स्व प्रेरण और पारस्परिक प्रेरण

विद्युत चुंबकत्व के क्षेत्र में, विद्युत चुंबकीय प्रेरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह एक मौलिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक चालक में एक विद्युत मोटिव बल (ईएमएफ) या वोल्टेज उत्पन्न होता है जो बदलते हुए चुंबकीय क्षेत्र के कारण होता है। स्व प्रेरण और पारस्परिक प्रेरण के पहलू इस घटना के महत्वपूर्ण घटक हैं। इन अवधारणाओं को समझना अधिक जटिल विद्युत चुंबकीय प्रणालियों का अध्ययन करने के लिए एक आधार बनाता है।

विद्युत चुंबकीय प्रेरण

विद्युत चुंबकीय प्रेरण की खोज माइकल फैराडे ने 1830 के दशक में की थी, और यह इस प्रक्रिया का वर्णन करता है जिसके द्वारा एक बदलते हुए चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया एक चालक उसमें वोल्टेज उत्पन्न करता है। इस सिद्धांत को फैराडे के प्रेरण के नियम द्वारा संकलित किया गया है, जिसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

ε = -dΦ/dt

इस समीकरण में, ε विद्युत प्रेरक बल का प्रतिनिधित्व करता है, और Φ चुंबकीय फ्लक्स है। ऋणात्मक चिह्न प्रेरित ईएमएफ और धारा की दिशा को इंगित करता है, जैसा कि लेन्ज के नियम द्वारा समझाया गया है, जो यह कहता है कि प्रेरित ईएमएफ हमेशा चुंबकीय फ्लक्स में बदलाव का विरोध करेगा।

स्व प्रेरण

स्व-प्रेरण वह घटना है जिसमें किसी परिपथ में विद्युत धारा में परिवर्तन उसी परिपथ में एक विद्युत मोटिव बल (ईएमएफ) उत्पन्न करता है। एक साधारण तार की कुंडली पर विचार करें। जब कुंडली से होकर विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो उसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। यदि धारा समय के साथ बदलती है, तो कुंडली के साथ सम्बद्ध चुंबकीय क्षेत्र भी बदलता है। यह बदलता हुआ चुंबकीय क्षेत्र उसी कुंडली में एक ईएमएफ उत्पन्न करता है जो उसमें धारा के परिवर्तन का विरोध करता है।

कुंडली की स्व-प्रेरण माप इंडक्टेंस L द्वारा दी जाती है, जिसे सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है:

ε = -L (di/dt)

यहां, ε प्रेरित ईएमएफ है, L इंडक्टेंस है, di/dt धारा के परिवर्तन की दर है। इंडक्टेंस की इकाई हेनरी (H) है।

ध्यान दें कि एक सरल सोलोनॉइड जिसे एक समान कुंडली के साथ व्यवहार करें। यदि सोलोनॉइड से होकर धारा प्रवाहित होती है, तो सोलोनॉइड में एक ईएमएफ स्वयं प्रेरित होता है। इस प्रकार से, सोलोनॉइड एक इंडक्टर के रूप में कार्य करता है।

स्व प्रेरण का उदाहरण

आइए एक व्यावहारिक उदाहरण पर विचार करें। एक सोलोनॉइड की कल्पना करें जिसकी लंबाई l, क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र A, और N घुमाव हैं।

सोलोनॉइड के एक टर्न के माध्यम से चुंबकीय फ्लक्स Φ को इस प्रकार प्रदर्शित किया जा सकता है:

Φ = B * A

और चूंकि सोलोनॉइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र B दिया गया है:

B = μ₀ * (N/l) * i

जहां μ₀ मुक्त स्थान की पारगम्यता है और i सोलोनॉइड के माध्यम से प्रवाहित हो रही धारा है।

तब सोलोनॉइड के साथ सम्बद्ध कुल चुंबकीय फ्लक्स होगा:

Φ_total = N * Φ = N * B * A = N * μ₀ * (N/l) * i * A

इस प्रकार स्व उत्प्रेरण L है:

L = Φ_total / i = (μ₀ * N² * A) / l

यह स्पष्ट है कि इंडक्टेंस सोलोनॉइड की भौतिक विशेषताओं पर निर्भर करता है: घुमावों की संख्या, लूप का क्षेत्रफल, और सोलोनॉइड की लंबाई।

पारस्परिक प्रेरण

पारस्परिक प्रेरण, दूसरी ओर, दो विद्युत सर्किटों की वह विशेषता है जिसमें पहले सर्किट में किसी भी धारा परिवर्तन के कारण दूसरे सर्किट में एक ईएमएफ उत्पन्न होता है। यदि आपके पास दो कॉइल्स हैं ऐसे कि एक कॉइल में धारा का परिवर्तन दूसरे कॉइल में वोल्टेज उत्पन्न करेगा, तो इन कॉइल्स को पारस्परिक प्रेरण कहा जाता है।

