डीसी सर्किट सिद्धांत

डीसी क्या है?

प्राथमिक विद्यालय में, हमने सीखा कि सब कुछ परमाणुओं द्वारा बनाया गया है। यह तीन कणों का एक उत्पाद है: इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन। जैसा कि नाम से पता चलता है कि न्यूट्रॉन के पास कोई शुल्क नहीं है, जबकि प्रोटॉन सकारात्मक हैं और इलेक्ट्रॉन नकारात्मक हैं।

परमाणु में, इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एक स्थिर गठन में एक साथ रहते हैं, लेकिन अगर किसी भी बाहरी प्रक्रिया द्वारा इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से अलग किया जाता है तो वे हमेशा पिछली स्थिति में बसना चाहेंगे इस प्रकार यह प्रोटॉन के प्रति आकर्षण पैदा करेगा। यदि हम इन मुक्त इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करते हैं और इसे एक कंडक्टर के अंदर धकेलते हैं जो एक सर्किटरी बनाता है, तो संभावित आकर्षण संभावित अंतर पैदा करता है।

यदि इलेक्ट्रॉन का प्रवाह उसके मार्ग को नहीं बदलता है और एक सर्किट के अंदर यूनिडायरेक्शनल प्रवाह या आंदोलनों में है, तो इसे डीसी या डायरेक्ट करंट कहा जाता है। डीसी वोल्टेज स्थिर वोल्टेज स्रोत है।

डायरेक्ट करंट के मामले में, ध्रुवीयता कभी भी समय के साथ उलट या परिवर्तित नहीं होगी, जबकि करंट का प्रवाह समय के साथ अलग-अलग हो सकता है।

वास्तव में, कोई सही स्थिति नहीं है। सर्किट के मामले में जहां मुक्त इलेक्ट्रॉन बह रहे हैं, यह भी सच है। उन मुक्त इलेक्ट्रॉनों को स्वतंत्र रूप से प्रवाहित नहीं किया जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को स्वतंत्र रूप से प्रवाह करने देने के लिए संवाहक सामग्री सही नहीं है। यह प्रतिबंधों के एक निश्चित नियम द्वारा इलेक्ट्रॉन के प्रवाह का विरोध करता है। इस समस्या के लिए, प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक्स / इलेक्ट्रिकल सर्किट में तीन बुनियादी व्यक्तिगत मात्राएँ होती हैं जिन्हें VI R कहा जाता है।

• वोल्टेज (V)
• वर्तमान (I)
• और प्रतिरोध (R)

ये तीन चीजें मूल मूलभूत मात्राएं हैं जो लगभग सभी मामलों में दिखाई देती हैं जब हम किसी चीज को देखते या उसका वर्णन करते हैं या ऐसा कुछ बनाते हैं जो इलेक्ट्रिकल या इलेक्ट्रॉनिक्स से संबंधित होता है। वे दोनों अच्छी तरह से संबंधित हैं लेकिन उन्होंने इलेक्ट्रॉनिक्स या इलेक्ट्रिकल फंडामेंटल में तीन अलग-अलग चीजों को दर्शाया है।

करंट क्या है?

जैसा कि पहले कहा गया था, सर्किट्री के अंदर मुक्त पृथक इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है; इलेक्ट्रॉनों के इस प्रवाह (चार्ज) को करंट कहा जाता है । जब एक वोल्टेज स्रोत एक सर्किट में लागू होता है, तो नकारात्मक चार्ज कण लगातार एक समान दर पर प्रवाहित होते हैं। इस धारा को एसआई इकाई के अनुसार एम्पीयर में मापा जाता है और I या i के रूप में निरूपित किया जाता है । इस इकाई के अनुसार 1 एम्पीयर 1 सेकंड में की जाने वाली बिजली की मात्रा है । आवेश की आधार इकाई युग्मनज है।

1A 1 सेकंड का चार्ज है जो सर्किट या कंडक्टर में 1 सेकंड में किया जाता है। तो फॉर्मूला है

