तीन मौलिक पैरामीटर्स -प्रतिरोध, प्रेरकत्व और धारिता

प्रतिरोधक (आर), इंडक्टर्स (एल) और कैपेसिटर (सी) सभी सर्किट में तीन प्राथमिक घटक और कोर पैरामीटर हैं। कोई भी विद्युत सर्किट इनमें से कम से कम एक के बिना काम नहीं कर सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि आदर्श सर्किट तत्व वास्तविक भौतिक घटकों से भिन्न होते हैं। एक सर्किट तत्व एक सरलीकृत आदर्श मॉडल है जिसे किसी भौतिक उपकरण की विशिष्ट विद्युत विशेषता का प्रतिनिधित्व करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। संक्षेप में, वास्तविक उपकरण और घटकों के विद्युत गुणों को प्रतिबिंबित करने के लिए सर्किट आरेखों में मानकीकृत प्रतीकों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, प्रतिरोधक भार, विद्युत भट्टियां और हीटिंग रॉड जैसे ताप उपकरणों को सर्किट विश्लेषण में प्रतिरोधक तत्व मॉडल द्वारा दर्शाया जा सकता है।

 

फिर भी, कुछ विद्युत उपकरणों को अकेले एक सर्किट तत्व द्वारा मॉडल नहीं किया जा सकता है। मोटर वाइंडिंग एक विशिष्ट उदाहरण के रूप में काम करती है। अनिवार्य रूप से कुंडल संरचनाएं, वाइंडिंग्स को एक प्रारंभकर्ता द्वारा दर्शाया जा सकता है। हालाँकि, वे अंतर्निहित प्रतिरोध के साथ भी आते हैं। इस कारण से, इस प्रतिरोधक गुण को प्रतिबिंबित करने के लिए एक अवरोधक जोड़ा जाना चाहिए। तदनुसार, मोटर वाइंडिंग के लिए एक सर्किट मॉडल बनाते समय, उन्हें प्रतिरोध और अधिष्ठापन के श्रृंखला संयोजन के रूप में व्यक्त किया जाता है।

 

प्रतिरोध सबसे सरल और सबसे सहज विद्युत पैरामीटर है। ओम के नियम के अनुसार, इसका गणना सूत्र (R=U/I) है। एक सर्किट में, प्रतिरोध धारा प्रवाह में बाधा के रूप में कार्य करता है। प्रतिरोध मान जितना अधिक होगा, विद्युत धारा पर इसका निषेध उतना ही मजबूत होगा। चूँकि प्रतिरोध की विशेषताएँ अपेक्षाकृत सीधी हैं, हम प्रेरकत्व और धारिता के बारे में विस्तार से बताएंगे।

 

1. प्रेरकत्व और धारिता क्या हैं?

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, प्रतिरोध की तरह ही अधिष्ठापन और समाई, आवश्यक सर्किट पैरामीटर और घटक हैं, लेकिन वे माप की विभिन्न इकाइयों को अपनाते हैं।

 

प्रेरण को अक्षर द्वारा दर्शाया जाता हैL, हेनरी (एच) की इकाई के साथ। यह चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए कुंडल की क्षमता को परिभाषित करता है। दूसरे शब्दों में, जब इनपुट करंट स्थिर रहता है, तो अधिक प्रेरकत्व वाला एक कुंडल एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करेगा। तुलनात्मक रूप से, प्रतिरोध किसी घटक के धारा के विरोध को दर्शाता है। एक निश्चित वोल्टेज के तहत, उच्च प्रतिरोध कम ऑपरेटिंग करंट की ओर ले जाता है।

 

कैपेसिटेंस को अक्षर से अंकित किया जाता हैC, फैराड (एफ) में मापा जाता है। यह एक संधारित्र की विद्युत आवेश और विद्युत ऊर्जा को संग्रहित करने की क्षमता का वर्णन करता है। निरंतर लागू वोल्टेज के साथ, बड़ी क्षमता वाला संधारित्र अधिक विद्युत ऊर्जा संग्रहीत कर सकता है।

 

इसी प्रकार, आगमनात्मक घटकों में भी ऊर्जा भंडारण क्षमता होती है। एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में अधिक चुंबकीय ऊर्जा होती है। चूँकि चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा होती है, वे निकटवर्ती चुम्बकों पर यांत्रिक बल लगा सकते हैं और उन पर कार्य कर सकते हैं।

 

2. प्रेरकत्व, धारिता और प्रतिरोध के बीच संबंध

संक्षेप में, प्रेरकत्व और धारिता का प्रतिरोध के साथ कोई अंतर्निहित संबंध नहीं है, और उनकी माप इकाइयाँ पूरी तरह से स्वतंत्र हैं। हालाँकि, यह अंतर प्रत्यावर्ती धारा (एसी) सर्किट में प्रमुख हो जाता है।

 

डायरेक्ट करंट (डीसी) सर्किट में, इंडक्टर्स शॉर्ट सर्किट के रूप में कार्य करते हैं, जबकि कैपेसिटर ओपन सर्किट के रूप में कार्य करते हैं। एसी सर्किट में, फिर भी, इंडक्टर्स और कैपेसिटर दोनों करंट के लिए आवृत्ति पर निर्भर विरोध उत्पन्न करते हैं। इस प्रकार के धारा-सीमित प्रभाव को प्रतिरोध नहीं, बल्कि कहा जाता है प्रतिक्रिया, प्रतीक

 

