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जब आप सर्किट में इंडक्टर्स और कैपेसिटर लगाते हैं तो क्या होता है? कुछ अच्छा-और यह वास्तव में महत्वपूर्ण है।
आप कई अलग-अलग प्रकार के इंडक्टर्स बना सकते हैं, लेकिन सबसे आम प्रकार एक बेलनाकार कुंडल-एक सोलनॉइड है।
जब करंट पहले लूप से होकर गुजरता है, तो यह एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो अन्य लूप से होकर गुजरता है। जब तक आयाम नहीं बदलता, चुंबकीय क्षेत्र का वास्तव में कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा। बदलता चुंबकीय क्षेत्र अन्य सर्किट में विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। दिशा इस विद्युत क्षेत्र से बैटरी की तरह विद्युत क्षमता में परिवर्तन उत्पन्न होता है।
अंत में, हमारे पास एक उपकरण है जिसमें वर्तमान के परिवर्तन की समय दर के अनुपात में संभावित अंतर होता है (क्योंकि वर्तमान एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है)। इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है:
इस समीकरण में इंगित करने के लिए दो चीजें हैं। पहला, एल प्रेरकत्व है। यह केवल सोलनॉइड की ज्यामिति (या आपके पास जो भी आकार है) पर निर्भर करता है, और इसका मूल्य हेनरी के रूप में मापा जाता है। दूसरा, इसमें एक ऋण है संकेत। इसका मतलब है कि प्रारंभ करनेवाला के पार क्षमता में परिवर्तन धारा में परिवर्तन के विपरीत है।
सर्किट में प्रेरकत्व कैसे व्यवहार करता है? यदि आपके पास निरंतर धारा है, तो कोई परिवर्तन नहीं होता है (प्रत्यक्ष धारा), इसलिए प्रारंभ करनेवाला में कोई संभावित अंतर नहीं होता है - यह ऐसा कार्य करता है जैसे कि इसका अस्तित्व ही नहीं है। यदि है एक उच्च-आवृत्ति धारा (एसी सर्किट), प्रारंभ करनेवाला में एक बड़ा संभावित अंतर होगा।
इसी तरह, कैपेसिटर के कई अलग-अलग कॉन्फ़िगरेशन हैं। सबसे सरल आकार में दो समानांतर प्रवाहकीय प्लेटों का उपयोग किया जाता है, प्रत्येक में एक चार्ज होता है (लेकिन शुद्ध चार्ज शून्य होता है)।
इन प्लेटों पर चार्ज संधारित्र के अंदर एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। विद्युत क्षेत्र के कारण, प्लेटों के बीच विद्युत क्षमता भी बदलनी चाहिए। इस संभावित अंतर का मान चार्ज की मात्रा पर निर्भर करता है। संधारित्र में संभावित अंतर हो सकता है इस प्रकार लिखा गया है:
यहां C फैराड में कैपेसिटेंस मान है - यह केवल डिवाइस के भौतिक विन्यास पर भी निर्भर करता है।
यदि करंट संधारित्र में प्रवेश करता है, तो बोर्ड पर चार्ज मान बदल जाएगा। यदि कोई स्थिर (या कम आवृत्ति) करंट है, तो करंट क्षमता बढ़ाने के लिए प्लेटों में चार्ज जोड़ना जारी रखेगा, इसलिए समय के साथ, क्षमता अंततः बदल जाएगी एक खुले सर्किट की तरह हो, और संधारित्र वोल्टेज बैटरी वोल्टेज (या बिजली की आपूर्ति) के बराबर होगा। यदि आपके पास उच्च आवृत्ति धारा है, तो संधारित्र में प्लेटों से चार्ज जोड़ा जाएगा और हटा दिया जाएगा, और बिना चार्ज के संचयन, संधारित्र ऐसा व्यवहार करेगा मानो उसका अस्तित्व ही नहीं है।
मान लीजिए हम एक चार्ज किए गए कैपेसिटर से शुरू करते हैं और इसे एक प्रारंभ करनेवाला से जोड़ते हैं (सर्किट में कोई प्रतिरोध नहीं है क्योंकि मैं सही भौतिक तारों का उपयोग कर रहा हूं)। उस क्षण के बारे में सोचें जब दोनों जुड़े हुए हैं। मान लीजिए कि एक स्विच है, तो मैं आकर्षित कर सकता हूं निम्नलिखित चित्र.
