वोल्टेज अनुनाद
यदि एसी सर्किट श्रृंखला में जुड़ा हुआ है प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र, फिर वे अपने तरीके से सर्किट को खिलाने वाले जनरेटर और वर्तमान और वोल्टेज के बीच चरण कनेक्शन को प्रभावित करते हैं।
एक प्रारंभ करनेवाला एक चरण बदलाव का परिचय देता है जहां वर्तमान एक अवधि के एक चौथाई द्वारा वोल्टेज को पीछे छोड़ देता है, जबकि एक संधारित्र, इसके विपरीत, सर्किट में वोल्टेज को एक अवधि के एक चौथाई से पीछे कर देता है। इस प्रकार, एक सर्किट में करंट और वोल्टेज के बीच फेज शिफ्ट पर आगमनात्मक प्रतिरोध का प्रभाव कैपेसिटिव प्रतिरोध के प्रभाव के विपरीत होता है।
यह इस तथ्य की ओर जाता है कि सर्किट में वर्तमान और वोल्टेज के बीच कुल चरण परिवर्तन आगमनात्मक और कैपेसिटिव प्रतिरोध मूल्यों के अनुपात पर निर्भर करता है।
यदि सर्किट के कैपेसिटिव प्रतिरोध का मान आगमनात्मक से अधिक है, तो सर्किट प्रकृति में कैपेसिटिव है, अर्थात वोल्टेज चरण में करंट से पीछे हो जाता है। यदि, इसके विपरीत, सर्किट का आगमनात्मक प्रतिरोध कैपेसिटिव एक से अधिक है, तो वोल्टेज करंट का नेतृत्व करता है और इसलिए सर्किट इंडक्टिव है।
जिस सर्किट पर हम विचार कर रहे हैं उसका कुल रिएक्शन Xtot कॉइल XL के आगमनात्मक प्रतिरोध और कैपेसिटर XC के कैपेसिटिव प्रतिरोध को जोड़कर निर्धारित किया जाता है।
लेकिन चूँकि सर्किट में इन प्रतिरोधों की क्रिया विपरीत होती है, उनमें से एक, अर्थात् Xc, को माइनस साइन असाइन किया जाता है, और कुल प्रतिक्रिया सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:
इस सर्किट पर लागू करें ओम कानून, हम पाते हैं:
इस सूत्र को निम्नानुसार रूपांतरित किया जा सकता है:
परिणामी समीकरण में, AzxL - सर्किट के कुल वोल्टेज के घटक का प्रभावी मूल्य, जो सर्किट के आगमनात्मक प्रतिरोध को दूर करेगा, और AzNSC - सर्किट के कुल वोल्टेज के घटक का प्रभावी मूल्य, जो कैपेसिटिव प्रतिरोध पर काबू पाएं।
इस प्रकार, एक कॉइल और कैपेसिटर के श्रृंखला कनेक्शन वाले सर्किट के कुल वोल्टेज को दो शब्दों से मिलकर माना जा सकता है, जिनमें से मूल्य आगमनात्मक और कैपेसिटिव प्रतिरोध के मूल्यों पर निर्भर करते हैं सर्किट।
हमारा मानना था कि ऐसे सर्किट का कोई सक्रिय प्रतिरोध नहीं है। हालांकि, ऐसे मामलों में जहां सर्किट का सक्रिय प्रतिरोध इतना छोटा नहीं है कि नगण्य हो, सर्किट का कुल प्रतिरोध निम्न सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:
जहाँ R सर्किट का कुल सक्रिय प्रतिरोध है, XL -NSC — इसकी कुल प्रतिक्रिया। ओम के नियम के सूत्र की ओर बढ़ते हुए, हमें लिखने का अधिकार है:
एसी वोल्टेज अनुनाद
श्रृंखला में जुड़े आगमनात्मक और कैपेसिटिव प्रतिरोध एक एसी सर्किट में करंट और वोल्टेज के बीच कम फेज शिफ्ट का कारण बनते हैं, अगर उन्हें सर्किट में अलग से शामिल किया गया हो।
दूसरे शब्दों में, सर्किट में एक अलग प्रकृति की इन दो प्रतिक्रियाओं की एक साथ कार्रवाई से, चरण बदलाव का मुआवजा (पारस्परिक विनाश) होता है।
पूर्ण मुआवजा, अर्थात्। ऐसे सर्किट में करंट और वोल्टेज के बीच फेज शिफ्ट का पूर्ण उन्मूलन तब होगा जब आगमनात्मक प्रतिरोध सर्किट के कैपेसिटिव प्रतिरोध के बराबर होता है, यानी जब XL = XC या, जो समान होता है, जब ωL = 1 / ωC।
इस मामले में, सर्किट विशुद्ध रूप से सक्रिय प्रतिरोध के रूप में व्यवहार करेगा, जैसे कि इसमें न तो कॉइल है और न ही कैपेसिटर। इस प्रतिरोध का मान कॉइल और कनेक्टिंग तारों के सक्रिय प्रतिरोधों के योग द्वारा निर्धारित किया जाता है। जिस पर प्रभावी वर्तमान सर्किट में सबसे बड़ा होगा और ओम के नियम सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है I = U / Rजहाँ Z को अब R से बदल दिया गया है।
उसी समय, कॉइल UL = AzxL और कैपेसिटर Uc = AzNSCC पर काम करने वाले वोल्टेज बराबर होंगे और जितना संभव हो उतना बड़ा होगा। सर्किट के कम सक्रिय प्रतिरोध के साथ, ये वोल्टेज सर्किट टर्मिनलों के कुल वोल्टेज यू से कई गुना अधिक हो सकते हैं। इस दिलचस्प घटना को इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में वोल्टेज अनुनाद कहा जाता है।
अंजीर में। 1 सर्किट में अनुनाद वोल्टेज पर वोल्टेज, धाराओं और शक्ति के वक्र दिखाता है।
