ફંડામેન્ટલ્સ ઓફ ઈલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ (૪૩૧૧૧૦૧) - વિન્ટર ૨૦૨૪ સોલ્યુશન
ફંડામેન્ટલ્સ ઓફ ઈલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ (૪૩૧૧૧૦૧) વિન્ટર ૨૦૨૪ પરીક્ષાનું સોલ્યુશન ગાઈડ
પ્રશ્ન ૧(અ) [૩ ગુણ]
વિદ્યુત પ્રવાહ, પાવર, અને ઊર્જા ની વ્યાખ્યા આપો.
જવાબ:
| શબ્દ | વ્યાખ્યા |
|---|---|
| વિદ્યુત પ્રવાહ | વાહક દ્વારા વિદ્યુત ચાર્જનો પ્રવાહ દર (એમ્પિયર, A માં માપવામાં આવે છે) |
| વિદ્યુત પાવર | વિદ્યુત ઊર્જાના ટ્રાન્સફર અથવા વપરાશનો દર (વોટ, W માં માપવામાં આવે છે) |
| ઊર્જા | કાર્ય કરવાની ક્ષમતા, પાવર ગુણાકાર સમય તરીકે માપવામાં આવે છે (જૂલ અથવા વોટ-કલાક) |
મેમરી ટ્રીક: "CPE: Charge-Per-second, Product-of-VI, Energy-over-time"
પ્રશ્ન ૧(બ) [૪ ગુણ]
વાહક, અવાહક અને મિશ્ર ધાતુના અવરોધના મૂલ્ય પર તાપમાનની અસર સમજાવો.
જવાબ:
| મટીરિયલનો પ્રકાર | તાપમાનની અસર | સમીકરણ |
|---|---|---|
| શુદ્ધ ધાતુઓ | તાપમાન વધતાં અવરોધ વધે છે | R₂ = R₁[1 + α(T₂-T₁)] |
| મિશ્ર ધાતુઓ | તાપમાન સાથે થોડોક વધારો (ઓછો α) | R₂ = R₁[1 + α(T₂-T₁)] |
| અવાહકો | તાપમાન વધતાં અવરોધ ઘટે છે | R₂ = R₁e^(β(1/T₂-1/T₁)) |
જ્યાં α તાપમાન ગુણાંક, T તાપમાન, અને R અવરોધ છે
મેમરી ટ્રીક: "MAI: Metals Add, Alloys Increase-little, Insulators Invert"
પ્રશ્ન ૧(ક) [૭ ગુણ]
KVL અને KCL ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.
જવાબ:
કિરચોફના નિયમો:
| નિયમ | વિધાન | સમીકરણ | સર્કિટ ઉદાહરણ |
|---|---|---|---|
| KCL | નોડમાં પ્રવેશતા કરંટનો સરવાળો નોડમાંથી નીકળતા કરંટના સરવાળા બરાબર હોય છે | ∑Iin = ∑Iout | mermaid graph TD; A((Node)); I1-->A; I2-->A; A-->I3; A-->I4; |
| KVL | બંધ લૂપમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપનો સરવાળો વોલ્ટેજ રાઈઝના સરવાળા બરાબર હોય છે | ∑V = 0 | mermaid graph LR; A((+))-->B((-))); B-->C((+)); C-->D((+)); D-->A; linkStyle 0 stroke:red,stroke-width:2px; linkStyle 1 stroke:green,stroke-width:2px; linkStyle 2 stroke:blue,stroke-width:2px; linkStyle 3 stroke:orange,stroke-width:2px; |
ઉદાહરણ:
- KCL: નોડ A પર, જો I₁ = 5A અને I₂ = 3A પ્રવેશે છે, તો I₃ + I₄ = 8A બહાર નીકળવું જોઈએ
- KVL: જો 12V બેટરી અને રેઝિસ્ટર R₁(4Ω) અને R₂(8Ω)ના લૂપમાં, 12V = I×(4Ω+8Ω)
મેમરી ટ્રીક: "CLAN: Currents Leave And eNter equally, Voltage Around Loop is Null"
પ્રશ્ન ૧(ક) OR [૭ ગુણ]
જરૂરી સૂત્ર સાથે અવરોધનું શ્રેણી અને સમાંતર જોડાણ સમજાવો.
