ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાં ક્ષણિક પ્રક્રિયાઓ

ક્ષણિક પ્રક્રિયાઓ અસામાન્ય નથી અને તે માત્ર ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટની લાક્ષણિકતા નથી. ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ટેક્નોલોજીના વિવિધ ક્ષેત્રોમાંથી અસંખ્ય ઉદાહરણો ટાંકી શકાય છે જ્યાં આવી ઘટનાઓ બનતી હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, કન્ટેનરમાં રેડવામાં આવેલું ગરમ ​​પાણી ધીમે ધીમે ઠંડુ થાય છે અને તેનું તાપમાન પ્રારંભિક મૂલ્યથી આસપાસના તાપમાનની સમાન સમતુલા મૂલ્યમાં બદલાય છે. વિશ્રામની સ્થિતિમાંથી લાવવામાં આવેલ લોલક ભીનાશક ધ્રુજારી કરે છે અને છેવટે તેની મૂળ સ્થિર સ્થિર સ્થિતિમાં પરત આવે છે. જ્યારે વિદ્યુત માપન ઉપકરણ જોડાયેલ હોય છે, ત્યારે તેની સોય, અનુરૂપ સ્કેલ ડિવિઝન પર અટકતા પહેલા, સ્કેલ પર આ બિંદુની આસપાસ અનેક ઓસિલેશન કરે છે.

ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટનો સ્થિર અને ક્ષણિક મોડ

માં પ્રક્રિયાઓનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ તમારે ઓપરેશનના બે મોડ્સનો સામનો કરવો જોઈએ: સ્થાપિત (સ્થિર) અને ક્ષણિક.

સતત વોલ્ટેજ (વર્તમાન) ના સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ વિદ્યુત સર્કિટનો સ્થિર મોડ એ એક મોડ છે જેમાં સર્કિટની વ્યક્તિગત શાખાઓમાં પ્રવાહો અને વોલ્ટેજ સમય જતાં સ્થિર હોય છે.

વૈકલ્પિક વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં, સ્થિર સ્થિતિ શાખાઓમાં પ્રવાહો અને વોલ્ટેજના ત્વરિત મૂલ્યોની સામયિક પુનરાવર્તન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે... સ્થિર સ્થિતિઓમાં સર્કિટના સંચાલનના તમામ કેસોમાં, જે સૈદ્ધાંતિક રીતે ચાલુ રહી શકે છે. અનિશ્ચિત રૂપે, એવું માનવામાં આવે છે કે સક્રિય સિગ્નલ (વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાન), તેમજ સર્કિટની રચના અને તેના તત્વોના પરિમાણો બદલાતા નથી.

સ્થિર સ્થિતિમાં પ્રવાહો અને વોલ્ટેજ બાહ્ય પ્રભાવના પ્રકાર અને વિદ્યુત લક્ષ્યના પરિમાણો પર આધારિત છે.

ક્ષણિક સ્થિતિ (અથવા ક્ષણિક પ્રક્રિયા) એ એક મોડ કહેવાય છે જે એક સ્થિર સ્થિતિમાંથી બીજી સ્થિતિમાં સંક્રમણ દરમિયાન વિદ્યુત સર્કિટમાં થાય છે, જે અગાઉના સ્થિતિથી કોઈક રીતે અલગ હોય છે, અને આ સ્થિતિ સાથે આવતા વોલ્ટેજ અને પ્રવાહો — ક્ષણિક વોલ્ટેજ અને પ્રવાહો... બાહ્ય પ્રભાવના સ્ત્રોતને ચાલુ અથવા બંધ કરવા સહિતના બાહ્ય સંકેતોને બદલવાના પરિણામે સર્કિટની સ્થિર સ્થિતિમાં ફેરફાર થઈ શકે છે અથવા તે સર્કિટમાં જ સ્વિચ કરવાથી થઈ શકે છે.

વિદ્યુત સર્કિટમાં કોઈપણ ફેરફાર જે ક્ષણિક થવાનું કારણ બને છે તેને કમ્યુટેશન કહેવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટનું સ્વિચિંગ - ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટના તત્વોના ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્શન્સને સ્વિચ કરવાની પ્રક્રિયા, સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસને ડિસ્કનેક્ટ કરવાની પ્રક્રિયા (GOST 18311-80).

મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, તે ધારવું સૈદ્ધાંતિક રીતે અનુમતિપાત્ર છે કે સ્વિચિંગ તરત જ થાય છે, એટલે કે. સર્કિટમાં વિવિધ સ્વીચો વધુ સમય લીધા વિના કરવામાં આવે છે. ડાયાગ્રામમાં સ્વિચ કરવાની પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે સ્વીચની નજીકના તીર દ્વારા બતાવવામાં આવે છે.

વાસ્તવિક સર્કિટમાં ક્ષણિક પ્રક્રિયાઓ ઝડપી હોય છે... તેમનો સમયગાળો દસમો, સોમો અને ઘણીવાર સેકન્ડનો મિલિયનમો ભાગ હોય છે. પ્રમાણમાં ભાગ્યે જ, આ પ્રક્રિયાઓનો સમયગાળો થોડી સેકંડ સુધી પહોંચે છે.

