वैद्युत प्रतिघात

"प्रतियोगिता (भौतिकी)" redirects here. For other uses, see प्रतिक्रिया.

विद्युत परिपथों में, प्रतिघात वह विरोध है जो प्रत्यावर्ती धारा को अधिष्ठापन या समाई द्वारा प्रस्तुत किया जाता है। ग्रेटर रिएक्शन समान लागू वोल्टेज के लिए छोटा करंट देता है। प्रतिक्रिया इस संबंध में विद्युत प्रतिरोध और चालन के समान है, किन्तु उस प्रतिक्रिया में भिन्नता जूल हीटिंग की ओर नहीं ले जाती है। इसके अतिरिक्त, ऊर्जा को प्रतिक्रिया में क्षणिक रूप से संग्रहीत किया जाता है, और एक चौथाई-टर्न (कोण) बाद में सर्किट में वापस आ जाता है, जबकि एक प्रतिरोध लगातार ऊर्जा खो देता है।

रिएक्टेंस का उपयोग सर्किट तत्व से गुजरने वाली साइन तरंग अल्टरनेटिंग करंट (अल्टरनेटिंग करंट) के आयाम और फेज (तरंगों) परिवर्तनों की गणना के लिए किया जाता है। प्रतिरोध की तरह, प्रतिक्रिया को ओम में मापा जाता है, सकारात्मक मूल्यों के साथ आगमनात्मक प्रतिक्रिया और नकारात्मक संकेत कैपेसिटिव रिएक्शन इंगित करता है। यह प्रतीक द्वारा निरूपित किया जाता है $X$. एक आदर्श प्रतिरोधक में शून्य प्रतिघात होता है, जबकि आदर्श प्रेरकों और संधारित्र ों का प्रतिरोध शून्य होता है। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, आगमनात्मक प्रतिक्रिया बढ़ती है और कैपेसिटिव रिएक्शन घट जाती है।

प्रतिरोध की तुलना

रिएक्टेंस प्रतिरोध के समान है कि बड़े रिएक्शन में एक ही लागू वोल्टेज के लिए छोटी धाराओं की ओर जाता है। इसके अतिरिक्त, पूरी तरह से तत्वों से बना एक सर्किट जिसमें केवल प्रतिक्रिया होती है (और कोई प्रतिरोध नहीं) उसी तरह से माना जा सकता है जैसे सर्किट पूरी तरह से प्रतिरोधों से बना होता है। इन समान तकनीकों का उपयोग प्रतिरोध वाले तत्वों के साथ प्रतिरोध वाले तत्वों को संयोजित करने के लिए भी किया जा सकता है किन्तु जटिल संख्या ओं की सामान्यतः आवश्यकता होती है। इसका इलाज विद्युत प्रतिबाधा पर अनुभाग में नीचे किया गया है।

यद्यपि, प्रतिक्रिया और प्रतिरोध के बीच कई महत्वपूर्ण अंतर हैं। सबसे पहले, प्रतिक्रिया चरण को बदल देती है जिससे कि तत्व के माध्यम से वर्तमान तत्व के माध्यम से लागू वोल्टेज के चरण के सापेक्ष एक चक्र के एक चौथाई से स्थानांतरित हो जाए। दूसरा, शक्ति विशुद्ध रूप से प्रतिक्रियाशील तत्व में नष्ट नहीं होती है, बल्कि संग्रहीत होती है। तीसरा, प्रतिक्रिया नकारात्मक हो सकती है जिससे कि वे एक दूसरे को 'रद्द' कर सकें। अंत में, मुख्य सर्किट तत्व जिनमें रिएक्शन (कैपेसिटर और इंडक्टर्स) होते हैं, उनमें आवृत्ति पर निर्भर प्रतिक्रिया होती है, प्रतिरोधकों के विपरीत, जिनमें सभी आवृत्तियों के लिए समान प्रतिरोध होता है, कम से कम आदर्श स्थितियों में।

