LCR सर्किट के अनुप्रयोग

LCR सर्किट के अनुप्रयोगों के लिए विस्तृत नोट्स#

1. LCR सर्किट में रिज़ॉनेंस:

• परिभाषा: रिज़ॉनेंस एक घटना है जब एक लागू वोल्टेज की आवृत्ति एक LCR सर्किट की प्राकृतिक आवृत्ति (Wn) से मेल खाती है।
• रिज़ॉनेंस आवृत्ति का व्युत्पन्न: LCR सर्किट के लिए, $$Wn = 1/\sqrt{LC}$$ जहाँ:

• L: सर्किट की भثत्व। -C: सर्किट की धारिता।

• रिज़ॉनेंस पर व्यवहार:

• रिज़ॉनेंस पर, इम्पेडेंस एक न्यूनतम मान Zmin तक पहुंचता है, जबकि धारा अपने अधिकतम मान तक पहुंचती है। L और C के बीच वोल्टेज वितरण अधिकतम होता है, जबकि रेसिस्टर के बीच वोल्टेज न्यूनतम होता है।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-7: वृत्तांत धारा, धारा - AC सर्किट्स में L,C और R के बारे में देखें]

2. गुणवत्ता कारक (Q-कारक):

• परिभाषा: गुणवत्ता कारक रिज़ॉनेंस कर्व की “तेजी” का प्रतिनिधित्व करता है और सर्किट की रिज़ॉनेंस के पास आवृत्तियों के खिलाफ अलग करने की क्षमता का निर्धारण करता है।
• गणना: $$Q = \frac{\omega_0 L}{R}= \frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}$$
• संबंध: उच्च Q का अर्थात् शीर्षक की चौड़ाई कम होती है और सर्किट की चयन क्षमता बेहतर होती है।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-7: वृत्तांत धारा, धारा - रिज़ॉनेंस के बारे में देखें]

3. पावर फैक्टर कॉर्रेक्शन:

• परिभाषा: पावर फैक्टर एक AC सर्किट में सक्रिय शक्ति का सैद्धांतिक शक्ति का अनुपात है।
• LCR सर्किट्स की भूमिका:
• धारा की देरी कम करके और धारा और वोल्टेज के बीच चरण को बढ़ाकर पावर फैक्टर में सुधार करने के लिए इंडक्टिव लोड (जैसे मोटर्स) में धारिता के टुकड़े जोड़े जा सकते हैं। इंडक्टिव लोड्स का भी उपयोग कुछ परिस्थितियों में पावर फैक्टर कॉर्रेक्शन के लिए किया जा सकता है।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-7: वृत्तांत धारा, धारा - पावर फैक्टर और पावर फैक्टर सुधार के बारे में देखें]

4. फिल्टर्स और ट्यूनिंग सर्किट्स:

• फिल्टर्स: LCR सर्किट्स को फिल्टर के रूप में बनाया जा सकता है ताकि केवल कुछ आवृत्तियां गुज़र सकें जबकि अन्य को अवरुद्ध किया जा सके।
• प्रकार:
• लो-पास फिल्टर्स नीची आवृत्ति के सिग्नल्स को गुज़रने की अनुमति देते हैं जबकि उच्च आवृत्तियों को घटाते हैं।
• हाई-पास फिल्टर्स उच्च आवृत्ति के सिग्नल्स को गुज़रने की अनुमति देते हैं जबकि नीची आवृत्तियों को घटाते हैं।
• बैंड-पास फिल्टर्स एक सीमित आवृत्ति सीमा के सिग्नल्स को गुज़रने की अनुमति देते हैं जबकि उस सीमा के बाहर के सिग्नल्स को घटाते हैं।
• बैंड-रिजेक्ट फिल्टर्स एक विस्तृत आवृत्ति सीमा के सिग्नल्स को गुज़रने की अनुमति देते हैं जबकि एक विशिष्ट सीमित आवृत्ति सीमा के भीतर के सिग्नल्स को घटाते हैं।
• कटऑफ आवृत्ति: आवृत्ति जहाँ आउटपुट सिग्नल अपने अधिकतम मान के आधे तक गिर जाता है।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-7: वृत्तांत धारा, धारा - AC ब्रिज़ के बारे में देखें]

5. ओसिलेटर्स:

• परिभाषा: ओसिलेटर्स सर्किट्स हैं जो बिना किसी बाहरी आवर्ती चालक शक्ति के आवर्ती रूप का उत्पादन करते हैं।
• प्रकार:
• LC ओसिलेटर्स: LCR सर्किट की रिज़ॉनेंस आवृत्ति पर आधारित होते हैं ताकि ओसिलेशन्स उत्पन्न करें।
  • हार्वे ओसिलेटर: दो इंडक्टेंस और एक धारिता का उपयोग करता है।
  • कॉल्पिट्स ओसिलेटर: दो धारिताओं और एक इंडक्टेंस का उपयोग करता है।
• फीडबैक की भूमिका: स्थायी ओसिलेशन्स बनाए रखने के लिए सकारात्मक फीडबैक का उपयोग किया जाता है।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-15: संचार प्रणाली, धारा - ओसिलेटर्स के बारे में देखें]

6. ट्रांसफॉरमर्स:

• बेसिक्स: एक उपकरण जो दो या दो से अधिक सर्किट्स के बीच इलेक्ट्रॉमैग्नेटिक भ्रम के माध्यम से इलेक्ट्रिकल ऊर्जा का स्थानांतरण करता है।
• काम करने की व्याख्या:
• प्राइमरी कोइल: AC पावर स्रोत से जुड़ा होता है।
• सेकेंडरी कोइल: स्रोत से सीधे जुड़ा नहीं होता, लेकिन प्राइमरी के इलेक्ट्रॉमैग्नेटिक रूप से जुड़ा होता है।
• टर्न्स रेशियो: टर्न्स रेशियो, N2/N1, प्राइमरी और सेकेंडरी कोइल्स के बीच वोल्टेज स्थानांतरण का निर्धारण करता है।
• दक्षता: दक्षता कोर जासूसी, कॉपर जासूसी और लीकेज फ्लक्स जैसे कारकों पर निर्भर करती है।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-15: संचार प्रणाली, धारा - ट्रांसफॉरमर्स के बारे में देखें]

7. संचार प्रणाली में अनुप्रयोग:

• ट्यूनिंग: LCR सर्किट्स रेडियो रिसीवर्स और ट्रांसमिटर्स को विशिष्ट आवृत्तियों पर ट्यून करने के लिए आवश्यक हैं।
• फिल्टर्स: LCR फिल्टर्स संचार प्रणालियों में इच्छित आवृत्ति बैंड का चयन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
• इम्पेडेंस मैचिंग: अलग-अलग घटकों के बीच पावर का अधिकतम स्थानांतरण करने के लिए उनकी इम्पेडेंस को मैच करने के लिए उपयोग किया जाता है।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-15: संचार प्रणाली के बारे में देखें]

8. व्यावहारिक विचार: -गैर-आइडेल घटक: वास्तविक LCR घटक अपने आइडेल व्यवहार से कुछ ही भिन्न होते हैं जिससे समग्र प्रदर्शन प्रभावित होता है। -आवृत्ति निर्भरता: सर्किट डिज़ाइन करते समय आवृत्ति निर्भरता पर विचार करें। -पैरासिस्टिक तत्व: व्यावहारिक परिस्थितियों में पैरासिस्टिक धारिताओं, भثत्वों और रेसिस्टेंसों को ध्यान में रखें।

[NCERT 12वीं भौतिकी, अध्याय-7: वृत्तांत धारा, धारा - अनुप्रयोग के बारे में देखें]