सर्किट विश्लेषण: 5 पूर्ण त्वरित तथ्य

कवर इमेज क्रेडिट - संतरी विनामाकी, डीआईएन रेल के लिए एमसीबी सर्किट ब्रेकर, सीसी द्वारा एसए 4.0

चर्चा के बिंदु: सर्किट विश्लेषण

• सर्किट विश्लेषण का परिचय
• आदर्श सर्किट तत्व
• यथार्थवादी सर्किट तत्व
• आदर्श ऊर्जा स्रोत
• वास्तविक-विश्व ऊर्जा स्रोत
• सर्किट विश्लेषण से संबंधित महत्वपूर्ण शब्दावली

सर्किट विश्लेषण का परिचय

सर्किट विश्लेषण इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग के लिए प्राथमिक और आवश्यक मॉड्यूल में से एक है। सर्किट विश्लेषण की अवधारणाओं और सिद्धांतों की खोज करने से पहले, आइए जानते हैं कि सर्किट क्या है।

एक सर्किट को एक बंद या खुले लूप के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसमें विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं और उनके बीच परस्पर संबंध होता है। सर्किट विश्लेषण सर्किट के किसी भी बिंदु पर सर्किट का अध्ययन और विश्लेषण करके आवश्यक वर्तमान या वोल्टेज मूल्य निर्धारित करने की विधि है। सर्किट विश्लेषण के लिए कई अलग-अलग तरीके हैं और उपयुक्त परिस्थितियों के अनुसार उपयोग किया जाता है।

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आदर्श सर्किट तत्व

एक आदर्श सर्किट को बिना किसी नुकसान के सर्किट के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, इस प्रकार आउटपुट पक्ष पर 100% इनपुट पावर की उपस्थिति। एक आदर्श सर्किट में तीन आदर्श तत्व होते हैं। वे हैं - प्रतिरोध, कैपेसिटर, इंडक्टर।

• प्रतिरोधों: प्रतिरोधक निष्क्रिय विद्युत घटक होते हैं जिनका उपयोग सर्किट में इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का विरोध करने के लिए किया जाता है। रोकनेवाला भर में वोल्टेज एक प्रसिद्ध कानून द्वारा व्यक्त किया जाता है, जिसे ओम के नियम के रूप में जाना जाता है। यह प्रकट करता है की "वोल्टेज धाराओं के सीधे आनुपातिक हैं"। यदि V और I क्रमशः वोल्टेज मान और वर्तमान को निरूपित करते हैं, तो

वी ∝ मैं

या, वी = आईआर

यहाँ R का प्रतिनिधित्व करता है प्रतिरोध या रोकनेवाला मान। इकाई ओम (Ω) द्वारा दी गई है।  निम्नलिखित छवि

रोकनेवाला का प्रतिनिधित्व करता है -

निम्नलिखित गणितीय अभिव्यक्ति एक रोकनेवाला द्वारा संग्रहीत शक्ति देता है।

पी = छठी

या, पी = (आईआर) मैं

या, पी = मैं²R

या, पी = वी² / आर

• संधारित्र: एक विशिष्ट संधारित्र एक निष्क्रिय विद्युत उपकरण है जो विद्युत क्षेत्र के अंदर विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करता है। यह एक टू-टर्मिनल डिवाइस है। समाई को संधारित्र के प्रभाव के रूप में जाना जाता है। कैपेसिटेंस की एक इकाई होती है - फैराड (एफ)। संधारित्र निम्नलिखित छवि द्वारा सर्किट में दर्शाया गया है।

शुल्क और समाई के बीच संबंध द्वारा दिया गया है क्यू = सीवी, जहां C समाई मान है, Q आवेश है, V लागू वोल्टेज है।

वर्तमान संबंध उपरोक्त समीकरण से लिया जा सकता है। आइए समय के साथ दोनों पक्षों को अलग करें।

dQ / dt = C dV / dt; C एक स्थिर मान है

या, I = C dV / dt; जैसा कि I = dQ / dt।

संधारित्र में संग्रहीत शक्ति को इस प्रकार लिखा जा सकता है

पी = छठी

या, पी = वीसी डीवी / डीटी

अब, ऊर्जा को U = the p dt के रूप में दिया गया है

या, U = ∫ VC (dV / dt) dt

या, यू = सी ∫ वी डीवी

यदि हम मानते हैं कि संधारित्र को सर्किट की शुरुआत में छुट्टी दे दी गई थी, तो शक्ति के रूप में आता है यू = ½ सीवी².