प्रतिक्रिया शब्द का सुझाव सबसे पहले 10 मई 1893 को ल’इंडस्ट्री इलेक्ट्रिक में फ्रांसीसी इंजीनियर एम. हॉस्पिटैलियर द्वारा सुझाया गया था। इसे आधिकारिक तौर पर मई 1894 में अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल इंजीनियर्स द्वारा अपनाया गया था।

संधारित्र प्रतिक्रिया

Main article: धारिता

एक संधारित्र में विद्युत इन्सुलेशन द्वारा अलग किए गए दो विद्युत चालन होते हैं, जिन्हें ढांकता हुआ भी कहा जाता है।

कैपेसिटिव रिएक्शन एक तत्व में वोल्टेज के परिवर्तन का विरोध है। कैपेसिटिव रिएक्शन $X_{C}$ सिग्नल आवृत्ति के विपरीत आनुपातिक है $f$ (या कोणीय आवृत्ति $\omega$) और समाई $C$. एक संधारित्र के लिए प्रतिक्रिया को परिभाषित करने के लिए साहित्य में दो विकल्प हैं। एक प्रतिबाधा की एक समान धारणा का उपयोग प्रतिबाधा के काल्पनिक भाग के रूप में करना है, जिस स्थिति में संधारित्र की प्रतिक्रिया ऋणात्मक संख्या है,

$X_{C}=-{\frac {1}{\omega C}}=-{\frac {1}{2\pi fC}}$.

एक अन्य विकल्प कैपेसिटिव रिएक्शन को सकारात्मक संख्या के रूप में परिभाषित करना है,

$X_{C}={\frac {1}{\omega C}}={\frac {1}{2\pi fC}}$.

इस स्थितियों में चूंकि किसी को संधारित्र के प्रतिबाधा के लिए एक नकारात्मक संकेत जोड़ने की आवश्यकता है, अर्थात। $Z_{c}=-jX_{c}$.

पर $f=0$, संधारित्र की प्रतिक्रिया का परिमाण अनंत है, एक विक्ट: ओपन सर्किट की तरह व्यवहार करता है (किसी भी विद्युत प्रवाह को ढांकता हुआ से बहने से रोकता है)। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, प्रतिक्रिया का परिमाण घटता जाता है, जिससे अधिक धारा प्रवाहित होती है। जैसा $f$ दृष्टिकोण $\infty$, संधारित्र की प्रतिक्रिया निकट आती है $0$शार्ट सर्किट की तरह व्यवहार करना।

एक संधारित्र में एक प्रत्यक्ष वर्तमान वोल्टेज के आवेदन के कारण एक तरफ सकारात्मक विद्युत आवेश जमा होता है और दूसरी तरफ ऋणात्मक विद्युत आवेश जमा होता है; संचित आवेश के कारण विद्युत क्षेत्र धारा के विरोध का स्रोत है। जब चार्ज से जुड़ी क्षमता लागू वोल्टेज को बिल्कुल संतुलित करती है, तो करंट शून्य हो जाता है।

एक एसी आपूर्ति (आदर्श एसी वर्तमान स्रोत) द्वारा संचालित, एक संधारित्र केवल सीमित मात्रा में चार्ज जमा करेगा, इससे पहले कि संभावित अंतर ध्रुवीयता को बदल दे और चार्ज को स्रोत पर वापस कर दिया जाए। आवृत्ति जितनी अधिक होगी, उतना ही कम चार्ज जमा होगा और करंट का विरोध उतना ही कम होगा।

आगमनात्मक प्रतिक्रिया

Main article: अधिष्ठापन

आगमनात्मक प्रतिक्रिया एक प्रारंभ करनेवाला द्वारा प्रदर्शित एक संपत्ति है, और आगमनात्मक प्रतिक्रिया इस तथ्य के आधार पर उपस्तिथ है कि एक विद्युत प्रवाह इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। एक एसी सर्किट के संदर्भ में (चूंकि यह अवधारणा किसी भी समय चालू होने पर लागू होती है), यह चुंबकीय क्षेत्र लगातार वर्तमान के परिणामस्वरूप बदल रहा है जो आगे और आगे बढ़ता है। यह चुंबकीय क्षेत्र में यह परिवर्तन है जो एक और विद्युत प्रवाह को उसी तार (काउंटर-ईएमएफ) में प्रवाहित करने के लिए प्रेरित करता है, जैसे कि चुंबकीय क्षेत्र (लेनज़ के नियम के रूप में जाना जाता है) के उत्पादन के लिए मूल रूप से जिम्मेदार वर्तमान के प्रवाह का विरोध करने के लिए। इसलिए, आगमनात्मक प्रतिक्रिया एक तत्व के माध्यम से धारा के परिवर्तन का विरोध है।