જવાબ:
| જોડાણ | સર્કિટ ડાયાગ્રામ | સમીકરણ | કરંટ/વોલ્ટેજ સંબંધ |
|---|---|---|---|
| શ્રેણી | mermaid graph LR; A---B[(R₁)]---C[(R₂)]---D[(R₃)]---E; | Req = R₁ + R₂ + R₃ + ... + Rn | બધા અવરોધોમાં સમાન કરંટ |
| સમાંતર | mermaid graph TD; A---B; A---C[(R₁)]---B; A---D[(R₂)]---B; A---E[(R₃)]---B; | 1/Req = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ... + 1/Rn | બધા અવરોધોમાં સમાન વોલ્ટેજ |
- શ્રેણી: કુલ અવરોધ વધે છે, કરંટ ઘટે છે
- સમાંતર: કુલ અવરોધ ઘટે છે, કરંટ વધે છે
મેમરી ટ્રીક: "SPARC: Series Plus All Resistors, parallel Combines with reciprocals"
પ્રશ્ન ૨(અ) [૩ ગુણ]
અવરોધના મૂલ્યને અસર કરતાં પરિબળો લખો.
જવાબ:
| પરિબળ | અવરોધ પર અસર | સંબંધ |
|---|---|---|
| લંબાઈ (l) | સીધો સંબંધ | R ∝ l |
| ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા (A) | વ્યસ્ત સંબંધ | R ∝ 1/A |
| મટિરિયલ (ρ) | રેઝિસ્ટિવિટી પર આધાર રાખે છે | R ∝ ρ |
| તાપમાન (T) | સામાન્ય રીતે તાપમાન સાથે વધે છે | R ∝ T |
મેમરી ટ્રીક: "LAMT: Length Adds, Area Minimizes, Material matters, Temperature transforms"
પ્રશ્ન ૨(બ) [૪ ગુણ]
પાવર ત્રિકોણ દોરી એક્ટિવ અને રીઍક્ટિવ પાવરની વ્યાખ્યા આપો.
જવાબ:
પાવર ત્રિકોણ:
| પાવરનો પ્રકાર | વ્યાખ્યા | એકમ | ફોર્મ્યુલા |
|---|---|---|---|
| એક્ટિવ પાવર (P) | ઉપકરણ દ્વારા વપરાતી વાસ્તવિક પાવર | વોટ (W) | P = VI cos φ |
| રીઍક્ટિવ પાવર (Q) | સ્ત્રોત અને લોડ વચ્ચે આંદોલિત થતી પાવર | VAR | Q = VI sin φ |
| એપેરન્ટ પાવર (S) | એક્ટિવ અને રીઍક્ટિવ પાવરનો વેક્ટર સરવાળો | VA | S = VI |
મેમરી ટ્રીક: "PAWS: Power Active Works, Apparent is Slant-hypotenuse, reactive Qoscillates"
પ્રશ્ન ૨(ક) [૭ ગુણ]
સેલ અને બેટરી સમજાવો. વિવિધ રેટિંગ અને બેટરીના પ્રકારોની યાદી બનાવો.
