ઓસિલેટર સર્કિટ

પરફેક્ટ કેપેસિટર અને કોઇલ. ઓસિલેશન કેવી રીતે થાય છે, જ્યારે કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર વધે છે અને અદૃશ્ય થઈ જાય છે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન ક્યાં ફરે છે.

ઓસીલેટીંગ સર્કિટ એ બંધ વિદ્યુત સર્કિટ છે જેમાં કોઇલ અને કેપેસિટરનો સમાવેશ થાય છે. ચાલો L અક્ષર દ્વારા કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સ અને C અક્ષર દ્વારા કેપેસિટરની વિદ્યુત ક્ષમતા દર્શાવીએ. એક ઓસીલેટરી સર્કિટ એ વિદ્યુત પ્રણાલીઓમાં સૌથી સરળ છે જેમાં મુક્ત હાર્મોનિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન થઈ શકે છે.

અલબત્ત, વાસ્તવિક ઓસીલેટીંગ સર્કિટમાં હંમેશા માત્ર કેપેસીટન્સ C અને ઇન્ડક્ટન્સ એલ જ નહીં, પણ કનેક્ટીંગ વાયરનો પણ સમાવેશ થાય છે, જેમાં ચોક્કસપણે સક્રિય પ્રતિકાર R હોય છે, પરંતુ ચાલો આ લેખના અવકાશમાંથી પ્રતિકારને છોડી દઈએ, તમે તેના વિશે જાણી શકો છો. વાઇબ્રેટિંગ સિસ્ટમના ગુણવત્તા પરિબળ પરના વિભાગમાં. તેથી, અમે એક આદર્શ ઓસિલેટર સર્કિટ ગણીએ છીએ અને કેપેસિટરથી શરૂઆત કરીએ છીએ.

ચાલો કહીએ કે એક સંપૂર્ણ કેપેસિટર છે. ચાલો તેને બેટરીથી વોલ્ટેજ U0 પર ચાર્જ કરીએ, એટલે કે તેની પ્લેટો વચ્ચે સંભવિત તફાવત U0 બનાવો જેથી તે ઉપરની પ્લેટ પર "+" બને અને નીચેની પ્લેટ પર "-" બને, જેમ કે સામાન્ય રીતે સૂચવવામાં આવે છે.

તેનો અર્થ શું છે? આનો અર્થ એ છે કે બાહ્ય દળોના સ્ત્રોતની મદદથી, આપણે નકારાત્મક ચાર્જ Q0 (ઇલેક્ટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે) ના ચોક્કસ ભાગને કેપેસિટરની ઉપરની પ્લેટમાંથી તેની નીચેની પ્લેટમાં ખસેડીશું. પરિણામે, કેપેસિટરની નીચેની પ્લેટ પર નકારાત્મક ચાર્જનો વધુ પડતો ભાગ દેખાશે, અને ટોચની પ્લેટમાં બરાબર તેટલી માત્રામાં નકારાત્મક ચાર્જનો અભાવ હશે, એટલે કે સકારાત્મક ચાર્જની વધુ માત્રા. છેવટે, શરૂઆતમાં કેપેસિટર ચાર્જ કરવામાં આવ્યું ન હતું, જેનો અર્થ છે કે તેની બંને પ્લેટો પર સમાન ચિહ્નનો ચાર્જ એકદમ સમાન હતો.

તેથી, ચાર્જ થયેલ કેપેસિટર, ઉપલી પ્લેટ નીચેની પ્લેટની તુલનામાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે (કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન ખૂટે છે), અને નીચેની પ્લેટ ઉપરની પ્લેટની તુલનામાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, અન્ય પદાર્થો માટે, કેપેસિટર વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે, પરંતુ તેના ડાઇલેક્ટ્રિકની અંદર એક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર હોય છે જેના દ્વારા વિપરિત પ્લેટો પરના વિપરિત ચાર્જ એકબીજાને આકર્ષિત કરે છે, પરંતુ ડાઇલેક્ટ્રિક તેની પ્રકૃતિ દ્વારા. , આ થવા દેતું નથી. આ ક્ષણે, કેપેસિટરની ઊર્જા મહત્તમ છે અને ECm જેટલી છે.

હવે ચાલો એક આદર્શ ઇન્ડક્ટર લઈએ. પાથ એવા વાયરથી બનેલો છે જેમાં બિલકુલ વિદ્યુત પ્રતિકાર નથી, એટલે કે તેમાં દખલ કર્યા વિના વિદ્યુત ચાર્જ પસાર કરવાની સંપૂર્ણ ક્ષમતા છે. ચાલો કોઇલને નવા ચાર્જ કરેલા કેપેસિટર સાથે સમાંતરમાં જોડીએ.

શું થશે? કેપેસિટરની પ્લેટો પરના ચાર્જ, પહેલાની જેમ, ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, એકબીજાને આકર્ષિત કરે છે, - નીચલા પ્લેટમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઉપલા તરફ પાછા ફરવાનું વલણ ધરાવે છે, કારણ કે જ્યારે કેપેસિટર ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે ત્યાંથી તેમને બળ દ્વારા નીચલા તરફ ખેંચવામાં આવે છે. .ચાર્જિસની સિસ્ટમ વિદ્યુત સંતુલનની સ્થિતિમાં પાછા ફરે છે, અને પછી કોઇલ જોડવામાં આવે છે-એક વાયરને સર્પાકારમાં ટ્વિસ્ટેડ કરવામાં આવે છે જેમાં ઇન્ડક્ટન્સ હોય છે (જ્યારે તે પ્રવાહ તેમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રવાહને બદલાતા અટકાવવાની ક્ષમતા) !