एक एसी सर्किट में एक आदर्श प्रारंभ करनेवाला के लिए, वर्तमान प्रवाह में परिवर्तन पर निरोधात्मक प्रभाव के परिणामस्वरूप प्रत्यावर्ती वोल्टेज के संबंध में प्रत्यावर्ती धारा की देरी, या एक चरण बदलाव होता है। विशेष रूप से, एक आदर्श प्रारंभ करनेवाला (बिना प्रतिरोध के) करंट को एक चौथाई चक्र, या 90 ° से वोल्टेज को कम करने का कारण बनेगा।

विद्युत शक्ति प्रणालियों में, आगमनात्मक प्रतिक्रिया (और कैपेसिटिव रिएक्शन, चूंकि आगमनात्मक प्रतिक्रिया अधिक सामान्य है) एक एसी ट्रांसमिशन लाइन की बिजली क्षमता को सीमित कर सकती है, क्योंकि वोल्टेज और करंट के आउट-ऑफ-फेज होने पर बिजली पूरी तरह से स्थानांतरित नहीं होती है (ऊपर विस्तृत) . यही है, एक आउट-ऑफ-फेज सिस्टम के लिए करंट प्रवाहित होगा, चूंकि निश्चित समय पर वास्तविक शक्ति को स्थानांतरित नहीं किया जाएगा, क्योंकि ऐसे बिंदु होंगे जिनके समय तात्कालिक वोल्टेज सकारात्मक होता है, जबकि तात्कालिक वोल्टेज नकारात्मक होता है, या इसके विपरीत, नकारात्मक शक्ति को दर्शाता है। स्थानांतरण करना। इसलिए, वास्तविक कार्य तब नहीं किया जाता जब शक्ति हस्तांतरण नकारात्मक होता है। यद्यपि, एक सिस्टम के आउट-ऑफ-फेज होने पर भी करंट प्रवाहित होता है, जिससे करंट प्रवाह के कारण ट्रांसमिशन लाइनें गर्म हो जाती हैं। परिणाम स्वरुप, ट्रांसमिशन लाइनें केवल इतना ही गर्म हो सकती हैं (या फिर वे शारीरिक रूप से बहुत अधिक शिथिल हो जाती हैं, क्योंकि गर्मी धातु संचरण लाइनों का विस्तार करती है), इसलिए ट्रांसमिशन लाइन ऑपरेटरों के पास वर्तमान की मात्रा पर एक सीमा होती है जो किसी दिए गए लाइन के माध्यम से प्रवाह कर सकती है। , और अत्यधिक आगमनात्मक प्रतिक्रिया एक लाइन की शक्ति क्षमता को सीमित कर सकती है। बिजली प्रदाता उपयोग पैटर्न के आधार पर चरण को स्थानांतरित करने और नुकसान को कम करने के लिए कैपेसिटर का उपयोग करते हैं।

आगमनात्मक प्रतिक्रिया $X_{L}$ साइनसॉइडल सिग्नल आवृत्ति के लिए आनुपातिकता (गणित) है $f$ और अधिष्ठापन $L$, जो प्रारंभ करनेवाला के भौतिक आकार पर निर्भर करता है:

$X_{L}=\omega L=2\pi fL$.

