విద్యుత్ వలయం

విద్యుత్ వలయం#

విద్యుత్ వలయం అనేది విద్యుత్ ప్రవహించడానికి అనుమతించే మార్గం. ఇది బ్యాటరీ వంటి విద్యుత్ శక్తి మూలం మరియు కాంతి బల్బ్ వంటి లోడ్ను కలిగి ఉంటుంది. శక్తి మూలం విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదాన్ని లేదా వోల్టేజ్ను అందిస్తుంది, ఇది కరెంట్ ప్రవహించడానికి కారణమవుతుంది. లోడ్ విద్యుత్ శక్తిని వినియోగించుకుంటుంది మరియు దానిని కాంతి లేదా వేడి వంటి మరొక రూపంలోకి మారుస్తుంది.

విద్యుత్ వలయం యొక్క భాగాలు#

విద్యుత్ వలయం యొక్క ప్రాథమిక భాగాలు:

• విద్యుత్ శక్తి మూలం: ఇది బ్యాటరీ, జనరేటర్ లేదా కరెంట్ను నడపడానికి వోల్టేజ్ను అందించే మరొక పరికరం కావచ్చు.
• లోడ్: ఇది విద్యుత్ శక్తిని వినియోగించుకుని దానిని మరొక రూపంలోకి మార్చే పరికరం.
• వాహకాలు: ఇవి విద్యుత్ సులభంగా ప్రవహించడానికి అనుమతించే పదార్థాలు. ఇవి సాధారణంగా రాగి లేదా అల్యూమినియం వంటి లోహాలతో తయారు చేయబడతాయి.
• ఇన్సులేటర్లు: ఇవి విద్యుత్ సులభంగా ప్రవహించడానికి అనుమతించని పదార్థాలు. ఇవి సాధారణంగా ప్లాస్టిక్ లేదా రబ్బరుతో తయారు చేయబడతాయి.

వలయ విశ్లేషణ#

వలయ విశ్లేషణ అనేది ఒక వలయంలో కరెంట్, వోల్టేజ్ మరియు పవర్ను నిర్ణయించే ప్రక్రియ. దీన్ని వివిధ పద్ధతులను ఉపయోగించి చేయవచ్చు, వాటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• ఓం నియమం: ఓం నియమం ప్రకారం, ఒక వలయంలోని కరెంట్ వోల్టేజ్కు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో మరియు నిరోధానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
• కిర్చోఫ్ నియమాలు: కిర్చోఫ్ నియమాలు విద్యుత్ వలయాలకు వర్తించే రెండు సంరక్షణ నియమాలు. కిర్చోఫ్ కరెంట్ నియమం ప్రకారం, ఒక జంక్షన్లోకి ప్రవేశించే మొత్తం కరెంట్, జంక్షన్ నుండి బయటకు వెళ్లే మొత్తం కరెంట్కు సమానంగా ఉండాలి. కిర్చోఫ్ వోల్టేజ్ నియమం ప్రకారం, ఒక వలయంలోని మూసివున్న లూప్ చుట్టూ ఉన్న వోల్టేజ్ల మొత్తం సున్నాకి సమానంగా ఉండాలి.
• థెవెనిన్ సిద్ధాంతం: థెవెనిన్ సిద్ధాంతం ప్రకారం, ఏదైనా వలయాన్ని ఒకే వోల్టేజ్ మూలం మరియు ఒకే నిరోధకంతో భర్తీ చేయవచ్చు.
• నార్టన్ సిద్ధాంతం: నార్టన్ సిద్ధాంతం ప్రకారం, ఏదైనా వలయాన్ని ఒకే కరెంట్ మూలం మరియు ఒకే నిరోధకంతో భర్తీ చేయవచ్చు.

వలయ అనువర్తనాలు#

విద్యుత్ వలయాలు వివిధ రకాల అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి, వాటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• విద్యుత్ పంపిణీ: విద్యుత్ వలయాలు విద్యుత్ కేంద్రాల నుండి ఇళ్లు మరియు వ్యాపారాలకు విద్యుత్ను పంపిణీ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి.
• లైటింగ్: విద్యుత్ వలయాలు లైట్లకు శక్తిని అందించడానికి ఉపయోగించబడతాయి.
• రవాణా: విద్యుత్ వలయాలు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలకు శక్తిని అందించడానికి ఉపయోగించబడతాయి.
• పారిశ్రామిక యంత్రాలు: విద్యుత్ వలయాలు పారిశ్రామిక యంత్రాలకు శక్తిని అందించడానికి ఉపయోగించబడతాయి.
• ఎలక్ట్రానిక్స్: విద్యుత్ వలయాలు కంప్యూటర్లు, టెలివిజన్లు మరియు సెల్ ఫోన్లు వంటి వివిధ రకాల ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో ఉపయోగించబడతాయి.

విద్యుత్ వలయాలు మన ఆధునిక ప్రపంచంలో ఒక అవిభాజ్య భాగం. విద్యుత్ పంపిణీ నుండి ఎలక్ట్రానిక్స్ వరకు వివిధ రకాల అనువర్తనాలలో అవి ఉపయోగించబడతాయి. విద్యుత్ వలయాలు ఎలా పని చేస్తాయో అర్థం చేసుకోవడం ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ రంగంలో పని చేయాలనుకునే ఎవరికైనా అత్యవసరం.

విద్యుత్ వలయ చిహ్నాలు#

విద్యుత్ వలయ చిహ్నాలు ఒక వలయ రేఖాచిత్రంలో వివిధ భాగాలు మరియు కనెక్షన్లను సూచించడానికి ఉపయోగించబడతాయి. ఈ చిహ్నాలు వలయ డిజైన్లను కమ్యూనికేట్ చేయడానికి ఒక ప్రామాణిక మార్గాన్ని అందిస్తాయి మరియు వలయాలను అర్థం చేసుకోవడం మరియు విశ్లేషించడం సులభతరం చేస్తాయి. ఇక్కడ కొన్ని సాధారణంగా ఉపయోగించే విద్యుత్ వలయ చిహ్నాలు ఉన్నాయి:

ప్రాథమిక చిహ్నాలు#

• బ్యాటరీ: బ్యాటరీని రెండు సమాంతర రేఖలతో సూచిస్తారు, ఒక చివర ప్లస్ (+) గుర్తు మరియు మరొక చివర మైనస్ (-) గుర్తు ఉంటాయి.
• నిరోధకం: నిరోధకాన్ని జిగ్జ్యాగ్ రేఖతో సూచిస్తారు.
• కెపాసిటర్: కెపాసిటర్ను ఒక గ్యాప్తో వేరు చేయబడిన రెండు సమాంతర రేఖలతో సూచిస్తారు.
• ఇండక్టర్: ఇండక్టర్ను తీగ కాయిల్తో సూచిస్తారు.
• డయోడ్: డయోడ్ను ఒక వైపుకు లంబంగా ఉన్న రేఖతో కూడిన త్రిభుజంతో సూచిస్తారు.
• ట్రాన్సిస్టర్: ట్రాన్సిస్టర్ను దానికి కనెక్ట్ చేయబడిన మూడు రేఖలతో కూడిన వృత్తంతో సూచిస్తారు.

స్విచ్లు#

• సింగిల్-పోల్ సింగిల్-థ్రో (SPST) స్విచ్: SPST స్విచ్ని రెండు బిందువులను కనెక్ట్ చేసే రేఖతో కూడిన వృత్తంతో సూచిస్తారు.
• డబుల్-పోల్ సింగిల్-థ్రో (DPST) స్విచ్: DPST స్విచ్ని ప్రతి వృత్తంపై రెండు బిందువులను కనెక్ట్ చేసే రేఖతో కూడిన రెండు వృత్తాలతో సూచిస్తారు.
• సింగిల్-పోల్ డబుల్-థ్రో (SPDT) స్విచ్: SPDT స్విచ్ని దానికి కనెక్ట్ చేయబడిన మూడు రేఖలతో కూడిన వృత్తంతో సూచిస్తారు.
• డబుల్-పోల్ డబుల్-థ్రో (DPDT) స్విచ్: DPDT స్విచ్ని ప్రతి వృత్తానికి కనెక్ట్ చేయబడిన మూడు రేఖలతో కూడిన రెండు వృత్తాలతో సూచిస్తారు.

మీటర్లు#

• వోల్ట్మీటర్: వోల్ట్మీటర్ను లోపల V ఉన్న వృత్తంతో సూచిస్తారు.
• అమ్మీటర్: అమ్మీటర్ను లోపల A ఉన్న వృత్తంతో సూచిస్తారు.
• ఓమ్మీటర్: ఓమ్మీటర్ను లోపల Ω ఉన్న వృత్తంతో సూచిస్తారు.

ఇతర చిహ్నాలు#

• గ్రౌండ్: గ్రౌండ్ను దానికి కనెక్ట్ చేయబడిన నిలువు రేఖతో కూడిన క్షితిజ సమాంతర రేఖతో సూచిస్తారు.
• సిగ్నల్: సిగ్నల్ను అల్లికలు కలిగిన రేఖతో సూచిస్తారు.
• పవర్: పవర్ను లోపల P ఉన్న వృత్తంతో సూచిస్తారు.
• ఫ్యూజ్: ఫ్యూజ్ను లోపల F ఉన్న వృత్తంతో సూచిస్తారు.
• రిలే: రిలేని లోపల R ఉన్న వృత్తంతో సూచిస్తారు.

ఇవి ఉపయోగించబడే అనేక విద్యుత్ వలయ చిహ్నాలలో కొన్ని మాత్రమే. ఈ చిహ్నాలను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, మీరు వలయ రేఖాచిత్రాలను సులభంగా చదవవచ్చు మరియు అర్థం చేసుకోవచ్చు మరియు మీ స్వంత వలయాలను డిజైన్ చేయవచ్చు.

విద్యుత్ వలయం యొక్క భాగాలు#

విద్యుత్ వలయం అనేది విద్యుత్ ప్రవహించడానికి అనుమతించే మార్గం. ఇది విద్యుత్ శక్తిని నియంత్రించడానికి మరియు ఉపయోగించుకోవడానికి కలిసి పనిచేసే వివిధ భాగాలను కలిగి ఉంటుంది. విద్యుత్ వలయం యొక్క ప్రధాన భాగాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

1. పవర్ సోర్స్:#

పవర్ సోర్స్ అనేది వలయానికి విద్యుత్ శక్తిని అందించే భాగం. ఇది బ్యాటరీ, జనరేటర్ లేదా వోల్టేజ్ భేదాన్ని ఉత్పత్తి చేయగల ఏదైనా ఇతర పరికరం కావచ్చు.

2. వాహకం:#

వాహకం అనేది ఎలక్ట్రాన్లు స్వేచ్ఛగా ప్రవహించడానికి అనుమతించే పదార్థం. ఒక విద్యుత్ వలయంలో, భాగాలను కనెక్ట్ చేయడానికి మరియు కరెంట్ ప్రవహించడానికి మార్గాన్ని అందించడానికి వాహకాలు ఉపయోగించబడతాయి. రాగి తీగలు వాటి అధిక వాహకత కారణంగా సాధారణంగా వాహకాలుగా ఉపయోగించబడతాయి.

3. లోడ్:#

లోడ్ అనేది వలయం నుండి విద్యుత్ శక్తిని వినియోగించుకునే భాగం. ఇది కాంతి బల్బ్, మోటారు, నిరోధకం లేదా విద్యుత్ శక్తిని మరొక రూప శక్తిగా మార్చే ఏదైనా ఇతర పరికరం కావచ్చు.

4. స్విచ్:#

స్విచ్ అనేది వలయంలో కరెంట్ ప్రవాహాన్ని నియంత్రించే పరికరం. ఇది సాధారణ ఆన్/ఆఫ్ స్విచ్ లేదా వలయం ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మొత్తాన్ని నియంత్రించే మరింత సంక్లిష్టమైన స్విచ్ కావచ్చు.

5. నిరోధకం:#

నిరోధకం అనేది వలయంలో కరెంట్ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకించే భాగం. ఇది వలయం ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మొత్తాన్ని పరిమితం చేస్తుంది మరియు వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ స్థాయిలను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

6. కెపాసిటర్:#

కెపాసిటర్ అనేది విద్యుత్ క్షేత్రంలో విద్యుత్ శక్తిని నిల్వ చేసే భాగం. ఇది వోల్టేజ్ హెచ్చుతగ్గులను మెరుగుపరచడానికి మరియు తాత్కాలిక శక్తి మూలాన్ని అందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

7. ఇండక్టర్:#

ఇండక్టర్ అనేది అయస్కాంత క్షేత్రంలో విద్యుత్ శక్తిని నిల్వ చేసే భాగం. ఇది కరెంట్ ప్రవాహంలో మార్పులను వ్యతిరేకించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఫిల్టర్లు మరియు ట్రాన్స్ఫార్మర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది.

8. ట్రాన్స్ఫార్మర్:#

ట్రాన్స్ఫార్మర్ అనేది ఒక వలయం నుండి మరొక వలయానికి విద్యుత్ శక్తిని విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ద్వారా బదిలీ చేసే పరికరం. ఇది వలయంలో వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ స్థాయిలను మార్చడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

9. డయోడ్:#

డయోడ్ అనేది కరెంట్ ఒక దిశలో మాత్రమే ప్రవహించడానికి అనుమతించే సెమీకండక్టర్ పరికరం. ఇది ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC)ని డైరెక్ట్ కరెంట్ (DC)గా సరిచేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు వివిధ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.

10. ట్రాన్సిస్టర్:#

ట్రాన్సిస్టర్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్ సిగ్నల్లను ప్రవర్ధించగల లేదా స్విచ్ చేయగల సెమీకండక్టర్ పరికరం. ఇది ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్ మరియు కంప్యూటర్లు, స్మార్ట్ఫోన్లు మరియు వివిధ ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

ఇవి విద్యుత్ వలయం యొక్క ప్రధాన భాగాలు. ఈ భాగాలను వివిధ రకాలుగా కలపడం ద్వారా, వివిధ రకాల ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు వ్యవస్థలను సృష్టించడం సాధ్యపడుతుంది.

విద్యుత్ వలయ సూత్రం#

విద్యుత్ వలయం అనేది విద్యుత్ ప్రవహించడానికి ఒక మార్గం. ఇది బ్యాటరీ వంటి విద్యుత్ శక్తి మూలం మరియు కాంతి బల్బ్ వంటి లోడ్ను కలిగి ఉంటుంది. ఒక వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం అనేక ప్రాథమిక సూత్రాల ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది.

ఓం నియమం#

ఓం నియమం వలయ సిద్ధాంతంలో అత్యంత ప్రాథమిక సూత్రం. ఒక వాహకం ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ దాని మీద అనువర్తించబడే వోల్టేజ్కు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో మరియు వాహకం యొక్క నిరోధానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని ఇది పేర్కొంటుంది.

$$I = V/R$$

ఎక్కడ:

• I అనేది ఆంపియర్లలో (A) కరెంట్
• V అనేది వోల్ట్లలో (V) వోల్టేజ్
• R అనేది ఓంలలో (Ω) నిరోధం

పవర్ సూత్రం#

ఒక వలయం ద్వారా వినియోగించబడే పవర్ అనేది విద్యుత్ శక్తి లోడ్కు బదిలీ చేయబడే రేటు. ఇది వోల్టేజ్ని కరెంట్తో గుణించడం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది.

$$P = VI$$

ఎక్కడ:

• P అనేది వాట్లలో (W) పవర్
• V అనేది వోల్ట్లలో (V) వోల్టేజ్
• I అనేది ఆంపియర్లలో (A) కరెంట్

నిరోధ సూత్రం#

ఒక వాహకం యొక్క నిరోధం అనేది కరెంట్ ప్రవాహానికి దాని వ్యతిరేకత యొక్క కొలత. ఇది వాహకం మీద అనువర్తించబడే వోల్టేజ్ను దాని ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్తో భాగించడం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది.

$$R = V/I$$

ఎక్కడ:

• R అనేది ఓంలలో (Ω) నిరోధం
• V అనేది వోల్ట్లలో (V) వోల్టేజ్
• I అనేది ఆంపియర్లలో (A) కరెంట్

కిర్చోఫ్ కరెంట్ నియమం (KCL)#

కిర్చోఫ్ కరెంట్ నియమం ప్రకారం, ఒక జంక్షన్లోకి ప్రవేశించే మొత్తం కరెంట్, జంక్షన్ నుండి బయటకు వెళ్లే మొత్తం కరెంట్కు సమానంగా ఉండాలి. ఈ నియమం చార్జ్ సంరక్షణ సూత్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

$$\Sigma I_{in} = \Sigma I_{out}$$

ఎక్కడ:

