मुख्य अंतर – इंडक्शन बनाम कैपेसिटेंस
अधिष्ठापन और समाई आरएलसी सर्किट के दो प्राथमिक गुण हैं। इंडक्टर्स और कैपेसिटर, जो क्रमशः इंडक्शन और कैपेसिटेंस से जुड़े होते हैं, आमतौर पर वेवफॉर्म जनरेटर और एनालॉग फिल्टर में उपयोग किए जाते हैं। इंडक्शन और कैपेसिटेंस के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि इंडक्शन एक करंट ले जाने वाले कंडक्टर की एक संपत्ति है जो कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जबकि कैपेसिटेंस विद्युत आवेशों को रखने और संग्रहीत करने के लिए एक उपकरण की संपत्ति है।
अधिष्ठापन क्या है?
अधिष्ठापन "एक विद्युत कंडक्टर की संपत्ति है जिसके द्वारा इसके माध्यम से वर्तमान में परिवर्तन कंडक्टर में ही एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करता है"।जब एक तांबे के तार को लोहे की कोर के चारों ओर लपेटा जाता है और कॉइल के दोनों किनारों को बैटरी टर्मिनलों पर रखा जाता है, तो कॉइल असेंबली एक चुंबक बन जाती है। यह घटना अधिष्ठापन की संपत्ति के कारण होती है।
अधिष्ठापन के सिद्धांत
ऐसे कई सिद्धांत हैं जो करंट ले जाने वाले कंडक्टर के इंडक्शन के व्यवहार और गुणों का वर्णन करते हैं। भौतिक विज्ञानी, हंस क्रिश्चियन फर्स्ट द्वारा आविष्कार किया गया एक सिद्धांत बताता है कि एक चुंबकीय क्षेत्र, बी, कंडक्टर के चारों ओर उत्पन्न होता है जब एक निरंतर वर्तमान, I, इसके माध्यम से जा रहा है। जैसे-जैसे करंट बदलता है, वैसे ही चुंबकीय क्षेत्र भी बदलता है। Ørsted के नियम को विद्युत और चुंबकत्व के बीच संबंध की पहली खोज माना जाता है। जब प्रेक्षक से धारा प्रवाहित होती है, तो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा दक्षिणावर्त होती है।
चित्र 01: ओर्स्टेड का नियम
फैराडे के प्रेरण के नियम के अनुसार, एक परिवर्तित चुंबकीय क्षेत्र पास के कंडक्टरों में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) को प्रेरित करता है। चुंबकीय क्षेत्र का यह परिवर्तन कंडक्टर के सापेक्ष होता है, अर्थात या तो क्षेत्र भिन्न हो सकता है, या कंडक्टर एक स्थिर क्षेत्र के माध्यम से आगे बढ़ सकता है। यह विद्युत जनरेटर का सबसे मौलिक आधार है।
तीसरा सिद्धांत लेनज़ का नियम है, जो बताता है कि कंडक्टर में उत्पन्न ईएमएफ चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन का विरोध करता है। उदाहरण के लिए, यदि एक चालक तार को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और यदि क्षेत्र कम हो जाता है, तो फैराडे के नियम के अनुसार कंडक्टर में एक ईएमएफ प्रेरित किया जाएगा जिससे प्रेरित धारा कम चुंबकीय क्षेत्र का पुनर्निर्माण करेगी।यदि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र d का परिवर्तन निर्माण कर रहा है, तो EMF (ε) विपरीत दिशा में प्रेरित करेगा। ये सिद्धांत कई उपकरणों पर आधारित हैं। कंडक्टर में इस EMF इंडक्शन को ही कॉइल का सेल्फ-इंडक्शन कहा जाता है, और कॉइल में करंट की भिन्नता दूसरे पास के कंडक्टर में भी करंट को प्रेरित कर सकती है। इसे पारस्परिक अधिष्ठापन कहा जाता है।
ε=-डीφ/डीटी
यहाँ, ऋणात्मक चिन्ह चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन के लिए EMG के विरोध को इंगित करता है।
अधिष्ठापन और अनुप्रयोग की इकाइयाँ
प्रेरणा को हेनरी (एच) में मापा जाता है, जोसफ हेनरी के नाम पर एसआई इकाई है, जिन्होंने स्वतंत्र रूप से प्रेरण की खोज की थी। लेन्ज़ के नाम के बाद विद्युत परिपथों में इंडक्शन को 'L' के रूप में नोट किया जाता है।
क्लासिक इलेक्ट्रिक बेल से लेकर आधुनिक वायरलेस पावर ट्रांसफरिंग तकनीकों तक, कई नवाचारों में इंडक्शन मूल सिद्धांत रहा है। जैसा कि इस लेख की शुरुआत में बताया गया है, तांबे के तार के चुंबकीयकरण का उपयोग बिजली की घंटी और रिले के लिए किया जाता है।एक रिले का उपयोग बहुत छोटे करंट का उपयोग करके बड़ी धाराओं को स्विच करने के लिए किया जाता है जो एक कॉइल को चुंबकित करता है जो बड़े करंट के स्विच के ध्रुव को आकर्षित करता है। एक अन्य उदाहरण ट्रिप स्विच या अवशिष्ट वर्तमान सर्किट ब्रेकर (आरसीसीबी) है। वहां, आपूर्ति के लाइव और न्यूट्रल तारों को अलग-अलग कॉइल से गुजारा जाता है जो एक ही कोर को साझा करते हैं। एक सामान्य स्थिति में, सिस्टम संतुलित होता है क्योंकि लाइव और न्यूट्रल में करंट समान होता है। होम सर्किट में करंट लीक होने पर, दो कॉइल में करंट अलग होगा, जिससे साझा कोर में असंतुलित चुंबकीय क्षेत्र बन जाएगा। इस प्रकार, एक स्विच पोल कोर को आकर्षित करता है, अचानक सर्किट को डिस्कनेक्ट कर देता है। इसके अलावा, ट्रांसफॉर्मर, आरएफ-आईडी सिस्टम, वायरलेस पावर चार्जिंग विधि, इंडक्शन कुकर आदि जैसे कई अन्य उदाहरण दिए जा सकते हैं।
प्रेरक भी इनके माध्यम से धारा के अचानक परिवर्तन के प्रति अनिच्छुक होते हैं। इसलिए, एक उच्च आवृत्ति संकेत एक प्रारंभ करनेवाला से नहीं गुजरेगा; केवल धीरे-धीरे बदलते घटक ही गुजरेंगे। यह घटना लो-पास एनालॉग फिल्टर सर्किट को डिजाइन करने में नियोजित है।
कैपेसिटेंस क्या है?
किसी उपकरण की धारिता उसमें विद्युत आवेश धारण करने की क्षमता को मापती है। एक मूल संधारित्र धातु सामग्री की दो पतली फिल्मों और उनके बीच में एक ढांकता हुआ पदार्थ सैंडविच से बना होता है। जब दो धातु की प्लेटों पर एक स्थिर वोल्टेज लगाया जाता है, तो उन पर विपरीत आवेश जमा हो जाते हैं। वोल्टेज हटा दिए जाने पर भी ये चार्ज बने रहेंगे। इसके अलावा, जब प्रतिरोध R को आवेशित संधारित्र की दो प्लेटों को जोड़ने पर रखा जाता है, तो संधारित्र निर्वहन करता है। डिवाइस के कैपेसिटेंस सी को चार्ज करने के लिए चार्ज (क्यू) और लागू वोल्टेज, वी के बीच अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। कैपेसिटेंस को फैराड्स (एफ) द्वारा मापा जाता है।
सी=क्यू/वी
संधारित्र को चार्ज करने में लगने वाला समय इसमें दिए गए स्थिरांक से मापा जाता है: R x C. यहां, R चार्जिंग पथ के साथ प्रतिरोध है। समय स्थिरांक संधारित्र द्वारा अपनी अधिकतम क्षमता का 63% चार्ज करने में लिया गया समय है।
क्षमता और अनुप्रयोग के गुण
