बातम्या

जेव्हा तुम्ही सर्किटमध्ये इंडक्टर्स आणि कॅपेसिटर ठेवता तेव्हा काय होते? काहीतरी छान-आणि ते खरोखर महत्वाचे आहे.
तुम्ही अनेक प्रकारचे इंडक्टर बनवू शकता, परंतु सर्वात सामान्य प्रकार म्हणजे बेलनाकार कॉइल-एक सोलेनोइड.
जेव्हा विद्युत् प्रवाह पहिल्या लूपमधून जातो, तेव्हा ते चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करते जे इतर लूपमधून जाते. जोपर्यंत मोठेपणा बदलत नाही तोपर्यंत चुंबकीय क्षेत्रावर कोणताही परिणाम होणार नाही. बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र इतर सर्किट्समध्ये विद्युत क्षेत्र निर्माण करते. दिशा या विद्युत क्षेत्रामुळे बॅटरीप्रमाणे विद्युत क्षमतेत बदल होतो.
शेवटी, आमच्याकडे विद्युत प्रवाहाच्या बदलाच्या वेळेच्या दराच्या प्रमाणात संभाव्य फरक असलेले एक उपकरण आहे (कारण वर्तमान चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करतो). हे असे लिहिले जाऊ शकते:
या समीकरणामध्ये दोन गोष्टी दर्शविण्यासारख्या आहेत. प्रथम, L हे इंडक्टन्स आहे. ते फक्त सोलनॉइडच्या भूमितीवर (किंवा तुमच्याकडे कोणताही आकार असेल) अवलंबून असते आणि त्याचे मूल्य हेन्रीच्या स्वरूपात मोजले जाते. दुसरे, एक वजा आहे चिन्ह. याचा अर्थ असा की इंडक्टरमधील संभाव्य बदल हा विद्युत् प्रवाहातील बदलाच्या विरुद्ध असतो.
सर्किटमध्ये इंडक्टन्स कसे वागते? जर तुमच्याकडे स्थिर प्रवाह असेल, तर कोणताही बदल (डायरेक्ट करंट) होत नाही, त्यामुळे इंडक्टरमध्ये कोणताही संभाव्य फरक नसतो- ते अस्तित्वात नसल्यासारखे कार्य करते. जर असेल तर उच्च-फ्रिक्वेंसी करंट (AC सर्किट), संपूर्ण इंडक्टरमध्ये मोठा संभाव्य फरक असेल.
त्याचप्रमाणे, कॅपेसिटरची अनेक भिन्न संरचना आहेत. सर्वात सोपा आकार दोन समांतर प्रवाहकीय प्लेट्स वापरतो, प्रत्येकामध्ये शुल्क असते (परंतु निव्वळ शुल्क शून्य असते).
या प्लेट्सवरील चार्ज कॅपेसिटरच्या आत एक विद्युत क्षेत्र तयार करतो. विद्युत क्षेत्रामुळे, प्लेट्समधील विद्युत क्षमता देखील बदलली पाहिजे. या संभाव्य फरकाचे मूल्य चार्जच्या प्रमाणावर अवलंबून असते. कॅपेसिटरमधील संभाव्य फरक असू शकतो. असे लिहिले:
येथे C हे फॅराड्समधील कॅपेसिटन्स व्हॅल्यू आहे - ते देखील डिव्हाइसच्या भौतिक कॉन्फिगरेशनवर अवलंबून असते.
जर करंट कॅपेसिटरमध्ये प्रवेश करत असेल, तर बोर्डवरील चार्ज व्हॅल्यू बदलेल. जर स्थिर (किंवा कमी वारंवारता) करंट असेल, तर विद्युत् प्रवाह संभाव्य वाढवण्यासाठी प्लेट्सवर चार्ज जोडत राहील, त्यामुळे कालांतराने संभाव्यता वाढेल. ओपन सर्किट सारखे व्हा आणि कॅपेसिटर व्होल्टेज बॅटरी व्होल्टेज (किंवा वीज पुरवठा) च्या बरोबरीचे असेल. तुमच्याकडे उच्च-फ्रिक्वेंसी करंट असल्यास, चार्ज जोडला जाईल आणि कॅपेसिटरमधील प्लेट्समधून काढून टाकला जाईल आणि चार्ज न करता. संचय, कॅपेसिटर असे वर्तन करेल जसे की ते अस्तित्वात नाही.