1 ए = 1 सी / एस

जहाँ, C को युग्मन के रूप में दर्शाया गया है और S दूसरे स्थान पर है।

व्यावहारिक परिदृश्य में, इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक स्रोत से बिजली की आपूर्ति के सकारात्मक स्रोत तक प्रवाह होता है, लेकिन बेहतर सर्किट से संबंधित समझ के लिए पारंपरिक वर्तमान प्रवाह मानता है कि वर्तमान सकारात्मक से नकारात्मक टर्मिनल तक बहता है।

कुछ सर्किट आरेखों में, हम अक्सर देखेंगे कि I या i के साथ कुछ तीर धाराओं के प्रवाह को इंगित करते हैं, जो वर्तमान का पारंपरिक प्रवाह है। हम वॉल स्विच बोर्ड पर करंट का उपयोग "अधिकतम 10 एम्पियर रेटेड" या फोन चार्जर में "अधिकतम चार्ज वर्तमान 1 एम्पियर " आदि के रूप में देखेंगे ।

वर्तमान को उप-बहु के साथ उप-रूप में भी प्रयोग किया जाता है जैसे कि केलो एम्प्स (10 ³ V), मिलि-एम्प्स (10 ^-3 A), माइक्रो-एम्प्स (10 ^-6 A), नैनो-एम्प्स (10 ^-9 A) आदि।

वोल्टेज क्या है?

वोल्टेज एक सर्किट के दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर है। यह एक विद्युत आपूर्ति बिंदु में विद्युत प्रभार के रूप में संग्रहीत संभावित ऊर्जा को सूचित करता है। हम सर्किट नोड्स, जंक्शन आदि में किसी भी दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज अंतर को निरूपित या माप सकते हैं।

दो बिंदुओं के बीच का अंतर जिसे संभावित अंतर या वोल्टेज ड्रॉप कहा जाता है ।

इस वोल्ट ड्रॉप या संभावित अंतर को V या v के प्रतीक वाले वोल्ट में मापा जाता है। अधिक वोल्टेज अधिक क्षमता को दर्शाता है और चार्ज पर अधिक धारण करता है।

जैसा कि कॉन्स्टेंट वोल्टेज स्रोत से पहले वर्णित है, डीसी वोल्टेज के रूप में कहा जाता है। यदि वोल्टेज समय के साथ समय-समय पर बदलता है, तो यह एक एसी वोल्टेज या वैकल्पिक चालू है।

एक वोल्ट परिभाषा के अनुसार, एक कूपल के विद्युत आवेश में एक जूल की ऊर्जा की खपत है । जैसा कि वर्णन है

वी = संभावित ऊर्जा / प्रभार या 1 वी = 1 जे / सी

जहां, J को Joule के रूप में दर्शाया गया है और C को युग्मन है।

एक वोल्ट वोल्टेज ड्रॉप तब होता है जब 1 ओम के प्रतिरोध के माध्यम से 1 amp प्रवाह होता है।

1 वी = 1 ए / 1 आर

जहाँ A एम्पीयर है और R ओम में प्रतिरोध है।

वोल्ट का उपयोग उप-बहु के साथ किलोवोल्ट (10 ³ V), मिलिवोल्ट (10 ^-3 V), माइक्रो-वोल्ट (10 ^-6 V), नैनो-वोल्ट (10 ^-9 V) जैसे वोल्टेज के रूप में भी किया जाता है। निगेटिव वोल्टेज के साथ-साथ पॉजिटिव वोल्टेज को भी दर्शाया जाता है।

एसी वोल्टेज आमतौर पर घर के आउटलेट में पाया जाता है। भारत में यह 220V AC है, USA में यह 110V AC है। हम इस AC को DC में कनवर्ट करके या बैटरियों, सोलर पैनल्स, विभिन्न पॉवर सप्लाई यूनिट्स के साथ-साथ फोन चार्जर से DC वोल्टेज प्राप्त कर सकते हैं। हम इनवर्टर का उपयोग करके डीसी को एसी में भी बदल सकते हैं।

यह याद रखना बहुत महत्वपूर्ण है कि वोल्टेज बिना करंट के मौजूद हो सकता है क्योंकि यह दो बिंदुओं या संभावित अंतर के बीच वोल्टेज का अंतर है, लेकिन करंट दो बिंदुओं के बीच किसी भी वोल्टेज अंतर के बिना प्रवाह नहीं कर सकता है।

प्रतिरोध क्या है?