જવાબ:
સેલ અને બેટરી:
| શબ્દ | વ્યાખ્યા |
|---|---|
| સેલ | મૂળભૂત ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એકમ જે રાસાયણિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે |
| બેટરી | શ્રેણી અથવા સમાંતરમાં જોડાયેલા એક કે વધુ સેલનો સમૂહ |
બેટરી રેટિંગ:
| રેટિંગ | વર્ણન | એકમ |
|---|---|---|
| વોલ્ટેજ | પોટેન્શિયલ ડિફરન્સ | વોલ્ટ (V) |
| કેપેસિટી | સંગ્રહિત ચાર્જની માત્રા | એમ્પિયર-કલાક (Ah) |
| ઊર્જા | કુલ ઉપલબ્ધ ઊર્જા | વોટ-કલાક (Wh) |
| C-રેટ | ડિસ્ચાર્જ/ચાર્જ દર | C |
| સાયકલ લાઇફ | ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ સાયકલની સંખ્યા | - |
બેટરીના પ્રકારો:
મેમરી ટ્રીક: "CAVE: Cells Are Voltage Elements, batteries Bundle And TallY Energy"
પ્રશ્ન ૨(અ) OR [૩ ગુણ]
અવરોધ, વહન અને વાહકતાની વ્યાખ્યા આપો.
જવાબ:
| શબ્દ | વ્યાખ્યા | એકમ | ફોર્મ્યુલા |
|---|---|---|---|
| અવરોધ (R) | વિદ્યુત પ્રવાહનો વિરોધ | ઓહ્મ (Ω) | R = ρl/A |
| વહન (G) | વિદ્યુત પ્રવાહની સરળતા | સિમેન્સ (S) | G = 1/R |
| વાહકતા (σ) | વિદ્યુત પ્રવાહને પસાર કરવાની મટિરિયલની ક્ષમતા | S/m | σ = 1/ρ |
જ્યાં ρ રેઝિસ્ટિવિટી, l લંબાઈ, અને A ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા છે
મેમરી ટ્રીક: "RCG: Resist Current Gladly, Conduct Generously, σ Gets current through"
પ્રશ્ન ૨(બ) OR [૪ ગુણ]
શુદ્ધ ઈંડક્ટિવ સર્કિટ માટે સાબિત કરો કે કરંટ એ વોલ્ટેજ કરતા 90° પાછળ હોય છે.
જવાબ:
શુદ્ધ ઈંડક્ટિવ સર્કિટ માટે:
ગાણિતિક સાબિતી:
- આપેલ વોલ્ટેજ: v = Vm sin(ωt)
- ઇન્ડક્ટર માટે: v = L(di/dt)
- આથી: L(di/dt) = Vm sin(ωt)
- ઇન્ટિગ્રેટ કરતાં: i = -(Vm/ωL)cos(ωt) = (Vm/ωL)sin(ωt-90°)
વેવફોર્મ:
goat
મેમરી ટ્રીક: "ELI: Voltage Leads current In inductor by 90 degrees"
પ્રશ્ન ૨(ક) OR [૭ ગુણ]
અવરોધ, ઈંડક્ટર અને કેપેસીટર તેમના સૂત્ર સાથે સમજાવો.
જવાબ:
| ઘટક | સિમ્બોલ | વર્ણન | ફોર્મ્યુલા | ઊર્જા સંગ્રહ |
|---|---|---|---|---|
| અવરોધ | mermaid graph LR; A---B[(___/\/\/\___)]---C | કરંટ પ્રવાહનો વિરોધ કરે છે | V = IR | સંગ્રહ નથી |
| ઈંડક્ટર | mermaid graph LR; A---B[(_mmmmm_)]---C | કરંટમાં ફેરફારનો વિરોધ કરે છે | V = L(di/dt) | E = ½LI² |
| કેપેસીટર | mermaid graph LR; A---B[(_⎥⎥_)]---C | વોલ્ટેજમાં ફેરફારનો વિરોધ કરે છે | I = C(dv/dt) | E = ½CV² |
AC સર્કિટ પર અસર:
- અવરોધ: કરંટ વોલ્ટેજ સાથે એક ફેઝમાં (cos θ = 1)
- ઈંડક્ટર: કરંટ વોલ્ટેજથી 90° પાછળ (cos θ = 0)
- કેપેસીટર: કરંટ વોલ્ટેજથી 90° આગળ (cos θ = 0)
મેમરી ટ્રીક: "RIC: Resistor Impedes Current, Inductor Catches current-changes, Capacitor Controls voltage-changes"
પ્રશ્ન ૩(અ) [૩ ગુણ]
A.C. સિગ્નલની R.M.S અને એવરેજ મૂલ્યની વ્યાખ્યા આપો અને સમજાવો.