समजा आपण चार्ज केलेल्या कॅपॅसिटरने सुरुवात केली आणि त्याला इंडक्टरशी जोडले (मी परफेक्ट फिजिकल वायर्स वापरत असल्यामुळे सर्किटमध्ये कोणताही प्रतिकार नाही) दोन जोडलेल्या क्षणाचा विचार करा. एक स्विच आहे असे गृहीत धरले, तर मी काढू शकतो. खालील आकृती.
हे असेच घडत आहे.प्रथम, विद्युत प्रवाह नाही (कारण स्वीच उघडा आहे).एकदा स्विच बंद केल्यावर, विद्युत प्रवाह असेल, प्रतिकार न करता, हा प्रवाह अनंतापर्यंत जाईल. तथापि, करंटमध्ये ही मोठी वाढ म्हणजे इंडक्टरमध्ये व्युत्पन्न होणारी संभाव्यता बदलेल. काही क्षणी, इंडक्टरमधील संभाव्य बदल कॅपेसिटरमधील बदलापेक्षा जास्त असेल (कारण कॅपेसिटर विद्युतप्रवाह वाहताना चार्ज गमावतो) आणि नंतर करंट उलटून कॅपेसिटरला रिचार्ज करेल. .ही प्रक्रिया पुनरावृत्ती होत राहील-कारण कोणताही प्रतिकार नाही.
त्याला LC सर्किट असे म्हणतात कारण त्यात एक इंडक्टर (L) आणि एक कॅपेसिटर (C)-मला वाटते हे स्पष्ट आहे. संपूर्ण सर्किटभोवती संभाव्य बदल शून्य असणे आवश्यक आहे (कारण ते एक चक्र आहे) जेणेकरून मी लिहू शकेन:
Q आणि I दोन्ही वेळेनुसार बदलत आहेत. Q आणि I मध्ये एक संबंध आहे कारण वर्तमान हा कॅपेसिटर सोडून चार्ज बदलण्याचा वेळ दर आहे.
आता माझ्याकडे चार्ज व्हेरिएबलचे सेकंड-ऑर्डर डिफरेंशियल समीकरण आहे. हे सोडवणे कठीण समीकरण नाही-खरे तर, मी उपायाचा अंदाज लावू शकतो.
हे जवळजवळ स्प्रिंगच्या वस्तुमानाच्या समाधानासारखेच आहे (या प्रकरणात वगळता, स्थिती बदलली आहे, चार्ज नाही). पण थांबा! आम्हाला समाधानाचा अंदाज लावण्याची गरज नाही, तुम्ही संख्यात्मक गणना देखील वापरू शकता. या समस्येचे निराकरण करा. मी खालील मूल्यांसह सुरुवात करतो:
या समस्येचे अंकीयदृष्ट्या निराकरण करण्यासाठी, मी समस्येचे छोट्या-छोट्या टप्प्यांत विभाजन करीन. प्रत्येक टप्प्यावर, मी:
मला वाटते की हे खूपच छान आहे. त्याहूनही चांगले, तुम्ही सर्किटचा दोलन कालावधी मोजू शकता (माऊसचा वापर करून फिरवा आणि वेळेचे मूल्य शोधू शकता) आणि नंतर अपेक्षित कोनीय वारंवारतांशी तुलना करण्यासाठी खालील पद्धत वापरा:
नक्कीच, आपण प्रोग्राममधील काही सामग्री बदलू शकता आणि काय होते ते पाहू शकता - पुढे जा, आपण कायमचे काहीही नष्ट करणार नाही.
