सेलों को श्रेणीक्रम (series) में जोड़ने का उद्देश्य क्या है

Question

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A: वोल्टेज रेटिंग बढ़ाना

Explanation & Concepts:
जब सेलों को श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है, तो संयोजन का कुल वोल्टेज अलग-अलग सेलों के वोल्टेज का बीजगणितीय योग होता है। यह कॉन्फ़िगरेशन एक बैटरी बैंक को एकल सेल की तुलना में उच्च वोल्टेज आउटपुट प्राप्त करने की अनुमति देता है।

Working Principle: एक श्रेणी परिपथ में, सभी घटकों के माध्यम से समान करंट प्रवाहित होता है, लेकिन श्रेणी श्रृंखला में वोल्टेज विभव जुड़ जाता है। यदि $n$ समान सेल, जिनमें से प्रत्येक का विद्युत वाहक बल (electromotive force) $E$ और आंतरिक प्रतिरोध $r$ है, श्रेणी में जोड़े जाते हैं, तो तुल्य emf $E_{eq} = nE$ हो जाता है और तुल्य आंतरिक प्रतिरोध $R_{int} = nr$ हो जाता है। यह बाहरी लोड के माध्यम से करंट चलाने के लिए उपलब्ध विभव अंतर को बढ़ाता है।

Key Formulas: $V_{total} = \sum_{i=1}^{n} V_i$ — श्रेणी परिपथ में कुल वोल्टेज; $I_{total} = I_1 = I_2 = ... = I_n$ — श्रेणी परिपथ में करंट की बाधा

Key Points: श्रेणी संयोजन वोल्टेज रेटिंग को बढ़ाता है जबकि करंट क्षमता एक एकल सेल के समान बनी रहती है।; श्रेणी संयोजन में आंतरिक प्रतिरोध भी जुड़ जाता है, जिससे बैटरी बैंक के भीतर अधिक ऊर्जा हानि हो सकती है।; इस विधि का उपयोग उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों जैसे DC मोटर ड्राइव या इनवर्टर में किया जाता है।

Advantages: आउटपुट वोल्टेज में वृद्धि; उच्च-शक्ति DC लोड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त

Disadvantages: कुल आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि; एकल सेल की विफलता परिपथ को खोल सकती है और पूरे स्टैक को रोक सकती है

Applications: उच्च वोल्टेज की आवश्यकता वाली फ्लैशलाइट; इलेक्ट्रिक वाहनों (EVs) के लिए बैटरी पैक; UPS सिस्टम

Additional Info: विकल्प B (करंट रेटिंग बढ़ाना) गलत है क्योंकि करंट क्षमता सेलों को समानांतर (parallel) में जोड़कर बढ़ाई जाती है।. विकल्प C (जीवनकाल बढ़ाना) सर्किट डिजाइन और सेल संतुलन द्वारा प्रबंधित किया जाता है, न कि केवल श्रेणी संयोजन से।

Answer: A सही है — सेलों को श्रेणीक्रम में जोड़ने से उनके व्यक्तिगत विद्युत वाहक बल जुड़ जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप परिपथ के लिए कुल वोल्टेज रेटिंग बढ़ जाती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: श्रेणी = वोल्टेज का योग (करंट समान रहता है); समानांतर = करंट का योग (वोल्टेज समान रहता है)।

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Option B: करंट रेटिंग बढ़ाना

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Option C: सेलों का जीवनकाल बढ़ाना

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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