BPSC 71वीं CCE प्रारंभिक सामान्य अध्ययन · प्रश्न 129 / 150

सही — C, बहुत अधिक बढ़ जाता है। पूरा उत्तर ओम के नियम, I = V/R, में बैठा है। लघु पाथन तब होता है जब विद्युन्मय तार और उदासीन तार सीधे सम्पर्क में आ जाएँ — किसी चटके या कुतरे गए विद्युतरोधन से, दीवार में ठोकी गई कील से, सॉकेट पर पानी का पुल बन जाने से, या स्वयं उपकरण के भीतर की किसी ख़राबी से। जिस क्षण वे छूते हैं, धारा उपकरण से होकर बहना बंद कर देती है और उसके बजाय वह नया, छोटा रास्ता पकड़ लेती है, इसलिए उपकरण का प्रतिरोध पाश से बाहर हो जाता है और केवल ताँबे की वायरिंग का प्रतिरोध बचता है, जो ओम के कुछ सौवें भाग जितना होता है। इस बीच आपूर्ति नहीं बदलती : मुख्य लाइन एक नियत-वोल्टता स्रोत है जो 220 V पर बँधी रहती है। V नियत और R शून्य की ओर ढहता हुआ हो, तो I = V/R के पास जाने का एक ही रास्ता बचता है, और वह वहाँ तेज़ी से जाती है। आयोग ने 31 अक्टूबर 2025 को अभ्यर्थियों की आपत्तियों का निपटारा करते हुए इस कुंजी को ठीक इसी तरह न्यायसंगत ठहराया — लघु पाथन में प्रतिरोध शून्य के निकट हो जाता है, इसलिए ओम के नियम से धारा बहुत उच्च मान तक बढ़ जाती है। इस पर संख्याएँ रखिए। 220 V पर 100 W का बल्ब 0.45 ऐम्पियर लेता है और लगभग 484 Ω प्रस्तुत करता है। मान लीजिए कोई दोष पाश में केवल 0.1 Ω ताँबा छोड़ जाए, तो ओम का नियम 220/0.1 = 2,200 ऐम्पियर की माँग करेगा — सामान्य धारा से हज़ारों गुना। और चूँकि जूल तापन H = I²Rt का पालन करता है, मुक्त होने वाली ऊष्मा धारा के वर्ग के साथ बढ़ती है, इसलिए सौ गुना धारा का अर्थ दस हज़ार गुना तापन-दर है। यही कारण है कि लघु पाथन विद्युतरोधन पिघला देता है, तारों को आपस में वेल्ड कर देता है और सेकेण्डों में आग लगा देता है, और यही कि परिपथ को फ़्यूज़ या लघु परिपथ वियोजक द्वारा मिलीसेकेण्डों में तोड़ देना पड़ता है। प्रश्नपत्र के बारे में दो बातें। अंग्रेज़ी संस्करण की छपाई गड़बड़ है — वहाँ ‘in a time circuit’ छपा है, जो ‘at the time of short circuit’ का बिगड़ा हुआ रूप है — जबकि हिन्दी स्तम्भ साफ़ पढ़ा जाता है, और यह द्विभाषी BPSC पुस्तिका में अंग्रेज़ी के अटपटा लगने पर हिन्दी पाठ जाँच लेने का स्थायी कारण है। और यह प्रश्न NCERT कक्षा X विज्ञान के ‘विद्युत धारा के चुम्बकीय प्रभाव’ अध्याय का है — इस समय छप रही पुस्तक में अध्याय 12, जहाँ यह अभ्यास प्रश्न 2 है, और पुराने संस्करणों में अध्याय 13 का प्रश्न 5 — जिसे चारों विकल्पों के मूल अर्थ सहित दोहराया गया है।