સ્વાભાવિક રીતે, પ્રશ્ન ઊભો થાય છે કે શું સામાન્ય રીતે આવા ટૂંકા ગાળાના ક્ષણિક શાસનને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે. જવાબ ફક્ત દરેક ચોક્કસ કેસ માટે જ આપી શકાય છે, કારણ કે વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં તેમની ભૂમિકા સમાન હોતી નથી. જ્યારે વિદ્યુત સર્કિટ પર કામ કરતા સિગ્નલોની અવધિ ક્ષણિક સ્થિતિઓની અવધિ સાથે સુસંગત હોય ત્યારે પલ્સ સિગ્નલોના એમ્પ્લીફિકેશન, નિર્માણ અને રૂપાંતર માટે રચાયેલ ઉપકરણોમાં તેમનું મહત્વ ખાસ કરીને મહાન છે.

ક્ષણિક કઠોળના આકારને વિકૃત કરે છે કારણ કે તેઓ રેખીય સર્કિટમાંથી પસાર થાય છે. ઓટોમેશન ઉપકરણોની ગણતરી અને વિશ્લેષણ, જ્યાં વિદ્યુત સર્કિટની સ્થિતિમાં સતત ફેરફાર થાય છે, તે ક્ષણિક સ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લીધા વિના અકલ્પ્ય છે.

સંખ્યાબંધ ઉપકરણોમાં, ક્ષણિક પ્રક્રિયાઓની ઘટના સામાન્ય રીતે અનિચ્છનીય અને ખતરનાક હોય છે. આ કિસ્સાઓમાં ક્ષણિક સ્થિતિઓની ગણતરી શક્ય ઓવરવોલ્ટેજ અને વર્તમાન વધારો નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે, જે સ્થિરના વોલ્ટેજ અને પ્રવાહો કરતા અનેકગણું વધારે હોઈ શકે છે. મોડ આ ખાસ કરીને નોંધપાત્ર ઇન્ડક્ટન્સ અથવા ઉચ્ચ કેપેસીટન્સવાળા સર્કિટ માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

સંક્રમણ પ્રક્રિયાના કારણો

ચાલો એક સ્થિર મોડથી બીજામાં સંક્રમણ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં થતી ઘટનાને ધ્યાનમાં લઈએ.

અમે રેઝિસ્ટર R1, સ્વીચ B અને સતત વોલ્ટેજ સ્ત્રોત E ધરાવતા શ્રેણીના સર્કિટમાં અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાનો સમાવેશ કરીએ છીએ.સ્વીચ બંધ થયા પછી, દીવો તરત જ પ્રકાશિત થઈ જશે, કારણ કે ફિલામેન્ટની ગરમી અને તેની ગ્લોની તેજમાં વધારો આંખ માટે અદ્રશ્ય છે. શરતી રીતે, એવું માની શકાય છે કે આવા સર્કિટમાં સ્થિર પ્રવાહ Azo =E / (R1 + Rl) ની બરાબર છે, તે લગભગ તરત જ સ્થાપિત થાય છે, જ્યાં Rl - દીવોના ફિલામેન્ટનો સક્રિય પ્રતિકાર.

ઉર્જા સ્ત્રોતો અને પ્રતિરોધકો ધરાવતા રેખીય સર્કિટમાં, સંગ્રહિત ઊર્જામાં ફેરફાર સાથે સંકળાયેલા ક્ષણિકો બિલકુલ થતા નથી.

ચોખા. 1. ક્ષણિક પ્રક્રિયાઓને સમજાવવા માટેની યોજનાઓ: a — પ્રતિક્રિયાશીલ તત્વો વિનાનું સર્કિટ, b — ઇન્ડક્ટર સાથેનું સર્કિટ, c — કૅપેસિટર સાથેનું સર્કિટ.

રેઝિસ્ટરને L કોઇલ વડે બદલો જેની ઇન્ડક્ટન્સ પૂરતી મોટી હોય. સ્વીચ બંધ કર્યા પછી, તમે જોઈ શકો છો કે લેમ્પ ગ્લોની તેજમાં વધારો ધીમે ધીમે થાય છે. આ દર્શાવે છે કે કોઇલની હાજરીને કારણે, સર્કિટમાં વર્તમાન ધીમે ધીમે તેના સ્થિર સ્થિતિ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે. I'about =E / (rDa se + Rl), જ્યાં rk — કોઇલ વિન્ડિંગનો સક્રિય પ્રતિકાર.

