एसी कैपेसिटर
के साथ सर्किट को इकट्ठा करते हैं संधारित्र, जहां अल्टरनेटर साइनसोइडल वोल्टेज उत्पन्न करता है। आइए क्रमिक रूप से विश्लेषण करें कि स्विच बंद करने पर सर्किट में क्या होगा। हम प्रारंभिक क्षण पर विचार करेंगे जब जनरेटर वोल्टेज शून्य के बराबर हो।
अवधि की पहली तिमाही के दौरान, जनरेटर टर्मिनलों पर वोल्टेज शून्य से शुरू होकर बढ़ेगा, और संधारित्र चार्ज होना शुरू हो जाएगा। सर्किट में एक करंट दिखाई देगा, हालाँकि, कैपेसिटर को चार्ज करने के पहले क्षण में, इस तथ्य के बावजूद कि इसकी प्लेटों पर वोल्टेज अभी दिखाई दिया है और अभी भी बहुत छोटा है, सर्किट में करंट (चार्जिंग करंट) सबसे बड़ा होगा . जैसे ही संधारित्र पर आवेश बढ़ता है, परिपथ में धारा कम हो जाती है और उस समय शून्य हो जाती है जब संधारित्र पूर्ण रूप से आवेशित हो जाता है। इस मामले में, संधारित्र की प्लेटों पर वोल्टेज, जनरेटर के वोल्टेज का कड़ाई से पालन करते हुए, इस समय अधिकतम हो जाता है, लेकिन विपरीत संकेत के साथ, अर्थात यह जनरेटर के वोल्टेज को निर्देशित किया जाता है।
चावल। 1. समाई वाले सर्किट में करंट और वोल्टेज में बदलाव
इस तरह, वर्तमान सबसे बड़ी शक्ति के साथ एक संधारित्र में मुक्त हो जाता है, लेकिन जब संधारित्र की प्लेटें आवेशों से भर जाती हैं और शून्य पर गिर जाती हैं, तो इसे पूरी तरह से चार्ज करने पर तुरंत कम होना शुरू हो जाता है।
आइए हम इस घटना की तुलना दो संप्रेषण वाहिकाओं (चित्र 2) को जोड़ने वाले पाइप में पानी के प्रवाह के साथ करें, जिसमें से एक भरा हुआ है और दूसरा खाली है। एक को केवल पानी के रास्ते को अवरुद्ध करने वाले वाल्व को दबाना होता है, क्योंकि पानी तुरंत बाएं बर्तन से पाइप के माध्यम से दाहिने खाली बर्तन में बड़े दबाव में जाता है। हालांकि, तुरंत, जहाजों में स्तरों के बराबर होने के कारण पाइप में पानी का दबाव धीरे-धीरे कमजोर होने लगेगा और शून्य हो जाएगा। पानी का बहाव रुक जाएगा।
चावल। 2. संचार वाहिकाओं को जोड़ने वाले पाइप में पानी के दबाव में परिवर्तन कैपेसिटर की चार्जिंग के दौरान सर्किट में करंट में बदलाव के समान है
इसी तरह, करंट पहले एक अपरिवर्तित कैपेसिटर में जाता है और फिर चार्ज होते ही धीरे-धीरे कमजोर हो जाता है।
जैसे ही अवधि की दूसरी तिमाही शुरू होती है, जब जनरेटर वोल्टेज शुरू में धीरे-धीरे शुरू होता है और फिर अधिक से अधिक तेजी से घटता है, चार्ज कैपेसिटर जनरेटर को डिस्चार्ज करेगा, जिससे सर्किट में डिस्चार्ज करंट पैदा होगा। जैसे ही जनरेटर वोल्टेज घटता है, कैपेसिटर अधिक से अधिक डिस्चार्ज होता है और सर्किट में डिस्चार्ज करंट बढ़ता है। अवधि की इस तिमाही में डिस्चार्ज करंट की दिशा अवधि की पहली तिमाही में चार्ज करंट की दिशा के विपरीत होती है। तदनुसार, वर्तमान वक्र जो शून्य मान को पार कर चुका है, अब समय अक्ष के नीचे स्थित है।
पहले आधे चक्र के अंत तक, जनरेटर वोल्टेज, साथ ही कैपेसिटर वोल्टेज, तेजी से शून्य तक पहुंच जाता है और सर्किट करंट धीरे-धीरे अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है। यह देखते हुए कि सर्किट में करंट का मान अधिक है, सर्किट में किए गए चार्ज का मूल्य जितना अधिक होगा, यह स्पष्ट हो जाएगा कि कैपेसिटर की प्लेटों पर वोल्टेज होने पर करंट अपने अधिकतम तक क्यों पहुंचता है, और इसलिए चार्ज पर संधारित्र, तेजी से घटता है।
अवधि की तीसरी तिमाही की शुरुआत के साथ, संधारित्र फिर से चार्ज करना शुरू कर देता है, लेकिन इसकी प्लेटों की ध्रुवीयता, साथ ही जनरेटर की ध्रुवीयता, बदल जाती है "और इसके विपरीत, और वर्तमान, उसी में प्रवाह जारी रहता है दिशा, संधारित्र आवेशों के रूप में घटने लगती है। अवधि की तीसरी तिमाही के अंत में, जब जनरेटर और संधारित्र वोल्टेज अपने अधिकतम तक पहुँचते हैं, तो धारा शून्य हो जाती है।
अवधि की अंतिम तिमाही के दौरान, वोल्टेज घटता है, शून्य हो जाता है, और वर्तमान, सर्किट में अपनी दिशा बदलकर, अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है। यहां अवधि समाप्त होती है, जिसके बाद अगला शुरू होता है, पिछले एक को दोहराता है, और इसी तरह।
इस प्रकार, जनरेटर के वैकल्पिक वोल्टेज की कार्रवाई के तहत, संधारित्र को अवधि (अवधि की पहली और तीसरी तिमाही) के दौरान दो बार चार्ज किया जाता है और दो बार (अवधि की दूसरी और चौथी तिमाही) में छुट्टी दे दी जाती है। लेकिन चूंकि वे एक-एक करके वैकल्पिक होते हैं संधारित्र शुल्क और निर्वहन हर बार सर्किट के माध्यम से चार्जिंग और डिस्चार्जिंग करंट के साथ, तो हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं प्रत्यावर्ती धारा.