• (a)बहुत कम हो जाता है — जो होता है उसका ठीक उलटा, और यह इसलिए चुना जाता है कि ‘लघु’ शब्द ‘छोटा’ जैसा सुनाई देता है। वह धारा द्वारा लिए गए छोटे हो गए रास्ते की ओर संकेत करता है, छोटी धारा की ओर नहीं। बहुत कम धारा उलटी ख़राबी की पहचान है, यानी खुले परिपथ की — टूटा तार, उड़ा हुआ फ़्यूज़ या बंद स्विच — जहाँ रास्ते का प्रतिरोध व्यावहारिक रूप से अनन्त हो जाता है और I = V/R गिरकर शून्य हो जाता है। लघु पाथन और खुला परिपथ दोनों चरम ख़राबियाँ हैं, और वे ओम के नियम के दो विपरीत सिरों पर बैठती हैं।
• (b)परिवर्तित नही होता है — इसके लिए ज़रूरी होता कि दोष पाश के कुल प्रतिरोध को अछूता छोड़ दे, जो विद्युन्मय और उदासीन के बीच पुल बन जाने पर स्पष्टतः नहीं होता। यह विकल्प केवल उस अभ्यर्थी को आकर्षक लगता है जो मुख्य लाइन की कल्पना घर में नियत धारा ठेलती हुई करता है। वह ऐसा करती नहीं : आपूर्ति वोल्टता को 220 V पर नियत रखती है, और धारा फिर वही होती है जो उसके आर-पार जुड़े प्रतिरोध के लिए ओम का नियम माँगे। वोल्टता स्रोत को धारा स्रोत समझ लेने पर घरेलू परिपथ का हर प्रश्न अनुत्तरणीय हो जाता है।
• (d)निरन्तर परिवर्तित होता है — यह सामान्य घरेलू धारा के बारे में हर समय सत्य है, और इसीलिए यह सुगढ़ जाल है। भारतीय मुख्य आपूर्ति 50 हर्ट्ज़ की प्रत्यावर्ती धारा है, इसलिए वह हर सेकेण्ड 100 बार दिशा बदलती है, चाहे कुछ बिगड़ा हो या नहीं — पर वह आपूर्ति की सामान्य अवस्था है, किसी ख़राबी का वर्णन नहीं। प्रश्न यह पूछता है कि लघु पाथन होने पर धारा के परिमाण का क्या होता है : वह उछलकर बहुत उच्च मान पर पहुँच जाता है और तब तक वहीं रहता है जब तक फ़्यूज़ या MCB परिपथ को तोड़ न दे।

घर की वायरिंग नियत-वोल्टता निकाय के रूप में की जाती है। बिजली दो चालकों पर आती है — विद्युन्मय तार, जिसका विद्युतरोधन लाल होता है, और उदासीन तार, जिसका काला — और भारत में इनके बीच 220 V बनाए रखा जाता है। एक तीसरा चालक, हरे विद्युतरोधन वाला भू-सम्पर्क तार, घर के पास ज़मीन में गहरे गाड़ी गई धातु की पट्टी तक जाता है; सामान्य उपयोग में उसमें कोई धारा नहीं बहती और वह केवल कम प्रतिरोध वाले निकास-मार्ग के रूप में मौजूद रहता है, ताकि इस्तरी, टोस्टर या रेफ़्रिजरेटर की धातु की बॉडी में धारा रिस जाए तो बॉडी भू-विभव पर बनी रहे और उपयोगकर्ता को झटका न लगे। घर के भीतर आपूर्ति अलग-अलग परिपथों में बाँटी जाती है, प्रायः एक लगभग 5 A का बत्तियों और पंखों के लिए और दूसरा लगभग 15 A का गीज़र और एयर कूलर के लिए, और हर परिपथ के उपकरण समांतर क्रम में जोड़े जाते हैं ताकि हर एक को पूरे 220 V मिलें और हर एक को अलग से चालू-बंद किया जा सके। विद्युत की दृष्टि से हर उपकरण उन्हीं 220 V के आर-पार बस एक प्रतिरोध है, और वह कितनी धारा लेगा यह ओम का नियम तय करता है। इसके बाद तीन अलग-अलग चीज़ें बिगड़ सकती हैं, और उन्हें नियमित रूप से गड्डमड्ड कर दिया जाता है। लघु पाथन विद्युन्मय का उदासीन से सीधे मिल जाना है, जिससे प्रतिरोध ढह जाता है और धारा फट पड़ती है। अतिभारण एक ही परिपथ से बहुत सारे उपकरणों का खींचना, या आपूर्ति वोल्टता का आकस्मिक बढ़ जाना है, जिससे बिना किसी विद्युतरोधन के विफल हुए धारा वायरिंग की सुरक्षित रेटिंग से ऊपर चढ़ जाती है। भू-रिसाव किसी उपकरण की धातु की बॉडी तक धारा का निकल आना है, जो फ़्यूज़ को परेशान करने के लिए बहुत छोटी हो सकती है और फिर भी किसी व्यक्ति की जान लेने के लिए पर्याप्त से अधिक।

