Electric power
विद्युत शक्ति वह दर है जिस पर विद्युत परिपथ द्वारा विद्युत ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है। शक्ति की एस. आई. इकाई वाट है, एक जूल प्रति सेकंड। मानक उपसर्ग अन्य एस. आई. इकाइयों की तरह वाट पर भी लागू होते हैंः हजारों, लाखों और अरबों वाट को क्रमशः किलोवाट, मेगावाट और गीगावाट कहा जाता है। एक आम गलत धारणा यह है कि विद्युत ऊर्जा खरीदी और बेची जाती है, लेकिन वास्तव में विद्युत ऊर्जा खरीदी और बेची जाती है। उदाहरण के लिए, उपभोक्ताओं को बेची जाने वाली बिजली को ऊर्जा की मात्रा, किलोवाट-घंटे (किलोवाट को घंटों से गुणा करके) के संदर्भ में मापा जाता है, न कि उस दर के आधार पर जिस पर यह ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है। विद्युत शक्ति का उत्पादन आमतौर पर विद्युत जनरेटर द्वारा किया जाता है, लेकिन इसकी आपूर्ति विद्युत बैटरी जैसे स्रोतों द्वारा भी की जा सकती है। यह आमतौर पर एक विद्युत ग्रिड के माध्यम से विद्युत ऊर्जा उद्योग द्वारा व्यवसायों और घरों (घरेलू मुख्य बिजली के रूप में) को आपूर्ति की जाती है। विद्युत शक्ति को संचरण लाइनों द्वारा लंबी दूरी तक पहुँचाया जा सकता है और इसका उपयोग उच्च दक्षता के साथ गति, प्रकाश या गर्मी जैसे अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। परिभाषा विद्युत शक्ति, यांत्रिक शक्ति की तरह, काम करने की दर है, जिसे वाट में मापा जाता है, और पी अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है। एक विद्युत धारा I द्वारा उत्पादित वाट में विद्युत शक्ति जिसमें V के विद्युत विभव (वोल्टेज) अंतर से गुजरने वाले हर t सेकंड में Q कूलोंब का आवेश होता है, वह हैः जहाँः W जूल में कार्य करता है t सेकंड में समय है Q कूलोंब में विद्युत आवेश है V विद्युत विभव या वोल्ट में वोल्टेज है I एम्पीयर में विद्युत प्रवाह है अर्थात, वाट = वोल्ट गुणा एम्प। व्याख्या विद्युत ऊर्जा को ऊर्जा के अन्य रूपों में तब परिवर्तित किया जाता है जब विद्युत आवेश विद्युत विभव अंतर (वोल्टेज) के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, जो विद्युत परिपथों में विद्युत घटकों में होता है। विद्युत ऊर्जा के दृष्टिकोण से, एक विद्युत परिपथ में घटकों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता हैः सक्रिय उपकरण (ऊर्जा स्रोत) यदि विद्युत प्रवाह को निम्न विद्युत क्षमता से उच्च की दिशा में प्रवाहित करने के लिए मजबूर किया जाता है, तो सकारात्मक आवेश नकारात्मक से सकारात्मक टर्मिनल की ओर बढ़ते हैं, आवेशों पर काम किया जाएगा, और ऊर्जा को किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा से विद्युत संभावित ऊर्जा में परिवर्तित किया जा रहा है, जैसे कि यांत्रिक ऊर्जा या रासायनिक ऊर्जा। जिन उपकरणों में ऐसा होता है उन्हें सक्रिय उपकरण या बिजली स्रोत कहा जाता है; जैसे कि विद्युत जनरेटर और बैटरी। कुछ उपकरण या तो एक स्रोत या एक भार हो सकते हैं, जो उनके माध्यम से वोल्टेज और धारा पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, एक रिचार्जेबल बैटरी एक स्रोत के रूप में कार्य करती है जब