विद्युत सर्किट के रैखिक और गैर-रैखिक तत्व

रैखिक तत्व

विद्युत परिपथ के वे तत्व, जिनके लिए वोल्टेज I (U) या वर्तमान U (I) पर वोल्टेज की निर्भरता, साथ ही प्रतिरोध R, स्थिर हैं, विद्युत परिपथ के रैखिक तत्व कहलाते हैं . तदनुसार, ऐसे तत्वों से युक्त एक सर्किट को रैखिक विद्युत सर्किट कहा जाता है।

रैखिक तत्वों को एक रैखिक सममित वर्तमान-वोल्टेज विशेषता (सीवीसी) द्वारा चित्रित किया जाता है, जो मूल के माध्यम से समन्वय अक्षों के लिए एक निश्चित कोण पर गुजरने वाली सीधी रेखा जैसा दिखता है। यह दर्शाता है कि रैखिक तत्वों के लिए और रैखिक विद्युत परिपथों के लिए ओम कानून कड़ाई से मनाया।

इसके अलावा, हम न केवल विशुद्ध रूप से सक्रिय प्रतिरोध आर वाले तत्वों के बारे में बात कर सकते हैं, बल्कि रैखिक अधिष्ठापन एल और कैपेसिटेंस सी के बारे में भी बात कर सकते हैं, जहां वर्तमान पर चुंबकीय प्रवाह की निर्भरता - एफ (आई) और कैपेसिटर चार्ज की निर्भरता इसकी प्लेटों के बीच वोल्टेज - क्यू (यू)।

एक रैखिक तत्व का एक प्रमुख उदाहरण है कुंडलित तार रोकनेवाला… एक निश्चित ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज में ऐसे अवरोधक के माध्यम से वर्तमान प्रतिरोध के मूल्य और प्रतिरोधी पर लागू वोल्टेज पर रैखिक रूप से निर्भर करता है।

कंडक्टर विशेषता (वर्तमान-वोल्टेज विशेषता) - तार पर लगाए गए वोल्टेज और उसमें मौजूद करंट के बीच संबंध (आमतौर पर एक ग्राफ के रूप में व्यक्त किया जाता है)।

एक धातु कंडक्टर के लिए, उदाहरण के लिए, इसमें करंट लागू वोल्टेज के समानुपाती होता है, और इसलिए विशेषता एक सीधी रेखा है। रेखा जितनी अधिक तीव्र होगी, तार का प्रतिरोध उतना ही कम होगा। हालांकि, कुछ कंडक्टर जिनमें करंट लागू वोल्टेज के समानुपाती नहीं होता है (उदाहरण के लिए, गैस डिस्चार्ज लैंप) में अधिक जटिल, गैर-रैखिक करंट-वोल्टेज विशेषता होती है।

गैर रेखीय तत्व

यदि किसी विद्युत परिपथ के एक तत्व के लिए वोल्टेज या वोल्टेज पर करंट की निर्भरता, साथ ही प्रतिरोध R, स्थिर नहीं है, अर्थात वे करंट या लागू वोल्टेज के आधार पर बदलते हैं, तो ऐसे तत्व गैर-रैखिक कहा जाता है और तदनुसार, कम से कम एक गैर-रैखिक तत्व वाला एक विद्युत परिपथ प्राप्त होता है गैर रेखीय विद्युत परिपथ.

एक गैर-रैखिक तत्व की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता अब ग्राफ पर सीधी रेखा नहीं है, यह गैर-रैखिक और अक्सर असममित है, जैसे अर्धचालक डायोड। विद्युत परिपथ के अरैखिक तत्वों के लिए ओम का नियम पूरा नहीं होता है।

इस संदर्भ में, हम न केवल गरमागरम दीपक या अर्धचालक उपकरण के बारे में बात कर सकते हैं, बल्कि गैर-रैखिक अधिष्ठापन और कैपेसिटर के बारे में भी बात कर सकते हैं, जहां चुंबकीय प्रवाह Φ और चार्ज क्यू गैर-रैखिक रूप से कुंडल वर्तमान या बीच वोल्टेज से संबंधित हैं संधारित्र की प्लेटें। इसलिए, उनके लिए वेबर-एम्पीयर विशेषताएँ और कूलम्ब-वोल्ट विशेषताएँ गैर-रैखिक होंगी, वे तालिकाओं, ग्राफ़ या विश्लेषणात्मक कार्यों द्वारा निर्धारित की जाती हैं।

