वीज

घरगुती उपकरणांमागचे तंत्रज्ञान समजून घेताना आपण ती उपकरणे चालण्याचे शास्त्रीय तत्त्व कोणते, हे पाहात आहोत. कुठलेही उपकरण चालवण्यासाठी ऊर्जा लागते. ती ऊर्जा कशी बनते, हे पाहणेही महत्त्वाचे आहे. आपल्या  घरातील ९० टक्के उपकरणे एकाच ऊर्जेच्या आधारे चालतात आणि ती ऊर्जा म्हणजे विद्युत ऊर्जा. ही ऊर्जा नसेल तर आपण किती पांगळे होतो, हे आपण भारनियमनाच्या काळात अनुभवतोच. त्यामुळेच आज आपण या ऊर्जेबद्दल जाणून घेणार आहोत.
वीज म्हणजे काय हे समजून घेताना आपल्याला आधी आपल्या जगातील सूक्ष्म कण ‘अणु’बद्दल माहीत करून घेतले पाहिजे.
 आज जगात एकूण ११८ मूलद्रव्ये माहीत आहेत. या सर्व मूलद्रव्यांचा सूक्ष्म कण म्हणजे अणू. अणूमध्येही तीन भाग असतात.
१. प्रोटॉन-अणूमधले हे भाग ‘घन’(+ve) भारित असतात. हे अणूच्या केंद्रस्थानी असतात आणि
स्थिर असतात.
२. न्यूट्रॉन- या भागांवर कुठलाच भार नसतो. आणि हेही अणूच्या केंद्रस्थानी असतात.
३. इलेक्ट्रॉन- प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांच्यापेक्षा वजनाला बरीच कमी असलेले हे भाग ऋण (-ve)भारित असतात. हे केंद्राभोवती फिरत असतात. अणूमधील फक्त याच भागांना हालचाल असते.
आपण लहानपणी डोक्याला फुगा घासून केस उभे करण्याचा खेळ खेळल्याचे आठवत असेल. ते कशामुळे उभे राहतात, तर घासल्यामुळे केसातील  इलेक्ट्रॉन मोकळे होतात, ते ऋणभारित असल्याने घनभारित फुग्याकडे ते आकर्षति होतात आणि या प्रवाहामुळे केस त्या दिशेने ओढल्यासारखे वाटतात.
किंवा प्लॅस्टिकच्या पट्टीला घासून कागदाच्या कपटय़ावर फिरवल्यास ते कपटे पट्टीकडे आकर्षति होतात, हेही पाहिल्याचे आपल्याला आठवत असेल.म्हणजेच विरुद्ध भार असलेल्या गोष्टी एकमेकांकडे आकर्षति होतात तसेच भार नसलेल्या गोष्टी भारित गोष्टींकडे आकर्षति होतात.
यातून असे कळते की, अणूमधील इलेक्ट्रॉन जर कुठल्याही भारित गोष्टींच्या प्रभावाखाली आले किंवा घर्षणामुळे/ बाह्य दाबामुळे, अणूमधील इलेक्ट्रॉन मोकळे होतात आणि त्यांची हालचाल सुरू होते आणि ही हालचाल जर एकदिशीय असेल तर त्याचा प्रवाह बनतो. या इलेक्ट्रॉनच्या प्रवाहालाच ‘वीज’ म्हणतात. जेव्हा हा प्रवाह चालू असतो त्यालाच ‘विद्युतप्रवाह’ असे म्हणतात.
१८३१ मध्ये मायकेल फॅरेडे या इंग्रज शास्त्रज्ञाने एक प्रयोग करून विद्युतचुंबकीय बलाचा शोध लावला. या प्रयोगात त्याने एका तांब्याच्या तारेला Galvanometer (विद्युतप्रवाह दाखवणारे यंत्र) जोडला आणि एक चुंबक त्या तारेच्या भेंडोळ्याजवळ आणला आणि परत लांब नेला. जेव्हा चुंबक स्थिर होता तेव्हा गॅलव्हानोमीटरचा काटा स्थिर होता. चुंबक किवा तारेचे भेंडोळे हलायला लागले तसा मीटरचा काटा हलत होता, म्हणजेच तारेमध्ये वीजप्रवाह चालू होत होता. फॅरेडेच्या या प्रयोगामुळे चुंबकीय बल आणि विद्युतप्रवाह यांच्यातील परस्परसंबंध लक्षात आला आणि हे कळले की, चुंबकीय भारातील बदलामुळे तारेमध्ये विद्युत चुंबकीय बल तयार होते आणि इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह सुरू होतो.
आजसुद्धा याच तत्त्वावर वीजनिर्मिती होते. मुळात कुठलीही ऊर्जा नवीन तयार होत नसते तर ती एका स्वरूपातून दुसऱ्या स्वरूपात रूपांतरित होत असते. वीजनिर्मिती करतानाही निसर्गात उपलब्ध असलेली ऊर्जा वापरूनच वीज तयार केली जाते.
कोळसा, लाकूड किवा इतर ज्वलनशील पदार्थ जाळून त्यावर पाणी तापवून त्याची वाफ केली जाते. उच्च दाबातील ही वाफ टर्बाइनच्या पात्यांवर सोडून त्यांना गती दिली जाते. या पात्यांना जोडलेल्या दांडय़ावरील तारेचे भेंडोळे पुढे असलेल्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये फिरते आणि वीजनिर्मिती सुरू होते. म्हणजेच औष्णिक ऊर्जेचे यांत्रिक ऊर्जेत रूपांतर करून तिचे  विद्युत ऊर्जेत रूपांतर केले जाते.
टर्बाइन हे यंत्र  जनित्र (Generater) या यंत्रासोबत काम करते. उच्च दाबातील पाणी अथवा वाफ टर्बाइनच्या पात्यावर सोडून, ती पाती बसवलेला दांडा फिरवला जातो आणि तोच दांडा पुढे जनित्रामध्ये फिरतो. जनित्रामध्ये या दांडय़ावर तारांचे भेंडोळे असते (त्याला ‘रोटर’ म्हणतात), ते जनित्रामधील स्थिर चुंबकामध्ये (त्याला स्टेटर म्हणतात) फिरताना वीजनिर्मिती
सुरू होते.
जलविद्युत प्रकल्पात उंचावर साठवलेले पाणी गुरुत्वाकर्षणाच्या बलाने खाली आणताना त्यातील स्थितिज ऊर्जेचे गतिज ऊर्जेमध्ये रूपांतर केले जाते. खाली आलेले वेगवान पाणी टर्बाइनच्या पात्यांवर सोडून पाती फिरवली जातात तर वाऱ्यामधील गतिज ऊर्जा वापरून पवनचक्की फिरवली जाते आणि त्यातील गिअर साखळीमुळे टर्बाइनचा दांडा फिरवला जातो. ही तयार झालेली वीजसंकुलामध्ये साठवली जाते आणि नियंत्रित स्वरूपात, तारांच्या जाळ्यांमार्फत आपल्या घरी पोचते.
शहरातील बहुतेक गृहसंकुलांमध्ये हल्ली जनित्रे (Generater) बसवलेली असतात. या जनित्रामधील दांडा त्याला जोडलेल्या इंजिनाने फिरवला जातो आणि वीज तयार केली जाते. घरातील उपकरणे चालवायला या विजेबरोबरच आणखी एका मार्गाने वीज उपलब्ध होत असते. ते म्हणजे विद्युत घट – Battery / Cell. याविषयी सविस्तर माहिती घेऊ पुढील लेखात.