल्य जर शून्य असेल, तर प्वासाँ समीकरणाचे विशिष्ट उदाहरण म्हणून

   ∇ 2V = 0…………………………………….. (१०)

 हे समीकरण मिळते. याला लाप्लास समीकरण असे नाव आहे. स्थिर विद्युत्च्या अभ्यासात ही समीकरणे फार महत्त्वाची मानली जातात. व मर्यादा मूल्य गणिते सोडविताना ती अनेकदा वापरावी लागतात.

विद्युत् धारणा : विद्युत् वर्चस् आणि भार यांच्यातील संबंध स्पष्ट करण्यास, त्याचप्रमाणे विद्युत् भारित संवाहकातील प्रेरणा, प्रेरणायुग्म आणि विद्युत् ऊर्जा इत्यादींचा ऊदापोह करण्यासाठी क्षमता मिळते. संकल्पनेचा उपयोग होतो. ऊर्जेमुळे कार्य करण्याची क्षमता मिळते. इतर विद्युत् भारित कणांना ढकलायला अगर ओढायला लावून विद्युत् कणांना कामाला लावता येते. यावरून असे दिसते की, विद्युत् भारित कण तयार करणे हा ऊर्जा संचयनाचा एक मार्ग आहे. उदा., काचेची दांडी विद्युत् भारित होत असताना विद्युत् कण साठविले जात असतात. परंतु काचेच्या दांडीवर फारच थोडी विद्युत् ऊर्जा साठविता येते.

संवाहकाची विद्युत् धारणा म्हणजे दिलेल्या वर्चसाला तो संवाहक जास्तीत जास्त कीती विद्युत् भार धारण करू शकतो, ती क्षमता होय. अलग ठेवलेल्या संवाहाकावर +q विद्युत् भार ठेवल्यास त्याचे वर्चस् समजा V होत असेल (त्यापासून अनंत अंतरावर वर्चस् शून्य मानून), तर विद्युत् भार भागिले वर्चस् या गुणोत्तरास त्या संवाहकाची विद्युत् धारणा असे म्हणतात.

C =

q

…………………….. (११)

V

   विद्युत् धारणा जितकी जास्त तितकी विद्युत् भार साठविण्याची क्षमता जास्त असते.  आ. ५. अलग ठेवलेला +q भारित संवाहक : विद्युत् प्रेरणा रेषा अंनत अंतरावरील −q भारावर विराम पावतात : (१) संवाहकाचा पृष्ठभाग.ही व्याख्या वापरून भूमितीय आकाराच्या संवाहकांची धारणा गणिताने काढता येते. जसे, r त्रिज्येच्या पोकळ गोलाची धारणा C= 4 π∈or इतकी येते म्हणजेच गोलावरील विद्युत् भार आणि त्याचे वर्चस् यांच्यात सम प्रमाण असते. माध्यमाची विद्युत् पार्यता आणि गोलाची त्रिज्या यांच्या सम प्रमाणात धारणा असते. संवाहाकाच्या धारणेचा विचार करताना त्याच्या भोवतीचे आसमंत दुर्लक्षिता येत नाही. कारण संवाहाकावरी +q भारापासून निघणाऱ्या विद्युत् प्रेरणा रेषांना विराम पावण्यासाठी स्थान असावे लागते. अलग ठेवलेल्या संवाहाकांवरील + q भारापासून निघणाऱ्या विद्युत् प्रेरणा रेषा अनंत अंतरावरील –q भारावर विराम पावतात. (आ.५) अनंत अंतरावर वर्चस् शून्य असल्याने –q भाराचा संवाहाकाच्या विद्युत् धारणेवर परिणाम होत नाही. अलग नसलेल्या संवाहाकावर समभार असलेल्या शेजारच्या संवाहक आणि निरोधकांचा प्रभाव पडून संवाहाकाचे वर्चस् वाढते आणि विद्युत् धारणा घडते.धारणा वाढण्यासाठी q चा विषमभार संवाहाजवळ ठेवणे आवश्यक ठरते.


आ. ६. आदर्श धारित्र : क वरून निघाणाऱ्या सर्व विद्यत् प्रेरणा रेषा ख वर विराम पावतात. इ. स.१७४० मध्ये विद्युत् ऊर्जा साठविण्यासाठी एका चांगल्या उपकरणाचा शोध लावण्यात आला. या उपकरणाला विद्युत् धारित्र म्हणतात. साध्या विद्युत् धारित्रामध्ये दोन संवाहाकमध्ये निरोधक ठेवून ते अलग केलेले असतात. निरोधित केले असल्याने एका संवाहाकाला धन विद्युत् भार तर दुसऱ्याला ऋण विद्युत् भार देता येते. विद्युच भारित धारित्राच्या बाहेरील दोन बाजू तारेने जोडल्यावर ऋण बाजूकडून धन बाजूकडे तारेतून इलेक्ट्रॉन जातात, म्हणजेच इलेक्ट्रॉनांचे आधिक्य असलेल्या बाजूंकडून त्यांची कमतरता असणाऱ्या बाजूकडे त्यांचा प्रवाह सुरू होतो. दोन्ही बाजूंचा विद्युत् भार नाहीसा (सारखा) होईपर्यंत इलेक्ट्रॉनांचा प्रवाह सुरू राहतो. इलेक्ट्रांनांचा संचय करण्याच्या धारित्राच्या क्षमतेला धारित्राची विद्युत् धारणा म्हणतात. दुप्पट धारणा असलेले धारित्र दुप्पट संख्येच्या इलेक्ट्रॉनांच्या तितक्याच विद्युत् दाबाने संचय करते. संवाहाकाने क्षेत्रफळ, त्यांच्यातील अंतर आणि निरोधकाचा प्रकार या तीन गोष्टींवर धारणा अवलंबून असते.

विद्युत् धारणेची संकल्पना विद्युत् धारित्रामध्ये भूर्त स्वरूपात दिसते. आ.६ मध्ये सान्निध्यात राहून क ला प्रभावित करत असेल आणि क वरून निघणाऱ्या सर्व विद्युत् प्रेरणा रेषा ख वर विराम पावत असतील, तर या रचनेची विद्युत् धारणा फॅराडमध्ये पुढील सूत्राने देता येते. (V A-क चे वर्चस्, VB – ख चे वर्चस्)

C =

q

फॅराड ………. (१२) 

VA – VB

   आ. ७. (अ) समांतर पट्टी धारित्र (आदर्श) : (१) क्षेत्रफळ (आ) चितीय धारित्र.धारित्राचा महत्त्वाचा गुणधर्म म्हणजे दिलेला विद्युत् भार कमी वर्चसाला साठविणे हा होय. समीकरण (११) धारित्राच्या विशिष्ट रचनेला लागू पडते. या रचनेत ख संवाहक क ला दुरुन पूर्णपणे वेढून टाकतो. उदा., एकात एक असणारे (परंतु एकमेकांना स्पर्श न करणारे) एकच मध्य असलेल्या दोन पोकळ गोल या रचनेत + q पासून निघणाऱ्या विद्युत् प्रेरणा रेषा गळती न होता सर्व ख वरील – q मध्ये विराम पावतात. परंतु या रचनेत आतील संवाहाकाजवळ जामे दुर्गम असल्याने अशी आदर्श रचना व्यवहारात गैरसोयीचे ठरते. सर्वसाधारणपणे व्यवहारात वापरले जाणारे आकार म्हणजे समांतर पट्टी धारित्र (आ. ७ अ) आणि चितीय धारित्र (आ.७ आ.) हे होत. परंतु या दोन्हींच्या बाबतीत विद्युत् प्रेरणा रेषांची गळती न होण्याची खात्री बाळगता येत नाही. सुरक्षा कडे वापरल्यास विद्युत् प्रेरणा रेषांची गळती थांबुन बऱ्याच प्रमाणात आदर्श धारित्र मूल्याजवळ जाता येते. विद्युत् धारणा फॅराड या एककामध्ये मोजतात, परंतु हे एकक खूप मोठे असल्याने मायक्रोफॅराड (१०) पिकोफॅराड (१०) व मायक्रोफॅराड (१०१२) ही परिणामे प्रचलित आहेत.

धारणा कमी जास्त करण्यास वेगवेगळ्या निरोधक माध्यमांच्या उपयोग करतात. अभ्रक, मेण, रासायनिक द्रव्य या माध्यमांचा हवेचाही निरनिराळ्या प्रकारच्या धारित्रांत उपयोग केला जातो. कोरड्या हवेचाही निरोधक म्हणून धारित्रांत उपयोग करता येतो. परंतु काच, अभ्रक, प्लॅस्टिक, आगर विशिष्ट प्रकारचा कागद, विद्युत् विच्छेद्द यांचा निरोधक म्हणून वापर केल्याने उच्च धारणा मिळते. अशी डझनावारी धारित्रे रेडिओग्राही किंवा दूरचित्रवाणी संचांत वापरतात. धारित्र निरनिराळ्या आकारांचे आणि आकारमानांचे मिळतात व ते निरनिराळ्या पदार्थांपासून बनविले जातात.