નીચલા પ્લેટમાંથી ઇલેક્ટ્રોન કોઇલના વાયર દ્વારા કેપેસિટરની ઉપરની પ્લેટ તરફ ધસી જાય છે (આપણે કહી શકીએ કે તે જ સમયે સકારાત્મક ચાર્જ નીચલા પ્લેટ પર ધસી જાય છે), પરંતુ તેઓ તરત જ ત્યાં સ્લાઇડ કરી શકતા નથી.

શા માટે? કારણ કે કોઇલમાં ઇન્ડક્ટન્સ હોય છે, અને તેમાંથી પસાર થતા ઇલેક્ટ્રોન પહેલાથી જ કરંટ હોય છે, અને વર્તમાનનો અર્થ થાય છે કે તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોવું આવશ્યક છે. તેથી કોઇલમાં જેટલા ઇલેક્ટ્રોન પ્રવેશે છે, તેટલો મોટો પ્રવાહ બને છે અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર જેટલું મોટું હોય છે. કોઇલની આસપાસ દેખાય છે.

જ્યારે કેપેસિટરની નીચેની પ્લેટમાંથી તમામ ઇલેક્ટ્રોન કોઇલમાં દાખલ થાય છે - તેમાં વર્તમાન તેની મહત્તમ ઇમ હશે, ત્યારે તેની આસપાસનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર સૌથી વધુ હશે જે તેના વાહકમાં હોય ત્યારે મૂવિંગ ચાર્જની આ રકમ બનાવી શકે છે. આ બિંદુએ, કેપેસિટર સંપૂર્ણપણે વિસર્જિત થાય છે, તેની પ્લેટો વચ્ચેના ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ઊર્જા શૂન્ય EC0 જેટલી છે, પરંતુ આ બધી ઊર્જા હવે કોઇલ ELm ના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સમાયેલ છે.

અને પછી કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઘટવા લાગે છે કારણ કે તેને ટેકો આપવા માટે કશું જ નથી, કારણ કે કોઇલની અંદર અને બહાર વધુ ઇલેક્ટ્રોન વહેતા નથી, ત્યાં કોઈ પ્રવાહ નથી, અને કોઇલની આસપાસ અદૃશ્ય થઈ જતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર એડી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ ઉત્પન્ન કરે છે. તેના વાયરમાં જે ઈલેક્ટ્રોનને ઉપરના પ્લેટ કેપેસિટર તરફ આગળ ધકેલે છે જ્યાં તેઓ ખૂબ આતુર હતા.અને તે ક્ષણે જ્યારે બધા ઇલેક્ટ્રોન કેપેસિટરની ઉપરની પ્લેટ પર હતા, ત્યારે કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર શૂન્ય EL0 જેટલું થઈ ગયું. અને હવે કેપેસિટર તેની વિરુદ્ધ દિશામાં ચાર્જ થાય છે જે ખૂબ શરૂઆતમાં ચાર્જ કરવામાં આવ્યું હતું.

કેપેસિટરની ઉપલી પ્લેટ હવે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે અને નીચેની પ્લેટ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. કોઇલ હજુ પણ જોડાયેલ છે, તેનો વાયર હજુ પણ ઇલેક્ટ્રોનને વહેવા માટે મુક્ત માર્ગ પૂરો પાડે છે, પરંતુ કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત ફરીથી સમજાય છે, જો કે મૂળના સાઇનથી વિરુદ્ધ છે.

અને ઇલેક્ટ્રોન ફરીથી કોઇલમાં ધસી આવે છે, વર્તમાન મહત્તમ બને છે, પરંતુ તે હવે વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત હોવાથી, ચુંબકીય ક્ષેત્ર વિરુદ્ધ દિશામાં બનાવવામાં આવે છે, અને જ્યારે બધા ઇલેક્ટ્રોન કોઇલમાં પાછા ફરે છે (જેમ કે તેઓ નીચે જાય છે) , ચુંબકીય ક્ષેત્ર હવે એકઠું થતું નથી, હવે તે ઘટવાનું શરૂ કરે છે, અને ઇલેક્ટ્રોનને વધુ ધકેલવામાં આવે છે - કેપેસિટરની નીચેની પ્લેટ પર.

અને તે ક્ષણે જ્યારે કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર શૂન્ય જેટલું થઈ ગયું, તે સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ ગયું, - કેપેસિટરની ઉપરની પ્લેટ ફરીથી નીચલા ભાગની તુલનામાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. કેપેસિટરની સ્થિતિ તે શરૂઆતમાં હતી તે સમાન છે. એક ઓસિલેશનનું સંપૂર્ણ ચક્ર થયું. અને તેથી વધુ અને તેથી વધુ.. કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસિટરની કેપેસીટન્સ પર આધાર રાખીને આ ઓસિલેશનનો સમયગાળો થોમસનના સૂત્ર દ્વારા શોધી શકાય છે: