इलेक्ट्रिकल सर्किटचे रेखीय आणि नॉन-रेखीय घटक

रेखीय घटक

इलेक्ट्रिक सर्किटचे ते घटक, ज्यासाठी व्होल्टेज I (U) वर विद्युत् प्रवाहाचे अवलंबन किंवा वर्तमान U (I) वरील व्होल्टेज, तसेच प्रतिरोध R, स्थिर असतात, त्यांना इलेक्ट्रिक सर्किटचे रेखीय घटक म्हणतात. . त्यानुसार, अशा घटकांचा समावेश असलेल्या सर्किटला रेखीय इलेक्ट्रिकल सर्किट म्हणतात.

रेखीय घटक एक रेखीय सममितीय वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य (CVC) द्वारे दर्शविले जातात, जे एका विशिष्ट कोनात उगमस्थानातून समन्वय अक्षांपर्यंत जाणाऱ्या सरळ रेषेसारखे दिसतात. हे दर्शविते की रेखीय घटकांसाठी आणि रेखीय इलेक्ट्रिकल सर्किट्ससाठी ओमचा कायदा काटेकोरपणे पाळले.

याव्यतिरिक्त, आम्ही केवळ R सक्रिय प्रतिरोधक घटकांबद्दलच नाही तर रेखीय इंडक्टन्स L आणि कॅपेसिटन्स C बद्दल देखील बोलू शकतो, जेथे विद्युत प्रवाहावर चुंबकीय प्रवाहाचे अवलंबित्व — Ф (I) आणि कॅपेसिटर चार्जवर अवलंबून असते. त्याच्या प्लेट्समधील व्होल्टेज — q (U).

रेखीय घटकाचे मुख्य उदाहरण आहे कॉइल केलेले वायर रेझिस्टर... विशिष्ट ऑपरेटिंग व्होल्टेज श्रेणीतील अशा रेझिस्टरद्वारे विद्युत् प्रवाह रेझिस्टन्सच्या मूल्यावर आणि रेझिस्टरला लागू केलेल्या व्होल्टेजवर अवलंबून असतो.

कंडक्टर वैशिष्ट्य (वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यपूर्ण) — वायरवर लागू होणारा व्होल्टेज आणि त्यातील विद्युत् प्रवाह यांच्यातील संबंध (सामान्यत: आलेख म्हणून व्यक्त केला जातो).

मेटल कंडक्टरसाठी, उदाहरणार्थ, त्यातील विद्युत् प्रवाह लागू व्होल्टेजच्या प्रमाणात आहे आणि म्हणूनच वैशिष्ट्य म्हणजे सरळ रेषा. रेषा जितकी जास्त असेल तितका वायरचा प्रतिकार कमी होईल. तथापि, काही कंडक्टर ज्यामध्ये विद्युतप्रवाह लागू व्होल्टेजच्या प्रमाणात नसतो (उदाहरणार्थ, गॅस डिस्चार्ज दिवे) अधिक जटिल, नॉन-रेखीय वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यपूर्ण असतात.

नॉन-रेखीय घटक

जर इलेक्ट्रिक सर्किटच्या घटकासाठी व्होल्टेजवरील विद्युत् प्रवाहाचे अवलंबन किंवा विद्युत् प्रवाहावरील व्होल्टेज तसेच प्रतिरोधक R स्थिर नसतात, म्हणजेच ते विद्युत् प्रवाहावर किंवा लागू केलेल्या व्होल्टेजवर अवलंबून बदलतात, तर असे घटक त्यांना नॉनलाइनर म्हणतात आणि त्यानुसार, एक इलेक्ट्रिक सर्किट, ज्यामध्ये कमीतकमी एक नॉनलाइनर घटक असतो, बाहेर वळते. नॉन-लिनियर इलेक्ट्रिक सर्किट.

नॉन-रेखीय घटकाचे वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य यापुढे आलेखावरील सरळ रेषा नाही, ते अ-रेखीय आणि अनेकदा असममित आहे, जसे की अर्धसंवाहक डायोड. इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या नॉन-रेखीय घटकांसाठी ओमचा नियम पूर्ण होत नाही.

या संदर्भात, आपण केवळ इन्कॅन्डेन्सेंट दिवा किंवा अर्धसंवाहक यंत्राविषयीच बोलू शकत नाही, तर नॉन-लिनियर इंडक्टन्स आणि कॅपेसिटरबद्दल देखील बोलू शकतो, जेथे चुंबकीय प्रवाह Φ आणि चार्ज q हे कॉइलच्या प्रवाहाशी किंवा दरम्यानच्या व्होल्टेजशी अ-रेखीयपणे संबंधित आहेत. कॅपेसिटरच्या प्लेट्स. म्हणून, त्यांच्यासाठी वेबर-अँपिअर वैशिष्ट्ये आणि कुलॉम्ब-व्होल्ट वैशिष्ट्ये नॉन-रेखीय असतील, ते टेबल, आलेख किंवा विश्लेषणात्मक कार्यांद्वारे सेट केले जातात.

