ओम का नियम किसके लिए लागू नहीं होता है?

Question

Examoogle · Accepted Answer

D: अर्धचालक (semi-conductors)

Explanation & Concepts:
ओम का नियम बताता है कि किसी चालक से बहने वाली धारा उसके सिरों पर लागू वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होती है, बशर्ते तापमान जैसी भौतिक स्थितियाँ स्थिर रहें। यह रैखिक संबंध ($V = IR$) अर्धचालकों, वैक्यूम ट्यूबों या इलेक्ट्रोलाइट समाधानों जैसे उपकरणों के लिए लागू नहीं होता है, जो गैर-रैखिक वोल्टेज-करंट विशेषताओं को प्रदर्शित करते हैं।

Working Principle: धात्विक चालकों में, वाहक घनत्व और प्रकीर्णन तंत्र लागू वोल्टेज के साथ काफी हद तक स्थिर रहते हैं। हालाँकि, अर्धचालकों में, आवेश वाहक सांद्रता तापमान पर निर्भर करती है और p-n जंक्शनों में घातीय अवरोध ऊंचाई द्वारा नियंत्रित होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक गैर-रैखिक $I-V$ वक्र प्राप्त होता है जो ओम के नियम की रैखिक धारणा का उल्लंघन करता है।

Key Formulas: $V = IR$ — ओम का नियम (रैखिक); $I = I_0(e^{\frac{qV}{kT}} - 1)$ — शॉकले डायोड समीकरण (गैर-रैखिक)

Key Points: ओम का नियम केवल ओमिक चालकों के लिए मान्य है जहाँ प्रतिरोध लागू वोल्टेज से स्वतंत्र होता है।; डायोड और ट्रांजिस्टर जैसे अर्धचालकों में $I-V$ विशेषताएं होती हैं जो घातीय या लघुगणकीय होती हैं।; गैर-ओमिक उपकरण ऑपरेटिंग पॉइंट बदलने पर $V/I$ का स्थिर अनुपात बनाए नहीं रखते हैं।; ओम का नियम एक सीमित स्थिति है न कि भौतिकी का एक मौलिक सार्वभौमिक नियम।

Advantages: DC सर्किट के विश्लेषण में सरलता; प्रतिरोधक भार में अनुमानित बिजली का क्षय

Disadvantages: ट्रांजिस्टर जैसे सक्रिय घटकों को मॉडल करने के लिए उपयोग नहीं किया जा सकता; तापमान में भिन्नता या उच्च-आवृत्ति स्थितियों में विफल हो जाता है

Applications: DC सर्किट विश्लेषण; प्रतिरोध मापन; विद्युत प्रणाली लोड प्रवाह अध्ययन

Additional Info: विकल्प A: DC सर्किट का विश्लेषण आमतौर पर ओम के नियम का उपयोग करके किया जाता है।. विकल्प B और C: ये घटक की तापीय क्षमता की व्यावहारिक सीमाओं से संबंधित हैं, न कि सामग्री संपत्ति के मौलिक सिद्धांत के उल्लंघन से।. एक उपकरण ओमिक होता है यदि उसका V-I ग्राफ मूल बिंदु से गुजरने वाली एक सीधी रेखा हो।

Answer: D सही है — अर्धचालक गैर-ओमिक उपकरण हैं क्योंकि उनका करंट-वोल्टेज संबंध गैर-रैखिक होता है और यह निरंतर प्रतिरोध के बजाय जंक्शन भौतिकी द्वारा नियंत्रित होता है।

Exam Tip: ओम के नियम के अनुप्रयोगों पर विचार करते समय हमेशा यह जांचें कि क्या कोई उपकरण 'निष्क्रिय' है या 'सक्रिय'; BJTs या MOSFETs जैसे सक्रिय उपकरण स्वाभाविक रूप से गैर-ओमिक होते हैं।

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Option A: DC सर्किट

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Option B: उच्च धाराएं

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Option C: छोटे प्रतिरोधक

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