रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक्स और उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले विद्युत सर्किट भ्रमित करने वाले लग सकते हैं। लेकिन बिजली और चुंबकत्व के मूलभूत सिद्धांतों को समझने से आप यह समझ सकते हैं कि विभिन्न सर्किट एक दूसरे से कैसे भिन्न होते हैं।
समानांतर बनाम। सीरीज सर्किट
सर्किट में श्रृंखला और समानांतर कनेक्शन के बीच अंतर की व्याख्या करना शुरू करने के लिए, आपको पहले यह समझना चाहिए कि समानांतर और श्रृंखला सर्किट एक दूसरे से कैसे भिन्न होते हैं।समानांतर सर्किटउन शाखाओं का उपयोग करें जिनमें विभिन्न सर्किट तत्व हों, चाहे वे प्रतिरोधक हों, प्रेरक हों, कैपेसिटर या अन्य विद्युत तत्व हों।
श्रृंखला सर्किट, इसके विपरीत, उनके सभी तत्वों को एक बंद लूप में व्यवस्थित करें। इस का मतलब है किवर्तमान, एक सर्किट में चार्ज का प्रवाह, औरवोल्टेज, इलेक्ट्रोमोटिव बल जिसके कारण धारा प्रवाहित होती है, समानांतर और श्रृंखला सर्किट के बीच माप भी भिन्न होते हैं।
समानांतर सर्किट आमतौर पर उन परिदृश्यों में उपयोग किए जाते हैं जिनमें कई उपकरण एकल शक्ति स्रोत पर निर्भर करते हैं। यह सुनिश्चित करता है कि वे एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर सकें ताकि, यदि एक को काम करना बंद कर दिया जाए, तो दूसरे काम करना जारी रखेंगे। कई बल्बों का उपयोग करने वाली लाइटें प्रत्येक बल्ब को एक दूसरे के समानांतर उपयोग कर सकती हैं ताकि प्रत्येक एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से प्रकाश कर सके। घरों में बिजली के आउटलेट आमतौर पर विभिन्न उपकरणों को संभालने के लिए एकल सर्किट का उपयोग करते हैं।
हालांकि समानांतर और श्रृंखला सर्किट एक दूसरे से भिन्न होते हैं, आप बिजली के समान सिद्धांतों का उपयोग उनके वर्तमान, वोल्टेज और की जांच करने के लिए कर सकते हैंप्रतिरोध, एक सर्किट तत्व की आवेश के प्रवाह का विरोध करने की क्षमता।
समानांतर और श्रृंखला सर्किट दोनों उदाहरणों के लिए, आप अनुसरण कर सकते हैंकिरचॉफ के दो नियम. पहला यह है कि, एक श्रृंखला और एक समानांतर सर्किट दोनों में, आप एक बंद लूप में सभी तत्वों में वोल्टेज ड्रॉप्स का योग शून्य के बराबर सेट कर सकते हैं। दूसरा नियम यह है कि आप सर्किट में कोई भी नोड या बिंदु भी ले सकते हैं और उस बिंदु में प्रवेश करने वाली धारा के योग को उस बिंदु से निकलने वाली धारा के योग के बराबर सेट कर सकते हैं।
श्रृंखला और समानांतर सर्किट तरीके
श्रृंखला सर्किट में, पूरे लूप में करंट स्थिर रहता है ताकि आप सर्किट के सभी तत्वों की धारा को निर्धारित करने के लिए एक श्रृंखला सर्किट में एकल घटक के करंट को माप सकें। समानांतर सर्किट में, प्रत्येक शाखा में वोल्टेज की गिरावट स्थिर होती है।
दोनों ही मामलों में, आप उपयोग करते हैंओम कानून वी = आईआरवोल्टेज के लिएवी(वोल्ट में), करंटमैं(एम्प्स या एम्पीयर में) और प्रतिरोधआर(ओम में) प्रत्येक घटक के लिए या पूरे सर्किट के लिए ही। यदि आप जानते हैं, उदाहरण के लिए, एक श्रृंखला सर्किट में वर्तमान, आप प्रतिरोधों को जोड़कर और कुल प्रतिरोध से वर्तमान को गुणा करके वोल्टेज की गणना कर सकते हैं।
प्रतिरोधों का योगसमानांतर और श्रृंखला सर्किट उदाहरणों के बीच भिन्न होता है। यदि आपके पास विभिन्न प्रतिरोधों के साथ एक श्रृंखला सर्किट है, तो आप प्राप्त करने के लिए प्रत्येक प्रतिरोधक मान को जोड़कर प्रतिरोधों को जोड़ सकते हैंकुल प्रतिरोध, समीकरण द्वारा दिया गया
R_{कुल}=R_1+R_2+R_3+...