आ. ८. (अ) धारित्राची चिन्हे : (१) चलपट्टी, (२) विद्युत् विच्छेद्यीय (आ) धारित्रांचे जाळे C1, C2, C3−विद्युत् धारित्रे.सारख्या उंचीच्या, एकमेकींशेजारच्या काढलेल्या समांतर दोन जाड रेषा हे धारित्रांचे चिन्ह म्हणून आकृतीमध्ये वापरतात. बदलत्या धारणेचे धारित्र दाखविण्यासाठी  समांतर रेषा तिरक्या बाणाने छेदतात. रासायनिक धारित्राची टोके धन आणि ऋण असल्याने त्याच्या चिन्हांमधील रेषांजवळ धन आणि ऋण खुणा करतात [(आ. ८. अ)].

विद्युत् मंडलामध्ये हव्या असलेल्या गुणधर्मांची आणि मूल्यांची धारणा मिळण्यासाठी कीत्येकदा अनेक धारित्राचे जाळे वापरावे लागते. याचे एक साधे उदाहरण आ. ८ (आ) मध्ये दाखविले आहे. क आणि ख बिंदूमधील  आ. ९. एकसरी धारित्रमाला : V, V1, V2, V3− वर्चेभेद मूल्येसममूल्य धारणा काढण्यासाठी समीकरण (१२) वापरतात. याचा अर्थ क आणि ख मध्ये परिणामी एकच धारित्र जोडले असून त्याचे सममूल्य आकृतीतील धारित्र जाळ्यांइतके आहे. पुष्कळ धारित्र जाळी एकसरी आणि अनेकसरी पद्धतीच्या धारित्र जोडणीच्या मिलाफातून तयार होत असल्याने या प्रमुख जोडणीचे नियम पुढे दिले आहेत. 

एकसरी धारित्र माला या प्रकारात धारित्रे एकापुढे एक अशी साखळी पध्दतीने जोडतात. आ. ९ मध्ये धारित्रांची या पध्दतीची जोडणी व व q भार एका टोकाकडून दुसऱ्या टोकाकडे स्थलांतरित होताना प्रत्येक धारित्रावर निर्माण होणारे + q भार दाखविले आहेत. धारित्रांवरील वर्चोभेद पुढीलप्रमाणे आहे.

V1=

q

,V2 =

q

,V3 =

q

C1

C2

C3

 क आणि ख दोन टोकांमधील एकूण वर्चोभेद  

 V = V1 +   V2 +   V3  …       …..     (१३)

 विद्युत् भाराची विभागणी न घेता वर्चोभेदाची विभागणी होणे हे या प्रकारच्या जोडणीचे वैशिष्टे होय. समीकरण १२ मधील सूत्र वापरून काढलेली सममूल्य धारणा,

1

=

V

=

V1 + V2 + V3

=

1

+

1

+

1

C

q

q

C1

C2

C3

किंवा

1

=

∑ 

1

………………. (१४)

C

i

Ci

 इतकी येते. या जोडणाचे कार्य वर्चस् विभाजकाप्रमाणे होते.   


आ. १०. अनेकसरी धारित्रमाला अनेकसरी धारित्र जोडणीत मालेतील प्रत्येक धारित्राचे एक एक टोक एकत्र करतात आणि दुसरी सर्व टोके वेगळी एकत्र करतात. आ.१० मध्ये दाखविल्या अनेकसरी जोडणी पद्धतीत Q भाराचे विभाजन होऊन तो q1, q2, q3……. …. इत्यादींमध्ये विभागला जातो, परंतु धारित्रांच्या टोकांतील वर्चोबेद सर्व धारित्रांत सारखाच असतो, हे या प्रकारच्या जोडणाचे वैशिष्टय होय. सममूल्य धारणा समीकरण (१५) नुसार मिळते.

C=

q

=

q1 + q2 + q3

= C1 + C2+ C3

किंवा

C=

Ci

… …. (१५)

V

V

i

 

  आ. ११. संवाहकातील विद्युत् प्रवर्तन : (अ) विद्युत् स्थितिक प्रवर्तन, (आ) ख हा धन विद्युत् भार जवळ असताना क संवाहकावरील विद्युत् भाराचे विभक्तीकरण (ए) ख विद्युत् भार दूर नेल्यावर राहणारे संवाहकाचे दोन विद्युत् भारित भाग. स्थिर विद्युत् प्रवर्तन : विद्युत् भारित पदार्थांच्या सान्निध्यात निर्विद्युत् पदार्थांत तात्पुरते विद्युतीकरण झाल्याचे आढळते. मुख्यतः फक्त संवाहाकवर होणाऱ्या या परिणामाला विद्युत् प्रवर्तन असे नाव आहे. दोन भाग करता येणारा क संवाहक ख या धन भाराजवळ ठेवल्यावर क मधील विद्युत् भाराचे विभक्तितीकरण झाल्याचे आ.११ मध्ये दिसत आहे. खऱ्या सान्निध्यात कचे दोन भाग सुटे केल्यावर प्रत्येक भागावर समान मूल्याचे विरुध्द भार असनेल्यावरदेखील दोन्ही भागांवर विद्युत् भार राहिलेला नंतरच्या दोन भागांत दाखविला आहे (आ. ११).

वरील प्रयोग निरोधकावर केल्यावर काय आढळते ते आ. १२ मध्ये दाखविले आहे. निरोधक जरी विद्युत् भाराकडे आकर्षित होत असले, तरी दोन भाग सुटे केल्यावर ते आ. १२. निरोधकातील विद्युत् प्रवर्तन (आ. ११ मधील क्रिया केल्यानंतर दोन अभारित निरोधक राहतात). विद्युत् भारित झाल्याचे आढळत नाहीत. यावरून असे दिसते की, संवाहकातील मुक्त भार प्रवर्तन करणाऱ्या विद्युत् भाराच्या आकर्षण अगर प्रतिसार प्रेरणेप्रमाणे स्वतंत्रपणे हालचाल करतात, परंतु निरोधकातील धन आणि ऋण भार एकमेकांशी निबध्द असल्याने आणि त्यांची एकमेकांपासून वेगळी हालचाल फारच असल्याने निरोधकाचे दोन भाग सुटे केले, तरी विद्युत् भार एकमेकांपासून अलग होऊ शकत असल्याने दोन भाग अभारित राहतात.

प्रवाही विद्युत् 

स्थिर विद्युत् क्षेत्राचा उपयोग करून संवाहाकामध्ये तात्पुरता विद्युत् प्रवाह सुरू करणे शक्य आहे. परंतु नियत (स्थिर) प्रवाह चालू ठेवण्यासाठी विद्युत् चालक प्रेरणा व (वि. चा. प्रे) आवश्यक असते. असमान विद्युत् वर्चस् असणारे दोन संवाहक तांब्याच्या तारेने जोडले, तर दोन्ही संवाहकाचे वर्चस् समान पातळीवर येईपर्यंत तारेतून विद्युत् प्रवाह वाहतो, ज्या संवाहकाकडे हा प्रवाह वाहत आहे. तेथून तो परत उच्च वर्चसाला असलेल्या पहिल्या संवाहकाकडे तितक्याच त्वरेने परत नेणारे साधन तयार केले. तर संवाहकांमधील वर्चोभेद आणि विद्युत् क्षेत्र कायम राहून तांब्याच्या तारेत नियत प्रवाह सुरू राहील. या प्रकारच्या साधनाला वि.चा.प्रे. चे उगमस्थान म्हणता येईल. व्होल्टा विद्युत् चिती हे वि.चा.प्रे. चे उदाहरण होय. वि.चा.प्रे. मुळे मंडलामध्ये विद्युत् भार बंद मार्गाने पूर्णपणे फिरवला जातो आणि तारेमध्ये खर्च होणारी q (= V2 – V1) यांपासून गतिज ऊर्जा निर्माण न होता सममूल्य उष्णता निर्माण होते.

विद्युत् मंडल : १८०० मध्ये इटालिटन शास्त्रज्ञ आलेस्सांद्रो व्होल्टा यांनी विद्युत् चितीचा शोध लावल्यानंतर विजेच्या अभ्यासाला नवी दिशा मिळाली. व्होल्टा विद्युत् चिती ही आधुनिक विद्युत् घटमालेची पहिली आवृत्ती होय. नियत विद्युत् प्रवाह सुरू ठेवण्यासाठी वि.चा.प्रे. चा अंतर्भाव असलेले संवाहक मंडल आवश्यक असते. संवाहकाची केलेली रचना म्हणजे विद्युत् मंडल होय. या रचनेत एका किंवा त्याहून प्रवाह वहनात बहुतेक वेळा ऊर्जा खर्च होत असल्याने व्यवहारातील कोणत्याही मंडलाचा ऊर्जा उद्गम हा महत्त्वाचा घटक असतो. या ऊर्जा उदगमास वि.चा.प्रे. असे नाव आहे. मंडलातून प्रवाह वाहता ठेवण्यासाठी लागणारी ऊर्जा स्थिर विद्युत् क्षेत्राकडून मिळू शकत नाही. कारण मंडलातून बंद मार्गाने विद्युत् भार फिरवून परत पहिल्या जागी आणण्यामध्ये स्थिर विद्युत् क्षेत्राने केलेले कार्य शून्य असते, म्हणून, स्थिर विद्युत् क्षेत्रापेक्षा वेगळा ऊर्जा उद्गम असावा लागतो. वि.चा.प्रे. हे प्रत्येक विद्युत् भारावर केलेले कार्य असल्याने ते व्होल्टमध्ये मोजतात.