नॉन-रेखीय घटकाचे उदाहरण म्हणजे इनॅन्डेन्सेंट दिवा. दिव्याच्या फिलामेंटमधून प्रवाह वाढल्याने, त्याचे तापमान वाढते आणि प्रतिकार वाढतो, याचा अर्थ असा होतो की तो स्थिर नाही आणि म्हणूनच विद्युतीय सर्किटचा हा घटक नॉन-रेखीय आहे.

स्थिर प्रतिकार

नॉन-रेखीय घटकांसाठी, त्यांच्या I — V वैशिष्ट्याच्या प्रत्येक बिंदूवर एक विशिष्ट स्थिर प्रतिकार वैशिष्ट्यपूर्ण असतो, म्हणजेच आलेखाच्या प्रत्येक बिंदूवर प्रत्येक व्होल्टेज-टू-करंट गुणोत्तराला विशिष्ट प्रतिरोध मूल्य नियुक्त केले जाते. ते असे मोजले जाऊ शकते क्षैतिज I-अक्षापर्यंत आलेखाच्या उताराच्या कोन अल्फाची स्पर्शिका, जणू काही हा बिंदू रेषा आलेखावर आहे.

विभेदक प्रतिकार

नॉनलाइनर घटकांमध्ये तथाकथित विभेदक प्रतिरोध देखील असतो, जो विद्युत् प्रवाहातील संबंधित बदलाच्या व्होल्टेजमध्ये असीम लहान वाढीचे गुणोत्तर म्हणून व्यक्त केला जातो. दिलेल्या बिंदूवर आणि क्षैतिज अक्षाच्या स्पर्शिकेच्या I — V वैशिष्ट्यांमधील कोनाच्या स्पर्शिका म्हणून या प्रतिकाराची गणना केली जाऊ शकते.

हा दृष्टिकोन साध्या नॉनलाइनर सर्किट्सचे विश्लेषण आणि गणना शक्य तितके सोपे करते.

वरील आकृती एका सामान्याचे I — V वैशिष्ट्य दर्शवते डायोड… हे कोऑर्डिनेट प्लेनच्या पहिल्या आणि तिसऱ्या क्वाड्रंटमध्ये स्थित आहे, हे आम्हाला सांगते की डायोडच्या pn-जंक्शनवर (एका दिशेने किंवा दुसर्‍या दिशेने) सकारात्मक किंवा नकारात्मक व्होल्टेज लागू केल्यास, पुढे किंवा उलट पूर्वाग्रह असेल. डायोडच्या pn-जंक्शन पासून. डायोडवरील व्होल्टेज दोन्ही दिशेने वाढत असताना, विद्युत प्रवाह सुरुवातीला किंचित वाढतो आणि नंतर वेगाने वाढतो. या कारणास्तव, डायोड अनियंत्रित नॉनलाइनर बायपोलर नेटवर्कशी संबंधित आहे.

ही आकृती ठराविक I — V वैशिष्ट्ये असलेले कुटुंब दर्शवते. फोटोडायोड वेगवेगळ्या प्रकाश परिस्थितीत. फोटोडायोडच्या ऑपरेशनचा मुख्य मोड रिव्हर्स बायस मोड आहे, जेव्हा स्थिर प्रकाश प्रवाह Ф वर ऑपरेटिंग व्होल्टेजच्या बर्‍यापैकी विस्तृत श्रेणीमध्ये प्रवाह व्यावहारिकपणे बदलत नाही. या परिस्थितीत, फोटोडायोड प्रकाशित करणार्‍या प्रकाश प्रवाहाचे मॉड्यूलेशन फोटोडायोडद्वारे विद्युत प्रवाहाचे एकाचवेळी मॉड्यूलेशनमध्ये परिणाम करेल. अशा प्रकारे, फोटोडायोड हे नियंत्रित नॉनलाइनर द्विध्रुवीय उपकरण आहे.

हे VAC आहे थायरिस्टर, येथे तुम्ही कंट्रोल इलेक्ट्रोड करंटच्या विशालतेवर त्याचे स्पष्ट अवलंबित्व पाहू शकता. पहिल्या कोनमापक यंत्र मध्ये - thyristor कार्यरत विभाग. तिसऱ्या चतुर्थांश मध्ये, I — V वैशिष्ट्याची सुरूवात एक लहान विद्युत प्रवाह आणि एक मोठा लागू व्होल्टेज आहे (बंद स्थितीत, थायरिस्टरचा प्रतिकार खूप जास्त असतो). पहिल्या क्वाड्रंटमध्ये, करंट जास्त आहे, व्होल्टेज ड्रॉप लहान आहे - थायरिस्टर सध्या उघडे आहे.

जेव्हा नियंत्रण इलेक्ट्रोडवर विशिष्ट प्रवाह लागू केला जातो तेव्हा बंद स्थितीपासून मुक्त स्थितीत संक्रमणाचा क्षण येतो. थायरिस्टरद्वारे प्रवाह कमी झाल्यावर खुल्या स्थितीपासून बंद स्थितीत संक्रमण होते.अशाप्रकारे, थायरिस्टर एक नियंत्रित नॉन-रेखीय तीन-ध्रुव आहे (ट्रान्झिस्टरप्रमाणे जेथे कलेक्टर करंट बेस करंटवर अवलंबून असतो).