या ब्लॉगवरील सर्व माहिती इन्टरनेट आणि तंत्रस्नेही शिक्षकांच्या मदतीने संकलित करण्यात आली आहे .......

Friday, May 27, 2016

विजेच्या निर्मितीचे शास्त्र

पावसाळ्यात हमखास चमकणा-या वीजचं अनेकांना आकर्षण असतं, पण हिच वीज काहींच्या जीवावरही बेतते. काय आहे या विजेमागचं शास्त्र? कशी झाली विजेची निर्मिती? त्यामागचा शास्त्रीय विचार काय आहे? याची उकल करणारा हा लेख..
Lightingएक एप्रिलपासून बेस्टची दरवाढ मुंबईत लागू होणार आहे, ज्याचा फटका सुमारे दहा लाख वीज ग्राहकांना बसणार आहे. विजेचे मानवाशी अनादी काळापासून एक विशेष नाते जडलेले आहे. आधुनिक काळात विजेशिवाय जगणे ही एक अशक्यप्राय गोष्ट झालेली आहे. जी काही उपकरणे आपल्या सुखसोयीसाठी बनवलेली आहेत, त्या सा-या उपकरणांना ‘जीवित’ करण्याचे कार्य वीज करते. अंधाराला प्रकाशमान करणा-या बल्बला विजेचीच आवश्यकता असते. संगणकाला ‘सुरू’ सुद्धा वीज करते. सेल फोन चार्जर विजेनेच ‘जागृत’ होतो. आपल्या सर्वागात वीज खेळत असते. एखाद्याच्या स्पर्शाने आपण ‘उत्तेजीत’ होतो ही सुद्धा विजेचीच किमया आहे.
मानवाच्या अस्तित्वाशीच वीज अगदी अतुटरीत्या जोडली गेलेली आहे. आपल्या अस्तित्वाच्या अगदी पहिल्या कालखंडात ढगातून कडकडणा-या विजेची रहस्यमयता उलगडण्यासाठी आपल्या पूर्वजांनी अनेक कल्पनांच्या व तर्काच्या भरा-या मारल्या. त्यातूनच कदाचित देवाची, धर्माची किंवा अध्यात्माची पाळंमुळं रचली गेली.
विजेच्या लपंडावाचा खेळ जसा आपण आपल्या घरी अनुभवतो अगदी तसाच तो निसर्गातसुद्धा सुरू असतो. वीज लखलखणे हा प्रकार अवकाळी पावसाच्या दरम्यान जसा सामान्यपणे घडतो तसा तो नेहमीच्या पावसाळी मोसमातसुद्धा घडतो. प्रकाशमान करणा-या आसमंतात जेव्हा कर्णकर्कश आवाज सोबतीला असतो तेव्हा सगळे जण भीतीने गारठून जातात. वीज पडून अनेक ठिकाणी प्राणी व माणसं जीवानिशी गेलेली आहेत. अनेक ठिकाणी वीज ‘पडल्या’मुळे आगीचा वणवासुद्धा पेटलेला आपण पाहिलेला आहे.
रेनेसॉ (पुनरुत्थान)च्या कालखंडात युरोप व अमेरिकेत अनेक नवनवीन शोध लागत होते. त्या काळी धर्म व विज्ञानात एक प्रकारचं द्वंद्व सुरू होतं, पण त्याचबरोबर एक प्रकारची जवळीकसुद्धा निर्माण होत होती. याचाच एक दृश्य प्रकार म्हणजे अवाढव्य प्रमाणात पण नितांतसुंदर बांधण्यात आलेले चर्च. काही चर्चची उंची दहा-पंधरा माळ्यांपेक्षा जास्त असायची, पण या उत्तुंग उंचीच्या चर्चना कडाडणा-या विजेपासून फार मोठ्या प्रमाणावर फटका बसत असे. वीज पडून त्यांचे अतोनात नुकसान होत असे. देवाकडे प्रार्थना करण्यापलीकडे या ‘दैवी’ प्रकोपाचा बंदोबस्त करण्यासाठी त्या काळच्या लोकांकडे दुसरा कोणताही उपाय हाताशी नव्हता.