विशिष्ट उद्दिष्टांसाठी विद्युत् प्रवाह नियंत्रित करण्याचे कार्य विद्युत् मंडल करीत असते. विद्युत् तापक मंडलाप्रमाणे उष्णता अगर विद्युत् प्रकाश मंडलाप्रमाणे प्रकाश निर्माण करणे अगर छानक [⟶ छानक, विद्युत्] मंडलाप्रमाणे विद्युत् संदेशामधून काही विविक्षित तरंग काढून टाकणे यांसारखे एखादे उद्दीष्ट असते. विद्युत् मंडलात रोधक, प्रवर्तक धारित्र, वर्चस्मापक, स्विच इ. घटक वापरले जातात व हे घटक संवाहक तारेने एकमेकांना जोडतात. या तारांमधुन घटकांत विद्युत् प्रवाह वाहतो. रेडिओ व्हॉल्व्ह अगर ट्रँझिटर इ. इलेक्ट्रॉनीय साधने जेव्हा विद्युत् मंडलामध्ये जोडली जातात तेव्हा त्या मंडलांना इलेक्ट्रॉनिय मंडले म्हणतात [⟶ विद्युत् मंडल].

ओहम नियम : थोडी ऊर्जा खर्च करून विद्युत् प्रवाह सुरू करता येणे हा धातूंचा एक गुणधर्म आहे. विद्युत् भारांचा ओघ म्हणजे विद्युत् प्रवाह होय. संवाहक प्रणालीतील बिंदूतून दर सेकंदाला वाहणाऱ्या विद्युत् भाराला विद्युत् प्रवाह म्हणतात. त्याची खालीलप्रमाणे व्याख्या करता येते.  

i =

dq

कुलंब / सेकंद ……. १६) 

dt

  दर सेकंदाला एक कुलंब भाराचा ओघ म्हणजे एक अँपिअर प्रवाह होय. संकेतानुसार प्रवाहाची दिशा म्हणजे धन भाराच्या ओघाची दिशा होय. संवाहकातून विद्युत् प्रवाह वाहत असताना संवाहकातील मुक्त इलेक्ट्रॉनांचा ओघ म्हणजेच विद्युत् प्रवाह निर्माण होत असल्याने अशा बाबतीत ऋण भाराचा ओघ प्रवाहाच्या विरुध्द दिशेने असतो.    


धातूच्या तारेमध्ये विद्युत् प्रवाह सुरू संवाहकात विद्युत् क्षेत्र निर्माण व्हावे लागते. फक्त स्थिर विद्युत् मध्ये संवाहाकात विद्युत् क्षेत्र नसते. विद्युत् प्रवाहाबाबत ही स्थिर विद्युत् मधील परिस्थिती नसून संवाहारकातून नियत गतीने वाहणाऱ्या विद्युत् भाराचे विविरण आहे. सामान्यतः प्रवाहाचे मान तारेच्या दोन्ही टोकांमधील वर्चोभेदाच्या सम प्रमाणात असते.  

V = i R                                …  ……(१७)

विद्युत् प्रवाह आणि वर्चोभेद यांच्यातील या संबंधास ओहम नियम असे म्हणतात. येथे V हा वर्चोभेद असून I हे प्रवाहाचे मान आहे. आणि R ला संवाहकाचा रोध त्याच्या तापमानाप्रमामे वाढतो. जेव्हा रोधकातून  घटकात याचा उपयोग करतात. त्याचप्रमाणे मंडलातील प्रवाह आणि वर्चोभेद करण्यासाठी रोधकाचा उपयोग होतो. रोधक तारेच्या लांबी, जाडीप्रमाणे तिचा विद्युत् प्रवाह वहनाला असलेला रोध बदलतो. उदा., लांबी L आणि लंबच्छेद क्षेत्रफळ A असलेल्या तारेचा रोध (R) पुढील सूत्राने मांडता येते.

R = ρ 

L

ओहम.    … ….  (१८)

A

ρ या स्थिरांकास त्या धातूची रोधकता किंवा विशिष्ट रोध असे नाव आहे. निरनिराळ्या धातूंसाठी याचे मूल्य वेगवेगळे असते. रोधकतेच्या व्यस्तांकाला त्या धातूची संवाहकता असे म्हणतात.

σ =

1

म्हो / मी. …. ..(१९)

ρ

म्हो हा शब्द ओहमचे इंग्रजी स्पेलिंग उलट लिहून तयार झाला आहे.  

विद्युत् प्रवाहाचे चुंबकीय परिणाम : एखाद्या संवाहकातून विद्युत् प्रवाह वाहत असताना त्या संवाहकाभोवती चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते. हा परिणाम एच.सी. ओर्स्टेड या डच शास्त्रज्ञांनी प्रथम १८२० साली प्रयोगांद्वारे दाखवून दिला. या चुंबकीय क्षेत्राची दिशा आंद्रे मारी अँपिअर यांच्या उजव्या हाताच्या नियमाने मिळू शकते. चुंबकसूचीवर थोड्या अंतरावर विद्युत् संवाहक अनुयोजित करिन त्यावर उजवा हात विशिष्ट स्थितीत पालथा धरला असता हाताची बोटे विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने ठेवल्यास चुंबकसूचीचा उत्तर ध्रुव आंगठ्याच्या दिशेने प्रवाहाच्या दिशेने विचलित होतो. नंतर अँपिअर यांनी दोन विद्युत् संवाहक तारांमधील आकर्षण किंवा प्रतिसारण यासंबंधी प्रयोग केले.

एक एकक विद्युत् प्रवाह एक सेंटिमीटर लांबीच्या गोल वाकवलेल्या संवाहकाच्या केंद्रबिंदूपाशी एक एकक चूंबकीय क्षेत्र निर्माण करतो. विद्युत् प्रवाहाच्या या एककला विद्युत् चुंबकीय एकक म्हणतात. या एककाच्या एक दशांश भागाला अँपिअर म्हणतात. अँपिअर हे विद्युत् प्रवाहाचे एकक होय. विद्युत् प्रवाहाच्या चुंबकीय परिणाम विद्युत् प्रवाह मापकात वापरलेला असतो [⟶ गॅल्व्हानोमीटर, विद्युत् प्रवाहमापक].

चुंबकीय क्षेत्रातील संवाहकावरील यांत्रिक प्रेरणा : विद्युत् प्रवाह वाहून नेत असलेला संवाहक दुसऱ्या (बाह्य) चुंबकीय क्षेत्रात ठेवल्यास बाह्य चुंबकीय क्षेत्राचा विद्युत् प्रवाहावर परिणाम होऊन संवाहकावर यांत्रिक प्रेरणा कार्य करू लागते. या प्रेरणेची दिशा डाव्या हाताच्या फ्लेंमिंग नियमाने निश्चित करता येते. यानुसार दाव्या हाताच्या मधले बोट व आंगठा एकमेकांना काटकोन करून ठेवले असता तर्जनी चुंबकीय क्षेत्राची दिशा व मधले बोट विद्युत् प्रवाहाची दिशा दाखवित असतील, तर आंगठा यांत्रित प्रेरणेची दिशा दाखवितो. चुंबकीय क्षेत्राच्या विद्युत् प्रवाहावरील यांत्रिक प्रेरणेचा उपयोग विद्युत् प्रवाहमापक, विद्युत् चलित्र तसेच इतरही अनेक उपकरणांत करतात. उदा., विद्युत् चलित्रात विद्युत् प्रवाहाच्या साह्याने यांत्रिक शक्ती निर्माण होते. [⟶विद्युत् चलित्र].

विद्युत् दाब, विद्युत् रोध व विद्युत् संवाहकता : एखाद्या विद्युत् संवाहाकाच्या दोन टोकांमध्ये एक विद्युत् घट जोडल्यास त्यातून विद्युत् प्रवाह वाहू लागतो. एकाऐवजी दोन विद्युत् घट एकसरीत जोडल्यास प्रवाहाचे प्रमाण वाढते. कारण प्रत्येक विद्युत् घट ठराविक प्रमाणात विद्युत् दाब निर्माण करतो आणि प्रवाहाचे प्रमाण विद्युत् दाबावर अवलंबून असते. विद्युत् दाबाचे एकक व्होल्ट असे आहे. एखाद्या तारेतून i अँपिअर विद्युत् प्रवाह वाहत असेल व त्या तारेच्या टोकांमधील विद्युत् दाब V व्होल्ट असेल, तर समीकरण (१७) लागू पडते.

