Question

Examoogle · Accepted Answer

The correct answer is D: <img src="https://pub-081556611d09428991bde6883a2dddeb.r2.dev/rrb-alp-2024/shift-1/q4_opt_d.png" alt="Option D" style="max-height:80px; vertical-align:middle;" />. कपड़े की इस्त्री, टोस्टर, ओवन, केतली और हीटर जैसे विद्युत उपकरण विद्युत धारा के तापीय प्रभाव (जूल तापन) पर काम करते हैं। जब कोई विद्युत धारा उच्च प्रतिरोध वाले चालक (जैसे नाइक्रोम तार) से प्रवाहित होती है, तो विद्युत ऊर्जा ऊष्मीय (ऊष्मा) ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
कपड़े की इस्त्री, टोस्टर, ओवन, केतली और हीटर जैसे विद्युत उपकरण विद्युत धारा के तापीय प्रभाव (जूल तापन) पर काम करते हैं। जब कोई विद्युत धारा उच्च प्रतिरोध वाले चालक (जैसे नाइक्रोम तार) से प्रवाहित होती है, तो विद्युत ऊर्जा ऊष्मीय (ऊष्मा) ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

Working Principle: जूल के तापन के नियम के अनुसार, जब धारा $I$ किसी प्रतिरोध $R$ से समय $t$ के लिए प्रवाहित होती है, तो उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा ($H$) सूत्र $H = I^2Rt$ द्वारा दी जाती है। हीटर और इस्त्री जैसे उपकरणों में, नाइक्रोम (निकेल-क्रोमियम मिश्र धातु) जैसी उच्च प्रतिरोधकता वाली मिश्र धातुओं से बने तापन अवयव (हीटिंग एलिमेंट) उच्च तापमान पर पिघले या ऑक्सीकृत हुए बिना अत्यधिक गर्म हो जाते हैं।

Key Formulas: $H = I^2Rt$ — जूल का तापन नियम (उत्पन्न ऊष्मा); $P = V 	imes I = I^2R = \frac{V^2}{R}$ — विद्युत शक्ति का सूत्र

Key Points: नाइक्रोम (निकेल, क्रोमियम, आयरन और मैंगनीज की एक मिश्र धातु) का उपयोग तापन अवयव (हीटिंग एलिमेंट) के रूप में किया जाता है।; नाइक्रोम में उच्च विद्युत प्रतिरोधकता होती है और यह उच्च तापमान पर आसानी से ऑक्सीकृत नहीं होता है।; तापीय प्रभाव धारा की दिशा से स्वतंत्र होता है ($I^2$ पर निर्भर करता है)।; इलेक्ट्रिक आयरन, वॉटर हीटर, रूम हीटर, टोस्टर और हेयर ड्रायर जैसे उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

Advantages: त्वरित और स्वच्छ ऊष्मा प्रदान करता है।; थर्मास्टैट का उपयोग करके नियंत्रित और विनियमित करना आसान है।

Disadvantages: यदि ठीक से रोधित (insulated) न किया जाए तो अवांछित ऊष्मा के रूप में महत्वपूर्ण ऊर्जा हानि शामिल होती है।; यांत्रिक कार्य की तुलना में अधिक बिजली की खपत होती है।

Applications: घरेलू तापन उपकरण (इस्त्री, टोस्टर, इमर्शन रॉड, रूम हीटर); दीप्त विद्युत प्रकाश बल्ब (फिलामेंट तापन); घरों में विद्युत सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाने वाले फ्यूज

Additional Info: विकल्प A (रासायनिक प्रभाव): इलेक्ट्रोप्लेटिंग, बैटरी चार्जिंग और इलेक्ट्रोलेसिस में उपयोग किया जाता है।. विकल्प B (चुंबकीय प्रभाव): इलेक्ट्रिक मोटर, इलेक्ट्रोमैग्नेट और जनरेटर में उपयोग किया जाता है (फैराडे का नियम/ऑर्स्टेड प्रयोग)।. विकल्प C (शरीरक्रियात्मक प्रभाव): जीवित ऊतकों पर धारा के प्रभाव को संदर्भित करता है (तंत्रिका उत्तेजना, बिजली का झटका)।

Answer: D सही है — कपड़े की इस्त्री, टोस्टर, ओवन, केतली और हीटर जैसे विद्युत उपकरण विद्युत धारा के तापीय प्रभाव (जूल तापन) पर आधारित हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि घरेलू उपकरणों में तापन अवयव नाइक्रोम के बने होते हैं, जबकि बल्ब के फिलामेंट अपने अत्यधिक उच्च गलनांक ($3422^\circ	ext{C}$) के कारण टंगस्टन के बने होते हैं।

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