संधारित्र निरंतर धाराओं पर प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। कैपेसिटर के चार्ज होने पर, इसके माध्यम से करंट तब तक बदलता रहता है जब तक कि यह पूरी तरह से चार्ज न हो जाए, लेकिन उसके बाद, कैपेसिटर के साथ करंट नहीं गुजरता। ऐसा इसलिए है क्योंकि धातु की प्लेटों के बीच की ढांकता हुआ परत संधारित्र को 'ऑफ-स्विच' बनाती है। हालांकि, संधारित्र अलग-अलग धाराओं के प्रति प्रतिक्रिया करता है। प्रत्यावर्ती धारा की तरह, एसी वोल्टेज का परिवर्तन कैपेसिटर को एसी वोल्टेज के लिए 'ऑन-स्विच' बनाकर चार्ज या डिस्चार्ज कर सकता है। इस प्रभाव का उपयोग हाई-पास एनालॉग फिल्टर को डिजाइन करने के लिए किया जाता है।
इसके अलावा, समाई में भी नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, कंडक्टरों में करंट ले जाने वाले चार्ज एक दूसरे के साथ-साथ आस-पास की वस्तुओं के बीच समाई बनाते हैं। इस प्रभाव को आवारा समाई कहा जाता है। विद्युत पारेषण लाइनों में, आवारा समाई प्रत्येक पंक्ति के साथ-साथ लाइनों और पृथ्वी के बीच, सहायक संरचनाओं आदि के बीच हो सकती है। उनके द्वारा की जाने वाली बड़ी धाराओं के कारण, ये आवारा प्रभाव बिजली पारेषण लाइनों में बिजली के नुकसान को काफी प्रभावित करता है।
चित्र 02: समानांतर प्लेट संधारित्र
अधिष्ठापन और समाई में क्या अंतर है?
अधिष्ठापन बनाम समाई |
|
| प्रेरण वर्तमान ले जाने वाले कंडक्टरों का एक गुण है जो कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। | धारा विद्युत आवेशों को संग्रहित करने की एक उपकरण की क्षमता है। |
| माप | |
| अधिष्ठापन हेनरी (एच) द्वारा मापा जाता है और एल के रूप में प्रतीक है। | क्षमता को फैराड (एफ) में मापा जाता है और इसे सी के रूप में दर्शाया जाता है। |
| डिवाइस | |
| इंडक्शन से जुड़े इलेक्ट्रिकल कंपोनेंट को इंडक्टर्स के रूप में जाना जाता है, जो आमतौर पर कोर के साथ या बिना कोर के कॉइल होता है। | कैपेसिटेंस कैपेसिटर से जुड़ा होता है। सर्किट में कई प्रकार के कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है। |
| वोल्टेज में बदलाव पर व्यवहार | |
| प्रेरक धीमी गति से बदलते वोल्टेज के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं। उच्च आवृत्ति वाले एसी वोल्टेज इंडक्टर्स से नहीं गुजर सकते। | कम आवृत्ति वाले एसी वोल्टेज कैपेसिटर से नहीं गुजर सकते, क्योंकि वे कम आवृत्तियों के लिए एक बाधा के रूप में कार्य करते हैं। |
| फ़िल्टर के रूप में उपयोग करें | |
| लो-पास फिल्टर में इंडक्शन प्रमुख घटक है। | उच्च-पास फिल्टर में समाई प्रमुख घटक है। |
सारांश – अधिष्ठापन बनाम समाई
अधिष्ठापन और समाई दो अलग-अलग विद्युत घटकों के स्वतंत्र गुण हैं। जबकि इंडक्शन एक चुंबकीय क्षेत्र के निर्माण के लिए एक करंट ले जाने वाले कंडक्टर की संपत्ति है, कैपेसिटेंस एक उपकरण की विद्युत आवेशों को धारण करने की क्षमता का एक उपाय है। इन दोनों गुणों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में आधार के रूप में किया जाता है। फिर भी, ये बिजली के नुकसान के मामले में भी एक नुकसान बन जाते हैं। अलग-अलग धाराओं के लिए अधिष्ठापन और समाई की प्रतिक्रिया विपरीत व्यवहार का संकेत देती है। धीमी गति से बदलते एसी वोल्टेज को पारित करने वाले इंडक्टर्स के विपरीत, कैपेसिटर उनके माध्यम से गुजरने वाली धीमी आवृत्ति वोल्टेज को अवरुद्ध करते हैं। यह अधिष्ठापन और समाई के बीच का अंतर है।