वस्तूंचा रोध त्यांच्या तापमानावरसुद्धा (T) अवलंबून असतो. धातूंचा विद्युत् रोध त्यांच्या तापमानाबरोबर वाढत जातो. एखाद्या तारेचा रोध शून्य सेल्सियस या तापमानास R0 असेल, तर T अंश से. या तापमानाला त्याचा रोध खालील सूत्राने मिळविता येतो.

RT = R0 (१ + α T)       …          …. (१८)

यातील α या स्थिरांकाला रोधतापगुणांक म्हणतात. हा सर्वसाधारणपणे धन असतो. परंतु कार्बन, जर्मेनियम व सिलिकॉन या अघातवीय द्रव्यांचे रोधतापगुणांक ऋण असतात म्हणजेच तापमान वाढल्यास त्यांचा विद्युत् रोध कमी होतो.

आ. १३ रोधकांची जोडणी : (अ) एकसरी जोडणी (आ) समांतर जोडणी (R अक्षरांनी रोध व i अक्षरांनी विद्युत् प्रवाह दाखविले आहेत).विद्युत् रोधकांची जोडणी : विद्युत् रोधकांच्या जोडणीच्या एकसरी जोडणी व समांतर (अनेकसरी) जोडणी या दोन पध्दती असून त्या आ.१३ मध्ये दाखविल्या आहेत. मंडलातील विद्युत् वर्चस् अगर विद्युत् प्रवाह यांची विभागणी करण्यासाठी यांचा उपयोग करतात. उदा., एकसरी जोडणीत विद्युत् वर्चसाची विभागणी होते. क-ख मधील एकूण रोध वैयक्तिक रोधकांच्या बेगजेएवढा असतो. (R = R1 + R2 + R3 + +….) याउलट समांतर जोडणीमध्ये एकूण विद्युत् प्रवाहाची निरनिराळ्या रोधकांमध्ये विभागणी होते आणि क-ख मधील एकूण रोध (R) हा असा मिळतो.

1

=

1

+

1

+

1

+      …. ….

R

R1

R2

R3

 

याचा उपयोग विद्युत् मंडलातील प्रवाह नियंत्रित करण्यासाठी केला जातो. अशा रीतीने मंडलातील विद्युत् प्रवाह कमी करण्यासाठी त्याला समांतर जोडलेल्या रोधाला पार्श्वमार्गी किंवा शाखांतरी रोध म्हणतात. असा शाखांतरी रोध विद्युत् प्रवाहमापकात वापरलेला असतो.


रोधकांचे व्यावहारिक प्रकार: कार्बन रोधक : या प्रकारचे रोधक ग्रॅफाइट व चिकण माती यांच्या मिश्रणाने बनविलेले असतात. यांचे आकारमान कमी असते. पण त्यांचे मूल्य मात्र नेमके हवे तेवढे ठेवता येत नाही. असे रोधक बहुधा बिनतारी यंत्रणेत व इतर विद्युत् उपकरणांत वापरतात.

धातूच्या तंतूचे रोधक: अशा प्रकारचे रोधक मँगनीज किंवा नायक्रोम या मिश्रधातूची तार एका वर्तुळाकृती दंडावर गुंडाळून बनवितात. अशा प्रकारच्या रोधकांचे मूल्य मात्र अगदी बिनचूकपणे हवे तेवढे ठेवता येते. पण अशा रोधकांचे आकारमान त्यामानाने मोठे असते. (विद्युत् रोधक थर्मिस्टर)

विद्युत् संबंधी विविध एकके व त्यांचे निश्चितीकरण : विद्युत् रोधाचे एकक : रोधाच्या व्यावहारिक एककला ओहम म्हणतात. आंतरराष्ट्रीय संकेताप्रमाणे पाऱ्याच्या १०६.३ सेंमी. उंचीच्या व १४.४५२१ ग्रॅ. वजनाच्या स्तंभाच्या रोधाला (तापमान शून्य अंश सेल्यिअस) एक ओहम असे संबोधितात. रोधांचे निरपेक्ष मूल्य काढण्याच्या फिरत्या वेटोळ्याची पद्धत, लोरेंट्स पद्धत, कीरखोफ पद्धत इ. अनेक पध्दती आहेत.

विद्युत् प्रवाहाचे एकक : विद्युत् प्रवाहाच्या एककला अँपिअर म्हणतात. आंतरराष्ट्रीय कराराप्रमाणे सिल्व्हर नायट्रेटाच्या विद्रावातून दर सेकंदाला ०.००१११८ ग्रॅ. चांदी निर्माण करणाऱ्या प्रवाहाला एक अँपिअर असे नाव देण्यात आले आहे. अँपिअरचे निरपेक्ष मूल्य काढण्यासाठी अनेक पध्दती वापरल्या जातात. विद्युत् प्रवाहाच्या वरील व्याख्येला धरून प्रवाहमापनाची सर्वांत प्राथमिक पध्दत म्हणजे तो प्रवाह चांदीच्या कुपीमधुन ठराविक वेळ वाहू देऊन तेवढया वेळात जमा झालेल्या चांदीच्या वजनावरून त्याचे मूल्य काढणे हाच होय. परंतु प्रयोगशाळेत नेहमी असे करणे अवजड असते म्हणून सामान्यतः रॅली प्रवाहतुला व केल्व्हिन प्रवाहतुला या पध्दती उपयोगात आणतात.

विद्युत् चालक प्रेरणेचे एकक : मंडलातून विद्युत् प्रवाह वाहण्यास कारणीभूत असणाऱ्या प्रेरणेने विद्युत् चालक प्रेरणा म्हणतात. हिचे एकक व्होल्ट असून आंतरराष्ट्रीय संकेतानुसार कॅडमियमाच्या प्रमाण विद्युत् घटाची वि.चा.प्रे.२० अंश से. ला १.०१८६४ व्होल्ट समजली जाते. (विद्युत् घट).

तापविद्युत् प्रवाह : एका धातूच्या संवाहकाची दोन टोके दुसऱ्या एका धातूच्या संवाहकाच्या दोन टोकास जोडून तयार होणाऱ्या युग्माच्या दोन संधीचे तापमान भिन्न भिन्न ठेवल्यास त्या युग्मातून विद्युत् प्रवाह वाहू लागतो. या प्रवाहास तापविद्युत् प्रवाह म्हणतात व या परिणामास सीबेक परिणाम म्हणतात.

तपयुग्मात निर्माण होणारा विद्युत् प्रवाह आणि वि. चा. प्रे. ही तपयुग्मात वापरण्यात आलेले दोन धातू दोन संधीमधील तापमानांतील फरक या दोन गोष्टीवर अवलंबून असतात. धातूंच्या पुढील तापविद्युत् श्रेणीतील दोन धातूंच्या अनुक्रमात जास्त तफावत असल्यास त्यापासून बनविलेल्या युग्माची तापविद्युत् चालक प्रेरणा जास्त असते. अँटिमनी, आर्सेनिक, लोखंड, कॅडमियन, जस्त, चांदी, सोने, पारा,मँगनीज, तांबे, प्लॅटिनम, पॅलॅडियम, कोबाल्ट, निकेल, बिस्मथ ही तापविद्युत् श्रेणी आहे.

एखाद्या तपयुग्मात शीतसंधीचे तापमान शुन्य अंश से. ठेवून उष्ण संधीचे तापमान वाढवीत गेल्यास वि. चा. प्रे सुरूवातीस वाढत जाते. Tn या तापमानाजवळ तिचे मूल्य सर्वांत जास्त होते. पण नंतर ते कमी कमी होत जाऊन, Ti या तापमानाशी ते शून्य होते. त्यानंतर तापमान आणखी वाढल्यास त्याची दिशा बदलते, म्हणून Tn त्यानंतर तापमानास आणखी तापमान व  Ti या तापमानास तापापवर्तन तापमान म्हणतात.

पेल्त्ये परिणाम : जे. सी. ए. पेल्त्ये यांना असे दिसून आले की, दोन धातूंच्या संधीमधून विद्युत् प्रवाह एका विशिष्ट दिशेने सोडल्यास या संधीमध्ये उष्णता निर्माण होते व प्रवाहाची दिशा बदलल्यास त्याच संधीमध्ये गारवा निर्माण होतो. हा परिणाम तापविद्युत्मधील सीबेक परिणामाच्या उलट आहे. एखाद्या संधीत उष्णता किंवा गारवा निर्माण होण्याचे प्रमाण त्या दोन धातूंवर संधीच्या तापमानावर व या संधीतून वाहून गेलेल्या एकूण विद्युत् भारावर अवलंबून असते. एक कुलंब विद्युत् भार संधीतून जितकी उष्णता किंवा गारवा निर्माण होतो तिला पेल्त्ये  गुणक म्हणतात.