यही हो रहा है। सबसे पहले, कोई करंट नहीं है (क्योंकि स्विच खुला है)। एक बार स्विच बंद हो जाने पर, करंट होगा, बिना किसी प्रतिरोध के, यह करंट अनंत तक उछल जाएगा। हालाँकि, करंट में इस बड़ी वृद्धि का मतलब है कि प्रारंभ करनेवाला में उत्पन्न क्षमता बदल जाएगी। कुछ बिंदु पर, प्रारंभ करनेवाला में संभावित परिवर्तन संधारित्र में परिवर्तन से अधिक होगा (क्योंकि वर्तमान प्रवाह के रूप में संधारित्र चार्ज खो देता है), और फिर वर्तमान रिवर्स हो जाएगा और संधारित्र को रिचार्ज करेगा .यह प्रक्रिया दोहराई जाती रहेगी-क्योंकि कोई विरोध नहीं है।
इसे एलसी सर्किट कहा जाता है क्योंकि इसमें एक प्रारंभ करनेवाला (एल) और एक कैपेसिटर (सी) होता है - मुझे लगता है कि यह स्पष्ट है। पूरे सर्किट के आसपास संभावित परिवर्तन शून्य होना चाहिए (क्योंकि यह एक चक्र है) ताकि मैं लिख सकूं:
Q और I दोनों समय के साथ बदल रहे हैं। Q और I के बीच एक संबंध है क्योंकि करंट संधारित्र से निकलने वाले चार्ज के परिवर्तन की समय दर है।
अब मेरे पास चार्ज वेरिएबल का एक दूसरे क्रम का अंतर समीकरण है। यह हल करने के लिए एक कठिन समीकरण नहीं है-वास्तव में, मैं एक समाधान का अनुमान लगा सकता हूं।
यह लगभग स्प्रिंग पर द्रव्यमान के समाधान के समान है (इस मामले को छोड़कर, स्थिति बदली है, चार्ज नहीं)। लेकिन रुकिए! हमें समाधान का अनुमान लगाने की ज़रूरत नहीं है, आप संख्यात्मक गणनाओं का भी उपयोग कर सकते हैं इस समस्या को हल करें। मैं निम्नलिखित मानों से शुरुआत करता हूँ:
इस समस्या को संख्यात्मक रूप से हल करने के लिए, मैं समस्या को छोटे-छोटे समय चरणों में विभाजित करूँगा। प्रत्येक समय चरण में, मैं:
मुझे लगता है कि यह बहुत अच्छा है। इससे भी बेहतर, आप सर्किट की दोलन अवधि को माप सकते हैं (माउस का उपयोग करके होवर करें और समय मान ढूंढें), और फिर अपेक्षित कोणीय आवृत्ति के साथ इसकी तुलना करने के लिए निम्न विधि का उपयोग करें:
बेशक, आप प्रोग्राम में कुछ सामग्री बदल सकते हैं और देख सकते हैं कि क्या होता है-आगे बढ़ें, आप किसी भी चीज़ को स्थायी रूप से नष्ट नहीं करेंगे।
उपरोक्त मॉडल अवास्तविक है। वास्तविक सर्किट (विशेषकर प्रेरकों में लंबे तारों) में प्रतिरोध होता है। अगर मैं इस अवरोधक को अपने मॉडल में शामिल करना चाहता, तो सर्किट इस तरह दिखता:
इससे वोल्टेज लूप समीकरण बदल जाएगा। अब प्रतिरोधक के पार संभावित गिरावट के लिए भी एक शब्द होगा।
मैं निम्नलिखित अंतर समीकरण प्राप्त करने के लिए फिर से चार्ज और करंट के बीच संबंध का उपयोग कर सकता हूं:
एक अवरोधक जोड़ने के बाद, यह एक अधिक कठिन समीकरण बन जाएगा, और हम केवल समाधान का "अनुमान" नहीं लगा सकते हैं। हालाँकि, इस समस्या को हल करने के लिए उपरोक्त संख्यात्मक गणना को संशोधित करना बहुत कठिन नहीं होना चाहिए। वास्तव में, एकमात्र परिवर्तन वह रेखा है जो चार्ज के दूसरे व्युत्पन्न की गणना करती है। मैंने प्रतिरोध को समझाने के लिए वहां एक शब्द जोड़ा (लेकिन पहले क्रम का नहीं)। 3 ओम अवरोधक का उपयोग करने पर, मुझे निम्नलिखित परिणाम मिलता है (इसे चलाने के लिए प्ले बटन को फिर से दबाएं)।
हाँ, आप C और L के मान भी बदल सकते हैं, लेकिन सावधान रहें। यदि वे बहुत कम हैं, तो आवृत्ति बहुत अधिक होगी और आपको समय चरण के आकार को छोटे मान में बदलने की आवश्यकता है।