एक अधिष्ठापन के माध्यम से बहने वाली औसत धारा $L$ आरएमएस आयाम के एक साइनसॉइडल एसी वोल्टेज स्रोत के साथ श्रृंखला में $A$ और आवृत्ति $f$ के बराबर है:

$I_{L}={A \over \omega L}={A \over 2\pi fL}.$

चूँकि एक वर्ग तरंग में साइनसॉइडल लयबद्ध ्स में कई आयाम होते हैं, एक अधिष्ठापन के माध्यम से बहने वाली औसत धारा $L$ आरएमएस आयाम के एक वर्ग तरंग एसी वोल्टेज स्रोत के साथ श्रृंखला में $A$ और आवृत्ति $f$ के बराबर है:

$I_{L}={A\pi ^{2} \over 8\omega L}={A\pi \over 16fL}$

ऐसा प्रतीत होता है कि एक वर्ग तरंग के लिए आगमनात्मक प्रतिक्रिया लगभग 19% छोटी थी $X_{L}={16 \over \pi }fL$ एसी साइन वेव की प्रतिक्रिया की तुलना में।

परिमित आयामों के किसी भी चालक में अधिष्ठापन होता है; विद्युत चुम्बकीय कुंडल में कई मोड़ों द्वारा अधिष्ठापन बड़ा किया जाता है। फैराडे का प्रेरण का नियम | फैराडे का विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम प्रति-इलेक्ट्रोमोटिव बल देता है ${\mathcal {E}}$ (वोल्टेज विरोध धारा) चुंबकीय प्रवाह घनत्व के दर-परिवर्तन के कारण $\scriptstyle {B}$ एक वर्तमान लूप के माध्यम से।

${\mathcal {E}}=-{{d\Phi _{B}} \over dt}$

एक कॉइल से युक्त एक प्रारंभ करनेवाला के लिए $N$ लूप यह देता है:

${\mathcal {E}}=-N{d\Phi _{B} \over dt}$.

काउंटर-ईएमएफ वर्तमान प्रवाह के विरोध का स्रोत है। एक निरंतर प्रत्यक्ष धारा में शून्य दर-परिवर्तन होता है, और एक प्रारंभ करनेवाला को शार्ट सर्किट के रूप में देखता है (यह सामान्यतः कम प्रतिरोधकता वाली सामग्री से बना होता है)। एक प्रत्यावर्ती धारा में समय-औसत दर-परिवर्तन होता है जो आवृत्ति के समानुपाती होता है, इससे आवृत्ति के साथ आगमनात्मक प्रतिक्रिया में वृद्धि होती है।

प्रतिबाधा

Main article: विद्युत प्रतिबाधा

दोनों प्रतिक्रिया ${X}$ और विद्युत प्रतिरोध ${R}$ विद्युत प्रतिबाधा के घटक हैं ${\mathbf {Z} }$.

$\mathbf {Z} =R+\mathbf {j} X$

कहाँ पे:

• $\mathbf {Z}$ जटिल विद्युत प्रतिबाधा है, जिसे ओम में मापा जाता है;
• $R$ विद्युत प्रतिरोध है, जिसे ओम में मापा जाता है। यह प्रतिबाधा का वास्तविक हिस्सा है: ${R={\text{Re}}{(\mathbf {Z} )}}$
• $X$ प्रतिक्रिया है, ओम में मापा जाता है। यह प्रतिबाधा का काल्पनिक हिस्सा है: ${X={\text{Im}}{(\mathbf {Z} )}}$
• $\mathbf {j}$ माइनस वन का वर्गमूल है, जिसे सामान्यतः द्वारा दर्शाया जाता है $\mathbf {i}$ गैर-विद्युत सूत्रों में। $\mathbf {j}$ का उपयोग किया जाता है जिससे कि काल्पनिक इकाई को करंट के साथ भ्रमित न किया जाए, जिसे सामान्यतः द्वारा दर्शाया जाता है $\mathbf {i}$.