जैसा कि इस दुनिया में, कुछ भी आदर्श नहीं है, हर सामग्री के पास से गुजरने पर इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को रोकने के लिए कुछ विशिष्ट विनिर्देश होते हैं। किसी सामग्री के प्रतिरोध की क्षमता इसका प्रतिरोध है जिसे ओम्स (or) या ओमेगा में मापा जाता है । करंट और वोल्टेज के समान, प्रतिरोध में उप-मल्टीपल जैसे किलो-ओम (10 ^3-), मिली-ओम (10 ^-3,), मेगा-ओम (10 ⁶ etc.) आदि के लिए उपसर्ग होता है । प्रतिरोध को मापा नहीं जा सकता है। नकारात्मक में; यह केवल एक सकारात्मक मूल्य है।

प्रतिरोध यह सूचित करता है कि जिस सामग्री से विद्युत धारा गुजर रही है वह एक अच्छा चालक है जिसका अर्थ है कम प्रतिरोध या खराब चालक का अर्थ है उच्च प्रतिरोध। 1M 1 की तुलना में 1 1 बहुत कम प्रतिरोध है।

तो, ऐसी सामग्रियां हैं जिनके पास बहुत कम प्रतिरोध है और बिजली का एक अच्छा कंडक्टर है। जैसे, तांबा, सोना, चाँदी, एल्युमिनियम आदि। कई सामग्रियां हैं जिनमें बहुत अधिक प्रतिरोध होता है, इस प्रकार बिजली का एक बुरा कंडक्टर जैसे ग्लास, लकड़ी, प्लास्टिक, और उच्च प्रतिरोध और खराब विद्युत चालन क्षमताओं के कारण, वे मुख्य रूप से एक इन्सुलेटर के रूप में इन्सुलेशन उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है।

इसके अलावा, विशेष प्रकार की सामग्री इलेक्ट्रॉनिक्स में खराब और अच्छे कंडक्टरों के बीच बिजली का संचालन करने के लिए अपनी विशेष क्षमताओं के लिए व्यापक रूप से उपयोग करती है, यह अर्धचालक है, इसका मतलब है कि यह प्रकृति, अर्ध-कंडक्टर है । ट्रांजिस्टर, डायोड, इंटीग्रेटेड सर्किट को सेमीकंडक्टर का उपयोग करके बनाया जाता है। इस सेगमेंट में जर्मेनियम और सिलिकॉन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

जैसा कि प्रतिरोध से पहले चर्चा नकारात्मक नहीं हो सकती। लेकिन प्रतिरोध के दो विशेष खंड हैं, एक रैखिक खंड में है और दूसरा गैर-लाइनर खंड में है। हम इस रैखिक प्रतिरोध की प्रतिरोध क्षमता की गणना करने के लिए विशिष्ट सीमा से संबंधित गणितीय गणना को लागू कर सकते हैं, दूसरी ओर गैर-रेखीय खंडित प्रतिरोध में इस प्रतिरोधों के बीच वोल्टेज और वर्तमान प्रवाह के बीच उचित परिभाषा या संबंध नहीं हैं।

ओम कानून और VI संबंध:

जॉर्ज साइमन ओम उर्फ ​​जॉर्ज ओह्म एक जर्मन भौतिक विज्ञानी है जो वोल्टेज ड्रॉप, प्रतिरोध और करंट के बीच आनुपातिक संबंध पाया जाता है। इस संबंध को ओम कानून के रूप में जाना जाता है।

उनकी खोज में, यह कहा गया है कि एक कंडक्टर से गुजरने वाला वर्तमान इसके पार वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है। अगर हम इस खोज को गणितीय रूप में बदलते हैं तो हम देखेंगे

करंट (एम्पीयर) = वोल्टेज / प्रतिरोध I (एम्पीयर) = वी / आर

यदि हम उन तीन संस्थाओं में से किसी भी दो मूल्यों को जानते हैं, तो हम तीसरे को पा सकते हैं।