यह एक परिपथ को बिजली प्रदान करती है, लेकिन एक भार के रूप में जब यह बैटरी चार्जर से जुड़ा होता है और रिचार्ज किया जा रहा होता है। निष्क्रिय उपकरण (भार) यदि पारंपरिक धारा उपकरण के माध्यम से उच्च क्षमता (वोल्टेज) से कम क्षमता की दिशा में प्रवाहित होती है, तो सकारात्मक आवेश सकारात्मक (+) टर्मिनल से नकारात्मक (-) टर्मिनल की ओर बढ़ता है, काम उपकरण पर आवेशों द्वारा किया जाता है। टर्मिनलों के बीच वोल्टेज के कारण आवेशों की स्थितिज ऊर्जा उपकरण में गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इन उपकरणों को निष्क्रिय घटक या भार कहा जाता है; वे परिपथ से विद्युत शक्ति का 'उपभोग' करते हैं, इसे ऊर्जा के अन्य रूपों जैसे यांत्रिक कार्य, गर्मी, प्रकाश आदि में परिवर्तित करते हैं। उदाहरण विद्युत उपकरण हैं, जैसे कि प्रकाश बल्ब, विद्युत मोटर और विद्युत हीटर। प्रत्यावर्ती धारा (एसी) परिपथों में वोल्टेज की दिशा समय-समय पर उलट जाती है, लेकिन धारा हमेशा उच्च क्षमता से निम्न क्षमता की ओर बहती है। चूंकि विद्युत शक्ति किसी घटक के अंदर या बाहर बह सकती है, इसलिए एक परिपाटी की आवश्यकता होती है जिसके लिए दिशा सकारात्मक शक्ति प्रवाह का प्रतिनिधित्व करती है। एक परिपथ से एक घटक में बहने वाली विद्युत शक्ति को मनमाने ढंग से एक सकारात्मक संकेत के रूप में परिभाषित किया जाता है, जबकि एक घटक से एक परिपथ में बहने वाली शक्ति को नकारात्मक संकेत के रूप में परिभाषित किया जाता है। इस प्रकार निष्क्रिय घटकों में सकारात्मक बिजली खपत होती है, जबकि बिजली स्रोतों में नकारात्मक बिजली खपत होती है। इसे पैसिव साइन कन्वेंशन कहा जाता है। प्रतिरोधी परिपथ प्रतिरोधी (ओहमिक, या रैखिक) भारों के मामले में, शक्ति सूत्र (पी = आई. वी.) और जूल के पहले नियम (वी = आई. आर.) को ओम के नियम (वी = आई. आर.) के साथ जोड़ा जा सकता है ताकि विघटित होने वाली शक्ति की मात्रा के लिए वैकल्पिक अभिव्यक्तियाँ उत्पन्न की जा सकेंः जहाँ आर विद्युत प्रतिरोध है। प्रत्यावर्ती धारा परिपथों में, प्रेरण और धारिता जैसे ऊर्जा भंडारण तत्वों के परिणामस्वरूप ऊर्जा प्रवाह की दिशा में आवधिक परिवर्तन हो सकते हैं। ऊर्जा प्रवाह (शक्ति) का वह भाग, जो एसी तरंग के पूरे चक्र में औसत होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक दिशा में ऊर्जा का शुद्ध हस्तांतरण होता है, वास्तविक शक्ति के रूप में जाना जाता है (जिसे सक्रिय शक्ति भी कहा जाता है)। ऊर्जा प्रवाह (शक्ति) के उस हिस्से का आयाम जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा का कोई शुद्ध हस्तांतरण नहीं होता है, बल्कि संग्रहीत ऊर्जा के कारण प्रत्येक चक्र में स्रोत और भार के बीच दोलन करता है, प्रतिक्रियाशील शक्ति के पूर्ण मूल्य के रूप में जाना जाता है। वोल्टेज तरंग के आर. एम. एस. मान और वर्तमान तरंग के आर. एम. एस. मान के उत्पाद को स्पष्ट शक्ति के रूप में जाना जाता है। किसी उपकरण द्वारा खपत किए जाने वाले वाट में वास्तविक शक्ति पी इस प्रकार दी जाती है कि जहां Vp, वोल्ट में शिखर वोल्टेज है Ip, एम्पीयर में शिखर करंट है Vrms, वोल्ट में मूल-अर्थ-वर्ग वोल्टेज