विद्युत ऊर्जा को मापने की विधि: एक समग्र गाइड

फील्ड: बुनियादी विद्युत

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What Is The Measurement Of Electrical Energy

विद्युत ऊर्जा भौतिकी और इंजीनियरिंग में एक मौलिक अवधारणा है, साथ ही दैनिक जीवन के लिए एक प्रायोगिक आवश्यकता भी है। विद्युत ऊर्जा एक विद्युत धारा द्वारा किया जा सकने वाला काम की मात्रा, या एक विद्युत प्रतिरोध द्वारा उत्पन्न की जा सकने वाली गर्मी की मात्रा होती है। विद्युत ऊर्जा विद्युत शक्ति से भी संबंधित है, जो प्रति इकाई समय में ऊर्जा स्थानांतरण की दर है। इस लेख में, हम विद्युत ऊर्जा क्या है, इसे कैसे मापा जाता है, इसके लिए कौन सी इकाइयाँ उपयोग की जाती हैं, और इसे सरल सूत्रों और उदाहरणों का उपयोग करके कैसे गणना की जाती है, इसकी व्याख्या करेंगे।

विद्युत ऊर्जा क्या है?

विद्युत ऊर्जा को विद्युत शक्ति और समय के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया गया है, और इसे जूल (J) में मापा जाता है। एक जूल विद्युत ऊर्जा एक सेकंड के लिए एक वाट शक्ति की खपत के बराबर होता है। गणितीय रूप से, हम लिख सकते हैं:

Diagram showing the relationship between electrical energy, power, and time

E=P×t

जहाँ,

E जूल (J) में विद्युत ऊर्जा है
P वाट (W) में विद्युत शक्ति है
t सेकंड (s) में समय है

विद्युत ऊर्जा और शक्ति निकटतः संबंधित अवधारणाएँ हैं। विद्युत शक्ति एक सर्किट में एक निश्चित वोल्टेज अंतर के कारण प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा की मात्रा है। विद्युत शक्ति एक उपकरण या एक प्रणाली द्वारा विद्युत ऊर्जा के प्रदान या खपत की दर भी है। विद्युत शक्ति को वाट (W) में मापा जाता है, जो जूल प्रति सेकंड (J/s) के बराबर होता है। गणितीय रूप से, हम लिख सकते हैं:

P=V×I

जहाँ,

P वाट (W) में विद्युत शक्ति है
V वोल्ट (V) में वोल्टेज अंतर है
I एम्पियर (A) में विद्युत धारा है

विद्युत ऊर्जा को मापने के लिए, हमें विद्युत शक्ति और समय अवधि का पता होना चाहिए, जिसके लिए इसे लागू किया जाता है या खपत की जाती है। उदाहरण के लिए, यदि 100 वाट का एक लाइट बल्ब 10 मिनट तक चालू किया जाता है, तो इसके द्वारा खपत की गई विद्युत ऊर्जा है:

E=P×t=100 वाट × 10 × 60 सेकंड = 60,000 जूल

विद्युत ऊर्जा की इकाइयाँ

जूल अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI) में ऊर्जा की मानक इकाई है, लेकिन जब बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा से संबंधित होता है, तो यह बहुत छोटा होता है। इसलिए, विद्युत ऊर्जा को मापने के लिए अन्य इकाइयाँ आमतौर पर उपयोग की जाती हैं, जैसे वाट-घंटा (Wh), किलोवाट-घंटा (kWh), मेगावाट-घंटा (MWh), और गिगावाट-घंटा (GWh)। ये इकाइयाँ शक्ति की इकाई (वाट) और समय की इकाई (घंटा) को गुणा करके प्राप्त की गई हैं।

Diagram showing the conversion of units of electrical energy

वाट-घंटा (Wh) एक उपकरण या प्रणाली द्वारा एक घंटे के लिए एक वाट शक्ति की खपत की गई विद्युत ऊर्जा की मात्रा है। यह दर्शाता है कि कितनी तेजी से शक्ति एक समय अवधि में खपत की जाती है। एक वाट-घंटा 3,600 जूल के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, 15 वाट का एक LED लाइट बल्ब एक घंटे में 15 Wh विद्युत ऊर्जा खपत करता है।
किलोवाट-घंटा (kWh) घरेलू उपकरणों और बिजली के बिलों के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली विद्युत ऊर्जा की एक बड़ी इकाई है। एक किलोवाट-घंटा 1,000 वाट-घंटा या 3.6 मेगाजूल के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, 300 वाट शक्ति खपत करने वाला एक रेफ्रिजरेटर एक घंटे में 300 Wh या 0.3 kWh विद्युत ऊर्जा खपत करता है।
मेगावाट-घंटा (MWh) एक इकाई है जो आमतौर पर बड़े पैमाने पर पावर प्लांटों या ग्रिडों की उत्पादन या खपत को मापने के लिए उपयोग की जाती है। एक मेगावाट-घंटा 1,000 किलोवाट-घंटा या 3.6 गिगाजूल के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, 600 MW की क्षमता वाला एक कोयला-चालित पावर प्लांट एक घंटे में 600 MWh विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है।
गिगावाट-घंटा (GWh) एक इकाई है जो बहुत बड़ी मात्रा में बिजली के उत्पादन या खपत को लंबे समय के लिए मापने के लिए उपयोग की जाती है। एक गिगावाट-घंटा 1,000 मेगावाट-घंटा या 3.6 टेराजूल के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, 2019 में संयुक्त राज्य अमेरिका की कुल बिजली खपत लगभग 3,800 TWh या 3.8 मिलियन GWh थी।

निम्नलिखित सारणी विद्युत ऊर्जा की इकाइयों और उनके परिवर्तनों को सारांशित करती है:

इकाई	प्रतीक	समतुल्य
जूल	J	1 J
वाट-घंटा	Wh	3,600 J
किलोवाट-घंटा	kWh	3.6 MJ
मेगावाट-घंटा	MWh	3.6 GJ
गिगावाट-घंटा	GWh	3.6 TJ