આગળનો પ્રયોગ સતત વોલ્ટેજ, રેઝિસ્ટર અને કેપેસિટરનો સ્ત્રોત ધરાવતા સર્કિટ સાથે હાથ ધરવામાં આવશે, જેની સમાંતરમાં આપણે વોલ્ટમીટર (ફિગ. 1, c) ને જોડીએ છીએ. જો કેપેસિટરની ક્ષમતા પૂરતી મોટી હોય (કેટલાક દસ માઇક્રોફારાડ્સ) અને દરેક રેઝિસ્ટરનો પ્રતિકાર R1 અને R2 કેટલાક સો કિલો-ઓહ્મ હોય, તો પછી સ્વીચ બંધ કર્યા પછી, વોલ્ટમીટરની સોય સરળતાથી વિચલિત થવાનું શરૂ કરે છે અને તે પછી જ થોડી સેકંડમાં તે સ્કેલના યોગ્ય વિભાગ પર સેટ છે.

તેથી, કેપેસિટરમાં વોલ્ટેજ, તેમજ સર્કિટમાં વર્તમાન, પ્રમાણમાં લાંબા સમયગાળા માટે સ્થાપિત થાય છે (આ કિસ્સામાં માપન ઉપકરણની જડતાને અવગણવામાં આવી શકે છે).

ફિગના સર્કિટમાં સ્થિર મોડની તાત્કાલિક સ્થાપનાને શું અટકાવે છે. 1, b, c અને સંક્રમણ પ્રક્રિયાનું કારણ?

આનું કારણ ઊર્જા સંગ્રહિત કરવામાં સક્ષમ ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટના તત્વો છે (કહેવાતા પ્રતિક્રિયાશીલ તત્વો): પ્રેરક (ફિગ. 1, બી) અને કેપેસિટર (ફિગ. 1, સી).

ક્ષણિક પ્રક્રિયાઓની ઘટના સર્કિટના પ્રતિક્રિયાશીલ તત્વોમાં ઊર્જા અનામતમાં ફેરફારોની વિચિત્રતા સાથે સંકળાયેલી છે... ઇન્ડક્ટર L ના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સંગ્રહિત ઊર્જાનો જથ્થો, જેમાં વર્તમાન iL વહે છે, તે દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. ફોર્મ્યુલા: WL = 1/2 (LiL2)

વોલ્ટેજ ti° C પર ચાર્જ થયેલ ક્ષમતા C ના કેપેસિટરના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં સંચિત ઊર્જા બરાબર છે: W° C = 1/2 (Cu° C2)

ચુંબકીય ઉર્જા ડબલ્યુએલનો પુરવઠો કોઇલ iL અને ઇલેક્ટ્રીક ઉર્જા W° C — કેપેસિટર ti° C માં વોલ્ટેજ દ્વારા નિર્ધારિત થતો હોવાથી, પછી તમામ ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં, કોઈપણ ત્રણ પરિવર્તન, બે મૂળભૂત જોગવાઈઓ અવલોકન કરવામાં આવે છે: કોઇલ પ્રવાહ અને કેપેસિટર વોલ્ટેજ તેઓ ઝડપથી બદલી શકતા નથી... કેટલીકવાર આ નિયમો અલગ રીતે ઘડવામાં આવે છે, એટલે કે: કોઇલ ફ્લક્સ અને કેપેસિટર ચાર્જનો સંબંધ ફક્ત કૂદકા માર્યા વિના, સરળતાથી બદલી શકે છે.

ભૌતિક રીતે, ટ્રાન્ઝિશન મોડ એ સર્કિટની ઉર્જા સ્થિતિના પ્રી-કમ્યુટેશન મોડમાંથી પોસ્ટ-કમ્યુટેશન મોડમાં સંક્રમણની પ્રક્રિયાઓ છે. પ્રતિક્રિયાશીલ તત્વો સાથેના સર્કિટની દરેક સ્થિર સ્થિતિ વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની ઊર્જાની ચોક્કસ માત્રાને અનુરૂપ હોય છે.નવા સ્થિર મોડમાં સંક્રમણ આ ક્ષેત્રોની ઊર્જામાં વધારો અથવા ઘટાડા સાથે સંકળાયેલું છે અને તે ક્ષણિક પ્રક્રિયાના દેખાવ સાથે છે જે ઊર્જા પુરવઠામાં ફેરફાર બંધ થતાંની સાથે જ સમાપ્ત થાય છે. જો સ્વિચ કરતી વખતે સર્કિટની ઉર્જા સ્થિતિ બદલાતી નથી, તો કોઈ ક્ષણિક બનતું નથી.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટનો સ્થિર મોડ બદલાય છે, જેમાં ઊર્જા સંગ્રહિત કરવામાં સક્ષમ તત્વો હોય છે ત્યારે સ્વિચિંગ દરમિયાન ક્ષણિક પ્રક્રિયાઓ જોવા મળે છે. નીચેની કામગીરી દરમિયાન સંક્રમણો થાય છે:

એ) સર્કિટને ચાલુ અને બંધ કરવું,

b) શોર્ટ સર્કિટ વ્યક્તિગત શાખાઓ અથવા સાંકળના તત્વો,

c) શાખાઓ અથવા સર્કિટ તત્વોનું જોડાણ અથવા જોડાણ, વગેરે.

વધુમાં, જ્યારે વિદ્યુત સર્કિટ પર પલ્સ સિગ્નલ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે ક્ષણિક થાય છે.