इलेक्ट्रॉनिक्स परिचय भाग – १

आज प्रत्येकाला इलेक्ट्रॉनिक सर्कीटवर कार्य करणारी अनेक साधने नित्य परिचयाची असतात. मोबाईल, टी.व्ही. कार, स्कूटर, एवढेच काय घरातील मिक्सर, इस्त्री, फोन, पंखे, फ्रीज, एअरकंडिशनर अशा विजेवर चालणार्‍या सर्व उपकरणांमध्ये इलेक्ट्रॉनिक सर्कीट असते. इलेक्ट्रॉनिक सर्कीटमध्ये असणारे रेझिस्टर, कपॅसिटर, डायोड, ट्रॅन्झिस्टर, इंटिग्रेटेड सर्कीट (आयसी) इत्यादी नावे परिचयाची असली तरी इलेक्ट्रॉनिक सर्कीट कसे तयार करतात व त्याचे कार्य कसे चालते याबाबतीत बहुतेक सर्वजण अनभिज्ञ असतात.

 या स्थितीला मीही आतापर्यंत अपवाद नव्हतो. मात्र ज्ञानदीपमार्फत इलेक्ट्रॉनिक छंदवर्ग सुरू करायचे ठरविले तेव्हा आपणास या गूढ वाटणार्‍या इलेक्ट्रॉनिक्स विषयाची माहिती होणे आवश्यक आहे हे लक्षात आले व आधी इलेक्ट्रिसिटी व नंतर इलेक्ट्रॉनिक्स या विषयाचे वाचन मी सुरू केले. या प्रयत्नातून मिळालेली माहिती मी मराठीत मांडण्याचा प्रयत्न करीत आहे. त्यात काही तांत्रिक चुका असण्याचा संभव आहे याची वाचकांनी जाणीव ठेवावी ही विनंती.

शालेय स्तरावरील अभ्यासात वापरलेले  मराठी शब्द व त्याचे मूळ इंग्रजी रूप या दोहोंची माहिती दिल्यास मराठीतून इंग्रजी माध्यमाकडे जाताना विद्यार्थ्यांना येणार्‍या अडचणी कमी होतील या दृष्टीकोनातून मी सुरुवातीस काही मराठी संज्ञांचाही वापर केला आहे.

शालेय शिक्षणात इलेक्ट्रिसिटी (वीज) व मॅग्नेटिझम (चुंबकत्व) याविषयी थोडीफार माहिती दिली जाते. लोखंडी खिळ्याभोवती तारेचे वेटोळे बसवून त्यातून विजेचा प्रवाह सोडला की लोहचुंबक तयार होतो. तसेच चुंबकीय क्षेत्रातून तारेचे वेटोळे फिरविले की त्या तारेतून विजेचा प्रवाह वाहू लागतो व याच तत्वावर आधारित यांत्रिक शक्तीचे विद्युत शक्तीत रुपांतर करणारे विद्युतजनित्र (जनरेटर) व विद्युत शक्तीचे यांत्रिक शक्तीत रुपांतर करणारी इलेक्ट्रिक मोटार तयार केली जाते याविषयी ढोबळ स्वरुपात माहिती सर्वांना असते. मात्र इलेक्ट्रीसिटी म्हणजे नक्की काय ? याचे स्पष्टीकरण देणे त्यांना अवघड जाते.

इलेक्ट्रीसिटी किंवा विद्युतप्रवाहाचा उगम 

प्रत्येक पदार्थ हा अणूंचा बनलेला असतो. अणूमध्ये धन किंवा + विद्यु्तभार असणारे प्रोटान (Proton), प्रोटानच्या एकूण संख्येएवढे ऋण किंवा – विद्युतभार असणारे इलेक्ट्रॉन (electron) आणि कोणताही विद्युतभार नसणारे मात्र प्रोटानएवढेच वस्तुमान असणारे न्यूट्रॉन ( neutron)असतात. प्रोटान व न्यूट्रॉन अणूच्या मध्यभागी एकत्र असून त्याला न्यूक्लियस (nucleus) असे म्हणतात. या न्यूक्लियस भोवती लंबवर्तुळाकार कक्षांमध्ये (orbit)  इलेक्ट्रॉन फिरत असतात.  यातील बाह्य कक्षेतील इलेक्ट्रॉन उष्णता वा अन्य कारणांमुळे आपली कक्षा सोडून दूर जाऊ शकतात.

इलेक्ट्रिसिटी किंवा विद्युतप्रवाह म्हणजे अशा मुक्त इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह(movement of free electrons).   विद्युतघट किंवा इलेक्ट्रिक बॅटरीच्या धन व ऋण अग्रांना एखाद्या तारेने जोडले की ऋण अग्राकडून (cathode)  इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह  धन अग्राकडे (anode) वाहू लागतो. मात्र विजेच्या प्रवाहाची दिशा धन अग्राकडून (anode) ऋण अग्राकडे (cathode) अशा उलट दिशेने दर्शविली जाते. इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह प्रत्यक्षात एका अणूकडून शेजारच्या दुसर्‍या अणूपर्यंत अशा छोट्याछोट्या टप्प्यात होत असतो. इलेक्ट्रॉन आपल्या कक्षेतून बाहेर पडला की तेथे एक पोकळी (hole) तयार होते. ती पोकळी मागच्या अणूतील मुक्त इलेक्ट्रॉन भरून काढतो. म्हणजे विजेच्या प्रवाहाची अधिकृत दिशा पोकळ्यांच्या प्रवाहाने ( Flow of holes)  दर्शविली जाते.

धनभारापासून ऋण भारापर्यंत जाणार्‍या मार्गांला इलेक्ट्रिक सर्कीट विद्युतमंडल असे म्हणतात. अर्थात नुसत्या तारेने धन व ऋण टोके जोडल्यास तार ही विजेची सुवाहक असल्याने इलेक्ट्रॉनच्या प्रवाहास काहीच विरोध न होत नाही व  शॉर्ट्सर्कीट होऊन बॅटरीतील सर्व विद्युत शक्ती संपुष्टात येते. यासाठी इलेक्ट्रिक सर्कीटमध्ये विद्युतरोधक(Resistor) जोडावा लागतो. वेगळ्या रेझिस्टरऎवजी विजेचा प्रवाह चालू आहे की नाही हे कळण्यासाठी एक बल्ब ( यातील तार रेझिस्टरम्हणून कार्य करते.)  व चालू बंद करण्यासाठी एक स्विच जोडला की साधे इलेक्ट्रिक सर्कीट तयार होते.