यदि आप ढंग से खड़ा करें तो उत्तर तक का रास्ता एक पंक्ति लम्बा है। I = V/R लिखिए और पूछिए कि दाईं ओर की दो राशियों में से दोष असल में किसे बदलता है। V को नहीं : वितरण व्यवस्था इसी तरह बनाई गई है कि वोल्टता 220 V पर बनी रहे, चाहे कुछ भी लगाया जाए, और यही पूरा कारण है कि उपकरण श्रेणी में नहीं समांतर में जोड़े जाते हैं। इसलिए दोष को R पर ही असर करना है — और लघु पाथन R पर उपलब्ध सबसे प्रचंड ढंग से असर करता है, उपकरण को रास्ते से पूरी तरह हटाकर और केवल नंगा ताँबा छोड़कर। R शून्य की ओर गिरता है, और भागफल V/R इसलिए बिना किसी विरोधी प्रभाव के, जो उसे रोक सके, ऊपर चढ़ जाता है। एकमात्र निर्णायक विचार यह है कि मुख्य लाइन वोल्टता स्रोत है, धारा स्रोत नहीं। यह सही कर लीजिए तो विकल्प (a) और (b) तुरंत ढह जाते हैं; यह ग़लत कर लीजिए तो कितने भी सूत्र याद हों, काम नहीं आएँगे। परीक्षा से पहले दो और भेद पक्के कर लेने चाहिए। पहला, लघु पाथन बनाम खुला परिपथ : दोनों ख़राबियाँ हैं, दोनों R को नाटकीय रूप से बदलते हैं, पर विपरीत दिशाओं में — R → 0 धारा को ऊपर भेजता है, R → ∞ उसे शून्य पर। ‘लघु’ शब्द अभ्यर्थियों को ग़लत वाली ओर धकेलता है। दूसरा, धारा का परिमाण बनाम उसकी दिशा : घरेलू प्रत्यावर्ती धारा हमेशा दिशा बदलती रहती है, 50 हर्ट्ज़ पर हर सेकेण्ड 100 बार, और विकल्प (d) इसी अधूरी याद का सौदा करता है, जबकि प्रश्न आकार पूछ रहा है, चिह्न नहीं।

• ओम का नियम I = V/R, जहाँ मुख्य आपूर्ति की वोल्टता 220 V पर बँधी है : R के शून्य की ओर ढहते ही धारा तेज़ी से चढ़ जाती है। 31 अक्टूबर 2025 को आपत्तियों का निपटारा करते हुए आयोग की अपनी टिप्पणी ठीक यही कहती है — लघु पाथन में प्रतिरोध शून्य के निकट हो जाता है, इसलिए धारा बहुत उच्च मान तक बढ़ जाती है।
• NCERT की परिभाषा : लघु पाथन तब होता है जब विद्युन्मय तार और उदासीन तार सीधे सम्पर्क में आ जाते हैं, क्योंकि या तो तारों का विद्युतरोधन क्षतिग्रस्त है या उपकरण में कोई ख़राबी है, और तब परिपथ की धारा अचानक बढ़ जाती है।
• परिमाण का क्रम : 220 V पर 100 W का बल्ब 0.45 ऐम्पियर लेता है और लगभग 484 Ω प्रस्तुत करता है; यदि कोई दोष पाश में मोटे तौर पर 0.1 Ω ताँबा छोड़ जाए, तो ओम का नियम 220/0.1 = 2,200 ऐम्पियर देता है। वास्तविक दोष-धाराएँ स्वयं आपूर्ति की प्रतिबाधा से सीमित होती हैं, पर वे सैकड़ों या हज़ारों ऐम्पियर तक जाती हैं।
• जूल का तापन नियम, H = I²Rt, परिणाम को अरैखिक बना देता है : ऊष्मा धारा के वर्ग के अनुसार बढ़ती है, इसलिए सौ गुना धारा का अर्थ दस हज़ार गुना तापन-दर है — यही कारण है कि लघु पाथन सेकेण्डों में वायरिंग पिघला देता है और आग भड़का देता है।
• भारतीय घरेलू आपूर्ति : विद्युन्मय तार (लाल विद्युतरोधन) और उदासीन (काला) के बीच 220 V, जो 50 हर्ट्ज़ पर प्रत्यावर्ती है इसलिए दिशा हर सेकेण्ड 100 बार पलटती है; घरों में बत्तियों तथा पंखों के लिए लगभग 5 A और गीज़र तथा एयर कूलर के लिए लगभग 15 A के अलग परिपथ होते हैं, और सारे उपकरण समांतर क्रम में रहते हैं।
• लघु पाथन अतिभारण जैसा नहीं है। अतिभारण एक ही सॉकेट पर बहुत सारे उपकरण या आपूर्ति वोल्टता का आकस्मिक उछाल है; लघु पाथन विद्युन्मय और उदासीन का छू जाना है। फ़्यूज़ या MCB दोनों से बचाता है, जबकि हरा भू-सम्पर्क तार एक तीसरे और बिल्कुल अलग ख़तरे से बचाता है — उपकरण की धातु की बॉडी तक पहुँच जाने वाली रिसाव-धारा से।