• प्रारंभ करनेवाला: इंडक्टर एक आदर्श सर्किट में मौजूद एक अन्य निष्क्रिय उपकरण है। यह एक चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा रखता है। प्रेरण की इकाई हेनरी (एच) द्वारा दी गई है। वोल्टेज और इंडक्शन के बीच का संबंध नीचे दिया गया है।

वी = एल डीआई / डीटी

आरक्षित ऊर्जाओं को वर्तमान रूप में वापस सर्किटरी में लौटा दिया जाता है। निम्न छवि सर्किट में प्रारंभ करनेवाला का प्रतिनिधित्व करती है।

प्रारंभ करनेवाला की शक्ति के रूप में दिया गया है पी = छठी।

या, पी = आई * एल (डीआई / डीटी)

फिर से, ऊर्जा यू = d पी डीटी

या, यू =, I * L (dI / dt) dt

या, यू = एल ∫ मैं डीआई

ऊर्जा U = I LI के रूप में आती है².

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यथार्थवादी सर्किट तत्व

आदर्श सर्किट घटक आदर्श सर्किट के लिए हैं। वे वास्तविक सर्किट में लागू नहीं होते हैं। हालांकि, मुख्य विशेषताएं तत्वों के लिए समान रहती हैं। तत्वों को कुछ नुकसान होता है, इसका उपयोग करते समय कुछ सहिष्णुता मूल्य और कुछ सार होते हैं।

कार्य सिद्धांत और समीकरण वास्तविक डोमेन में बदल जाते हैं। साथ ही, कुछ अन्य कारकों को संचालन के दौरान जोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, कैपेसिटर उच्च-आवृत्ति वाले डोमेन में अलग तरह से काम करते हैं; प्रतिरोधक संचालन के दौरान एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं।

• प्रतिरोधों: वास्तविक दुनिया के प्रतिरोधकों को ओह्म के कानून का पालन करने के लिए बनाया जाना चाहिए जितना वे कर सकते हैं। एक प्रतिरोधक द्वारा प्रस्तुत प्रतिरोध, प्रतिरोधक की सामग्री और आकार पर निर्भर करता है।

एक वास्तविक अवरोधक शायद नष्ट हो जाता है या जल जाता है जो अपने आप उत्पन्न होने वाली गर्मी के कारण नष्ट हो जाता है। रंग कोड के माध्यम से हर अवरोधक के लिए एक निश्चित सहिष्णुता स्तर का उल्लेख किया गया है।

• Capacitors: यथार्थवादी कैपेसिटर को यथासंभव कैपेसिटर के समीकरण का पालन करने के लिए बनाया जाना चाहिए। संधारित्र बनाने के लिए दो संवाहक सतहों की आवश्यकता होती है। इन्हें एक साथ रखा जाता है और इनके बीच हवा या कोई पदार्थ भर दिया जाता है। संधारित्र का मान कंडक्टर के सतह क्षेत्र और उनके बीच की दूरी और अंदर की सामग्री की विद्युतशीलता पर निर्भर करता है। बाजार में कैपेसिटर की विभिन्न श्रेणियां हैं। उनमें से कुछ हैं - इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर, टैंटलम कैपेसिटर, इत्यादि

कैपेसिटर उनके टर्मिनलों पर तार से जुड़े होते हैं। यह प्रतिरोध और प्रतिबाधा की एक छोटी राशि का कारण बनता है। कैपेसिटर के पार वोल्टेज में वृद्धि कभी-कभी प्लेटों के बीच इन्सुलेट सामग्री को नुकसान पहुंचाती है।

• Inductors: यथार्थवादी या वास्तविक दुनिया के प्रेरकों को संभव के रूप में घनिष्ठ समीकरण का पालन करने के लिए बनाया जाना चाहिए। प्रेरक कॉइल के चोक हैं। वे विद्युत-ऊर्जाओं को संग्रहीत करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों को प्रेरित करते हैं।

इंडोरर्स को कॉइल जैसी संरचना में घुमावदार तारों का उपयोग करके बनाया जाता है: जितना अधिक घुमावदार, उतना ही मजबूत चुंबकीय क्षेत्र। कॉइल के अंदर एक चुंबकीय सामग्री रखने से चुंबकीय प्रभाव बढ़ जाएगा। अब, चूंकि इन तारों को सामग्री के आसपास घायल किया जाता है, यह प्रतिरोध की पीढ़ी का कारण बनता है। साथ ही, चुंबकीय क्षेत्र को संचित करने के लिए पर्याप्त बड़ा होना आवश्यक है। जो कभी-कभी समस्याओं का कारण बनता है।