टॉमसन परिणाम : एखाद्या धातूचे एक टोक उष्ण व दुसरे टोक थंड ठेवून त्यांतून विद्युत् प्रवाह सोडल्यास असे दिसून येते की, त्या धातूच्या मध्यभागी उष्णता निर्माण तरी होते किंवा तरी होते. या परिणामावरून टॉमसन परिणाम म्हणतात. हे नाव सर. विल्यम टॉमसन यांच्यावरून आले आहे. तांबे, चांदी किंवा अँटिमनी या धातूमध्ये विद्युत् उष्ण टोकाकडून थंड टोकाकडे वाहिल्यास त्या धातू मध्ये उष्णता कमी होते. अशा धातूंना धन परिणामी टॉमसन धातू म्हणतात. याउलट, लोखंड, निकेल व बिस्मथ या धातूंमध्ये प्रवाह उष्ण टोकाकडून थंड टोकाकडे वाहिल्यास उष्णता नष्ट होते व प्रवाह थंड टोकाकडून उष्ण टोकाकडे वाहिल्यास उष्णता निर्माण होते. अशा धातूंना ऋण परिणामी टॉमसन धातू म्हणतात.

तापविद्युत् प्रवाहाचे उपयोग: व्यवहारात तापविद्युत्, प्रवाहाचा अनेक प्रकारे वापर केला जातो. त्यासाठी मुख्यतः सीबेक परिणाम व पेल्त्ये परिणाम यांचा उपयोग केला जातो. शुध्द धातूंपासून बनविलेल्या तरयुग्माची वि.चा, प्रे फारच कमी असते. त्यांचा उपयोग मुख्यतः अचूक मोजमापणासाठी केला जातो.

उष्णतामापक उदाहरण: यात एका लांब नलिकेत प्लॅटिनम व ऱ्होडियम या धातूंचे तपयुग्म बसविलेले असते. त्या धातूच्या तारांची दुसरी टोके विद्युत् प्रवाहदर्शकाला जोडलेली असतात. तपयुग्माला एखाद्या उष्ण वस्तूंचा स्पर्श झाल्यास तापविद्युत् प्रवाह निर्माण होतो. याचा परिणाम म्हणून प्रवाहदर्शकाचा काटा तापमानाच्या प्रमाणात विचलित होतो. अशा प्रकारे कोणत्याही वस्तूचे तापमान या उपकरणाने मोजता येते.

प्रारणमापक : या उपकरणाच्या साह्याने प्रकाश किंवा इतर प्रारणांचे मान (राशी) मोजता येते. यात दोन भिन्न धातूंचे एक तपयुग्मक बनविलेले असते. त्यांच्या संधीला काळा रंग दिलेला असतो. हे विद्युत् मंडल क्वॉर्ट्झाच्या तंतूच्या साह्याने दोन चुंबकीय धुव्रांच्या मध्ये टांगलेले असते. धातूंच्या संधीवर प्रकाशकीरण पडताच ते कीरण काळ्या रंगामुळे शोषले जाऊन त्या संधीचे  तापमान वाढते. त्यामुळे विद्युत् मंडलातून विद्युत् प्रवाह वाहू लागतो व विद्युत् मंडल प्रवाहाच्या प्रमाणात बदल होतो. त्या बदलावरून प्रारणाचे मान मोजता येते.

तापविद्युत् प्रवाहमापक : नभोवणी किंवा बिनतारी यंत्रणेत वाहणारे विद्युत् प्रवाह हे उच्च कंप्रता प्रवाह असतात. असले प्रवाह सामान्य (५० हर्ट्‌झच्या) प्रवाहमापकाच्या साह्याने मोजता येत नाहीत. याकरिता तापविद्युत् प्रवाहमापक वापरतात. त्यात उच्च कंप्रता प्रवाह बारीक तारेतून सोडण्यात येतात. त्या प्रवाहामुळे तार तापते. या तारेच्या जवळच तपयुग्माचा एक संधी बसविलेला असतो तो संधी तापल्यामुळे तपयुग्मात विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो व तो प्रवाह प्रवाहमापकाच्या साह्याने मोजता येतो. असा प्रकारे उच्च कंप्रता प्रवाह अप्रत्यक्ष रीत्या मोजता येतो.


उत्ताप विद्युत् : तोरमल्ली किंवा साखर यांच्या स्फटिकांत हा परिणाम दिसून येतो. अशा स्फटिकांचे तापमान बदलल्यास त्यात विद्युत् निर्मिती होते. अशा स्फटिकात एक विशिष्ट दिशा असते. या दिशेला विद्युत् अक्ष म्हणतात. स्फटिकाचे तापमान वाढविल्यास अक्षाची एक बाजू धन विद्युत् भारित होते व दुसरी बाजू ऋण विद्युत् भारित होते व दुसरी बाजू धन विद्युत् भारित होते, पण अशा स्फटिकाचा आंतरित रोध खार असल्यामुळे यातून फार विद्युत् प्रवाह मिळविता येत नाही.

उत्ताप विद्युत् निर्मितीच्या उलट परिणामही या स्फटिकामध्ये दिसून येतात. म्हणजे अशा स्फटिकाच्या विद्युत् अक्ष दिशेत बाहेरून विद्युत् क्षेत्र निर्माण केल्यास स्फटिकाचे तापमान बदलते. तसेच स्फटिकाचे घनफळ वाढणार नाही असा प्रकारे स्फटिक पकडून ठेवल्यास उत्ताप विद्युत् परिणाम मोठ्या प्रमाणात दिसून येतो. याला प्राथमिक परिणाम म्हणतात. पण स्फटिक जर मोकळा असेल, तर त्याचे तापमान वाढेल तसे त्याचे घनफळही वाढते व उत्ताप विद्युत् निर्मितीचे प्रमाण थोडे कमी होते. या परिणामाला दुय्यम परिणाम म्हणतात.

विजेचे उद्‌गम : विजेचे उद्‌गम हे मोठ्या प्रमाणात तिच्या वापरानुसार ठरतात.

तीव्र विद्युत् क्षेत्र निर्माण करण्यासाठी मुख्यत्वे स्थिर विद्युत् वापरतात. व्हॅन डी ग्राफ जनित्र हे असे क्षेत्र निर्माण करण्यासाठी वापरले जाणारे एक साधन आहे. निरोधक, धारित्र यांसारखे घटक उच्च विद्युत् दाबाला टिकून राहतात की नाहीत हे तपासुन पाहण्यासाठी अशी विद्युत् क्षेत्रे उद्योगधंद्यांत वापरतात. विद्युत् भारित कणांना प्रवेग देणारी क्षेत्रे म्हणूनही त्यांचा कणवेगर्धकात उपयोग होतो (कणवेगवर्धक).

हल्ली कमी वा शून्य कंप्रतेला प्रत्यावर्तन करणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाचा वापर करणाऱ्या प्रयुक्तींमध्येच मुख्यत्वे वीज वापरली जाते. प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह केल्यास वापरण्यास ⇨सेबॅश्वन झ्यानी दे फेरांटी यांनी सुरूवात केली (१८८५−९०). प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह अति-उच्च दाबाला दूर अंतरापर्यंत प्रेषित करता येतो. यामुळे विजेची गळती कमी प्रमाणात होते आणि ⇨रोहित्राचा वापर करून ग्राहकाला योग्य त्या विद्युत् दाबाचा विद्युत् पुरवठा कार्यक्षम रीतीने करणे शक्य होते. मुलामा देणे व धातूची निर्मिती या दोन कामांसाठी शून्य कंप्रतेचा (म्हणजे एएकदिश) विद्युत् प्रवाह मोठ्या प्रमाणात वापरतात. उदा., धातुकापासून (कच्चा धातूपासून) ॲल्युमिनियम मिळविणे [⟶ विद्युत् धातूविज्ञान].

कमी कंप्रतेची वीज मुख्यतः जनित्रांमार्फत निर्माण करतात. जनित्रात यांत्रिक ऊर्जेचे विजेत रूपांतर केले जाते. त्यात एका विद्युत् चुंबकाच्या दोन ध्रुवांमध्ये तांब्याच्या तारेचे एक धात्र (आर्मेचर) फिरत असते. व या धात्रात प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो. जरूरीप्रमाणे दिक्परिवर्तकाच्या साहाय्याने या प्रत्यावर्ता विद्युत् प्रवाहाचे एएकदिश प्रवाहात परिवर्तन करतात [⟶ दिक्‌परिवर्तन].

पाण्याच्या झोतावर चालणारे ⇨टरबाइन आणि वायूच्या झोतावर चालणारे टरबाइन अथवा एंजिन यांच्यापासून जनित्राला लागणारी यांत्रिक ऊर्जा मिळवितात. यासाठी अखेरिस दगडी कोळसा, खनिज तेल, नैसर्गिक इंधन वायू यांची ऊर्जा किंवा अणुऊर्जा वापरतात [⟶ विद्युत् जनित्र].

