ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટનો સમય સ્થિર - તે શું છે અને તેનો ઉપયોગ ક્યાં થાય છે
સામયિક પ્રક્રિયાઓ પ્રકૃતિમાં સહજ છે: દિવસ પછી રાત આવે છે, ગરમ ઋતુ ઠંડી દ્વારા બદલાય છે, વગેરે. આ ઘટનાઓનો સમયગાળો લગભગ સ્થિર છે અને તેથી સખત રીતે નક્કી કરી શકાય છે. વધુમાં, અમે દાવો કરવા માટે હકદાર છીએ કે ઉદાહરણ તરીકે ટાંકવામાં આવેલી સામયિક કુદરતી પ્રક્રિયાઓનું અવમૂલ્યન નથી, ઓછામાં ઓછું વ્યક્તિના આયુષ્યના સંદર્ભમાં.
જો કે, ટેકનોલોજીમાં, ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં, ખાસ કરીને, બધી પ્રક્રિયાઓ સામયિક અને સતત નથી. સામાન્ય રીતે, કેટલીક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રક્રિયાઓ પહેલા વધે છે અને પછી ઘટે છે. ઘણીવાર દ્રવ્ય માત્ર ઓસિલેશનની શરૂઆતના તબક્કા સુધી મર્યાદિત હોય છે, જેની પાસે ખરેખર ઝડપ મેળવવાનો સમય નથી.
ઘણી વાર વિદ્યુત ઇજનેરીમાં તમે કહેવાતા ઘાતાંકીય ક્ષણિકો શોધી શકો છો, જેનો સાર એ છે કે સિસ્ટમ ફક્ત અમુક સંતુલન સ્થિતિ સુધી પહોંચવાનો પ્રયત્ન કરે છે, જે આખરે આરામની સ્થિતિ જેવી લાગે છે. આવા સંક્રમણ ક્યાં તો વધી શકે છે અથવા ઘટે છે.
બાહ્ય બળ પ્રથમ ગતિશીલ સિસ્ટમને સંતુલનમાંથી બહાર લાવે છે, અને પછી આ સિસ્ટમને તેની મૂળ સ્થિતિમાં કુદરતી પરત આવતા અટકાવતું નથી. આ છેલ્લો તબક્કો કહેવાતી સંક્રમણ પ્રક્રિયા છે, જે ચોક્કસ સમયગાળા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. વધુમાં, સિસ્ટમને અસંતુલિત કરવાની પ્રક્રિયા પણ લાક્ષણિકતા અવધિ સાથેની ક્ષણિક પ્રક્રિયા છે.
એક રીતે અથવા બીજી રીતે, ક્ષણિક પ્રક્રિયાના સમયની સ્થિરતાને આપણે તેના સમયની લાક્ષણિકતા કહીએ છીએ, જે તે સમયને નિર્ધારિત કરે છે કે જેના પછી આ પ્રક્રિયાના ચોક્કસ પરિમાણમાં સમય "e" બદલાશે, એટલે કે, તે લગભગ 2.718 ગણો વધશે અથવા ઘટશે. પ્રારંભિક સ્થિતિની તુલનામાં.
ઉદાહરણ તરીકે, ડીસી વોલ્ટેજ સ્ત્રોત, કેપેસિટર અને રેઝિસ્ટરનો સમાવેશ કરતી ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટનો વિચાર કરો. આ પ્રકારની સર્કિટ જ્યાં રેઝિસ્ટરને કેપેસિટર સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે તેને આરસી ઈન્ટિગ્રેટિંગ સર્કિટ કહેવામાં આવે છે.
જો સમયની પ્રારંભિક ક્ષણે આવા સર્કિટને પાવર સપ્લાય કરવા માટે, એટલે કે, ઇનપુટ પર સતત વોલ્ટેજ Uin સેટ કરવા માટે, તો Uout — કેપેસિટરમાં વોલ્ટેજ, ઝડપથી વધવાનું શરૂ કરશે.
સમય t1 પછી, કેપેસિટર વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજના 63.2% સુધી પહોંચશે. તેથી, પ્રારંભિક ઇન્સ્ટન્ટથી t1 સુધીનો સમય અંતરાલ આ RC સર્કિટનો સમય સ્થિર છે.
આ સાંકળ સ્થિરાંકને "ટાઉ" કહેવામાં આવે છે, જે સેકંડમાં માપવામાં આવે છે અને તેના અનુરૂપ ગ્રીક અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. આંકડાકીય રીતે, RC સર્કિટ માટે, તે R * C ની બરાબર છે, જ્યાં R ઓહ્મમાં છે અને C ફરાડ્સમાં છે.
ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં ઇન્ટિગ્રેટીંગ આરસી સર્કિટનો ઉપયોગ લો-પાસ ફિલ્ટર તરીકે થાય છે જ્યારે ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ કાપી નાખવામાં આવે છે (દબાવી) અને નીચી ફ્રીક્વન્સી પસાર થવી જોઈએ.
વ્યવહારમાં, આવા ગાળણક્રિયાની પદ્ધતિ નીચેના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે. વૈકલ્પિક પ્રવાહ માટે, કેપેસિટર કેપેસિટીવ પ્રતિકાર તરીકે કાર્ય કરે છે, જેનું મૂલ્ય આવર્તન સાથે વિપરિત પ્રમાણસર છે, એટલે કે, આવર્તન જેટલી ઊંચી હશે, ઓહ્મમાં કેપેસિટરની પ્રતિક્રિયા ઓછી હશે.
તેથી, જો આરસી સર્કિટમાંથી વૈકલ્પિક પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે, તો પછી, વોલ્ટેજ વિભાજકના હાથની જેમ, ચોક્કસ વોલ્ટેજ કેપેસિટરની આજુબાજુ નીચે આવશે, જે વર્તમાન પસાર થવાની આવર્તન પર તેની કેપેસિટેન્સના પ્રમાણસર છે.
જો ઇનપુટ વૈકલ્પિક સિગ્નલની કટ-ઓફ આવર્તન અને કંપનવિસ્તાર જાણીતું હોય, તો ડિઝાઇનર માટે આરસી સર્કિટમાં આવા કેપેસિટર અને રેઝિસ્ટરને પસંદ કરવાનું મુશ્કેલ નહીં હોય, જેથી લઘુત્તમ (કટ-ઓફ) વોલ્ટેજ (જે માટે કટ-ઓફ આવર્તન — આવર્તનની ઉપલી મર્યાદા) કેપેસિટર પર પડે છે, કારણ કે પ્રતિક્રિયા રેઝિસ્ટરની સાથે વિભાજકમાં પ્રવેશ કરે છે.
હવે કહેવાતા વિભેદક સર્કિટને ધ્યાનમાં લો. તે એક સર્કિટ છે જેમાં રેઝિસ્ટરનો સમાવેશ થાય છે અને શ્રેણીમાં જોડાયેલ ઇન્ડક્ટર, એક RL સર્કિટ. તેનો સમય સ્થિરાંક સંખ્યાત્મક રીતે L/R ની બરાબર છે, જ્યાં L એ હેનરીમાં કોઇલનું ઇન્ડક્ટન્સ છે અને R એ ઓહ્મમાં રેઝિસ્ટરનો પ્રતિકાર છે.
જો આવા સર્કિટ પર સ્ત્રોતમાંથી સતત વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો થોડા સમય પછી કોઇલનું વોલ્ટેજ U ની તુલનામાં 63.2% ઘટશે, એટલે કે, આ ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટ માટે સમય સ્થિરતાના મૂલ્યને પૂર્ણપણે અનુરૂપ. .
AC સર્કિટ્સમાં (વૈકલ્પિક સંકેતો), LR સર્કિટનો ઉપયોગ હાઇ-પાસ ફિલ્ટર તરીકે થાય છે જ્યારે નીચી ફ્રીક્વન્સીઝ કાપી નાખવામાં આવે છે (દબાવી) અને ઉપરની ફ્રીક્વન્સીઝ (કટ-ઑફ ફ્રીક્વન્સીથી ઉપર - નીચી આવર્તન મર્યાદા) — બાદ કરવામાં આવે છે.તેથી, કોઇલનું ઇન્ડક્ટન્સ જેટલું ઊંચું છે, તેટલી આવર્તન વધારે છે.
ઉપર ચર્ચા કરેલ આરસી સર્કિટના કિસ્સામાં, અહીં વોલ્ટેજ વિભાજક સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ થાય છે. આરએલ સર્કિટમાંથી પસાર થતો ઉચ્ચ આવર્તન પ્રવાહ ઇન્ડક્ટન્સ એલમાં મોટા વોલ્ટેજમાં ઘટાડો કરશે, જેમ કે ઇન્ડક્ટિવ રેઝિસ્ટન્સ જે રેઝિસ્ટરની સાથે વોલ્ટેજ વિભાજકનો ભાગ છે. ડિઝાઇનરનું કાર્ય આવા R અને L પસંદ કરવાનું છે જેથી કોઇલનું લઘુત્તમ (સીમા) વોલ્ટેજ બાઉન્ડ્રી ફ્રીક્વન્સી પર બરાબર મેળવી શકાય.