वरील मॉडेल अवास्तव आहे. रिअल सर्किट्स (विशेषत: इंडक्टर्समधील लांब वायर्स) मध्ये प्रतिकार असतो. मला माझ्या मॉडेलमध्ये हे रेझिस्टर समाविष्ट करायचे असल्यास, सर्किट असे दिसेल:
हे व्होल्टेज लूपचे समीकरण बदलेल. आता रेझिस्टरच्या ओलांडून संभाव्य ड्रॉपसाठी एक संज्ञा देखील असेल.
खालील विभेदक समीकरण मिळविण्यासाठी मी पुन्हा चार्ज आणि करंटमधील कनेक्शन वापरू शकतो:
रेझिस्टर जोडल्यानंतर, हे एक अधिक कठीण समीकरण बनेल, आणि आपण फक्त उपाय "अंदाज" करू शकत नाही. तथापि, ही समस्या सोडवण्यासाठी वरील संख्यात्मक गणनेत बदल करणे फार कठीण नसावे. खरेतर, एकमात्र बदल चार्जच्या दुसऱ्या व्युत्पन्नाची गणना करणारी रेषा आहे. मी तेथे रेझिस्टन्स समजावून सांगण्यासाठी एक संज्ञा जोडली आहे (परंतु प्रथम ऑर्डर नाही). 3 ohm रेझिस्टर वापरून, मला खालील परिणाम मिळतात (ते चालवण्यासाठी प्ले बटण पुन्हा दाबा).
होय, तुम्ही C आणि L ची मूल्ये देखील बदलू शकता, परंतु सावधगिरी बाळगा. जर ते खूप कमी असतील, तर वारंवारता खूप जास्त असेल आणि तुम्हाला टाइम स्टेपचा आकार लहान व्हॅल्यूमध्ये बदलण्याची आवश्यकता आहे.
जेव्हा तुम्ही एखादे मॉडेल बनवता (विश्लेषण किंवा संख्यात्मक पद्धतींद्वारे), तुम्हाला कधीकधी ते कायदेशीर आहे की पूर्णपणे बनावट आहे हे माहित नसते. मॉडेलची चाचणी करण्याचा एक मार्ग म्हणजे त्याची वास्तविक डेटाशी तुलना करणे. चला हे करूया. हे माझे आहे. सेटिंग
हे असे कार्य करते. प्रथम, मी कॅपेसिटर चार्ज करण्यासाठी तीन डी-प्रकारच्या बॅटरी वापरल्या. कॅपेसिटरवरील व्होल्टेज पाहून कॅपेसिटर जवळजवळ पूर्ण चार्ज झाला तेव्हा मी सांगू शकतो. पुढे, बॅटरी डिस्कनेक्ट करा आणि नंतर स्विच बंद करा इंडक्टरद्वारे कॅपेसिटर डिस्चार्ज करा. रेझिस्टर हा वायरचा फक्त एक भाग आहे- माझ्याकडे वेगळे रेझिस्टर नाही.
मी कॅपॅसिटर आणि इंडक्टर्सच्या वेगवेगळ्या संयोजनांचा प्रयत्न केला आणि शेवटी काही काम मिळाले. या प्रकरणात, मी 5 μF कॅपेसिटर आणि एक खराब दिसणारा जुना ट्रान्सफॉर्मर माझा इंडक्टर म्हणून वापरला (वर दाखवलेले नाही). मला त्याच्या मूल्याबद्दल खात्री नाही. इंडक्टन्स, म्हणून मी फक्त कॉर्नर फ्रिक्वेंसीचा अंदाज लावतो आणि 13.6 हेन्रीच्या इंडक्टन्सचे निराकरण करण्यासाठी माझे ज्ञात कॅपॅसिटन्स मूल्य वापरतो. प्रतिकारासाठी, मी हे मूल्य ओममीटरने मोजण्याचा प्रयत्न केला, परंतु माझ्या मॉडेलमध्ये 715 ओमचे मूल्य वापरणे कार्य करते असे दिसते. सर्वोत्तम
हा माझ्या संख्यात्मक मॉडेलचा आलेख आहे आणि वास्तविक सर्किटमधील मोजलेले व्होल्टेज आहे (वेळेचे कार्य म्हणून व्होल्टेज मिळविण्यासाठी मी व्हर्नियर डिफरेंशियल व्होल्टेज प्रोबचा वापर केला आहे).
हे एक परिपूर्ण तंदुरुस्त नाही-परंतु ते माझ्यासाठी पुरेसे जवळ आहे. अर्थात, मी अधिक चांगले फिट होण्यासाठी पॅरामीटर्स थोडे समायोजित करू शकतो, परंतु मला वाटते की हे दर्शवते की माझे मॉडेल वेडे नाही.
या LRC सर्किटचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे त्यात काही नैसर्गिक फ्रिक्वेन्सी आहेत ज्या L आणि C च्या मूल्यांवर अवलंबून असतात. समजा मी काहीतरी वेगळे केले आहे. मी या LRC सर्किटला ऑसीलेटिंग व्होल्टेज स्त्रोत जोडला तर काय होईल? या प्रकरणात, सर्किटमधील कमाल विद्युत प्रवाह हे दोलन व्होल्टेज स्त्रोताच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते. जेव्हा व्होल्टेज स्रोत आणि LC सर्किटची वारंवारता सारखी असते, तेव्हा तुम्हाला कमाल विद्युत प्रवाह मिळेल.
अॅल्युमिनियम फॉइल असलेली ट्यूब कॅपॅसिटर आहे आणि वायर असलेली ट्यूब एक इंडक्टर आहे. (डायोड आणि इअरपीस) एकत्रितपणे हे एक क्रिस्टल रेडिओ बनवतात. होय, मी ते काही साध्या पुरवठ्यांसह ठेवले आहे (मी या YouTube वरील सूचनांचे पालन केले आहे. व्हिडिओ). मूलभूत कल्पना कॅपेसिटर आणि इंडक्टर्सची मूल्ये एका विशिष्ट रेडिओ स्टेशनवर "ट्यून" करण्यासाठी समायोजित करणे आहे. मला ते योग्यरित्या कार्य करू शकत नाही- मला वाटत नाही की आजूबाजूला कोणतीही चांगली AM रेडिओ स्टेशन आहेत. (किंवा माझा इंडक्टर तुटलेला आहे). तथापि, मला आढळले की हे जुने क्रिस्टल रेडिओ किट अधिक चांगले कार्य करते.
मला एक स्टेशन सापडले जे मला क्वचितच ऐकू येते, त्यामुळे मला वाटते की माझा स्वत: तयार केलेला रेडिओ स्टेशन प्राप्त करण्यासाठी पुरेसा चांगला नसावा. पण हे RLC रेझोनंट सर्किट नेमके कसे कार्य करते आणि तुम्हाला त्यातून ऑडिओ सिग्नल कसा मिळेल? कदाचित मी भविष्यातील पोस्टमध्ये ते जतन करेन.
© 2021 Condé Nast.सर्व हक्क राखीव. ही वेबसाइट वापरून, तुम्ही आमचा वापरकर्ता करार आणि गोपनीयता धोरण आणि कुकी विधान, तसेच तुमचे कॅलिफोर्निया गोपनीयता अधिकार स्वीकारता. किरकोळ विक्रेत्यांसह आमच्या संलग्न भागीदारीचा एक भाग म्हणून, वायर्डला त्याचा एक भाग प्राप्त होऊ शकतो. आमच्या वेबसाइटद्वारे खरेदी केलेल्या उत्पादनांची विक्री. Condé Nast च्या पूर्व लेखी परवानगीशिवाय, या वेबसाइटवरील सामग्री कॉपी, वितरित, प्रसारित, कॅशे किंवा अन्यथा वापरली जाऊ शकत नाही. जाहिरात निवड