आदर्श ऊर्जा स्रोत

एक आदर्श सर्किट को ऊर्जा के एक आदर्श स्रोत की आवश्यकता होती है। दो प्रकार के आदर्श ऊर्जा स्रोत हैं। वे हैं - आदर्श वोल्टेज स्रोत और आदर्श वर्तमान स्रोत।

आदर्श वोल्टेज स्रोत: आदर्श वोल्टेज स्रोत प्रत्येक तात्कालिक समय के लिए निरंतर मात्रा में वोल्टेज की आपूर्ति करते हैं। पूरे स्रोत में वोल्टेज स्थिर है। वास्तव में, सर्किट के लिए कोई आदर्श स्रोत नहीं है। यह सर्किट विश्लेषण को सरल बनाने के लिए एक धारणा है। नीचे की छवि एक आदर्श वोल्टेज स्रोत का प्रतिनिधित्व करती है।

आदर्श वर्तमान स्रोत: आदर्श वर्तमान स्रोत सर्किट में वोल्टेज की भिन्नता से स्वतंत्र धाराओं की आपूर्ति करते हैं। एक आदर्श वर्तमान स्रोत एक अनुमान है जो वास्तविकता में जगह नहीं लेता है लेकिन प्राप्त किया जा सकता है। नीचे दी गई तस्वीर एक सर्किट में आदर्श वर्तमान स्रोत का प्रतिनिधित्व करती है।

सर्किट के लिए वास्तविक ऊर्जा स्रोत

वास्तविक विद्युत या इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को ऊर्जा के प्राकृतिक स्रोतों की आवश्यकता होती है। आदर्श और वास्तविक-विश्व ऊर्जा स्रोतों के बीच कुछ अंतर हैं, हालांकि सर्किट को ऊर्जा की आपूर्ति करने का मुख्य सिद्धांत समान है। वास्तविक दुनिया के ऊर्जा स्रोतों के कई प्रकार हैं। कुछ अन्य स्रोतों पर भी निर्भर हैं। जैसे - वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान स्रोत, वर्तमान नियंत्रित वर्तमान स्रोत, आदि। हम इस सर्किट विश्लेषण लेख में उनकी संक्षिप्त चर्चा करेंगे।

• वोल्टेज स्रोत: रियल वोल्टेज स्रोत एक आंतरिक प्रतिरोध के साथ आते हैं, जो इसे वोल्टेज स्रोत के साथ श्रृंखला में माना जाता है। कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रतिरोध कितना नगण्य है, यह सर्किट की छठी विशेषता को प्रभावित करता है। वोल्टेज स्रोत दो प्रकार के हो सकते हैं -

1. स्वतंत्र वोल्टेज स्रोत
2. निर्भर वोल्टेज स्रोत

• वोल्टेज नियंत्रित वोल्टेज स्रोत
• वर्तमान नियंत्रित वोल्टेज स्रोत।

• वोल्टेज नियंत्रित वोल्टेज स्रोत: यदि किसी अन्य वोल्टेज स्रोत को किसी भी प्रकार के वोल्टेज स्रोत द्वारा नियंत्रित किया जाता है, तो इसे वोल्ट नियंत्रित वोल्टेज स्रोत के रूप में जाना जाता है। V0 = एवीसी वोल्टेज आउटपुट देता है; यहाँ, A लाभ को दर्शाता है, और Vc नियंत्रित वोल्टेज है।
• वर्तमान नियंत्रित वोल्टेज स्रोत: यदि सर्किट में किसी अन्य वोल्टेज स्रोत को अलग-अलग वर्तमान स्रोत द्वारा नियंत्रित किया जाता है, तो इसे वर्तमान-नियंत्रित वर्तमान स्रोत के रूप में जाना जाता है। V0 = AIc आउटपुट देता है; यहाँ, A लाभ को दर्शाता है, और Ic करंट को नियंत्रित करता है।

• वर्तमान स्रोत: वास्तविक वर्तमान स्रोत आंतरिक प्रतिरोध के साथ आते हैं। प्रतिरोध नगण्य हो सकता है लेकिन पूरे सर्किट में इसका प्रभाव होता है। करंट सोर्स दो तरह का हो सकता है।