How lighting formsबेंजामिन फ्रँकलिन या दैवी प्रकोपाकडे एका वेगळ्या नजरेने पाहत होते. अमेरिकन स्वातंत्र्य लढयाचे एक संस्थापक सदस्य होते. अमेरिकन डॉलरवर त्यांचे चित्र आजही आपल्याला पाहायला मिळते. ‘बॅटरी’, ‘चार्ज’, ‘पॉझिटिव्ह’ व ‘निगेटिव्ह’ या शब्दांची देन आपल्याला फ्रँकलिन यांच्याकडूनच मिळालेली आहे. त्यांनीच पहिल्यांदा जगाला सप्रमाण दाखवून दिलं की, ‘कडाडणारा प्रकाश’ इलेक्ट्रिसिटी किंवा विजेचा प्रकार आहे. त्यासाठी त्यांनी मे १७५२ साली मार्ली – ला – विले या उत्तर फ्रांस येथील एका लहानशा भागात एक प्रयोग केला. त्यासाठी त्यांनी आपल्या छोटया मुलाचीही मदत घेतली होती. या जगप्रसिद्ध प्रयोगाचे नाव आहे, काइट एक्सपरीमेंट (पतंग प्रयोग). या प्रयोगाचे फलित हे होते की, आपल्याला विजेचे गुणधर्म कशा प्रकारचे आहेत याचे आकलन झाले. याच प्रयोगाचा आधार घेऊन फ्रँकलिन यांनी सांगितलं की कडाडणा-या विजांपासून चर्च व मोठय़ा इमारतींना वाचवायचे असेल तर, त्यांच्या डोक्यावर प्रवाहित धातू ठेवून या धातूला जमिनीपर्यंत ‘अर्थिग’ करावं. असं केल्याने त्या विजेची ऊर्जा संपुष्टात येते. आजही आपण तेच करतो आहोत.
विजेशी आपले इतके घनिष्ठ नाते असूनही ‘वीज’ हा काय प्रकार आहे याचा ‘गंध’ कित्येकांना हलकासासुद्धा नसतो. थॉमस एडिसन यांनी बल्बचा शोध लावला अशी अनेकांची मान्यता आहे (पण काहींना ही बाब अमान्य आहे. त्याबद्दल नंतर केव्हा तरी बोलू.) त्यांना ही वीज म्हणजे एक प्रकारचा वाहक किंवा कंपनांची एक प्रणाली आहे, असं वाटत होतं. जर त्यांची अशी अवस्था असेल तर सामान्य पामरांची काय कथा.
काही शतकांपूर्वी ग्रीस या देशात अनेक महान व्यक्ती होऊन गेल्या. त्यातीलच एक म्हणजे मिलेटस येथील थेल्स. त्यांनी इ.स. पूर्व काही प्रयोग केले. यातून त्यांनी विद्युत ऊर्जेसंबंधी काही प्राथमिक माहिती संकलित केली होती याची खात्री पटते. त्यांनी झाडांपासून निघणारा ‘चिक’ या प्रयोगात वापरला होता. ते तो चिक काही पदार्थाना घासत असत. त्या माध्यमाद्वारे कचरा, पक्ष्यांची पिसं अशा काही हलक्या पदार्थाना आकर्षित करत असत. हे इलेक्ट्रोस्टॅटिक्समधल्या वहीत नोंद झालेले प्रयोग होते. इंग्रजी इलेक्ट्रिसिटी हा शब्द मुळातच ग्रीक शब्द ‘इलेक्ट्रॉन’पासून आलेला आहे. इलेक्ट्रॉन या ग्रीक शब्दाचा अर्थ आहे ‘चिक.’
थेल्सनंतर विद्युत संबंधीचे प्रयोग विलियम गिल्बर्ट यांनी पार पाडले. गिल्बर्ट यांनी थेल्स यांचेच ‘घर्षणाचे’ प्रयोग पार पाडले व निर्माण झालेले आकर्षण किंवा पराकर्षण ‘इलेक्ट्रिक’ या संकल्पनेमुळे होते हे सांगितले. त्यांच्या म्हणण्यानुसार जेव्हा चिक व इतर पदार्थात घर्षण होते तेव्हा त्या क्रियेमुळे त्यांच्यातून एक प्रकारचा जलपदार्थ बाहेर पडतो. या पदार्थाला त्यांनी ‘ह्युमर’ हे नाव दिलं आहे. १७२९ साली इंग्रज शास्त्रज्ञ सीवन ग्रे यांनी दाखवून दिलं की रेशमाच्या धाग्यातून वीज जात नाही, कारण काही पदार्थातून गिल्बर्टचे द्रव प्रवास करू शकत नाही. त्या काळी या तथाकथित जलरूपी पदार्थाला भांडय़ात साठवून ठेवण्यासाठी ‘लेडन जार’ सुद्धा तयार करण्यात आले होते. बेंजामिन फ्रँकलिननंतर चार्लस ऑगस्टीन दी कुलंब यांनी दाखवून दिलं की पदार्थाचे आकर्षण व पराकर्षण काही विशिष्ट परिस्थितीत अवलंबून असतं. आपण आज त्यांना ‘कुलंबचे सिद्धांत’ या नावाने ओळखतो.