જવાબ:
| મૂલ્ય | વ્યાખ્યા | સાઇન વેવ માટે ફોર્મ્યુલા | સંબંધ |
|---|---|---|---|
| RMS મૂલ્ય | સ્ક્વેર કરેલા મૂલ્યોના મીનનો સ્ક્વેર રૂટ | Vrms = Vmax/√2 = 0.707Vmax | DC સમાન હીટિંગ ઇફેક્ટ આપે છે |
| એવરેજ મૂલ્ય | અર્ધ સાયકલ પર રેક્ટિફાઇડ સિગ્નલનું મીન | Vavg = 2Vmax/π = 0.637Vmax | બેટરી ચાર્જિંગ એપ્લિકેશન માટે ઉપયોગી |
મેમરી ટ્રીક: "RAM: Rms-Average Method: Root-mean-square And Mean-of-absolute"
પ્રશ્ન ૩(બ) [૪ ગુણ]
વૈકલ્પિક EMF કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે તે જરૂરી આકૃતિ સાથે સમજાવો.
જવાબ:
વૈકલ્પિક EMF ઉત્પાદન:
આકૃતિ:
goat
- કોઈલ સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરે છે
- EMF = NBAlω sin(ωt)
- કોઈલ ફરતી વખતે, ફ્લક્સ કટિંગની દિશા બદલાય છે
- સાઇન વેવ ઉત્પન્ન થાય છે e = Emax sin(ωt)
મેમરી ટ્રીક: "FARM: Flux And Rotation Make alternating voltage"
પ્રશ્ન ૩(ક) [૭ ગુણ]
શુધ્ધ આવરોધીય AC સરકીટનું એસી એનાલિસિસ કરો.
જવાબ:
શુદ્ધ અવરોધિય સર્કિટ:
| પેરામીટર | ફોર્મ્યુલા | વેવફોર્મ સંબંધ |
|---|---|---|
| આપેલ વોલ્ટેજ | v = Vm sin(ωt) | કરંટ અને વોલ્ટેજ એક ફેઝમાં |
| કરંટ | i = v/R = (Vm/R)sin(ωt) | ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરે છે |
| પાવર | p = vi = Vm Im sin²(ωt) | હંમેશા સકારાત્મક |
| એવરેજ પાવર | P = Vrms × Irms = V²/R | સ્થિર મૂલ્ય |
વેવફોર્મ:
goat
મેમરી ટ્રીક: "VIPS: Voltage In-Phase with current, Same waveform, Power always Positive"
પ્રશ્ન ૩(અ) OR [૩ ગુણ]
એસી વિદ્યુતપ્રવાહ I=28.28sin(2Π50t). વિદ્યુત પ્રવાહનું RMS મૂલ્ય શોધો.
જવાબ:
આપેલુ:
- I = 28.28sin(2Π50t)
- તેથી, Im = 28.28A
ઉકેલ:
| સ્ટેપ | કેલ્ક્યુલેશન |
|---|---|
| 1. પીક વેલ્યૂ ઓળખો | Im = 28.28A |
| 2. RMS ફોર્મ્યુલા લાગુ કરો | Irms = Im/√2 |
| 3. ગણતરી કરો | Irms = 28.28/√2 = 28.28/1.414 = 20A |
આથી, કરંટની RMS મૂલ્ય = 20A
મેમરી ટ્રીક: "PER: Peak to Effective by Root-2"
પ્રશ્ન ૩(બ) OR [૪ ગુણ]
જો Vav=60 V હોય તો વૉલ્ટેજનું RMS અને મહત્તમ મૂલ્ય શોધો.