उपरोक्त सूत्र से, हम तीन निकाय पाएंगे, और सूत्र होगा: -

वोल्टेज	वी = आई एक्स आर	वोल्ट (V) में वोल्टेज होगा
वर्तमान	मैं = वी / आर	आउटपुट एम्पियर (ए) में करंट होगा
प्रतिरोध	आर = वी / आई	आउटपुट होगा ओम में प्रतिरोध (Ω)

चलो एक सर्किटरी का उपयोग करते हुए इस तीन का अंतर देखें जहां लोड प्रतिरोध है और वोल्टेज मापने के लिए करंट और वोल्ट मीटर का उपयोग किया जाता है।

उपरोक्त छवि में, एक एमीटर श्रृंखला में जुड़ा हुआ है और प्रतिरोधक भार को वर्तमान प्रदान करता है, दूसरी ओर वोल्टेज को मापने के लिए स्रोत के पार एक वोल्ट मीटर जुड़ा हुआ है।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि एक एमीटर को 0 प्रतिरोध करने की आवश्यकता होती है क्योंकि इसे प्रवाहित होने वाली धारा पर 0 प्रतिरोध प्रदान करना चाहिए, और ऐसा होने के लिए, एक आदर्श 0 ओम एम्मीटर श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, लेकिन वोल्टेज के रूप में संभावित अंतर है दो नोड्स में, वाल्टमीटर समानांतर में जुड़ा हुआ है।

यदि हम वोल्टेज स्रोत या वोल्टेज स्रोत के वोल्टेज या स्रोत के भार प्रतिरोध को रैखिक रूप से बदलते हैं और फिर इकाइयों को मापते हैं, तो हम नीचे परिणाम का उत्पादन करेंगे:

इस ग्राफ में यदि R = 1 है तो करंट और वोल्ट आनुपातिक रूप से बढ़ेंगे। वी = आई एक्स 1 या वी = आई। इसलिए यदि प्रतिरोध तय हो गया है, तो वोल्टेज वर्तमान या इसके विपरीत के साथ बढ़ेगा।

पावर क्या है?

किसी इलेक्ट्रॉनिक या इलेक्ट्रिकल सर्किटरी में पावर या तो बनाई जाती है या खपत की जाती है, पावरट्री का उपयोग इस बात की जानकारी देने के लिए किया जाता है कि सर्किट्री इसका उचित उत्पादन करने के लिए कितनी बिजली खर्च करती है।

प्रकृति के नियम के अनुसार, ऊर्जा को नष्ट नहीं किया जा सकता है, लेकिन इसे स्थानांतरित किया जा सकता है, जैसे विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जब विद्युत एक मोटर पर लागू होता है, या विद्युत ऊर्जा को ताप पर परिवर्तित होने पर ताप में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रकार एक हीटर को ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो कि शक्ति है, उचित गर्मी लंपटता प्रदान करने के लिए, यह शक्ति अधिकतम आउटपुट पर हीटर की शक्ति रेटेड है।

डब्ल्यू के प्रतीक के साथ पावर को दर्शाया जाता है और इसे वाट में मापा जाता है ।

पावर वोल्टेज और करंट का गुणा मूल्य है। इसलिए, P = V x I

कहाँ, पी है वाट में बिजली, वी है वोल्टेज और मैं है एम्पीयर या वर्तमान प्रवाह ।

इसमें उप-उपसर्ग भी होते हैं जैसे कि किलो-वाट (10 ³ डब्ल्यू), मिली-वाट (10 ^-3 डब्ल्यू), मेगा-वाट (10 ⁶ डब्ल्यू) आदि।

ओम कानून के रूप में वी = मैं आर x और पावर कानून है पी = वी x रहा तो हम का मूल्य डाल सकते हैं, वी का उपयोग कर बिजली कानून में वी = मैं एक्स आर सूत्र। तब बिजली कानून होगा

P = I * R * I या P = I ² R

एक ही चीज की व्यवस्था करके हम कम से कम एक चीज पा सकते हैं जब अन्य उपलब्ध नहीं है, तो सूत्र नीचे मैट्रिक्स में पुन: व्यवस्थित किए गए हैं:

इसलिए प्रत्येक खंड में तीन सूत्र होते हैं। किसी भी मामले में यदि प्रतिरोध 0 बन गया, तो वर्तमान अनंत होगा, इसे शॉर्ट-सर्किट स्थिति कहा जाता है । यदि वोल्टेज 0 हो गया, तो धारा मौजूद नहीं है और वाट क्षमता 0 होगी, यदि धारा 0 हो गई, तो सर्किट खुले सर्किट की स्थिति में होता है जहां वोल्टेज मौजूद होता है, लेकिन वर्तमान में फिर से वाट क्षमता नहीं होगी 0, यदि वाट क्षमता 0 है तब कोई भी शक्ति सर्किट द्वारा खपत या उत्पादित नहीं होगी ।

इलेक्ट्रॉन प्रवाह अवधारणा

चार्ज आकर्षण द्वारा वर्तमान प्रवाह। वास्तव में, इलेक्ट्रॉनों के रूप में नकारात्मक कण होते हैं और वे नकारात्मक टर्मिनल से विद्युत स्रोत के सकारात्मक टर्मिनल तक प्रवाह करते हैं। इसलिए वास्तविक सर्किटरी में, ऋणात्मक टर्मिनल से सकारात्मक टर्मिनल तक इलेक्ट्रॉन प्रवाह, लेकिन पारंपरिक वर्तमान प्रवाह में जैसा कि हमने पहले बताया कि हम सकारात्मक से नकारात्मक टर्मिनल में प्रवाह कर रहे हैं। अगली छवि में हम वर्तमान के प्रवाह को बहुत आसानी से समझेंगे।

जो भी दिशा है, यह एक सर्किटरी के भीतर वर्तमान प्रवाह पर कोई प्रभाव नहीं डालता है, पारंपरिक वर्तमान प्रवाह को सकारात्मक से नकारात्मक तक समझना आसान है। एकल दिशा वर्तमान प्रवाह डीसी या डायरेक्ट करंट है और जो इसकी दिशा को वैकल्पिक चालू या एसी कहलाता है।

प्रैक्टिकल उदाहरण

आइए चीजों को बेहतर ढंग से समझने के लिए दो उदाहरण देखें।

1. इस सर्किट में, एक 12V डीसी स्रोत 2, भार से जुड़ा हुआ है, सर्किट की बिजली खपत की गणना करता है?

इस सर्किट में, कुल प्रतिरोध लोड प्रतिरोध है इसलिए आर = 2 और इनपुट वोल्टेज की आपूर्ति 12 वी डीसी है इसलिए वी = 12 वी। सर्किट्री में वर्तमान प्रवाह होगा

I = V / R I = 12/2 = 6 एम्पीयर

वाट क्षमता (W) = वोल्टेज (V) x एम्पियर (A) के रूप में कुल वाट क्षमता 12 x 6 = 72 वाट होगी।

हम एम्पीयर के बिना मूल्य की गणना भी कर सकते हैं।

वाट क्षमता (डब्ल्यू) = पावर = वोल्टेज ² / प्रतिरोध शक्ति = 12 ² /2 = 12 * 12/2 = 72 वाट

जो भी सूत्र का उपयोग किया जाता है, आउटपुट समान होगा।

2. इस सर्किट में लोड के पार कुल बिजली की खपत 30 वॉट है, अगर हम 15V डीसी सप्लाई को जोड़ते हैं, तो कितना करंट चाहिए?

इस सर्किट्री में कुल प्रतिरोध अज्ञात है। इनपुट आपूर्ति वोल्टेज 15 वी डीसी है इसलिए वी = 15 वी डीसी और सर्किटरी के माध्यम से बहने वाली बिजली 30 डब्ल्यू है, इसलिए, पी = 30 डब्ल्यू। सर्किट्री में वर्तमान प्रवाह होगा

I = P / VI = 30/15 2 एम्पीयर

इसलिए, 30W पर सर्किटरी को पावर करने के लिए, हमें 15V DC पावर स्रोत की आवश्यकता होती है जो DC Ampere के 2 Ampere या उससे अधिक का वितरण करने में सक्षम होता है क्योंकि सर्किटरी को 2Amp current की आवश्यकता होती है।