है IRms, एम्पीयर में मूल-अर्थ-वर्ग करंट है θ = θv-θi वह चरण कोण है जिसके द्वारा वोल्टेज साइन तरंग वर्तमान साइन तरंग की ओर ले जाती है, या समकक्ष रूप से वह चरण कोण जिसके द्वारा वर्तमान साइन तरंग वोल्टेज साइन तरंग से पीछे रहती है। वास्तविक शक्ति को क्षैतिज सदिश के रूप में दर्शाया जाता है और प्रतिक्रियाशील शक्ति को ऊर्ध्वाधर सदिश के रूप में दर्शाया जाता है। प्रत्यक्ष शक्ति सदिश वास्तविक और प्रतिक्रियाशील शक्ति सदिशों को जोड़कर बनाए गए समकोण त्रिभुज का हाइपोटेन्यूज है। इस प्रतिनिधित्व को अक्सर शक्ति त्रिकोण कहा जाता है। पायथागोरियन प्रमेय का उपयोग करते हुए, वास्तविक, प्रतिक्रियाशील और प्रत्यक्ष शक्ति के बीच संबंध हैः वास्तविक और प्रतिक्रियाशील शक्तियों की गणना प्रत्यक्ष शक्ति से भी की जा सकती है, जब धारा और वोल्टेज दोनों एक ज्ञात चरण कोण θ के साथ साइनसॉइड होते हैंः वास्तविक शक्ति और स्पष्ट शक्ति के अनुपात को शक्ति कारक कहा जाता है और यह हमेशा-1 और 1 के बीच की संख्या होती है। जहां धाराओं और वोल्टेज में गैर-साइनसॉइडल रूप होते हैं, विरूपण के प्रभावों को शामिल करने के लिए शक्ति कारक को सामान्यीकृत किया जाता है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र विद्युत ऊर्जा वहाँ बहती है जहाँ विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक साथ मौजूद होते हैं और एक ही स्थान पर उतार-चढ़ाव करते हैं। इसका सबसे सरल उदाहरण विद्युत परिपथ में है, जैसा कि पिछले खंड में दिखाया गया था। हालांकि, सामान्य मामले में, सरल समीकरण पी = IV को अधिक जटिल गणना द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। विद्युत क्षेत्र की तीव्रता और चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता वैक्टर के क्रॉस-उत्पाद का बंद सतह अभिन्न आयतन से कुल तात्कालिक शक्ति (वाट में) देता हैः परिणाम एक स्केलर है क्योंकि यह पॉइंटिंग वेक्टर का सतह अभिन्न है। उत्पादन उत्पादन बहुत बिजली उत्पादन के मौलिक सिद्धांतों की खोज 1820 के दशक और 1830 के दशक की शुरुआत में ब्रिटिश वैज्ञानिक माइकल फैराडे द्वारा की गई थी। उनकी मूल विधि आज भी उपयोग की जाती हैः विद्युत प्रवाह तार के लूप या चुंबक के ध्रुवों के बीच तांबे की डिस्क की गति से उत्पन्न होता है। विद्युत उपयोगिताओं के लिए, यह उपभोक्ताओं को बिजली देने की पहली प्रक्रिया है। अन्य प्रक्रियाएँ, बिजली संचरण, वितरण, और विद्युत ऊर्जा भंडारण और पुनर्प्राप्ति पंप-भंडारण विधियों का उपयोग करके आम तौर पर विद्युत ऊर्जा उद्योग द्वारा की जाती हैं। बिजली ज्यादातर एक बिजली स्टेशन पर इलेक्ट्रोमैकेनिकल जनरेटर द्वारा उत्पन्न की जाती है, जो दहन, भू-तापीय शक्ति या परमाणु विखंडन द्वारा गर्म किए गए ऊष्मा इंजनों द्वारा संचालित होती है। अन्य जनरेटर बहते पानी और हवा की गतिज ऊर्जा द्वारा संचालित होते हैं। बिजली उत्पन्न करने के लिए कई अन्य तकनीकों का उपयोग किया जाता है जैसे कि फोटोवोल्टिक सौर पैनल। बैटरी एक या एक से अधिक विद्युत रासायनिक कोशिकाओं से बना एक उपकरण है जो संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। 