गैर-रैखिक तत्व का एक उदाहरण गरमागरम दीपक है। जैसे-जैसे लैंप के फिलामेंट में करंट बढ़ता है, उसका तापमान बढ़ता है और प्रतिरोध बढ़ता है, जिसका अर्थ है कि यह स्थिर नहीं है और इसलिए विद्युत परिपथ का यह तत्व गैर-रैखिक है।

स्थैतिक प्रतिरोध

गैर-रैखिक तत्वों के लिए, एक निश्चित स्थिर प्रतिरोध उनके I-V विशेषता के प्रत्येक बिंदु पर विशेषता है, अर्थात, ग्राफ के प्रत्येक बिंदु पर प्रत्येक वोल्टेज-से-वर्तमान अनुपात को एक निश्चित प्रतिरोध मान दिया जाता है। इसकी गणना इस प्रकार की जा सकती है ग्राफ के ढलान के कोण अल्फा की क्षैतिज I-अक्ष की स्पर्शरेखा मानो यह बिंदु एक रेखा ग्राफ पर स्थित है।

विभेदक प्रतिरोध

गैर-रैखिक तत्वों में एक तथाकथित विभेदक प्रतिरोध भी होता है, जिसे वर्तमान में इसी परिवर्तन के लिए वोल्टेज में एक असीम रूप से छोटी वृद्धि के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है। इस प्रतिरोध की गणना किसी दिए गए बिंदु और क्षैतिज अक्ष पर स्पर्शरेखा I - V विशेषता के बीच के कोण के स्पर्शरेखा के रूप में की जा सकती है।

यह दृष्टिकोण सरल अरेखीय परिपथों के विश्लेषण और गणना को यथासंभव सरल बनाता है।

ऊपर दिया गया आंकड़ा एक ठेठ की I-V विशेषता दिखाता है डायोड... यह समन्वय तल के पहले और तीसरे चतुर्भुज में स्थित है, यह हमें बताता है कि डायोड के पीएन-जंक्शन पर लागू सकारात्मक या नकारात्मक वोल्टेज के साथ (एक दिशा या दूसरी दिशा में), आगे या विपरीत पूर्वाग्रह होगा डायोड के पीएन-जंक्शन से। जैसे ही डायोड में वोल्टेज किसी भी दिशा में बढ़ता है, करंट शुरू में थोड़ा बढ़ता है, और फिर तेजी से बढ़ता है। इस कारण से, डायोड एक अनियंत्रित अरैखिक द्विध्रुवीय नेटवर्क से संबंधित है।

यह आंकड़ा विशिष्ट I-V विशेषताओं वाले परिवार को दिखाता है। photodiode विभिन्न प्रकाश स्थितियों के तहत। फोटोडायोड के संचालन का मुख्य तरीका रिवर्स बायस मोड है, जब निरंतर प्रकाश प्रवाह एफ पर व्यावहारिक रूप से ऑपरेटिंग वोल्टेज की काफी विस्तृत श्रृंखला में परिवर्तन नहीं होता है। इन शर्तों के तहत, फोटोडायोड को रोशन करने वाले प्रकाश प्रवाह के मॉड्यूलेशन के परिणामस्वरूप फोटोडायोड के माध्यम से करंट का एक साथ मॉड्यूलेशन होगा। इस प्रकार, फोटोडायोड एक नियंत्रित अरेखीय द्विध्रुवी उपकरण है।

यह वीएसी है thyristor, यहां आप नियंत्रण इलेक्ट्रोड करंट के परिमाण पर इसकी स्पष्ट निर्भरता देख सकते हैं। पहले चतुर्थांश में - थाइरिस्टर का कामकाजी खंड। तीसरे चतुर्थांश में, I-V विशेषता की शुरुआत एक छोटा करंट और एक बड़ा लागू वोल्टेज है (बंद अवस्था में, थाइरिस्टर का प्रतिरोध बहुत अधिक है)। पहले चतुर्थांश में, करंट अधिक है, वोल्टेज ड्रॉप छोटा है - थाइरिस्टर वर्तमान में खुला है।

बंद अवस्था से खुली अवस्था में संक्रमण का क्षण तब होता है जब नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर एक निश्चित धारा लागू होती है। ओपन स्टेट से क्लोज्ड स्टेट में संक्रमण तब होता है जब थाइरिस्टर के माध्यम से करंट कम हो जाता है।इस प्रकार, थाइरिस्टर एक नियंत्रित गैर-रैखिक तीन-ध्रुव है (ट्रांजिस्टर की तरह जहां कलेक्टर वर्तमान आधार वर्तमान पर निर्भर करता है)।