वोल्टेज अनुनाद पर वोल्टेज करंट और पावर का ग्राफ
यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि प्रतिरोध एक्सएल और सी चर हैं जो वर्तमान की आवृत्ति पर निर्भर करते हैं और यह कम से कम इसकी आवृत्ति को बदलने के लायक है, उदाहरण के लिए, इसे एक्सएल = ωL के रूप में बढ़ाना, और एक्सएससी = = 1 / ωC कम हो जाएगा और इस प्रकार सर्किट में वोल्टेज अनुनाद तुरंत परेशान हो जाएगा, जबकि सक्रिय प्रतिरोध के साथ, सर्किट में रिएक्शन दिखाई देगा। यदि आप सर्किट के इंडक्शन या कैपेसिटेंस के मान को बदलते हैं तो भी ऐसा ही होगा।
वोल्टेज प्रतिध्वनि के साथ, वर्तमान स्रोत की शक्ति केवल सर्किट के सक्रिय प्रतिरोध को दूर करने के लिए खर्च की जाएगी, अर्थात तारों को गर्म करने के लिए।
वास्तव में, एक एकल आगमनात्मक कुंडल वाले सर्किट में, ऊर्जा में उतार-चढ़ाव होता है, अर्थात। जनरेटर से ऊर्जा का आवधिक हस्तांतरण चुंबकीय क्षेत्र कुंडल। एक संधारित्र के साथ एक सर्किट में, वही होता है, लेकिन संधारित्र के विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा के कारण। वोल्टेज अनुनाद (ХL = XС) पर एक संधारित्र और एक प्रारंभ करनेवाला के साथ एक सर्किट में ऊर्जा, एक बार सर्किट द्वारा संग्रहीत, समय-समय पर कुंडली से संधारित्र और इसके विपरीत से गुजरती है, और केवल सक्रिय प्रतिरोध को दूर करने के लिए आवश्यक ऊर्जा खपत सर्किट करंट के स्रोत के हिस्से पर पड़ता है। इसलिए, जनरेटर की भागीदारी के बिना लगभग संधारित्र और कॉइल के बीच ऊर्जा विनिमय होता है।
किसी को केवल मूल्य से एक वोल्टेज प्रतिध्वनि को तोड़ना होता है, कैसे कुंडल के चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा संधारित्र के विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा के बराबर हो जाती है, और इन क्षेत्रों के बीच ऊर्जा विनिमय की प्रक्रिया में, ऊर्जा की अधिकता होगी दिखाई देते हैं, जो समय-समय पर सर्किट में स्रोत से बाहर निकलेंगे, फिर इसे सर्किट में वापस फीड करेंगे।
यह घटना घड़ी की कल की घटना के समान ही है। एक घड़ी का पेंडुलम एक वसंत (या एक घड़ी चलने वाले में वजन) की सहायता के बिना लगातार दोलन करने में सक्षम होता अगर यह घर्षण की ताकतों के लिए नहीं होता जो इसकी गति को धीमा कर देता।
स्प्रिंग, अपनी कुछ ऊर्जा को सही समय पर पेंडुलम में संचारित करके, घर्षण की शक्तियों पर काबू पाने में मदद करता है, इस प्रकार दोलन की निरंतरता प्राप्त करता है।
इसी तरह, एक विद्युत परिपथ में, जब उसमें अनुनाद होता है, तो वर्तमान स्रोत अपनी ऊर्जा केवल परिपथ के सक्रिय प्रतिरोध को दूर करने के लिए खर्च करता है, इस प्रकार इसमें दोलन प्रक्रिया में सहायता करता है।
इस प्रकार हम इस निष्कर्ष पर पहुँचे हैं कि कुछ शर्तों के तहत एक जनरेटर और एक श्रृंखला से जुड़े प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र से युक्त एक वैकल्पिक चालू सर्किट, XL = XС एक दोलन प्रणाली बन जाता है... इस सर्किट को एक ऑसिलेटिंग सर्किट नाम दिया गया था।
समीकरण एक्सएल = एक्ससी से जनरेटर की आवृत्ति के मूल्यों को निर्धारित करना संभव है जिस पर वोल्टेज अनुनाद की घटना होती है:
सर्किट का मतलब कैपेसिटेंस और इंडक्शन जहां वोल्टेज अनुनाद होता है:
इस प्रकार, इन तीन मात्राओं (एरेस, एल और सी) में से किसी को बदलने से सर्किट में वोल्टेज अनुनाद पैदा करना संभव है, यानी सर्किट को दोलन सर्किट में बदलना।
वोल्टेज अनुनाद के एक उपयोगी अनुप्रयोग का एक उदाहरण: एक रिसीवर के इनपुट सर्किट को एक चर संधारित्र (या वैरोमीटर) द्वारा इस तरह से समायोजित किया जाता है कि इसमें वोल्टेज अनुनाद होता है। यह ऐन्टेना द्वारा बनाए गए सर्किट वोल्टेज की तुलना में सामान्य रिसीवर ऑपरेशन के लिए आवश्यक कॉइल वोल्टेज में बड़ी वृद्धि प्राप्त करता है।
इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में वोल्टेज अनुनाद की घटना के उपयोगी उपयोग के साथ, अक्सर ऐसे मामले होते हैं जहां वोल्टेज अनुनाद हानिकारक होता है। वोल्टेज की तुलना में सर्किट के अलग-अलग वर्गों (कॉइल या कैपेसिटर पर) में वोल्टेज में बड़ी वृद्धि जनरेटर के अलग-अलग हिस्सों और मापने वाले उपकरणों को नुकसान हो सकता है।