एक विद्युत परिपथ का समय स्थिर - यह क्या है और इसका उपयोग कहाँ किया जाता है

आवधिक प्रक्रियाएं प्रकृति में निहित हैं: दिन के बाद रात होती है, गर्म मौसम को ठंड से बदल दिया जाता है, आदि। इन घटनाओं की अवधि लगभग स्थिर है और इसलिए इसे सख्ती से निर्धारित किया जा सकता है। इसके अलावा, हम यह दावा करने के हकदार हैं कि एक उदाहरण के रूप में उद्धृत आवधिक प्राकृतिक प्रक्रियाएं कम से कम किसी व्यक्ति के जीवन काल के संदर्भ में मूल्यह्रास नहीं कर रही हैं।

हालांकि, प्रौद्योगिकी में, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स में, विशेष रूप से, सभी प्रक्रियाएं आवधिक और निरंतर नहीं होती हैं। आमतौर पर, कुछ विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाएं पहले बढ़ती हैं और फिर घटती हैं। अक्सर पदार्थ केवल दोलन की शुरुआत के चरण तक ही सीमित होता है, जिसके पास वास्तव में गति पकड़ने का समय नहीं होता है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में अक्सर आप तथाकथित घातीय संक्रमण पा सकते हैं, जिसका सार यह है कि सिस्टम केवल कुछ संतुलन स्थिति तक पहुंचने का प्रयास करता है, जो अंततः आराम की स्थिति जैसा दिखता है। ऐसा संक्रमण या तो बढ़ रहा है या घट रहा है।

बाहरी बल पहले गतिशील प्रणाली को संतुलन से बाहर लाता है, और फिर इस प्रणाली की प्राकृतिक वापसी को उसकी मूल स्थिति में नहीं रोकता है। यह अंतिम चरण तथाकथित संक्रमणकालीन प्रक्रिया है, जो एक निश्चित अवधि की विशेषता है। इसके अलावा, सिस्टम को असंतुलित करने की प्रक्रिया भी एक विशेषता अवधि के साथ एक क्षणिक प्रक्रिया है।

एक तरह से या किसी अन्य, क्षणिक प्रक्रिया का समय स्थिर, हम इसकी समय विशेषता कहते हैं, जो उस समय को निर्धारित करता है जिसके बाद इस प्रक्रिया का एक निश्चित पैरामीटर समय "ई" बदल जाएगा, अर्थात यह लगभग 2.718 गुना बढ़ या घट जाएगा प्रारंभिक अवस्था की तुलना में।

उदाहरण के लिए, डीसी वोल्टेज स्रोत, कैपेसिटर और प्रतिरोधी से युक्त एक विद्युत सर्किट पर विचार करें। इस प्रकार के सर्किट जहां एक प्रतिरोधक एक संधारित्र के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है, उसे RC इंटीग्रेटिंग सर्किट कहा जाता है।

यदि समय के शुरुआती क्षण में आप ऐसे सर्किट को बिजली की आपूर्ति करते हैं, यानी इनपुट पर एक निरंतर वोल्टेज यूआई सेट करते हैं, तो यूआउट - कैपेसिटर में वोल्टेज, तेजी से बढ़ना शुरू हो जाएगा।

समय t1 के बाद, कैपेसिटर वोल्टेज इनपुट वोल्टेज के 63.2% तक पहुंच जाएगा। तो, प्रारंभिक क्षण से t1 तक का समय अंतराल इस आरसी सर्किट का समय स्थिर है।

इस श्रृंखला स्थिरांक को «ताउ» कहा जाता है, जिसे सेकंड में मापा जाता है और इसके संबंधित ग्रीक अक्षर द्वारा इंगित किया जाता है। संख्यात्मक रूप से, आरसी सर्किट के लिए, यह आर * सी के बराबर है, जहां आर ओम में है और सी फैराड में है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में एकीकृत आरसी सर्किट का उपयोग कम-पास फिल्टर के रूप में किया जाता है जब उच्च आवृत्तियों को काट दिया जाना चाहिए (दबाया जाना चाहिए) और कम आवृत्तियों को पारित किया जाना चाहिए।

व्यवहार में, इस तरह के निस्पंदन का तंत्र निम्नलिखित सिद्धांत पर आधारित है। प्रत्यावर्ती धारा के लिए, संधारित्र एक कैपेसिटिव प्रतिरोध के रूप में कार्य करता है, जिसका मान आवृत्ति के व्युत्क्रमानुपाती होता है, अर्थात आवृत्ति जितनी अधिक होगी, ओम में संधारित्र की प्रतिक्रिया उतनी ही कम होगी।

इसलिए, यदि आरसी सर्किट के माध्यम से एक प्रत्यावर्ती धारा पारित की जाती है, तो वोल्टेज डिवाइडर की भुजा के रूप में, एक निश्चित वोल्टेज कैपेसिटर के पार गिर जाएगा, जो वर्तमान की आवृत्ति पर इसकी धारिता के समानुपाती होता है।

यदि इनपुट अल्टरनेटिंग सिग्नल की कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी और आयाम ज्ञात हैं, तो डिजाइनर के लिए आरसी सर्किट में ऐसा कैपेसिटर और रेसिस्टर चुनना मुश्किल नहीं होगा, ताकि न्यूनतम (कट-ऑफ) वोल्टेज (के लिए) कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी - फ्रीक्वेंसी की ऊपरी सीमा) कैपेसिटर पर गिरती है, क्योंकि रिएक्शन एक रेसिस्टर के साथ डिवाइडर में प्रवेश करता है।

अब तथाकथित अवकलन परिपथ पर विचार करें। यह एक सर्किट है जिसमें एक रोकनेवाला और श्रृंखला में जुड़ा एक प्रारंभ करनेवाला, एक आरएल सर्किट होता है। इसका समय स्थिरांक संख्यात्मक रूप से L / R के बराबर है, जहाँ L हेनरी में कुंडली का अधिष्ठापन है और R ओम में प्रतिरोधक का प्रतिरोध है।

यदि किसी स्रोत से एक निरंतर वोल्टेज ऐसे सर्किट पर लगाया जाता है, तो कुछ समय बाद तार का वोल्टेज U की तुलना में 63.2% तक कम हो जाएगा, अर्थात इस विद्युत सर्किट के लिए स्थिर समय के मान के अनुसार पूर्ण रूप से .

एसी सर्किट (वैकल्पिक सिग्नल) में, एलआर सर्किट का उपयोग उच्च-पास फिल्टर के रूप में किया जाता है जब कम आवृत्तियों को काट दिया जाना चाहिए (दबाया जाना चाहिए) और ऊपर की आवृत्तियों (कट-ऑफ आवृत्ति से ऊपर - कम आवृत्ति सीमा) - छोड़े गए हैं।तो, कॉइल का अधिष्ठापन जितना अधिक होगा, आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी।

जैसा कि ऊपर चर्चा की गई आरसी सर्किट के मामले में, यहां वोल्टेज डिवाइडर सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। आरएल सर्किट के माध्यम से पारित एक उच्च आवृत्ति धारा के परिणामस्वरूप अधिष्ठापन एल में एक बड़ा वोल्टेज ड्रॉप होगा, जैसा कि आगमनात्मक प्रतिरोध के साथ होता है जो प्रतिरोधक के साथ वोल्टेज डिवाइडर का हिस्सा होता है। डिजाइनर का कार्य ऐसे आर और एल को चुनना है ताकि कॉइल की न्यूनतम (सीमा) वोल्टेज बिल्कुल सीमा आवृत्ति पर प्राप्त हो।