જવાબ:
આપેલુ:
- એવરેજ મૂલ્ય (Vav) = 60V
ઉકેલ:
| સ્ટેપ | ફોર્મ્યુલા | કેલ્ક્યુલેશન |
|---|---|---|
| 1. Vav અને Vm વચ્ચેનો સંબંધ | Vav = 2Vm/π = 0.637Vm | Vm = Vav/0.637 = 60/0.637 |
| 2. મહત્તમ મૂલ્ય ગણો | Vm = Vav × (π/2) | Vm = 60 × (π/2) = 60 × 1.57 = 94.2V |
| 3. RMS મૂલ્ય ગણો | Vrms = Vm/√2 = 0.707Vm | Vrms = 0.707 × 94.2 = 66.6V |
આથી, મહત્તમ મૂલ્ય = 94.2V અને RMS મૂલ્ય = 66.6V
મેમરી ટ્રીક: "AVR: Average to peak Via multiplying by (π/2), Rms is peak/√2"
પ્રશ્ન ૩(ક) OR [૭ ગુણ]
ફેઈઝ ડાયાગ્રામની મદદથી સ્ટાર જોડાણનું લાઈન અને ફેઈસ વૉલ્ટેજનું સમીકરણ તારવો.
જવાબ:
સ્ટાર જોડાણ:
ફેઝર ડાયાગ્રામ:
goat
ડેરિવેશન:
- ફેઝ વોલ્ટેજ: VRN, VYN, VBN (120° અલગ)
- લાઈન વોલ્ટેજ: VRY = VRN - VYN
- બેલેન્સ સિસ્ટમ માટે ફેઝ વોલ્ટેજનું મેગ્નિટ્યૂડ Vp સાથે:
- VRY = VRN - VYN = Vp∠0° - Vp∠-120° = Vp(1 - ∠-120°) = √3Vp∠30°
સંબંધ:
- લાઈન વોલ્ટેજ (VL) = √3 × ફેઝ વોલ્ટેજ (Vp)
- લાઈન વોલ્ટેજ ફેઝ વોલ્ટેજથી 30° આગળ રહે છે
મેમરી ટ્રીક: "PALS: Phase to Line in Star: multiply by Square-root-3"
પ્રશ્ન ૪(અ) [૩ ગુણ]
Faraday અને Lenzનો નિયમ તેના સૂત્ર સાથે લખો.
જવાબ:
| નિયમ | વિધાન | સમીકરણ |
|---|---|---|
| ફેરાડેનો નિયમ | પ્રેરિત EMF ચુંબકીય ફ્લક્સના પરિવર્તનના દરના સમપ્રમાણમાં હોય છે | e = -N(dΦ/dt) |
| લેન્ઝનો નિયમ | પ્રેરિત EMF તેને ઉત્પન્ન કરતા કારણનો વિરોધ કરે છે (સૂત્રમાં નેગેટિવ સાઇન) | ફ્લક્સ પરિવર્તનની વિરુદ્ધ દિશા |
મેમરી ટ્રીક: "FORC: Faraday's flux Over Rate Change, Lenz Opposes the Reason for Change"
પ્રશ્ન ૪(બ) [૪ ગુણ]
સિંગલ ફેઈસ સપ્લાયની સરખામણીમાં 3-ફેઈસ સપ્લાયના 4 ફાયદા લખો.