प्रत्येक रोकनेवाला के लिए।
समानांतर सर्किट में, प्रत्येक शाखा में प्रतिरोध resistance तक होता हैकुल प्रतिरोध के विपरीतउनके व्युत्क्रम जोड़कर। दूसरे शब्दों में, समानांतर सर्किट के लिए प्रतिरोध द्वारा दिया जाता है
\frac{1}{R_{total}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+...
समानांतर में प्रत्येक रोकनेवाला के लिए श्रृंखला और प्रतिरोधों के समानांतर संयोजन के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करने के लिए।
श्रृंखला और समानांतर सर्किट स्पष्टीकरण
प्रतिरोध के योग में ये अंतर प्रतिरोध के आंतरिक गुणों पर निर्भर करते हैं। प्रतिरोध सर्किट तत्व के आवेश के प्रवाह के विरोध का प्रतिनिधित्व करता है। यदि चार्ज एक श्रृंखला सर्किट के बंद लूप में प्रवाहित होता है, तो प्रवाह के लिए केवल एक दिशा होती है, और यह प्रवाह प्रवाह के लिए पथ में परिवर्तन से विभाजित या सारांशित नहीं होता है।
इसका अर्थ है कि, प्रत्येक प्रतिरोधक के आर-पार, आवेश का प्रवाह स्थिर रहता है और वोल्टेज, की कितनी विभव है? चार्ज प्रत्येक बिंदु पर उपलब्ध है, भिन्न होता है क्योंकि प्रत्येक रोकनेवाला इस पथ के लिए अधिक से अधिक प्रतिरोध जोड़ता है वर्तमान।
दूसरी ओर, यदि एक वोल्टेज स्रोत जैसे कि बैटरी से करंट लेने के लिए कई रास्ते होते हैं, तो यह अलग हो जाएगा जैसा कि समानांतर सर्किट में होता है। लेकिन, जैसा कि पहले कहा गया है, किसी दिए गए बिंदु में प्रवेश करने वाली धारा की मात्रा बराबर होनी चाहिए कि कितनी धारा निकल रही है।
इस नियम का पालन करते हुए, यदि करंट को एक निश्चित बिंदु से अलग-अलग रास्तों में विभाजित किया जाता है, तो यह उस करंट के बराबर होना चाहिए जो प्रत्येक शाखा के अंत में एक बिंदु में फिर से प्रवेश करता है। यदि प्रत्येक शाखा में प्रतिरोध भिन्न होता है, तो वर्तमान की प्रत्येक मात्रा का विरोध भिन्न होता है, और इससे समानांतर सर्किट शाखाओं में वोल्टेज ड्रॉप्स में अंतर होता है।
अंत में, कुछ सर्किट में ऐसे तत्व होते हैं जो समानांतर और श्रृंखला दोनों में होते हैं। इनका विश्लेषण करते समयश्रृंखला-समानांतर संकर, आपको सर्किट को या तो श्रृंखला में या समानांतर में मानना चाहिए कि वे कैसे जुड़े हुए हैं। यह आपको समकक्ष सर्किट, श्रृंखला में घटकों में से एक और समानांतर में उनमें से दूसरे का उपयोग करके समग्र सर्किट को फिर से खींचने देता है। फिर श्रृंखला और समानांतर सर्किट दोनों पर किरचॉफ के नियमों का उपयोग करें।
किरचॉफ के नियमों और विद्युत परिपथों की प्रकृति का उपयोग करते हुए, आप सभी सर्किटों तक पहुंचने के लिए एक सामान्य विधि के साथ आ सकते हैं, भले ही वे श्रृंखला में हों या समानांतर। सबसे पहले, सर्किट आरेख में प्रत्येक बिंदु को अक्षर A, B, C,... प्रत्येक बिंदु को इंगित करने के लिए चीजों को आसान बनाने के लिए।
जंक्शनों का पता लगाएं, जहां तीन या अधिक तार जुड़े हुए हैं, और उनमें से बहने वाली धाराओं का उपयोग करके उन्हें लेबल करें। सर्किट में छोरों को निर्धारित करें और समीकरण लिखें कि प्रत्येक बंद लूप में वोल्टेज शून्य तक कैसे योग करता है।
