NDA (I) 2024 सामान्य योग्यता परीक्षा · प्रश्न 54 / 96

सही — A, Pointed (conical tip). आवेशित चालक पर पृष्ठीय आवेश घनत्व — और इसलिए ठीक बाहर का वैद्युत क्षेत्र — वहाँ सबसे अधिक होता है जहाँ पृष्ठ सबसे तीखा मुड़ता है । एक बारीक नोक इतना प्रबल क्षेत्र बनाती है कि वह आसपास की वायु को आयनित कर देती है, जिससे लगातार किरीट या नोक विसर्जन होता रहता है और तूफ़ानी बादल द्वारा भवन पर प्रेरित आवेश चुपचाप बहता रहता है । यही 'नोक की क्रिया' वह कारण है जिससे तड़ित् चालक का शीर्ष नुकीला बनाया जाता है, अतः विकल्प (a) सर्वोत्तम है ।

• (b)Flat-topped cylinder — चपटे शीर्ष के अधिकांश पृष्ठ पर वक्रता त्रिज्या बड़ी होती है, इसलिए वह नोक की तुलना में कहीं कम आवेश संकेंद्रित करता है । वहाँ का क्षेत्र इतना क्षीण होता है कि वह किरीट विसर्जन नहीं जगा पाता, जो तड़ित् चालक को प्रभावी बनाता है ।
• (c)Spherical head — गोले की वक्रता त्रिज्या सबसे बड़ी और सबसे एकसमान होती है, अतः प्रति इकाई आवेश उस पर क्षेत्र न्यूनतम रहता है । चिकने गोले ठीक इसीलिए काम में लिए जाते हैं कि आवेश बिना रिसे संचित रहे (जैसे वान डी ग्राफ के गुंबद पर) — जो चालक के शीर्ष से अपेक्षित कार्य का उलटा है ।
• (d)Flat rectangular block — भारी-भरकम गुटके के फलक चौड़े और चपटे होते हैं तथा किनारे भी भोथरे रहते हैं, इसलिए उसमें प्रबल स्थानीय क्षेत्र और नोक विसर्जन के लिए आवश्यक बारीक शीर्ष होता ही नहीं । यह तीखी शंक्वाकार नोक से कहीं कम प्रभावी है ।

तड़ित् चालक एक नुकीली धातु छड़ है जो भवन के सर्वोच्च बिंदु पर लगाई जाती है और मोटी धातु पट्टी द्वारा नम भूमि में गड़ी एक प्लेट से जोड़ी जाती है । यह संरचना की रक्षा दो प्रकार से करता है: तीखी नोक नोक (किरीट) विसर्जन जगाती है जो बादल द्वारा प्रेरित आवेश को आंशिक रूप से उदासीन कर देता है, और यदि तड़ित् गिर ही जाए तो छड़ एक निम्न-प्रतिरोध मार्ग देती है जो विशाल धारा को सुरक्षित रूप से भूमि तक पहुँचा देता है ।

चालकों की स्थिरवैद्युतिकी से तर्क कीजिए । आवेश छोटी वक्रता त्रिज्या वाले क्षेत्रों पर भीड़ बनाता है, इसलिए क्षेत्र तीखी नोक पर सबसे प्रबल और चिकने गोले पर सबसे क्षीण होता है । स्थानीय क्षेत्र को अधिकतम करने वाला आकार चुनने का अर्थ है सबसे तीखी नोक चुनना, जिससे चपटे, बेलनाकार और गोलाकार विकल्प बाहर हो जाते हैं और शंक्वाकार नोक बचती है ।

• आवेशित चालक पर पृष्ठीय आवेश घनत्व वहाँ सर्वाधिक होता है जहाँ वक्रता त्रिज्या न्यूनतम हो — यही नोक की क्रिया है ।
• तीखी नोक इतना प्रबल क्षेत्र उत्पन्न करती है कि निकट की वायु आयनित हो जाती है, जिससे किरीट (नोक) विसर्जन होता है ।
• तड़ित् चालक छत पर लगी नुकीली छड़ से चलकर एक मोटे चालक के रास्ते नम भूमि में गड़ी धातु प्लेट तक जाता है (भू-संपर्कन) ।
• यह नोक विसर्जन से आवेश को धीरे-धीरे बहा भी देता है और किसी भी तड़ित् आघात को निम्न-प्रतिरोध मार्ग से सुरक्षित भूमि तक पहुँचा भी देता है ।
• नुकीली तड़ित् छड़ बेंजामिन फ्रैंकलिन ने 1752 में प्रस्तुत की थी ।

• यह सोचना कि चिकना गोला या चपटा शीर्ष बेहतर है क्योंकि वह 'अधिक मजबूत दिखता' है — नोक विसर्जन तीखेपन से चलता है, भारीपन से नहीं ।
• यह मानना कि तड़ित् चालक बादलों को आकर्षित या प्रतिकर्षित करता है; वह विसर्जन से और आघात को भू-संपर्कित करके काम करता है ।
• यह भूल जाना कि धारा को सचमुच बहा ले जाने के लिए छड़ का नम मिट्टी में गड़ी प्लेट से भू-संपर्कित होना आवश्यक है ।

NDA/UPSC तड़ित् चालक के शीर्ष का आकार या वह भवन की रक्षा कैसे करता है, यह पूछते हैं — नोक की क्रिया, किरीट विसर्जन और भू-संपर्कन को आधार बनाइए ।

No directly related past PYQ was found.

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  तड़ित् चालक की नुकीली नोक मुख्यतः इसलिए प्रभावी होती है क्योंकि

  • (a)तीखी नोक पर आवेश संकेंद्रित होता है, जिससे प्रबल क्षेत्र और नोक (किरीट) विसर्जन मिलता है
  • (b)वह तूफ़ानी बादल को चुंबकीय रूप से आकर्षित करती है
  • (c)वह तड़ित् को परावर्तित कर बादल की ओर लौटा देती है
  • (d)वह भवन को बादल से विद्युतरोधित कर देती है

  Answer(a) तीखी नोक पर आवेश संकेंद्रित होता है, जिससे प्रबल क्षेत्र और नोक (किरीट) विसर्जन मिलता है, जो प्रेरित आवेश को बहा ले जाता है ।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  तड़ित् चालक के काम करने के लिए उसका निचला सिरा किससे जुड़ा होना चाहिए ?

  • (a)नम भूमि में गड़ी एक बड़ी धातु प्लेट से
  • (b)भवन की पानी की टंकी से
  • (c)मुख्य विद्युत आपूर्ति से
  • (d)किसी से भी नहीं

  Answer(a) नम भूमि में गड़ी एक बड़ी धातु प्लेट से — उचित भू-संपर्कन आघात को भूमि तक निम्न-प्रतिरोध मार्ग देता है ।