दो कॉइल्स के बीच का पारस्परिक इंडक्टेंस M दिया गया है:

ε₁ = -M (di₂/dt)

यहां, ε₁ पहले कॉइल में प्रेरित ईएमएफ है जो दूसरे कॉइल में धारा के परिवर्तन di₂/dt के कारण होता है।

ऊपर दिखाए गए अनुसार कॉइल 1 और कॉइल 2 की कल्पना करें। यदि कॉइल 2 में धारा बदलती है, तो कॉइल 1 में ईएमएफ प्रेरित होता है।

पारस्परिक प्रेरण का उदाहरण

पारस्परिक प्रेरण को और स्पष्ट रूप से समझने के लिए एक सरल उदाहरण देखते हैं। विचार करें कि दो कॉइल्स एक-दूसरे के पास हैं। जब एक कॉइल में धारा बदलती है, तो यह एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो दूसरे कॉइल से संयोजित हो सकता है।

मान लें कि कॉइल 1 में N₁ घुमाव हैं और कॉइल 2 में बदलती धारा i₂ है, पारस्परिक इंडक्टेंस M सूत्र का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है:

M = (μ₀ * N₁ * N₂ * A) / l

यहां N₂ कॉइल 2 में घुमावों की संख्या है, A कॉइल्स के बीच का सामान्य क्षेत्र है, और l कॉइल्स की लंबाई है।

स्व प्रेरण और पारस्परिक प्रेरण के बीच संबंध

स्व और पारस्परिक इंडक्टेंस की अवधारणाएं परस्पर संबंधित हैं। दोनों इस तरह से निर्भर करते हैं कि एक सर्किट की ज्यामिति इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फिल्ड्स और धारा प्रवाह को कैसे प्रभावित करती है। इसके अलावा, वे कई विद्युत उपकरणों और प्रौद्योगिकियों जैसे ट्रांसफार्मर, इंडक्टर और विभिन्न प्रकार के सेंसरों में महत्वपूर्ण हैं।

उदाहरण के लिए, ट्रांसफार्मर में विद्युत ऊर्जा को एक कॉइल से दूसरे में कुशलता से स्थानांतरित करने का सिद्धांत पूरी तरह से पारस्परिक इंडक्टेंस के सिद्धांतों पर आधारित है।

प्रेरण के अनुप्रयोग

इंडक्टेंस एक परिपथ और इलेक्ट्रिक उपकरणों के डिज़ाइन में मौलिक अवधारणा है, जैसे कि इंडक्टर, ट्रांसफार्मर, और मोटर। इनमें से प्रत्येक अनुप्रयोग स्व और पारस्परिक इंडक्टेंस के गुणों का लाभ उठाते हुए कुशलता से कार्य करता है।

ट्रांसफार्मर

ट्रांसफार्मर वे उपकरण हैं जो पारस्परिक प्रेरण के सिद्धांतों का उपयोग करके विभिन्न वोल्टेज स्तरों के बीच विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं। कॉइल में घुमावों की संख्या बदलकर, एक ट्रांसफार्मर वोल्टेज स्तर को कुशलता से बढ़ा या घटा सकता है।

बुरा चालक

इंडक्टर निष्क्रिय घटक हैं जो स्व-प्रेरण का उपयोग करके धारा के परिवर्तनों का विरोध करते हैं। वे AC पावर सिस्टम, इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर्स, और RF उपकरणों में व्यापक रूप से धारा प्रवाह को प्रबंधित करने और अवांछित शोर को हटाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

मोटर

इलेक्ट्रिक मोटर्स स्व और पारस्परिक दोनों प्रेरण पर निर्भर करते हैं। मोटर में कॉइल्स के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है, चुंबकीय क्षेत्र आंदोलन उत्पन्न करते हैं, जो एक प्रक्रिया है जो मुख्य रूप से प्रेरण सिद्धांतों पर निर्भर करती है।

निष्कर्ष

स्व और पारस्परिक प्रेरण की अवधारणाएं विद्युत चुंबकीय प्रेरण के व्यापक क्षेत्र को समझने में महत्वपूर्ण हैं। ये सर्किट्स के बदलते चुंबकीय क्षेत्रों के कारण एक-दूसरे को कैसे प्रभावित कर सकते हैं, इसका सुनियोजित तरीका प्रदान करके ये सिद्धांत इस बात का आधार बनाते हैं कि कई विद्युत उपकरण कैसे कार्य करते हैं।

चाहे यह एक इलेक्ट्रॉनिक इंडक्टर के अंदर की कॉइल्स में हो, एक पावर-कन्वर्टिंग ट्रांसफार्मर के कामकाज में हो, या एक इलेक्ट्रिक मोटर के रोटर-स्टेटर कनेक्शन में हो, इंडक्टेंस आज की दुनिया को शक्ति देने वाली अत्यधिक महत्वपूर्ण तकनीकों की एक विशाल श्रृंखला में एक अनिवार्य भूमिका निभाता है।

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