एसी सर्किट
समानांतर और श्रृंखला सर्किट उदाहरण अन्य विद्युत तत्वों में भी भिन्न होते हैं। करंट, वोल्टेज और रेजिस्टेंस के अलावा, कैपेसिटर, इंडक्टर्स और अन्य तत्व हैं जो इस बात पर निर्भर करते हैं कि वे समानांतर या श्रृंखला में हैं या नहीं। सर्किट के प्रकारों के बीच अंतर इस बात पर भी निर्भर करता है कि वोल्टेज स्रोत डायरेक्ट करंट (DC) या अल्टरनेटिंग करंट (AC) का उपयोग करता है या नहीं।
डीसी सर्किट करंट को एक ही दिशा में प्रवाहित होने देते हैं जबकि एसी सर्किट नियमित अंतराल पर आगे और पीछे की दिशाओं के बीच करंट को वैकल्पिक करते हैं और साइन वेव का रूप लेते हैं। अब तक के उदाहरण डीसी सर्किट रहे हैं, लेकिन यह खंड एसी वाले पर केंद्रित है।
एसी सर्किट में, वैज्ञानिक और इंजीनियर बदलते प्रतिरोध को इस रूप में संदर्भित करते हैंमुक़ाबला, और इसका हिसाब हो सकता हैसंधारित्र, सर्किट तत्व जो समय के साथ चार्ज करते हैं, औरकुचालक, सर्किट तत्व जो सर्किट में करंट की प्रतिक्रिया में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। एसी सर्किट में, एसी पावर इनपुट के अनुसार समय के साथ प्रतिबाधा में उतार-चढ़ाव होता है जबकि कुल प्रतिरोध प्रतिरोधक तत्वों का कुल होता है, जो समय के साथ स्थिर रहता है। यह प्रतिरोध और प्रतिबाधा को अलग-अलग मात्रा में बनाता है।
एसी सर्किट यह भी बताते हैं कि सर्किट तत्वों के बीच वर्तमान की दिशा चरण में है या नहीं। यदि दो तत्व हैंचरण में, तो तत्वों की धाराओं की तरंग एक दूसरे के साथ समन्वयित होती है। ये तरंग आपको गणना करने देती हैंतरंग दैर्ध्य, एक पूर्ण तरंग चक्र की दूरी,आवृत्ति, तरंगों की संख्या जो किसी दिए गए बिंदु से प्रत्येक सेकंड में गुजरती है, औरआयाम, एसी सर्किट के लिए एक लहर की ऊंचाई।
एसी सर्किट के गुण
आप एक श्रृंखला एसी सर्किट के प्रतिबाधा का उपयोग करके मापते हैं
Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}
के लिएसंधारित्र प्रतिबाधा एक्ससीतथाप्रारंभ करनेवाला प्रतिबाधा एक्सली क्योंकि प्रतिरोधों की तरह व्यवहार किए जाने वाले प्रतिबाधाओं को रैखिक रूप से अभिव्यक्त किया जाता है जैसा कि डीसी सर्किट के मामले में होता है।
इसका कारण यह है कि आप उनके योग के बजाय प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र के प्रतिबाधाओं के बीच अंतर का उपयोग करते हैं क्योंकि ये दो सर्किट तत्व एसी वोल्टेज के उतार-चढ़ाव के कारण समय के साथ कितने करंट और वोल्टेज में उतार-चढ़ाव करते हैं स्रोत
ये सर्किट हैंआरएलसी सर्किटयदि उनमें एक रोकनेवाला (R), प्रारंभ करनेवाला (L) और संधारित्र (C) है। समानांतर आरएलसी सर्किट प्रतिरोधों को इस प्रकार जोड़ते हैं
\frac{1}{Z}=\sqrt{\frac{1}{R^2}+(\frac{1}{X_L}-\frac{1}{X_C})^2}
उसी तरह समानांतर में प्रतिरोधों को उनके व्युत्क्रमों का उपयोग करके अभिव्यक्त किया जाता है, और यह मान1/जेडके रूप में भी जाना जाता हैप्रवेशएक सर्किट का।
