विद्युत ऊर्जा मापन: एक समग्र गाइड

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फील्ड: मूलभूत विद्युत

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What Is The Measurement Of Electrical Energy

विद्युत ऊर्जा भौतिकी और अभियांत्रिकी में एक मौलिक अवधारणा है, और दैनिक जीवन के लिए एक प्रायोगिक आवश्यकता है। विद्युत ऊर्जा एक विद्युत धारा द्वारा किया जा सकने वाला काम की मात्रा है, या एक विद्युत प्रतिरोध द्वारा उत्पन्न किया जा सकने वाला गर्मी की मात्रा 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 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 अवधारणाएं 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 की दर के रूप में 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 ऐंपियर (A) में विद्युत धारा है

विद्युत ऊर्जा को मापने के लिए, हमें विद्युत शक्ति और उसके लिए लगाए या खपाए गए समय की अवधि को जानना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि 100 W की एक बल्ब 10 मिनट तक चालू है, तो उसके द्वारा खपाई गई विद्युत ऊर्जा है:

E=P×t=100 W×10×60 s=60,000 J

विद्युत ऊर्जा की इकाइयाँ

जूल अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI) में ऊर्जा की मानक इकाई है, लेकिन यह व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए जब बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा से निपटा जा रहा 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 जाती 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 समय की एक अवधि के दौरान शक्ति किस गति से खपत की जा रही है। एक वाट-घंटा 3,600 जूल के बराबर है। उदाहरण के लिए, 15 W LED बल्ब एक घंटे में 15 Wh विद्युत ऊर्जा की खपत करता है।
किलोवाट-घंटा (kWh) घरेलू उपकरणों और बिजली के बिल 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 है। उदाहरण के लिए, 300 W शक्ति खपाने वाला एक रेफ्रिजरेटर एक घंटे में 300 Wh या 0.3 kWh विद्युत ऊर्जा की खपत करता है।
मेगावाट-घंटा (MWh) बड़े पैमाने पर विद्युत संयंत्रों या ग्रिड के लिए विद्युत ऊर्जा की इकाई है। एक मेगावाट-घंटा 1,000 किलोवाट-घंटा या 3.6 गिगाजूल के बराबर है। उदाहरण के लिए, 600 MW की क्षमता वाला एक कोयला-चालित विद्युत संयंत्र एक घंटे में 600 MWh विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है।
गिगावाट-घंटा (GWh) बहुत बड़ी मात्रा में बिजली के उत्पादन या खपत को मापने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विद्युत ऊर्जा की इकाई है। एक गिगावाट-घंटा 1,000 मेगावाट-घंटा या 3.6 टेराजूल के बराबर है। उदाहरण के लिए, 2019 में संयुक्त राज्य अमेरिका की कुल बिजली की खपत लगभग 3,800 TWh या 3.8 मिलियन GWh थी।

निम्नलिखित सारणी विद्युत ऊर्जा की इकाइयों और उनके परिवर्तन का सारांश प्रस्तुत 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