• Iin అనేది జంక్షన్లోకి ప్రవేశించే కరెంట్
• Iout అనేది జంక్షన్ నుండి బయటకు వెళ్లే కరెంట్

కిర్చోఫ్ వోల్టేజ్ నియమం (KVL)#

కిర్చోఫ్ వోల్టేజ్ నియమం ప్రకారం, ఒక వలయంలోని మూసివున్న లూప్ చుట్టూ ఉన్న వోల్టేజ్ల మొత్తం సున్నాకి సమానంగా ఉండాలి. ఈ నియమం శక్తి సంరక్షణ సూత్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

$$\Sigma V = 0$$

ఎక్కడ: V అనేది మూసివున్న లూప్ చుట్టూ ఉన్న వోల్టేజ్

కెపాసిటెన్స్ సూత్రం#

కెపాసిటెన్స్ అనేది ఒక భాగం విద్యుత్ చార్జ్ను నిల్వ చేసే సామర్థ్యం. ఇది భాగంపై నిల్వ చేయబడిన చార్జ్ను దాని మీద అనువర్తించబడే వోల్టేజ్తో భాగించడం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది.

$$C = Q/V$$

ఎక్కడ:

• C అనేది ఫారడ్లలో (F) కెపాసిటెన్స్
• Q అనేది కూలంబ్లలో (C) చార్జ్
• V అనేది వోల్ట్లలో (V) వోల్టేజ్

ఇండక్టెన్స్ సూత్రం#

ఇండక్టెన్స్ అనేది ఒక భాగం అయస్కాంత శక్తిని నిల్వ చేసే సామర్థ్యం. ఇది భాగం ద్వారా ఉన్న అయస్కాంత ఫ్లక్స్ లింకేజ్ను దాని ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్తో భాగించడం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది.

$$L = \Phi/I$$

ఎక్కడ:

• L అనేది హెన్రీలలో (H) ఇండక్టెన్స్
• Φ అనేది వెబర్-టర్న్లలో (Wb-t) అయస్కాంత ఫ్లక్స్ లింకేజ్
• I అనేది ఆంపియర్లలో (A) కరెంట్

ఇవి వలయ సిద్ధాంతంలో ఉపయోగించే ప్రాథమిక సూత్రాలలో కొన్ని మాత్రమే. ఈ సూత్రాలను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, మీరు మీ నిర్దిష్ట అవసరాలను తీర్చడానికి విద్యుత్ వలయాలను విశ్లేషించవచ్చు మరియు డిజైన్ చేయవచ్చు.

విద్యుత్ వలయాల రకాలు#

విద్యుత్ వలయాలు వాటి ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ స్వభావం ఆధారంగా రెండు ప్రధాన రకాలుగా వర్గీకరించబడతాయి:

1. డైరెక్ట్ కరెంట్ (DC) వలయాలు:#

• DC వలయాలు అవి, వాటిలో కరెంట్ ఒక స్థిరమైన దిశలో ప్రవహిస్తుంది.
• DC వలయాలలో కరెంట్ సాధారణంగా బ్యాటరీలు లేదా ఇతర DC పవర్ సోర్స్ల ద్వారా అందించబడుతుంది.
• DC వలయాలు స్మార్ట్ఫోన్లు, ల్యాప్టాప్లు మరియు డిజిటల్ కెమెరాలు వంటి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి.

2. ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC) వలయాలు:#

• AC వలయాలు అవి, వాటిలో కరెంట్ ఆవర్తనంగా దాని దిశను రివర్స్ చేస్తుంది.
• AC వలయాలలో కరెంట్ సాధారణంగా ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC) పవర్ సోర్స్ల ద్వారా అందించబడుతుంది, ఇవి ఇళ్లు మరియు కార్యాలయాలలోని విద్యుత్ అవుట్లెట్లు వంటివి.
• AC వలయాలు పవర్ ట్రాన్స్మిషన్ మరియు పంపిణీ వ్యవస్థలలో, అలాగే రెఫ్రిజిరేటర్లు, వాషింగ్ మెషీన్లు మరియు ఎయిర్ కండీషనర్లు వంటి అనేక గృహోపకరణాలలో సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి.

AC వలయాల ఉపరకాలు:#

• **సింగిల్-ఫే