1. आश्रित स्रोत
2. स्वतंत्र स्रोत

स्वतंत्र स्रोत: इन वर्तमान स्रोतों का सर्किट के किसी भी अन्य ऊर्जा स्रोतों पर कोई निर्भरता नहीं है। यह एक छोटा प्रतिरोध प्रदान करता है, जो छठी विशेषता प्लॉट को बदलता है।

आश्रित वर्तमान स्रोत: ये वर्तमान स्रोत सर्किट में मौजूद किसी भी अन्य ऊर्जा स्रोतों पर निर्भर हैं। उन्हें दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है

• करंट कंट्रोल करंट सोर्स
• वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान स्रोत।

• वर्तमान नियंत्रित वर्तमान स्रोत: यदि कोई अन्य वर्तमान स्रोत किसी भी वर्तमान स्रोत को नियंत्रित करता है, तो इसे वर्तमान-नियंत्रित वर्तमान स्रोत के रूप में जाना जाता है। I0 = AIc आउटपुट देता है; यहाँ, A लाभ का प्रतिनिधित्व करता है, और Ic नियंत्रित करंट है।
• वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान स्रोत: यदि किसी भी वर्तमान स्रोत को सर्किट में किसी अन्य वर्तमान स्रोत द्वारा नियंत्रित किया जाता है, तो इसे वोल्टेज-नियंत्रित वर्तमान स्रोत के रूप में जाना जाता है। I0 = एवीसी आउटपुट देता है; यहाँ, A लाभ को दर्शाता है, और Vc वोल्टेज को नियंत्रित करता है।

सर्किट विश्लेषण से संबंधित महत्वपूर्ण शब्दावली

सर्किट विश्लेषण एक विशाल क्षेत्र है जिसमें वैज्ञानिक और आविष्कारक द्वारा वर्षों के शोध शामिल हैं। यह बहुत सारे सिद्धांतों और शब्दावली के साथ विकसित हुआ है। आइए अभी कुछ प्राइमरी पर चर्चा करें महत्वपूर्ण सर्किट सिद्धांत शब्दावली, जिसकी आवश्यकता पूरे अनुभागों में होगी।

• तत्व / घटक: सर्किट में मौजूद और जुड़े किसी भी विद्युत उपकरण को सर्किट के तत्वों या घटकों के रूप में जाना जाता है।
• नोड / जंक्शन: नोड्स वे जंक्शन हैं जहां दो या दो से अधिक तत्व जुड़े होते हैं।
• संदर्भ नोड: गणना शुरू करने के लिए संदर्भ बिंदु के रूप में संदर्भ नोड्स को मनमाने ढंग से नोड चुना जाता है और सर्किट का विश्लेषण करें।
• शाखाओं: शाखाएँ सर्किट के भाग हैं जो नोड्स को जोड़ती हैं। एक शाखा में एक अवरोधक, कैपेसिटर आदि जैसे तत्व होते हैं। शाखाओं की संख्या हमें सर्किट्री में तत्वों की संख्या प्रदान करती है।
• लूप: लूप: लूप्स संलग्न रास्ते हैं जिनका स्टार्टिंग पॉइंट और फिनिशिंग पॉइंट एक समान है।
• जाल: मेष बिना किसी अतिव्यापी के विद्युत सर्किट के भीतर न्यूनतम लूप हैं।
• सर्किट: 'सर्किट' शब्द की उत्पत्ति 'सर्कल' शब्द से हुई है। एक विशिष्ट सर्किट को विभिन्न विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के परस्पर संयोजन के रूप में जाना जाता है।

• पोर्ट: पोर्ट को दो टर्मिनलों के रूप में संदर्भित किया जाता है जहां एक ही धारा दूसरे के रूप में बहती है।
• ग्राउंड: ग्राउंड को संदर्भ नोड्स में से एक माना जाता है और इसमें कुछ विशेषताएं हैं। यह एक भौतिक संबंध है जो पृथ्वी की सतह से जुड़ता है। यह सर्किट की सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है। नीचे की छवि एक सर्किट में जमीन का प्रतिनिधित्व करती है।

सुदीप्त रॉय

नमस्ते, मैं सुदीप्त रॉय हूं। मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स में बी.टेक किया है। मैं इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही हूं और वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र के लिए समर्पित हूं। मुझे एआई और मशीन लर्निंग जैसी आधुनिक तकनीकों की खोज में गहरी रुचि है। मेरा लेखन सभी शिक्षार्थियों को सटीक और अद्यतन डेटा प्रदान करने के लिए समर्पित है। किसी को ज्ञान प्राप्त करने में मदद करने से मुझे बहुत खुशी मिलती है।
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