आप इसे निम्नलिखित सरल प्रयोग में देख सकते हैं। 25 W प्रकाश बल्ब के माध्यम से 4-6 माइक्रोफ़ारड संधारित्र को मुख्य से कनेक्ट करें।प्रकाश आएगा और तब तक नहीं बुझेगा जब तक कि सर्किट टूट न जाए। इससे पता चलता है कि एक प्रत्यावर्ती धारा समाई के साथ सर्किट से होकर गुजरी है। बेशक, यह संधारित्र के ढांकता हुआ से नहीं गुजरता है, लेकिन किसी भी समय चार्ज वर्तमान या संधारित्र निर्वहन वर्तमान का प्रतिनिधित्व करता है।
जैसा कि हम जानते हैं, संधारित्र के आवेशित होने पर इसमें उत्पन्न होने वाले विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत ढांकता हुआ ध्रुवीकरण होता है और संधारित्र के निर्वहन पर इसका ध्रुवीकरण गायब हो जाता है।
इस मामले में, इसमें उत्पन्न होने वाली विस्थापन धारा के साथ ढांकता हुआ सर्किट की निरंतरता के रूप में प्रत्यावर्ती धारा के लिए कार्य करता है, और निरंतर के लिए यह सर्किट को तोड़ता है। लेकिन विस्थापन धारा केवल संधारित्र के ढांकता हुआ के भीतर बनती है, और इसलिए सर्किट के साथ आवेशों का स्थानांतरण नहीं होता है।
एसी कैपेसिटर द्वारा दिया जाने वाला प्रतिरोध कैपेसिटर के कैपेसिटेंस के मूल्य और वर्तमान की आवृत्ति पर निर्भर करता है।
कैपेसिटर की क्षमता जितनी अधिक होगी, कैपेसिटर को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने के दौरान सर्किट पर उतना ही अधिक चार्ज होगा और तदनुसार, सर्किट में करंट उतना ही अधिक होगा। परिपथ में धारा में वृद्धि यह दर्शाती है कि इसका प्रतिरोध कम हो गया है।
इसलिए, जैसे-जैसे समाई बढ़ती है, सर्किट का प्रत्यावर्ती धारा का प्रतिरोध घटता जाता है।
यह बढ़ रहा है वर्तमान आवृत्ति सर्किट में चार्ज की मात्रा बढ़ जाती है क्योंकि कैपेसिटर का चार्ज (साथ ही डिस्चार्ज) कम आवृत्ति की तुलना में तेजी से होना चाहिए। इसी समय, प्रति यूनिट समय स्थानांतरित चार्ज की मात्रा में वृद्धि सर्किट में वर्तमान में वृद्धि के बराबर है और इसलिए, इसके प्रतिरोध में कमी के बराबर है।
यदि हम किसी तरह धीरे-धीरे प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति को कम करते हैं और धारा को दिष्ट धारा में घटाते हैं, तो परिपथ में शामिल संधारित्र का प्रतिरोध धीरे-धीरे बढ़ेगा और असीम रूप से बड़ा हो जाएगा (परिपथ को तोड़ते हुए) जब तक कि यह में प्रकट न हो जाए निरंतर वर्तमान सर्किट.