જવાબ:
| 3-ફેઈસ સપ્લાયના સિંગલ-ફેઈસ કરતાં ફાયદા | સમજૂતી |
|---|---|
| ઉચ્ચ પાવર ઘનત્વ | 3-ફેઈસ સમાન વાયર સાઈઝ સાથે 1.732 ગણો વધુ પાવર આપે છે |
| સ્થિર પાવર ડિલિવરી | સિંગલ-ફેઈસની જેમ પાવરમાં ઉછાળા નહીં |
| નાના કન્ડક્ટર | સમાન પાવર ટ્રાન્સફર માટે ઓછા કોપરની જરૂર |
| સેલ્ફ-સ્ટાર્ટિંગ મોટર | મોટર માટે કોઈ સ્ટાર્ટિંગ મેકેનિઝમની જરૂર નથી |
વધારાના: વધુ કાર્યક્ષમ ટ્રાન્સમિશન, ઓછા હાર્મોનિક્સ, બેલેન્સ્ડ લોડિંગ
મેમરી ટ્રીક: "PCCS: Power higher, Constant delivery, Copper less, Self-starting motors"
પ્રશ્ન ૪(ક) [૭ ગુણ]
Flemingનો જમણા હાથનો અને ડાબા હાથનો નિયમ સમજાવો.
જવાબ:
ફ્લેમિંગના હાથના નિયમો:
| નિયમ | ઉપયોગ | હાથની સ્થિતિ | આકૃતિ |
|---|---|---|---|
| જમણા હાથનો નિયમ (જનરેટર) | પ્રેરિત EMFની દિશા નક્કી કરે છે | અંગૂઠો: ગતિ તર્જની: ક્ષેત્ર મધ્યમા: કરંટ/EMF | ```goat |
F ^ | --+-- > M | v C
|
મુખ્ય પરિબળો:
- સાપેક્ષ ગતિ અથવા ફ્લક્સમાં ફેરફારની જરૂર
- EMF ફ્લક્સના ફેરફારના દરના સમપ્રમાણમાં
- દિશા લેન્ઝના નિયમ દ્વારા નિર્ધારિત
મેમરી ટ્રીક: "MICE: Motion Induces Current via Electromagnetic induction"
પ્રશ્ન ૪(બ) OR [૪ ગુણ]
3-ફેઈસ વૈકલ્પિક ઈ. એમ. એફ. કેવી રીતે ઉત્પન થાય છે સમજાવો.
જવાબ:
3-ફેઈસ EMF ઉત્પાદન:
થ્રી ફેઈસ વેવફોર્મ:
goat
- ત્રણ સમાન કોઈલ્સ 120° અંતરે ગોઠવાયેલી
- ત્રણ સમાન EMF ઉત્પન્ન કરે છે જે સમયમાં 120° અંતરે હોય છે
- EMFs: eR = Emax sin(ωt), eY = Emax sin(ωt-120°), eB = Emax sin(ωt-240°)
મેમરી ટ્રીક: "CPS: Coils Produce Shifted waveforms at 120 degrees"
પ્રશ્ન ૪(ક) OR [૭ ગુણ]
Statically induced E.M.F અને dynamically induced E.M.F વચ્ચેનો તફાવત લખો.
જવાબ:
| પેરામીટર | સ્ટેટિકલી ઈન્ડ્યુસ્ડ EMF | ડાયનેમિકલી ઈન્ડ્યુસ્ડ EMF |
|---|---|---|
| વ્યાખ્યા | સ્થિર વાહકમાં ફ્લક્સના ફેરફારને કારણે પ્રેરિત EMF | ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહકની ગતિને કારણે પ્રેરિત EMF |
| ગતિ | વાહક અને ક્ષેત્ર વચ્ચે કોઈ સાપેક્ષ ગતિ નહીં | સાપેક્ષ ગતિ હાજર |
| ફેરફારનો સ્ત્રોત | પ્રાથમિક સર્કિટમાં કરંટમાં ફેરફાર | વાહકની ભૌતિક ગતિ |
| ઉદાહરણો | ટ્રાન્સફોર્મર, ઈન્ડક્ટર | જનરેટર, આલ્ટરનેટર |
| ગાણિતિક સમીકરણ | e = -N(dΦ/dt) કરંટમાં ફેરફારને કારણે | e = Blv (B=ફ્લક્સ ઘનતા, l=લંબાઈ, v=વેગ) |
મેમરી ટ્રીક: "SMCE: Static-Moving, Change-External: static has changing flux, moving has constant flux"
પ્રશ્ન ૫(અ) [૩ ગુણ]
HAWT અને VAWT વચ્ચેનો તફાવત લખો.