जब आप एक मॉडल बनाते हैं (विश्लेषण या संख्यात्मक तरीकों के माध्यम से), तो आप कभी-कभी वास्तव में नहीं जानते हैं कि यह वैध है या पूरी तरह से नकली है। मॉडल का परीक्षण करने का एक तरीका वास्तविक डेटा के साथ इसकी तुलना करना है। आइए ऐसा करते हैं। यह मेरा है सेटिंग।
यह इस प्रकार काम करता है। सबसे पहले, मैंने कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए तीन डी-प्रकार की बैटरियों का उपयोग किया। मैं कैपेसिटर में वोल्टेज को देखकर बता सकता हूं कि कैपेसिटर लगभग पूरी तरह चार्ज हो गया है। इसके बाद, बैटरी को डिस्कनेक्ट करें और फिर स्विच को बंद कर दें प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से संधारित्र को डिस्चार्ज करें। अवरोधक तार का केवल एक हिस्सा है-मेरे पास कोई अलग अवरोधक नहीं है।
मैंने कैपेसिटर और इंडक्टर्स के कई अलग-अलग संयोजनों की कोशिश की, और अंततः कुछ काम मिला। इस मामले में, मैंने अपने इंडक्टर के रूप में 5 μF कैपेसिटर और एक खराब दिखने वाले पुराने ट्रांसफार्मर का उपयोग किया (ऊपर नहीं दिखाया गया)। मैं इसके मूल्य के बारे में निश्चित नहीं हूं। अधिष्ठापन, इसलिए मैं केवल कोने की आवृत्ति का अनुमान लगाता हूं और 13.6 हेनरी के अधिष्ठापन को हल करने के लिए अपने ज्ञात कैपेसिटेंस मान का उपयोग करता हूं। प्रतिरोध के लिए, मैंने इस मान को एक ओममीटर के साथ मापने की कोशिश की, लेकिन मेरे मॉडल में 715 ओम के मान का उपयोग करना काम कर रहा था श्रेष्ठ।
यह मेरे संख्यात्मक मॉडल और वास्तविक सर्किट में मापा वोल्टेज का एक ग्राफ है (मैंने समय के एक फ़ंक्शन के रूप में वोल्टेज प्राप्त करने के लिए वर्नियर डिफरेंशियल वोल्टेज जांच का उपयोग किया था)।
यह बिल्कुल फिट नहीं है-लेकिन यह मेरे लिए काफी करीब है। जाहिर है, मैं बेहतर फिट पाने के लिए मापदंडों को थोड़ा समायोजित कर सकता हूं, लेकिन मुझे लगता है कि इससे पता चलता है कि मेरा मॉडल पागल नहीं है।
इस एलआरसी सर्किट की मुख्य विशेषता यह है कि इसमें कुछ प्राकृतिक आवृत्तियां हैं जो एल और सी के मूल्यों पर निर्भर करती हैं। मान लीजिए कि मैंने कुछ अलग किया है। क्या होगा यदि मैं इस एलआरसी सर्किट में एक ऑसिलेटिंग वोल्टेज स्रोत जोड़ता हूं? इस मामले में, सर्किट में अधिकतम करंट ऑसिलेटिंग वोल्टेज स्रोत की आवृत्ति पर निर्भर करता है। जब वोल्टेज स्रोत और एलसी सर्किट की आवृत्ति समान होती है, तो आपको अधिकतम करंट मिलेगा।
एल्यूमीनियम फ़ॉइल वाली एक ट्यूब एक संधारित्र है, और तार वाली एक ट्यूब एक प्रारंभ करनेवाला है। साथ में (डायोड और इयरपीस) ये एक क्रिस्टल रेडियो बनाते हैं। हां, मैंने इसे कुछ सरल आपूर्ति के साथ रखा है (मैंने इस YouTube पर दिए गए निर्देशों का पालन किया है) वीडियो)। मूल विचार कैपेसिटर और इंडक्टर्स के मूल्यों को एक विशिष्ट रेडियो स्टेशन पर "ट्यून" करने के लिए समायोजित करना है। मैं इसे ठीक से काम नहीं कर पा रहा हूं-मुझे नहीं लगता कि आसपास कोई अच्छा एएम रेडियो स्टेशन हैं (या मेरा प्रारंभकर्ता टूट गया है)। हालाँकि, मैंने पाया कि यह पुराना क्रिस्टल रेडियो किट बेहतर काम करता है।
मुझे एक ऐसा स्टेशन मिला जिसे मैं मुश्किल से सुन सकता हूं, इसलिए मुझे लगता है कि मेरा स्व-निर्मित रेडियो एक स्टेशन प्राप्त करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। लेकिन यह आरएलसी अनुनाद सर्किट वास्तव में कैसे काम करता है, और आप इससे ऑडियो सिग्नल कैसे प्राप्त करते हैं? शायद मैं इसे भविष्य की पोस्ट में सहेजूंगा।
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