आगमनात्मक और कैपेसिटिव प्रतिक्रिया दोनों में प्रतिरोध के रूप में एक ही इकाई होती है: ओम। ये तीनों मात्राएँ सर्किट में धारा प्रवाह को रोकती हैं। मुख्य अंतर आवृत्ति निर्भरता में निहित है: आवृत्ति की परवाह किए बिना प्रतिरोध स्थिर रहता है, जबकि आवृत्ति में उतार-चढ़ाव के रूप में आगमनात्मक और कैपेसिटिव प्रतिक्रिया बदल जाती है। मौलिक रूप से, एसी सर्किट में प्रतिक्रिया वोल्टेज और करंट में बदलाव के कारण होने वाली निरंतर ऊर्जा भिन्नता से उत्पन्न होती है।

 

प्रेरकों के लिए, धारा में उतार-चढ़ाव से उनके चुंबकीय क्षेत्र और संग्रहीत ऊर्जा में निरंतर परिवर्तन होता है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम का पालन करते हुए, एक प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र हमेशा मूल चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का प्रतिकार करता है। जैसे-जैसे ऑपरेटिंग आवृत्ति बढ़ती है, यह प्रतिक्रियात्मक प्रभाव तीव्र होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च प्रेरक प्रतिक्रिया होती है।

 

जब किसी संधारित्र पर वोल्टेज में उतार-चढ़ाव होता है, तो इसकी प्लेटों पर विद्युत आवेश तदनुसार बदल जाता है। जितनी तेजी से वोल्टेज बदलता है, प्लेटों के बीच चार्ज उतनी ही तेजी से और अधिक तीव्रता से चलता है। विद्युत आवेश का निर्देशित प्रवाह बिल्कुल विद्युत धारा है। सीधे शब्दों में कहें तो, तेज वोल्टेज भिन्नताएं बड़े कैपेसिटिव करंट का उत्पादन करती हैं, जिसका अर्थ है कैपेसिटर द्वारा कमजोर करंट अवरोध और कम कैपेसिटिव रिएक्शन।

 

निष्कर्ष निकालने के लिए, आगमनात्मक प्रतिक्रिया सीधे आवृत्ति के समानुपाती होती है, जबकि कैपेसिटिव प्रतिक्रिया आवृत्ति के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

 

3. प्रेरकत्व, धारिता और प्रतिरोध के बीच शक्ति अंतर

प्रतिरोधी तत्व डीसी और एसी दोनों सर्किटों में लगातार बिजली की खपत करते हैं, जहां वोल्टेज और करंट पूरी तरह से चरण में रहते हैं। नीचे दिया गया वक्र आरेख एक एसी सर्किट में प्रतिरोधक की वोल्टेज, करंट और पावर विशेषताओं को दर्शाता है। जैसा कि ग्राफ़ में दिखाया गया है, प्रतिरोधक शक्ति हमेशा शून्य से अधिक या उसके बराबर होती है, यह दर्शाता है कि प्रतिरोधक लगातार विद्युत ऊर्जा को अवशोषित और उपभोग करते हैं।

 

 

एसी सर्किट में, प्रतिरोधों द्वारा नष्ट की गई शक्ति को औसत शक्ति या अधिक सामान्यतः सक्रिय शक्ति के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसे बड़े अक्षर पी द्वारा दर्शाया जाता है। सक्रिय शक्ति विशेष रूप से विद्युत घटकों की ऊर्जा खपत को दर्शाती है। बिजली की खपत करने वाले किसी भी उपकरण के लिए, सक्रिय शक्ति उसकी ऊर्जा हानि की मात्रा और दर को निर्धारित करती है।

 

इसके विपरीत, इंडक्टर्स और कैपेसिटर शुद्ध विद्युत ऊर्जा की खपत नहीं करते हैं। वे केवल चक्रीय रूप से ऊर्जा का भंडारण और विमोचन करते हैं। प्रेरक विद्युत ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इसे चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, फिर संग्रहीत चुंबकीय ऊर्जा को दोहराए गए चक्र में विद्युत ऊर्जा में वापस छोड़ देते हैं। इसी तरह, कैपेसिटर आने वाली विद्युत ऊर्जा को विद्युत क्षेत्र ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, और बाद में इस ऊर्जा को बिजली के रूप में सर्किट में वापस भेज देते हैं।

घटकों और बिजली आपूर्ति के बीच इस चक्रीय ऊर्जा विनिमय में कोई वास्तविक ऊर्जा खपत शामिल नहीं है, इसलिए इसे सक्रिय शक्ति द्वारा निर्धारित नहीं किया जा सकता है। शक्ति विनिमय के इस विशेष रूप को परिभाषित करने के लिए, भौतिकविदों ने प्रतिक्रियाशील शक्ति की अवधारणा पेश की, जिसे बड़े अक्षर Q द्वारा दर्शाया गया है।

 

सक्रिय शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति दोनों "शक्ति" की परिभाषा के अंतर्गत आती हैं, जो ऊर्जा हस्तांतरण या रूपांतरण की दर का वर्णन करती है। सक्रिय शक्ति दर्शाती है कि कोई अवरोधक कितनी तेजी से विद्युत ऊर्जा की खपत करता है। उदाहरण के लिए, 100 वॉट का प्रकाश बल्ब 50 वॉट के बल्ब की तुलना में दोगुनी तेजी से ऊर्जा की खपत करता है।

इसके विपरीत, प्रतिक्रियाशील शक्ति, आगमनात्मक/कैपेसिटिव घटकों और पावर ग्रिड के बीच चक्रीय ऊर्जा विनिमय की दर को मापती है। ऊर्जा विनिमय शब्द पर जोर देना महत्वपूर्ण है। उच्च प्रतिक्रियाशील शक्ति का मतलब है कि प्रेरक और कैपेसिटर बिजली की आपूर्ति से अधिक वैकल्पिक ऊर्जा खींचते हैं, भले ही इस ऊर्जा का उपयोग खपत के बजाय केवल आवधिक भंडारण और रिलीज के लिए किया जाता है।