જવાબ:
| પેરામીટર | HAWT (હોરિઝોન્ટલ એક્સિસ વિન્ડ ટર્બાઈન) | VAWT (વર્ટિકલ એક્સિસ વિન્ડ ટર્બાઈન) |
|---|---|---|
| ઓરિએન્ટેશન | બ્લેડ્સ ક્ષૈતિજ અક્ષ પર ફરે છે | બ્લેડ્સ ઊભી અક્ષ પર ફરે છે |
| પવનની દિશા | પવનની દિશા તરફ મોંઢું રાખવાની જરૂર | કોઈપણ દિશાના પવન સાથે કામ કરે છે |
| ઇન્સ્ટોલેશન | ઊંચા ટાવર, જમીનથી ઊંચે | જમીનથી નીચે, સરળ એક્સેસ |
આકૃતિ:
goat
મેમરી ટ્રીક: "HV-DIT: Horizontal-Vertical, Directional-Independent, Tall-lower"
પ્રશ્ન ૫(બ) [૪ ગુણ]
Green energyનું વર્ગીકરણ કરો.
જવાબ:
ગ્રીન એનર્જી વર્ગીકરણ:
| સ્ત્રોત | મુખ્ય સિદ્ધાંત | ઉપયોગ |
|---|---|---|
| સોલાર | ફોટોવોલ્ટિક ઇફેક્ટ | સોલાર પેનલ્સ, થર્મલ કલેક્ટર્સ |
| વિન્ડ | હવાની ગતિશીલ ઊર્જા | વિન્ડ ટર્બાઈન |
| હાઇડ્રો | પાણીની સ્થિતિજ ઊર્જા | ડેમ, રન-ઓફ-રિવર |
| જિયોથર્મલ | પૃથ્વીની આંતરિક ગરમી | હીટ પમ્પ, પાવર પ્લાન્ટ |
મેમરી ટ્રીક: "SWHGBT: Sun Wind Hydro Geo Bio Tidal - Sources With Huge Green Benefits Today"
પ્રશ્ન ૫(ક) [૭ ગુણ]
વિન્ડ પાવર સિસ્ટમ સમજાવો.
જવાબ:
વિન્ડ પાવર સિસ્ટમ:
ઘટકો:
- વિન્ડ ટર્બાઈન: પવનની ઊર્જાને યાંત્રિક રોટેશનમાં રૂપાંતરિત કરે છે
- ગિયરબોક્સ: જનરેટર માટે રોટેશન સ્પીડ વધારે છે
- જનરેટર: યાંત્રિકને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે
- કંટ્રોલર: આઉટપુટ અને સેફ્ટી ફંક્શન્સ નિયંત્રિત કરે છે
- ટ્રાન્સફોર્મર: ટ્રાન્સમિશન માટે વોલ્ટેજ વધારે છે
- ટાવર: વધુ મજબૂત પવન પકડવા માટે ટર્બાઈનને ઊંચે રાખે છે
કાર્ય સિદ્ધાંત:
- પવન બ્લેડ્સને ફેરવે છે (ગતિશીલથી યાંત્રિક)
- ગિયરબોક્સ RPM વધારે છે
- જનરેટર AC પાવર ઉત્પન્ન કરે છે
- કંટ્રોલર આઉટપુટ નિયંત્રિત કરે છે
- ટ્રાન્સફોર્મર ગ્રિડ કનેક્શન માટે તૈયાર કરે છે
મેમરી ટ્રીક: "WINGER: Wind In, Gearbox Enhances Rotation, Generator outputs"
પ્રશ્ન ૫(અ) OR [૩ ગુણ]
ગ્રીન ઊર્જાની કોઈપણ ત્રણ જરૂરિયાત લખો.