इसलिए, जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, संधारित्र का प्रत्यावर्ती धारा का प्रतिरोध घटता जाता है।
जिस प्रकार किसी कुंडली के प्रत्यावर्ती धारा के प्रतिरोध को आगमनात्मक कहा जाता है, उसी प्रकार संधारित्र के प्रतिरोध को कैपेसिटिव कहा जाता है।
इसलिए, कैपेसिटिव प्रतिरोध अधिक होता है, सर्किट की क्षमता कम होती है और वर्तमान की आवृत्ति जो इसे खिलाती है।
कैपेसिटिव प्रतिरोध को Xc के रूप में निरूपित किया जाता है और इसे ओम में मापा जाता है।
वर्तमान की आवृत्ति पर कैपेसिटिव प्रतिरोध की निर्भरता और सर्किट की क्षमता सूत्र Xc = 1 / ωC द्वारा निर्धारित की जाती है, जहां ω 2πe के उत्पाद के बराबर गोलाकार आवृत्ति है, सी सर्किट की क्षमता है फैराड्स।
कैपेसिटिव प्रतिरोध, आगमनात्मक प्रतिरोध की तरह, एक प्रतिक्रियाशील प्रकृति है, क्योंकि कैपेसिटर वर्तमान स्रोत की ऊर्जा का उपभोग नहीं करता है।
FORMULA ओम कानून एक कैपेसिटिव सर्किट के लिए इसका रूप I = U / Xc है, जहाँ I और U - करंट और वोल्टेज के प्रभावी मान; Xc सर्किट का कैपेसिटिव प्रतिरोध है।
कम-आवृत्ति धाराओं को उच्च प्रतिरोध प्रदान करने और उच्च-आवृत्ति धाराओं को आसानी से पारित करने के लिए कैपेसिटर की संपत्ति का व्यापक रूप से संचार उपकरण सर्किट में उपयोग किया जाता है।
कैपेसिटर की सहायता से, उदाहरण के लिए, सर्किट के संचालन के लिए जरूरी उच्च आवृत्ति धाराओं से निरंतर धाराओं और कम आवृत्ति धाराओं को अलग करना हासिल किया जाता है।
यदि सर्किट के उच्च-आवृत्ति वाले हिस्से में कम-आवृत्ति वाले वर्तमान के मार्ग को अवरुद्ध करना आवश्यक है, तो एक छोटा संधारित्र श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। यह कम आवृत्ति धारा के लिए महान प्रतिरोध प्रदान करता है और एक ही समय में आसानी से उच्च आवृत्ति धारा को पार करता है।
यदि उच्च-आवृत्ति धारा को रोकने के लिए आवश्यक है, उदाहरण के लिए, रेडियो स्टेशन के पावर सर्किट में, तो वर्तमान स्रोत के साथ समानांतर में जुड़े बड़ी क्षमता के संधारित्र का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, रेडियो स्टेशन के बिजली आपूर्ति सर्किट को दरकिनार करते हुए, उच्च-आवृत्ति धारा संधारित्र से गुजरती है।
एसी सर्किट में सक्रिय प्रतिरोध और संधारित्र
व्यवहार में, अक्सर ऐसे मामले देखे जाते हैं जब एक समाई के साथ एक श्रृंखला सर्किट में सक्रिय प्रतिरोध शामिल है। इस मामले में सर्किट का कुल प्रतिरोध सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है
इसलिए, सक्रिय और कैपेसिटिव एसी प्रतिरोध वाले सर्किट का कुल प्रतिरोध इस सर्किट के सक्रिय और कैपेसिटिव प्रतिरोध के वर्गों के योग के वर्गमूल के बराबर है।
इस I=U/Z परिपथ के लिए भी ओम का नियम मान्य रहता है।
अंजीर में। 3 कैपेसिटिव और सक्रिय प्रतिरोध वाले सर्किट में वर्तमान और वोल्टेज के बीच चरण संबंध को दर्शाने वाले वक्र दिखाता है।
चावल। 3. एक संधारित्र और एक सक्रिय प्रतिरोध के साथ एक सर्किट में करंट, वोल्टेज और पावर
जैसा कि आंकड़े से देखा जा सकता है, इस मामले में वर्तमान वोल्टेज एक चौथाई अवधि से नहीं, बल्कि कम से कम होता है, क्योंकि सक्रिय प्रतिरोध सर्किट की विशुद्ध रूप से कैपेसिटिव (प्रतिक्रियाशील) प्रकृति का उल्लंघन करता है, जैसा कि कम चरण से स्पष्ट है। बदलाव। अब सर्किट टर्मिनलों पर वोल्टेज को दो घटकों के योग के रूप में परिभाषित किया गया है: वोल्टेज टिव का प्रतिक्रियाशील घटक, सर्किट के कैपेसिटिव प्रतिरोध और वोल्टेज के सक्रिय घटक को इसके सक्रिय प्रतिरोध पर काबू पा लेगा।
सर्किट का सक्रिय प्रतिरोध जितना अधिक होता है, करंट और वोल्टेज के बीच फेज शिफ्ट उतना ही छोटा होता है।
सर्किट में बिजली परिवर्तन की वक्र (चित्र 3 देखें) अवधि के दौरान दो बार एक नकारात्मक संकेत प्राप्त किया, जो कि हम पहले से ही जानते हैं, सर्किट की प्रतिक्रियाशील प्रकृति का परिणाम है। सर्किट जितना कम प्रतिक्रियाशील होता है, करंट और वोल्टेज के बीच फेज शिफ्ट उतना ही छोटा होता है, और सर्किट द्वारा उपभोग की जाने वाली अधिक करंट स्रोत शक्ति।
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