वीजनिर्मितीची चुंबकीय द्रवगतिकीय पद्धतीही वापरता येते. या पध्दतीने चुंबकीय क्षेत्रातून उच्च तापमानाचा वायू वाहतो व त्यामुळे अपेक्षित गती उपलब्ध होते. यासाठी जीवाश्म इंधनाच्या (दगडी कोळसा, खनिज तेल इ.) ज्वलनाने निर्माण होणाऱ्या घटकांचा बनलेला वायू वापरतात. संवाहकता वाढविण्यासाठी त्यात थोडे पोटॅशियम घालतात. या वायूंचे तापमान अति-उच्च असल्याने बाहेर पडणारा वायू परंपरागत जनित्रात उष्णतेचा उद्गम म्हणून वापरता येईल. अशा संयुक्त सुविधेची ३५ ते ४० टक्के असेल. अशा संयुक्त सुविधेची कार्यक्षमता ५० ते ५५ टक्के असेल. उलट परंपरागत जनित्रात सुविधेची सल्फर डाय-आक्साइडाचे उत्सर्जन ही अडचण येते. येथे या वायूची पोटॅशियमाबरोबर विक्रिया होते व तिच्यापासून निर्माण होणारा अवशिष्ट घन पदार्थ सहजपणे काढून टाकता येईल. शिवाय हा उपयुक्त पदार्थ हा या पध्दतीचा जादा फायदा आहे [⟶ चुंबकीय द्रवगतिकी].

अणुकेंद्रीय भंजन वा संघटन विक्रियकांचा (अणुभट्ट्यांचा) उपयोग करण्याची पध्दती अधिक सरळ आहे. या पद्धती अणुकेंद्रीय प्रक्रियेत मुक्त होणाऱ्या ऊर्जेचे सरळ विजेत रुपांतक होते. अणुकेंद्रीय वापरून पाहण्यात आली आहे [⟶ अणुऊर्जा अणुऊर्जेचे शांततामय उपयोग].

संदेशवहन सामग्री, दूरचित्रवाणी, रडार यांसारख्या उच्च कंप्रता प्रमाणातच वापरली जाते. वीज माफक प्रमाणात लागत असेल, तर त्यांच्याकरिता विद्युत् उद्गम म्हणून नेहमीचे शुष्क विद्युत् वापरता येतात. अशा रासायनिक घटांत रासायनिक ऊर्जेचे विजेत रूपांतर होते [⟶ विद्युत् घट].

ज्यांतून आयन पलीकडे जाऊ शकतात अशा पटलांचा वापर करणाऱ्या विद्युत् घटमाला या नंतर विकसित झाल्या. विशेषेकरून हायड्रोजन ऑक्सिजन प्रणालींचे चांगले इंधन-विद्युत् घट तयार करण्याचे प्रयत्न होत आहेत. ⇨इंधन-विद्युत् घट अवकाशयानांत व कृत्रिम उपग्रहांत मोठ्या प्रमाणात वापरतात.

एकाच विद्युत् मंडलात दोन असमान धातूंच्या (उदा., लोखंड व तांबे) संधीच्या तापमानांमध्ये फरक असल्यास त्या संधीकडे विद्युत् दाब निर्माण होतो, या परिणामाला सीबेक परिणाम म्हणतात. या तत्त्वावर आधारलेली तापविद्युतीय जनित्रे रशिया व अमेरिकेत यशस्वी झाल्याचे म्हणतात. अणुकेंद्रीय भंजन विक्रियकात निर्माण झालेले समस्थानिक (अणुक्रमांक तोच, पण भिन्न अणुभार असलेले त्याच मुलद्रव्याचे प्रकार) सुयोग्य कवचात बंदिस्त करून त्यांच्या किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणाऱ्या) क्षयातून निर्माण होणारी ऊर्जा अशी जनित्रे चालविण्याकरिता लागणाऱ्या उष्णतेसाठी वापरतात.

सौर विद्युत् घटात सौर ऊर्जेचे सरळ विजेत रूपांतर होते. कृत्रिम उपग्रह व अवकाशयाने यांमधील बहुतेक सर्व वीज या घटांपासून मिळवितात. बहुतेक सौर विद्युत् घट सिलिकॉनाच्या स्फटिकाचे बनवितात. या स्फटिकाच्या पृष्ठभागावर प्रकाश पडला की, प्रकाश ऊर्जेने काही अणुंमधील इलेक्ट्रॉन बाहेर काढले जातात. अशा रीतीने अणुतील इलेक्ट्रॉन निघून गेल्याने संयुजा पट्टात निर्माण झालेली मोकळी जागा (हिला छिद्र म्हणतात) व इलेक्ट्रॉन तयार होतात. सिलिकॉनाच्या शुध्द स्फटिकात असे इलेक्ट्रॉन व छिद्रे यांचा पुन्हा संयोग होतो व वीज निर्माण होत नाही. यावर उपाय म्हणून सिलिकॉनाचे अशुध्द स्फटिक बनवितात. या अशुध्द स्फटिकाच्या पृष्ठभागावरील अतिशय पातळ थरात जादा छिद्रे व आतल्या भागात जादा इलेक्ट्रॉन असतात. या स्फटिकांना अपद्रव्य स्फटिक म्हणतात. या स्फटिकांच्या पृष्ठभागावर प्रकाश पडला की, छिद्रे व इलेक्ट्रॉन वाहू लागून विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो.

बेल सौर विद्युत् घटमाला ही अर्धसंवाहक प्रयुक्ती आहे [⟶ अर्धसंवाहक], तारायंत्रविद्येची सेवा व कृत्रिम उपग्रह यांच्यातील संदेशवहन सामग्रीतील संचायक विद्युत् घटमालांना भारण विद्युत् प्रवाह पुरविण्यासाठी बेल सौर विद्युत् घटमाला वापरतात. या दृष्टीने कार्बनी द्रव्यांचेही अनुसंधान करणे उचित होईल. आद्य प्रकारची एक कार्बनी सौर विद्युत् घटमाला विकसित करण्यात आली आहे. [⟶ सौर विद्युत् घट].


दाबविद्युत्  व ⇨चुंबकीय आकारांतर हे आविष्कार वापरून यांत्रिक ऊर्जेने सरळ विजेत रूपांतर करता येते. ⇨ध्वनिकी व प्रतिबलमापन यांच्यात याचा थोडा उपयोग होतो. क्वॉर्ट्‌झाच्या स्फटिकावर दाब देऊन दाबविद्युत् निर्माण करता येते. श्रवणयंत्र, ध्वनिग्राहक, रेडिओ प्रेषक, दूरध्वनी इत्यांदींमध्ये असे स्फटिक वापरतात [⟶ दाबविद्युत्].

विजेचे परिणाम व उपयोग : संवाहाकातून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाचे काही उपयुक्त परिणाम होतात. उदा., उष्णता, प्रकाश, चुंबकत्व यांची निर्मिती, तसेच उपयुक्त विद्युत् रासायनिक परिणाम.

उष्णता : संवाहकातून जाताना विद्युत् प्रवाहाला संवाहकाकडून विरोध होतो व यामुळे उष्णता निर्माण होते. अशा रीतीने शेगडी इस्त्री, विद्युत् तापक यांसारख्या उपकरणांमध्ये खास प्रकारच्या तापक घटकांतून वीज पाठवून उष्णता निर्माण केली जाते. हे तापक घटक विजेच्या प्रवाहाला मोठ्या प्रमाणात विरोध करणाऱ्या द्रव्यांचे बनवितात. अशा खास प्रकारच्या तारेच्या वेटोळ्यातून वीज पाठविल्याने वेटोळी तापून लाल होतात.

प्रकाश : सर्व द्रव्यांच्या अणुंमध्ये ऊर्जा असते. सर्वसाधारणपणे अणुची एक विशिष्ट ऊर्जा पातळी असते.  अणुमध्ये जादा ऊर्जा शोषली जाते तेव्हा तो अधिक वरच्या ऊर्जा पातळीवर जातो. या अणूला उत्तेजित अणू म्हणतात. जादा ऊर्जा शोषल्यावर लगेचच अणू परत खालच्या ऊर्जा पातळीवर येतो. योग्य परिस्थितीत जेव्हा तो असा खालच्या ऊर्जा पातळीवर येतो, तेव्हा तो आपली जादा ऊर्जा (दोन पातळ्यांतील फरकाइतकी ऊर्जा) प्रकाशाच्या रुपात बाहेर टाकतो. ही क्रिया साधारणपणे वायुरूप पदार्थांत होते. घनरूप संवाहाकातून विजेचा प्रवाह वाहताना उष्णता निर्माण होते व तापमान वाढल्याने प्रकाशमान झालेला संवाहक प्रकाश उत्सर्जित करू शकतो. विजेच्या प्रदीप्त दिव्याचे कार्य या तत्त्वावर चालते. या दिव्याच्या तंतूमधून वीज वाहते तेव्हा हा तंतू जसजसा अधिकाअधिक तप्त होत जातो, तसतसा तो प्रकाशमान होत जातो व त्यातून प्रकाश बाहेर टाकला जातो [⟶ विद्युत् तापन, विद्युत् दिवे].