1800 में एलेसेंड्रो वोल्टा द्वारा पहली बैटरी (या "वोल्टाइक पाइल") के आविष्कार के बाद से और विशेष रूप से 1836 में तकनीकी रूप से बेहतर डेनियल सेल के बाद से, बैटरी कई घरेलू और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक सामान्य शक्ति स्रोत बन गई हैं। 2005 के एक अनुमान के अनुसार, दुनिया भर में बैटरी उद्योग 6 प्रतिशत वार्षिक वृद्धि के साथ हर साल 48 अरब अमेरिकी डॉलर की बिक्री करता है। दो प्रकार की बैटरियाँ होती हैंः प्राथमिक बैटरियाँ (डिस्पोजेबल बैटरियाँ), जिन्हें एक बार उपयोग करने और फेंकने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और माध्यमिक बैटरियाँ (रिचार्जेबल बैटरियाँ), जिन्हें कई बार रिचार्ज और उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बैटरियाँ कई आकारों में उपलब्ध हैं; श्रवण यंत्रों और कलाई घड़ियों को शक्ति प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले लघु बटन कक्षों से लेकर बैटरी बैंकों तक, उन कमरों के आकार जो टेलीफोन आदान-प्रदान और कंप्यूटर डेटा केंद्रों के लिए स्टैंडबाय शक्ति प्रदान करते हैं। विद्युत ऊर्जा उद्योग विद्युत ऊर्जा उद्योग ग्रिड कनेक्शन के माध्यम से बिजली की आवश्यकता वाले क्षेत्रों में पर्याप्त मात्रा में बिजली का उत्पादन और वितरण प्रदान करता है। ग्रिड ग्राहकों को विद्युत ऊर्जा वितरित करता है। विद्युत ऊर्जा केंद्रीय विद्युत स्टेशनों द्वारा या वितरित उत्पादन द्वारा उत्पन्न की जाती है। विद्युत ऊर्जा उद्योग धीरे-धीरे विनियमन को हटाने की ओर बढ़ रहा है-उभरते हुए खिलाड़ी पारंपरिक सार्वजनिक उपयोगिता कंपनियों को उपभोक्ताओं की प्रतिस्पर्धा की पेशकश कर रहे हैं। केंद्रीय उत्पादन स्टेशनों से उत्पादित और विद्युत संचरण ग्रिड पर वितरित विद्युत शक्ति का उपयोग औद्योगिक, वाणिज्यिक और उपभोक्ता अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से किया जाता है। किसी भी देश की प्रति व्यक्ति बिजली की खपत उसके औद्योगिक विकास से संबंधित होती है। विद्युत मोटर बिजली निर्माण मशीनरी और सबवे और रेलवे ट्रेनों को आगे बढ़ाती है। विद्युत प्रकाश कृत्रिम प्रकाश का सबसे महत्वपूर्ण रूप है। विद्युत ऊर्जा का उपयोग सीधे अपने अयस्कों से एल्यूमीनियम के निष्कर्षण और विद्युत चाप भट्टियों में इस्पात के उत्पादन जैसी प्रक्रियाओं में किया जाता है। दूरसंचार और प्रसारण के लिए विश्वसनीय विद्युत शक्ति आवश्यक है। विद्युत शक्ति का उपयोग गर्म जलवायु में वातानुकूलन प्रदान करने के लिए किया जाता है, और कुछ स्थानों पर, विद्युत शक्ति अंतरिक्ष हीटिंग के निर्माण के लिए एक आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी ऊर्जा स्रोत है। पानी पंप करने के लिए बिजली का उपयोग अलग-अलग घरेलू कुओं से लेकर सिंचाई और ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं तक होता है। ई. जी. आर. आई. डी. विद्युत ऊर्जा खपत विद्युत ऊर्जा प्रणाली उच्च-वोल्टेज केबल पावर इंजीनियरिंग ग्रामीण विद्युतीकरण संदर्भ ग्रंथ सूची रिपोर्ट अगस्त 2003 ब्लैकआउट, उत्तरी अमेरिकी विद्युत विश्वसनीयता परिषद वेबसाइट बाहरी लिंक यू. एस. ऊर्जा विभागः विद्युत ऊर्जा अस्थायी दरें