जब एक संधारित्र और एक प्रारंभ करनेवाला दोनों को एक सर्किट में श्रृंखला में रखा जाता है, तो कुल सर्किट प्रतिबाधा में उनका योगदान विपरीत होता है। कैपेसिटिव रिएक्शन $X_{C}$ और आगमनात्मक प्रतिक्रिया $X_{L}$ कुल प्रतिक्रिया में योगदान $X$ निम्नलिखित नुसार:

${X=X_{L}+X_{C}=\omega L-{\frac {1}{\omega C}}}$

कहाँ पे:

• $X_{L}$ इंडक्शन रिएक्शन है, जिसे ओम में मापा जाता है;
• $X_{C}$ समाई प्रतिक्रिया है, जिसे ओम में मापा जाता है;
• $\omega$ कोणीय आवृत्ति है, $2\pi$ हेटर्स में आवृत्ति गुना।

अत:*यदि $\scriptstyle X>0$, कुल प्रतिक्रिया को आगमनात्मक कहा जाता है;

• यदि $\scriptstyle X=0$, तो प्रतिबाधा विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक है;
• यदि $\scriptstyle X<0$, कुल प्रतिक्रिया को कैपेसिटिव कहा जाता है।

चूंकि ध्यान दें कि यदि $X_{L}$ तथा $X_{C}$ परिभाषा के अनुसार दोनों को सकारात्मक माना जाता है, फिर मध्यस्थ सूत्र एक अंतर में बदल जाता है:

${X=X_{L}-X_{C}=\omega L-{\frac {1}{\omega C}}}$

किन्तु अंतिम मूल्य वही है।

चरण संबंध

एक विशुद्ध रूप से प्रतिक्रियाशील डिवाइस (अर्थात शून्य परजीवी तत्व (विद्युत नेटवर्क) के साथ) में वोल्टेज का चरण वर्तमान से पिछड़ जाता है ${\tfrac {\pi }{2}}$ कैपेसिटिव रिएक्शन के लिए रेडियन और करंट की ओर जाता है ${\tfrac {\pi }{2}}$ आगमनात्मक प्रतिक्रिया के लिए रेडियन। प्रतिरोध और प्रतिक्रिया दोनों के ज्ञान के बिना वोल्टेज और करंट के बीच संबंध निर्धारित नहीं किया जा सकता है।

कैपेसिटिव और इंडक्टिव रिएक्शन के लिए विभिन्न संकेतों की उत्पत्ति चरण कारक है $e^{\pm \mathbf {j} {\frac {\pi }{2}}}$ प्रतिबाधा में।

${\begin{aligned}\mathbf {Z} _{C}&={1 \over \omega C}e^{-\mathbf {j} {\pi \over 2}}=\mathbf {j} \left({-{\frac {1}{\omega C}}}\right)=\mathbf {j} X_{C}\\\mathbf {Z} _{L}&=\omega Le^{\mathbf {j} {\pi \over 2}}=\mathbf {j} \omega L=\mathbf {j} X_{L}\quad \end{aligned}}$

एक प्रतिक्रियाशील घटक के लिए पूरे घटक में साइनसॉइडल वोल्टेज चतुर्भुज में है (ए ${\tfrac {\pi }{2}}$ चरण अंतर) घटक के माध्यम से साइनसोइडल धारा के साथ। घटक बारी-बारी से सर्किट से ऊर्जा को अवशोषित करता है और फिर सर्किट में ऊर्जा लौटाता है, इस प्रकार एक शुद्ध प्रतिक्रिया शक्ति को नष्ट नहीं करती है।

यह भी देखें

• चुंबकीय प्रतिक्रिया
• धारणा

संदर्भ

• Shamieh C. and McComb G., Electronics for Dummies, John Wiley & Sons, 2011.
• Meade R., Foundations of Electronics, Cengage Learning, 2002.
• Young, Hugh D.; Roger A. Freedman; A. Lewis Ford (2004) [1949]. Sears and Zemansky's University Physics (11 ed.). San Francisco: Addison Wesley. ISBN 0-8053-9179-7.

इस पृष्ठ में अनुपलब्ध आंतरिक कड़ियों की सूची

• चरण (लहरें)
• प्रारंभ करनेवाला
• अवरोध
• विद्युतीय इन्सुलेशन
• व्युत्क्रमानुपाती
• एकदिश धारा
• संभावना
• स्क्वेर वेव
• विद्युत प्रभावन बल
• चुंबकीय प्रवाह का घनत्व
• विद्युतीय प्रतिरोध
• माइनस वन . का वर्गमूल
• ग्रहणशीलता

बाहरी संबंध

• Interactive Java Tutorial on Inductive Reactance National High Magnetic Field Laboratory