दोनों ही मामलों में, आप प्रतिबाधाओं को इस प्रकार माप सकते हैं:एक्ससी = 1/ωCतथाएक्सली = एलकोणीय आवृत्ति के लिए "ओमेगा" capacit, समाईसी(फैराड्स में) और अधिष्ठापनली(हेनरी में)।
समाईसीवोल्टेज के रूप में संबंधित हो सकता हैसी = क्यू / वीयावी = क्यू / सीसंधारित्र पर चार्ज करने के लिएक्यू(कूलम्ब में) और संधारित्र का वोल्टेजवी(वोल्ट में)। अधिष्ठापन वोल्टेज से संबंधित हैवी = एलडीआई / डीटीसमय के साथ वर्तमान में परिवर्तन के लिएडीआई/डीटी, प्रारंभ करनेवाला वोल्टेजवीऔर अधिष्ठापनली. आरएलसी सर्किट के करंट, वोल्टेज और अन्य गुणों को हल करने के लिए इन समीकरणों का उपयोग करें।
समानांतर और श्रृंखला सर्किट उदाहरण
यद्यपि आप एक बंद लूप के चारों ओर वोल्टेज का योग समानांतर सर्किट में शून्य के बराबर कर सकते हैं, धाराओं का योग अधिक जटिल है। वर्तमान मानों के योग को स्वयं सेट करने के बजाय, जो नोड को छोड़ने वाले वर्तमान मानों के योग के बराबर एक नोड दर्ज करते हैं, आपको प्रत्येक करंट के वर्गों का उपयोग करना चाहिए।
समानांतर में एक आरएलसी सर्किट के लिए, संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला में वर्तमान के रूप में
I_S=I_R+(I_L-I_C)^2
आपूर्ति वर्तमान के लिएमैंरों, रोकनेवाला वर्तमानमैंआर, प्रारंभ करनेवाला वर्तमानमैंलीऔर संधारित्र वर्तमानमैंसी प्रतिबाधा मूल्यों के योग के लिए समान सिद्धांतों का उपयोग करना।
आरएलसी सर्किट में, आप चरण कोण की गणना कर सकते हैं, चरण कोण "फाई" के समीकरण का उपयोग करके एक सर्किट तत्व दूसरे से कितना पुराना हैΦजैसा= तन-1((एक्सली -एक्ससी)/आर)जिसमेंटैन-1 ()प्रतिलोम स्पर्शरेखा फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करता है जो इनपुट के रूप में एक अनुपात लेता है और संबंधित कोण देता है।
श्रृंखला परिपथों में, संधारित्रों को उनके व्युत्क्रमों का उपयोग करके संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है:
\frac{1}{C_{total}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\frac{1}{C_3}+...
जबकि इंडक्टर्स को रैखिक रूप से अभिव्यक्त किया जाता है
एल_{कुल}=L_1+L_2+L_3+...
प्रत्येक प्रारंभ करनेवाला के लिए। समानांतर में, गणना उलट जाती है। समानांतर सर्किट के लिए, कैपेसिटर को रैखिक रूप से अभिव्यक्त किया जाता है
C_{कुल}=C_1+C_2+C_3+...
और इंडक्टर्स को उनके व्युत्क्रमों का उपयोग करके अभिव्यक्त किया जाता है
\frac{1}{L_{total}}=\frac{1}{L_1}+\frac{1}{L_2}+\frac{1}{L_3}+...
प्रत्येक प्रारंभ करनेवाला के लिए।
कैपेसिटर दो प्लेटों के बीच के अंतर को मापकर काम करते हैं जो उनके बीच एक ढांकता हुआ पदार्थ द्वारा अलग होते हैं जो कैपेसिटेंस को बढ़ाते हुए वोल्टेज को कम करता है। वैज्ञानिक और इंजीनियर भी धारिता को मापते हैंसीजैसासी =0εआरए/डी"एप्सिलॉन नॉट" के साथ .0 हवा के लिए पारगम्यता के मूल्य के रूप में जो 8.84 x 10-12 F/m है।εआरसंधारित्र की दो प्लेटों के बीच प्रयुक्त ढांकता हुआ माध्यम की पारगम्यता है। समीकरण प्लेटों के क्षेत्रफल पर भी निर्भर करता हैएएम. में2 और प्लेटों के बीच की दूरीघएम में