ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટના રેખીય અને બિન-રેખીય તત્વો

રેખીય તત્વો

ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટના તે તત્વો, જેના માટે વોલ્ટેજ I (U) પર વર્તમાનની અવલંબન અથવા વર્તમાન U (I) પરના વોલ્ટેજ, તેમજ પ્રતિકાર R, સ્થિર છે, તેને ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટના રેખીય તત્વો કહેવામાં આવે છે. . તદનુસાર, આવા તત્વો ધરાવતા સર્કિટને રેખીય વિદ્યુત સર્કિટ કહેવામાં આવે છે.

રેખીય તત્વો રેખીય સપ્રમાણ વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (CVC) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે સંકલન અક્ષોના ચોક્કસ ખૂણા પર મૂળમાંથી પસાર થતી સીધી રેખા જેવું લાગે છે. આ દર્શાવે છે કે રેખીય તત્વો માટે અને રેખીય વિદ્યુત સર્કિટ માટે ઓહ્મનો કાયદો ચુસ્તપણે અવલોકન કર્યું.

આ ઉપરાંત, આપણે ફક્ત સક્રિય પ્રતિકાર R ધરાવતા તત્વો વિશે જ નહીં, પણ રેખીય ઇન્ડક્ટન્સ L અને કેપેસિટેન્સ C વિશે પણ વાત કરી શકીએ છીએ, જ્યાં વર્તમાન પર ચુંબકીય પ્રવાહની અવલંબન — Ф (I) અને કેપેસિટર ચાર્જની અવલંબન. તેની પ્લેટો વચ્ચેનો વોલ્ટેજ — q (U).

રેખીય તત્વનું મુખ્ય ઉદાહરણ છે કોઇલ વાયર રેઝિસ્ટર… ચોક્કસ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ રેન્જમાં આવા રેઝિસ્ટર દ્વારા પ્રવાહ રેઝિસ્ટન્સના મૂલ્ય અને રેઝિસ્ટર પર લાગુ થતા વોલ્ટેજ પર રેખીય રીતે આધાર રાખે છે.

વાહક લાક્ષણિકતા (વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા) — વાયર પર લાગુ થતા વોલ્ટેજ અને તેમાં રહેલા વર્તમાન વચ્ચેનો સંબંધ (સામાન્ય રીતે ગ્રાફ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે).

ધાતુના વાહક માટે, ઉદાહરણ તરીકે, તેમાંનો પ્રવાહ લાગુ વોલ્ટેજના પ્રમાણસર છે, અને તેથી લાક્ષણિકતા સીધી રેખા છે. લાઇન જેટલી વધારે છે, વાયરનો પ્રતિકાર ઓછો છે. જો કે, કેટલાક વાહક કે જેમાં વર્તમાન એપ્લાઇડ વોલ્ટેજ (ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સ) માટે પ્રમાણસર નથી તે વધુ જટિલ, બિન-રેખીય વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.

બિન-રેખીય તત્વો

જો ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટના તત્વ માટે વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની અવલંબન અથવા વર્તમાન પરના વોલ્ટેજ, તેમજ પ્રતિકાર R, સ્થિર નથી, એટલે કે તે વર્તમાન અથવા લાગુ વોલ્ટેજના આધારે બદલાય છે, તો આવા તત્વો બિન-રેખીય કહેવાય છે અને તે મુજબ, ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટ, જેમાં ઓછામાં ઓછું એક બિનરેખીય તત્વ હોય છે, તે બહાર આવે છે બિન-રેખીય ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટ.

બિન-રેખીય તત્વની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા હવે ગ્રાફ પર સીધી રેખા નથી, તે બિન-રેખીય અને ઘણીવાર અસમપ્રમાણ છે, જેમ કે સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ. ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટના બિન-રેખીય તત્વો માટે ઓહ્મનો નિયમ પૂરો થતો નથી.

આ સંદર્ભમાં, આપણે માત્ર અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવા અથવા સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ વિશે જ નહીં, પણ બિન-રેખીય ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસિટર વિશે પણ વાત કરી શકીએ છીએ, જ્યાં ચુંબકીય પ્રવાહ Φ અને ચાર્જ q એ કોઇલ પ્રવાહ અથવા વચ્ચેના વોલ્ટેજ સાથે બિન-રેખીય રીતે સંબંધિત છે. કેપેસિટરની પ્લેટો. તેથી, તેમના માટે વેબર-એમ્પીયર લાક્ષણિકતાઓ અને કુલોમ્બ-વોલ્ટ લાક્ષણિકતાઓ બિન-રેખીય હશે, તેઓ કોષ્ટકો, ગ્રાફ અથવા વિશ્લેષણાત્મક કાર્યો દ્વારા સેટ કરવામાં આવે છે.

બિન-રેખીય તત્વનું ઉદાહરણ અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવો છે. જેમ જેમ લેમ્પના ફિલામેન્ટ દ્વારા પ્રવાહ વધે છે, તેમ તેનું તાપમાન વધે છે અને પ્રતિકાર વધે છે, જેનો અર્થ છે કે તે સ્થિર નથી અને તેથી વિદ્યુત સર્કિટનું આ તત્વ બિન-રેખીય છે.

સ્થિર પ્રતિકાર

બિન-રેખીય તત્વો માટે, તેમના I — V લાક્ષણિકતાના દરેક બિંદુએ ચોક્કસ સ્થિર પ્રતિકાર લાક્ષણિકતા છે, એટલે કે, ગ્રાફના દરેક બિંદુ પર દરેક વોલ્ટેજ-થી-વર્તમાન ગુણોત્તર ચોક્કસ પ્રતિકાર મૂલ્ય અસાઇન કરવામાં આવે છે. તેની ગણતરી આ રીતે કરી શકાય છે. ગ્રાફના ઢોળાવના કોણ આલ્ફાની સ્પર્શક આડી I-અક્ષ સુધી, જાણે કે આ બિંદુ રેખા ગ્રાફ પર આવેલું છે.

વિભેદક પ્રતિકાર

બિનરેખીય તત્વોમાં કહેવાતા વિભેદક પ્રતિકાર પણ હોય છે, જે વર્તમાનમાં અનુરૂપ ફેરફાર સાથે વોલ્ટેજમાં અસંખ્ય નાના વધારાના ગુણોત્તર તરીકે વ્યક્ત થાય છે. આ પ્રતિકારની ગણતરી આપેલ બિંદુ પર I — V લાક્ષણિકતા અને આડી અક્ષ વચ્ચેના સ્પર્શક વચ્ચેના ખૂણાના સ્પર્શક તરીકે કરી શકાય છે.

આ અભિગમ સરળ બિનરેખીય સર્કિટના વિશ્લેષણ અને ગણતરીને શક્ય તેટલું સરળ બનાવે છે.

ઉપરોક્ત આકૃતિ લાક્ષણિકની I — V લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે ડાયોડ… તે કોઓર્ડિનેટ પ્લેનના પ્રથમ અને ત્રીજા ચતુર્થાંશમાં સ્થિત છે, આ અમને જણાવે છે કે ડાયોડના pn-જંકશન (એક દિશામાં અથવા બીજી દિશામાં) પર સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યાં આગળ અથવા વિપરીત પૂર્વગ્રહ હશે. ડાયોડના pn-જંકશનમાંથી. જેમ જેમ ડાયોડમાં વોલ્ટેજ બંને દિશામાં વધે છે તેમ, પ્રવાહ શરૂઆતમાં થોડો વધે છે, અને પછી તીવ્રપણે વધે છે. આ કારણોસર, ડાયોડ અનિયંત્રિત બિનરેખીય બાયપોલર નેટવર્કનો છે.

આ આંકડો લાક્ષણિક I — V લાક્ષણિકતાઓ ધરાવતું કુટુંબ દર્શાવે છે. ફોટોોડિયોડ વિવિધ લાઇટિંગ શરતો હેઠળ. ફોટોોડિયોડના ઑપરેશનનો મુખ્ય મોડ એ રિવર્સ બાયસ મોડ છે, જ્યારે સતત પ્રકાશ પ્રવાહ Ф પર વર્તમાન ઑપરેટિંગ વોલ્ટેજની એકદમ વિશાળ શ્રેણીમાં વ્યવહારીક રીતે બદલાતો નથી. આ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ફોટોોડિયોડને પ્રકાશિત કરતા પ્રકાશ પ્રવાહનું મોડ્યુલેશન ફોટોોડિયોડ દ્વારા વર્તમાનના એક સાથે મોડ્યુલેશનમાં પરિણમશે. આમ, ફોટોોડિયોડ એ નિયંત્રિત બિનરેખીય બાયપોલર ઉપકરણ છે.

આ VAC છે થાઇરિસ્ટર, અહીં તમે નિયંત્રણ ઇલેક્ટ્રોડ વર્તમાનની તીવ્રતા પર તેની સ્પષ્ટ નિર્ભરતા જોઈ શકો છો. પ્રથમ ચતુર્થાંશમાં - થાઇરિસ્ટરનો કાર્યકારી વિભાગ. ત્રીજા ચતુર્થાંશમાં, I — V લાક્ષણિકતાની શરૂઆત એ એક નાનો પ્રવાહ અને મોટો લાગુ વોલ્ટેજ છે (બંધ સ્થિતિમાં, થાઇરિસ્ટરનો પ્રતિકાર ખૂબ વધારે છે). પ્રથમ ચતુર્થાંશમાં, વર્તમાન વધારે છે, વોલ્ટેજ ડ્રોપ નાનો છે — થાઇરિસ્ટર હાલમાં ખુલ્લું છે.

બંધથી ખુલ્લી સ્થિતિમાં સંક્રમણની ક્ષણ ત્યારે થાય છે જ્યારે નિયંત્રણ ઇલેક્ટ્રોડ પર ચોક્કસ પ્રવાહ લાગુ થાય છે. ખુલ્લી સ્થિતિમાંથી બંધ સ્થિતિમાં સંક્રમણ ત્યારે થાય છે જ્યારે થાઇરિસ્ટર દ્વારા પ્રવાહ ઘટે છે.આમ, થાઇરિસ્ટર એ નિયંત્રિત બિન-રેખીય ત્રણ-ધ્રુવ છે (જેમ કે ટ્રાન્ઝિસ્ટર જ્યાં કલેક્ટર કરંટ બેઝ કરંટ પર આધાર રાખે છે).