चुंबकत्व : एएकदिश विद्युत् प्रवाह वाहात असणाऱ्या तारेसारखा संवाहकाभोवती चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते. अशा तारेचे वेटोळे बनविल्यास त्यातून वाहणाऱ्या विजेमुळे त्याच्या आतील भागात चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता वाढते. अशा वेटोळ्याला ⇨परिनलिका म्हणतात. लोखंडाचा दंड परिनलिकेतील क्षेत्र निर्माण होते. बहुतेक विद्युत् चुंबक, लोखंडी गाभ्याभोवती परिनलिका गुंडाळून बनविलेले असतात. विजेची घंटा, दूरध्वनी उपकरण इत्यांदींचे कार्य अशा विद्युत् चुंबकावर चालते [⟶ विद्युत् चुंबक].

 

रासायनिक परिणाम : संवाहक विद्रावांतून एएकदिश विद्युत् प्रवाह गेल्यास रासायनिक विक्रिया होते. या प्रक्रियेला विद्युत् विच्छेदन म्हणतात. उदा., सौम्य सल्फ्युरिक अम्लाच्या पाण्यातील विद्रावातून एएकदिश विद्युत् प्रवाह पाठविल्यास पाण्याचे विद्युत् विच्छेदन होऊन ऑक्सिजन व हायड्रोजन वायू हे त्याचे घटक निर्माण होतात. धातूचा मुलामा देणे, धातू व त्यांची संयुगे तयार करणे, धातूंचे परिष्करण (शुध्दीकरण) करणे वगैरे प्रक्रियांमध्ये विद्युत् विच्छेदनाचा उपयोग होतो [⟶ विद्युत् विच्छेदन विद्युत् धातूविज्ञान, विद्युत् विलेपण].

वरील उपयोगांशिवाय विजेचे इतरही उपयोग आहेत. त्यांपैकी काहीत एएकदिश तर काहींत या प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह वापरतात. या उपयोगाचे घरगुती, औद्योगिक, संदेशवहन, वाहतुक, वैज्ञानिक अध्ययन व संशोधन असे गट करता येतात.

घरगुती : धुलीई यंत्र, मिश्रक, चक्की, शीत कपाट, उबदार पिशव्या, पंखे घड्याळे, इलेक्ट्रॉनीय वाद्ये, शेकावयाच्या उबदार पिशव्या, पंखे घड्याळे, पंप, दाढीचे यंत्र, छिद्र पाडण्याचे यंत्र, लिफ्ट इ. असंख्य गृहोपयोगी, येत्रोपकरणांसाठी वीज वापरतात.

औद्योगिक : वीज ही आधुनिक उद्योगाची प्राथमिक गरज आहे. छिद्रक. मोठे पंप, लेथ, चक्री कर्तक, पिठाची गिरणी इ. चालविण्यासाठी विद्युत् चलित्रे वापरतात. शिवाय वाहकपट्टे, धातू वितळविणे, मुलामा देणे, वितळजोडकाम, यारी, उच्चालक यंत्रे, गणक, संगणक, रोबॉल्ट, इलेक्ट्रॉनीय उपकरणे, टंकलेखन यंत्रे, छपाईची यंत्रे, छायाप्रती व झेरॉक्स प्रती काढणारी यंत्रे, जाहिराती इ. विविध ठिकाणी वीज आवश्यक असते.

संदेशवहन : दूरचित्रवाणी, नभोवाणी, दूरध्वनिविद्या, तारायंत्रविद्या, इ. संदेशवहन वीज जगभर वापरतात. कृत्रिम उपग्रह, रडार, सोनार व इतर धोकासूचक यंत्रणा, दूरमुद्रक, अनुचित्र प्रेषण, मजकूर व चित्रे दूरवर पाठविणे वगैरेंसाठी वाज लागते.

वाहतूक : रेल्वे, ट्रामगाड्या, ट्राली बस, विद्युत् ठिणगी गुडदी असलेल्या मोटारगाड्या, विद्युत् मोटारगाडी, जहाजे (डिझेल-विद्युत् एंजिन), तसेच जहाजे व विमाने यांचे मार्गनिर्देशन करणारी इलेक्ट्रानीय साधने, अवकाशयाने, रॉकेट व कृत्रिम उपग्रह बरीचशी नियामक यंत्रणा वगैरेंमध्ये वीज वापरली जाते.

वैज्ञानित अध्ययन व संशोधन : वैज्ञानिक अध्ययनाच्या आणि संशोधनाच्या बहुतेक आधुनिक सामग्रीत वीज वापरली जाते. हवामानविषयक परिस्थितीची नोंदणी करणाऱ्या व विजेला संवेदनशील असलेल्या कृत्रिम उपग्रहांवरील प्रयुक्ती, रेडिओ दूरदर्शक, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक, कणवेगवर्धक, क्ष-कीरण छायाचित्रण, क्रमवीक्षण, इलेक्ट्रॉन विवर्तन इ.वैज्ञानिक अध्ययनाच्या व संशोधनाच्या कामी वीज गरजेची असते.


विजेचे शरीरावर होणारे परिणाम व विद्युतीय सुरक्षितता : विद्युत् प्रवाह या संज्ञेत तारेतून वाहणाऱ्या विजेचे मान (राशी) व्यक्त होते. विद्युत् प्रवाह अँपिअरा या एककात मोजतात. अँपिअर एकक मोठे असल्याने व दैनंदिन वापरासाठी एवढया मोठ्या प्रवाहाची गरज नसल्याने मिलिअँपिअर (अँपिअरचा एक हजारांश भाग) हे एकक असतात. २५० व्होल्टवर चालणाऱ्या १०० वॉटच्या प्रदीप्त दिव्यातून सु. ४०० मिलिअँपिअर प्रवाह वाहतो, या उदाहरणावरून या एककाची कल्पना येईल. तारेतून विद्युत् प्रवाह वाहताना प्रत्यक्षात इलेक्ट्रॉनांचे वहन होत असते. या इलेक्ट्रॉनांची संख्या जितकी जास्त तेवढे प्रवाहाचे मान जास्त असते. दर सेकंदास तारेतून १०१५ इतके इलेक्ट्रॉन वाहत असतात तेव्हा १ मिलिअँपिअर प्रवाह वाहत असतो.

बऱ्याच व्यक्ती हातातून वाहणारा ३० मिलिअँपिअरपर्यंतचा प्रवाह सहन करू शकतात. मात्र यामुळे स्नायूंचे आकुंचन होऊन वेदना होतात. प्रवाह ४० मिलिअँपिअरपर्यंत वाढल्यास व्यक्ती बेशुध्द पडते. ५० मिलिअँपिअर प्रवाहाला हृदयाचे  संतुलन बिघडून त्याच्या स्पंदनाचा वेग सेंकदाला ७२ वरून ६०० पर्यंतही वाढतो. अशा तऱ्हेने हृदयाचे व नाडीचे ठोके यांत समकालीकरण राहत नाही. याला निलय तंतुक आकुंचन म्हणतात. प्रवाह ८० मिलिअँपिअरपर्यंत वाढल्यास मृत्यू  ओढवतो. शरीरातून विद्युत् प्रवाह किती काळ वाहतो हेही महत्त्वाचे असते. शरीरातून कमी प्रवाह जास्त काळ वाहिल्यास होणारी शरीराची हानी ही मोठा प्रवाह थोडा वेळ वाहिल्याने होणाऱ्या हानीपेक्षा जास्त असते.

विद्युत् दाब या संज्ञेचा अर्थही अशाच प्रकारे लक्षात घ्यायला हवा. ज्याप्रमाणे पाण्याचा दाब वाढविल्यास नळातून अधिक जोराने पाणा वाहते (किंवा जास्त पाणी नळात येते), त्याचप्रमाणे विद्युत् दाब वाढल्यास तारेतून अथवा शरीरातून जास्त प्रवाह वाहतो. घरगुती वापरासाठी विजेचा दाब २२० व्होल्ट असतो व तो प्राणघातक असतो म्हणून अमेरिका व यूरोपीय देशांत वीज पुरवठा ११० व्होल्ट या विद्युत् दाबाने  करतात. मोटारगाडीतील विद्युत् घटमाला २४ व्होल्टची असते व ती पूर्ण सुरक्षित असते. पण इतका कमी विद्युत् दाबदेखील शरीराला लावल्यास प्राणघातक ठरू शकतो.

अशा तऱ्हेने विद्युतीय सुरक्षितता ही महत्त्वाची गोष्ट आहे. विद्युत् सामग्रीचा अभिकल्प (आराखडा) तयार करणारे, तिची चाचणी घेणारे, ती उभारणारे आणि तिचे परीक्षण करणारे यांच्यावर मुख्यतः अशा सामग्रीचा सुरक्षितता अवलंबून असते. तथापि विद्युत् सामग्री सुरक्षितपणे कशी वापरावी आणि संभाव्य अपघात, धोके कसे टाळावेत याची माहीती प्रत्येकालाच असायला हवी.