જવાબ:
| ગ્રીન એનર્જીની જરૂરિયાત | સમજૂતી |
|---|---|
| પર્યાવરણ સંરક્ષણ | પ્રદૂષણ અને ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જન ઘટાડે છે |
| સંસાધન સંરક્ષણ | સીમિત ફોસિલ ફ્યુઅલ સંસાધનોનું સંરક્ષણ કરે છે |
| ઊર્જા સુરક્ષા | આયાત કરેલા ઈંધણ પર નિર્ભરતા અને ભાવમાં અસ્થિરતા ઘટાડે છે |
અન્ય જરૂરિયાતો: જળવાયુ પરિવર્તન શમન, ટકાઉ વિકાસ, આર્થિક લાભો
મેમરી ટ્રીક: "ECO: Environment protected, Conservation of resources, Oil-independence"
પ્રશ્ન ૫(બ) OR [૪ ગુણ]
PV સેલ પર ટૂંક નોંધ લખો.
જવાબ:
ફોટોવોલ્ટિક (PV) સેલ:
કાર્ય સિદ્ધાંત:
- ફોટોવોલ્ટિક ઇફેક્ટ પર આધારિત
- સૂર્યપ્રકાશને સીધો વિદ્યુતમાં રૂપાંતરિત કરે છે
- સેમીકન્ડક્ટર મટિરિયલ (સામાન્ય રીતે સિલિકોન) વાપરે છે
- ફોટોન્સ P-N જંક્શન પર પડવાથી ઈલેક્ટ્રોન ફ્લો બનાવે છે
પ્રકારો: મોનોક્રિસ્ટલાઈન, પોલીક્રિસ્ટલાઈન, થિન-ફિલ્મ
કાર્યક્ષમતા: વ્યાવસાયિક સેલ માટે સામાન્ય રીતે 15-22%
મેમરી ટ્રીક: "SPEC: Sunlight Produces Electricity through Cells with p-n junctions"
પ્રશ્ન ૫(ક) OR [૭ ગુણ]
સોલાર પાવર પદ્ધતિ સમજાવો.
જવાબ:
સોલાર પાવર સિસ્ટમ:
ઘટકો:
- સોલાર પેનલ્સ: સૂર્યપ્રકાશને DC વિદ્યુતમાં રૂપાંતરિત કરે છે
- ચાર્જ કંટ્રોલર: બેટરી ચાર્જિંગ નિયંત્રિત કરે છે
- બેટરી બેંક: વિદ્યુત ઊર્જા સંગ્રહિત કરે છે (ઓફ-ગ્રિડ)
- ઇન્વર્ટર: ઘરેલુ ઉપયોગ માટે DCને ACમાં રૂપાંતરિત કરે છે
- ડિસ્ટ્રિબ્યુશન પેનલ: ઘરની વિદ્યુત પ્રણાલી સાથે જોડાણ કરે છે
પ્રકારો:
- ગ્રિડ-કનેક્ટેડ: વધારાની પાવર ગ્રિડમાં ફીડ કરે છે
- ઓફ-ગ્રિડ: બેટરી સ્ટોરેજ સાથે સ્વતંત્ર
- હાઇબ્રિડ: બંને સિસ્ટમનું સંયોજન
એપ્લિકેશન્સ: ઘર પાવર, વોટર પમ્પિંગ, સ્ટ્રીટ લાઇટિંગ, ઔદ્યોગિક ઉપયોગ
મેમરી ટ્રીક: "SCBID: Solar Cells produce, Battery stores, Inverter converts, Distribution supplies"