• ‘लघु’ को ‘छोटा’ पढ़कर यह निष्कर्ष निकाल लेना कि धारा घट जाती है — ‘लघु’ छोटे हो गए रास्ते का वर्णन करता है, और धारा को शून्य तक घटाने वाला खुला परिपथ होता है, लघु पाथन नहीं
• मुख्य आपूर्ति को नियत धारा का स्रोत मान लेना; वह 220 V पर नियत वोल्टता का स्रोत है, और धारा वही होती है जितनी जुड़ा हुआ प्रतिरोध होने दे
• लघु पाथन को अतिभारण से गड्डमड्ड कर देना : दोनों धारा बढ़ाते हैं और दोनों फ़्यूज़ उड़ाते हैं, पर अतिभारण साबुत परिपथ पर बहुत अधिक भार है जबकि लघु पाथन विफल विद्युतरोधन के रास्ते विद्युन्मय का उदासीन से मिल जाना है

BPSC इसे सीधे NCERT कक्षा X के अभ्यास से उठाता है और चारों उत्तर-विकल्प तक वही रखता है, इसलिए तैयारी अक्षरशः पाठ्यपुस्तक के अभ्यास हल करना है; और चूँकि प्रश्नपत्र द्विभाषी है, जहाँ अंग्रेज़ी की छपाई बिगड़ी हो — जैसा यहाँ है — वहाँ प्रायः हिन्दी स्तम्भ ही साफ़ पाठ होता है। UPSC ने कभी एक पंक्ति में यह नहीं पूछा कि लघु पाथन क्या करता है। उसी अध्याय के साथ उसका बरताव कारण-आधारित और तुलनात्मक है — घरेलू वायरिंग समांतर संयोजन क्यों होनी चाहिए, फ़्यूज़ तार में कौन-सा गुण होना चाहिए, धारा गुज़रने पर धातु का तार गरम क्यों होता है, फ़्लोरेसेंट ट्यूब में चोक क्या करता है। BPSC के अभ्यर्थी को कथन चाहिए; UPSC के अभ्यर्थी को उसके पीछे की क्रियाविधि।

• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  2 किलोवाट शक्ति रेटिंग वाला एक विद्युत ओवन 220 V के ऐसे घरेलू परिपथ पर चलाया जाता है जिसकी धारा रेटिंग 5 A है। अपेक्षित परिणाम क्या होगा ?

  • (a)ओवन सामान्य रूप से चलेगा, क्योंकि 2 किलोवाट रेटिंग के भीतर है
  • (b)ओवन लगभग 9.1 ऐम्पियर लेगा, परिपथ अतिभारित हो जाएगा और फ़्यूज़ उड़ जाएगा
  • (c)ओवन लगभग 0.4 ऐम्पियर लेगा और घटी हुई शक्ति पर चलेगा
  • (d)ओवन के आर-पार आपूर्ति वोल्टता बढ़कर 440 V हो जाएगी

  उत्तर(b) ओवन लगभग 9.1 ऐम्पियर लेगा, परिपथ अतिभारित हो जाएगा और फ़्यूज़ उड़ जाएगा — P = VI से धारा 2000/220 = 9.09 ऐम्पियर है, जो परिपथ की 5 A रेटिंग से काफ़ी ऊपर है, इसलिए फ़्यूज़ पिघलकर परिपथ तोड़ देता है। यह अतिभारण है, लघु पाथन नहीं : विद्युतरोधन साबुत है और भार बस वायरिंग के लिए बहुत बड़ा है।

• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  घरेलू विद्युत परिपथ में भू-सम्पर्क तार मुख्यतः इसलिए दिया जाता है कि

  • (a)उपकरण द्वारा ली जाने वाली धारा घट जाए
  • (b)यदि धारा उपकरण की धातु की बॉडी तक रिस जाए तो उपयोगकर्ता तीव्र विद्युत आघात से बच जाए
  • (c)सॉकेट पर उपलब्ध वोल्टता बढ़ जाए
  • (d)घर के सभी उपकरण श्रेणी क्रम में जुड़ जाएँ

  उत्तर(b) यदि धारा उपकरण की धातु की बॉडी तक रिस जाए तो उपयोगकर्ता तीव्र विद्युत आघात से बच जाए — हरे विद्युतरोधन वाला भू-सम्पर्क तार घर के पास गाड़ी गई धातु की पट्टी तक जाता है और ज़मीन तक कम प्रतिरोध का रास्ता देता है, जिससे इस्तरी, टोस्टर या रेफ़्रिजरेटर की धातु की बॉडी भू-विभव पर बनी रहती है। यह व्यक्ति के लिए सुरक्षा उपाय है, जबकि फ़्यूज़ परिपथ और उपकरण के लिए सुरक्षा उपाय है।