विजेची उपकरणे, विजेवर चालणारी हत्यारे अथवा १२० किंवा २४० व्होल्ट विद्युत् दाबावर चालणारी गृहोपयोगी उपकरणे सदोष असली, तरच त्याच्यांपासून विजेचा धक्का बसण्याचा धोका असतो. सुरक्षिततेच्या मानकांनुसार बनविलेली, दक्षतापूर्वक परीक्षण केलेली व योग्य त्या मानक संस्थेने मान्यता किमान असते. अर्थात वापर झाल्याने सामग्रीची झीज होऊन अथवा तिचा दुरूपयोग झाल्याने तिच्यात दोष निर्माण होतात. यामुळे आगीची व विजेचा धक्का बसण्याची शक्यता वाढते. जुनाट तारांवरचे तांब्याचे, चकाकणारे ठिपके, लोंबणाऱ्या तारा, सदोष मुख्य तार व मोडकीतोडकी सामग्री आणि जोडावयाची साधने (उदा., धारकला गुडदी प्लग) किंवा नवशिक्या कारागिराने सामग्रीचे तारकाम दुरुस्त करण्याचा केलेला प्रयत्न वगैंरेमुळे सामग्रीत दोष निर्माण होतात. अशा सदोष साधनाच्या विद्युत् मंडलाशी आपल्या शरीराचा संपर्क येणार नाही, अशी दक्षता घेतल्यास धोके टाळता येतात.

शरीरातून विजेचा प्रवाह वाहत गेल्यावरच धक्क्याच्या गंभीर धोका उद्भवतो, असा प्रवाह हातपायांतून शरीरात शिरू शकतो. म्हणून हात ओले असताना, ओले बूट घातलेले असताना, पायांत काही न घालता जमिनीवर उभे असताना विजेचा झटका बसण्यास अनुकूल परिस्थिती असते. म्हणून अशा स्थितीत चालू असलेल्या उपकरणांच्या धातूच्या मुठीला कधीच स्पर्श करू नये. याउलट कोरडे हातमोजे व बूट, जाड रबरी बूट व कोरडा पृष्ठभाग वा जमीन यांमुळे १२० किंवा २४० व्होल्ट विद्युत् दाब वापरणाऱ्या उपकरणाचा धक्का बसण्याची शक्यता नसते.

उच्च विद्युत् दाबासाठी केवळ कोरडे बूट व कोरडी जमीन एवढेच पुरेसे ठरत नाही. उच्च विद्युत् दाब वाहून नेणारी तार तुटून मोटारगाडीवर पडल्यास आतील व्यक्तींनी मोटारगाडीतच बसून रहावे, कारण जमिनीला स्पर्श झाल्यास त्यांचा मृत्यू ओढवू शकतो. अशी तार तुटून पडल्याचे लक्षात आल्यावर बाहेरच्या लोकांनी मोटारगाडीतील लोकांना आतच बसून रहायला सांगावे, कोणालाही तुटलेल्या तारेजवळ जाऊ देऊ नये आणि या घटनेची खबर पोलिसांना व संबंधित वीज कंपनीला द्यावी.

विद्युत् सामग्रीचा अभिकल्प तयार करणारे पुढील चार प्रकारांना विद्युतीय सुरक्षितता प्रत्यक्षात आणू शकतात : (१) उच्च विद्युत् दाबाची तार अतिशय उंचावरून नेतात. अशा तारेपर्यंत पोहोचेल अशा रीतीने पतंग किंवा नियंत्रणासाठी तारा असलेली विमानाची प्रतिकृती उडवू नये. अशा तारांजवळील खांबावर किंवा झाडांवर चढू नये. (२) संरक्षक कवच वापरल्याने व्यक्ती व विद्युत् मंडल एकमेकांच्या संपर्कात येत नाहीत. उदा., दूरचित्रवाणी संचाच्या बाहेरील पेटीमुळे ३०,००० व्होल्ट एवढ्या उच्च विद्युत् दाबाच्या तारांना स्पर्श होण्याचे टळते. (३) विद्युत् निरोधनामुळे विद्युत् प्रवाह त्याच्या योग्य मार्गात बंदिस्त होतो. निरोधन निर्दोष असताना उपकरण विश्वासार्ह रीतीने चालते व ते सुरक्षितही असते. मात्र काही प्रकारचे निरोधन द्रव्य जुने झाल्यावर ठिसूळ बनते व त्याला भेगा पडतात. निरोधक एकसारखे वाकविलेले राहिल्याने अशा भेगा पडू शकतात. चुकीचा वापर व उच्च तापमान यांमुळे कोणतेही निरोधक खराब होऊ शकते व यामुळे उपकरणाचे धातूचे कवच किंवा चौकट विद्युत् भारित होऊन धक्का बसू शकतो. विजेवर चालणाऱ्या काही उपकरणांत विद्युत् चलित्र त्याच्या चौकटीपासून निरोधित केलेले असते व अशी चौकट निरोधक प्लॅस्टिकच्या बनविलेली असते. अशा दुहेरी निरोधनामुळे उपकरणाची सुरक्षितता पुष्कळच वाढते. तथापि दाढीचे यंत्र, छिद्र पाडावयाचे गिरमीट किंवा कचरा काढावयाचे यंत्र (व्हॅक्युम क्लिनर) यांसारखे विद्युत् चलित्रावर चालणारे  कोणतेही साधन पाण्यात बुडविल्यास प्राणघातक ठरु शकते. (४) ⇨भूयोजनामुळे आकाशातून पडणारी वीज व रोहित्रातील दोष यांच्यापासून संरक्षण होते. नेहमीच्या परिस्थितीत जमिनीकडे जाणारा विद्युत् दाब मर्यादित राहतो व कमी विद्युत् रोधाचा मार्ग उपलब्ध असतो आणि यामुळे सदोष प्रवाहामुळे वीज वाहून नेणाऱ्या संवाहकातील वितळ तार वितळून अथवा ⇨विद्युत् मंडल खंडक चालू होऊन सदोष ठिकाणचा प्रवाह बंद होतो. वाहक मार्ग, पेट्या, उपकरणे, चलित्राच्या चौकटी यांसारख्या सामग्रीतील वीज वाहून न नेणारी धातूची सर्व आवरणे ही तारकाम प्रणालीतील भूयोजन तारेल जोडतात. यामुळे आवरणांवर विद्युत् दाब निर्माण होत नाही आणि सदोष ठिकाणातील विद्युत् प्रवाह वरीलप्रमाणे वितळतार वितळून अथवा विद्युत् मंडल खंडकाद्वारे बंद पडतो. काही उपकरणांच्या गुडदीतच (प्लगमध्येच) भूयोजनाची सोय केलेली असते.

भूयोजन दोषनिवारक साधनामुळे आग व विजेचा धक्का या धोक्यांपासून जवळजवळ संपूर्ण संरक्षण मिळते. काही मिलिअँपिअर एवढा अगदी कमी प्रवाहही नेहमीच्या मंडलातून जमिनीकडे गेला. तरी भूयोजन दोषनिवारकाला या फरकाचे संवेदन होते व विद्युत् मंडल खंडक चालू होऊन विद्युत् प्रवाह बंद पडतो. या निवारकाचे हे काम अतिशय त्वेरेने होते व अशा रीतीने संवाहक (तार) ते जमीन संपर्कात मधील विद्युत् धक्क्याची तीव्रता मर्यादित राहते. परिणामी अगदी लहान मुलांच्या बाबतीही सुरक्षितता खूपच वाढते. 

पहा : अर्धसंवाहक एएकदिश विद्युत् प्रवाह तडित् दाबविद्युत् निरोधन, विद्युत् प्रकाशविद्युत् प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह भूविद्युत् लोह विद्युत् वातावरणीय विद्युत् विद्युत् घट विद्युत् रोधक विद्युत् स्वाहक.

संदर्भ : 1. Abelson, P. H. Energy, Use, Conservation  and Supply. 1974.

           2. Beanely, B, I Bleaney, B. Electricity and Magnetism, New York, 1976.

           3. Duffin, W. J. Electricity  and  Maganetism, London, 1965.

          4. Feynman, R. P and Kurrelmeyerm  B Mails W.H. Electricity and magnesium, Princeton, 1967.

          5. Kurrelmeyer, B. Mais, W. H. Electricity and Magnetism, Princeton, 1967.

          6. Noakes, G. R. A Text Book of Electricity and Magnetism, London, 1959.

         7. Panofsky, W. K. H. Philips, M. Classical Electricity and Magnetism, Reading, Mass., 1962.

        8. Pugh , E, M, Pugh, E. W. Principles of Electricity and magnetism, Readingm Mass, 1985.

         9. Purcell, E. M,  Principles of Electricity and magnetism, Vol, 2. Singapore.1984.

       10. Scotta, W.T. The Physic of Electricity and  magnetism, New York, 1959.

       11.  Starling, S. G, Woodall A. J. Electrify and magnetism for  Degree Students, London, 1960.

 कर्णिक म. भा. तिळगूळ, वि. गो.

आगाशे, वसंत वा. ठाकूर, अ. ना.

Close Menu
Skip to content