ఒక సంవృత వలయంలో విద్యుత్ ప్రవహించాలంటే బ్యాటరీ ఉండాలి, లేదా ఉష్ణయుగ్మంలో అయితే సంధుల మధ్య ఉష్ణోగ్రతా భేదమైనా ఉండాలి. మరి ఈ రెండు విధాలుగా కాకుండా ఒక సంవృత వలయంలో విద్యుత్ను ఉత్పత్తి చేయగలమా? యాంత్రికశక్తిని విద్యుత్శక్తిగా మార్చగలమా ?
ఇలాంటి ప్రశ్నలకు సమాధానాలు కావాలంటే విద్యుదయస్కాంత శాస్త్రాన్ని చదవాలి.
ఈ శాస్త్ర విజ్ఞానానికి మొదటి ప్రేరణ ఆయర్స్టెడ్ ప్రయోగం. అదేంటో మొదట తెలుసుకుందాం.
ఒక విద్యుత్ వాహకపు తీగ దగ్గరలో అయస్కాంత సూచిని ఉంచి తీగద్వారా విద్యుత్ను పంపిస్తే అయస్కాంత సూచి అపవర్తనం చెందుతుంది. ఈ అయస్కాంత సూచి అపవర్తనం చెందడానికి కారణం తీగ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు ఉత్పన్నమయ్యే అయస్కాంత క్షేత్రమే. ఈ అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను తెలుసుకోవడానికి, కుడి అరచేతిలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగను పట్టుకుంటే విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను బొటన వేలు సూచిస్తుంది. మిగతా వేళ్లు ముడుచుకునే దిశలో అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ ఉంటుంది.
అయస్కాంత ప్రేరణ 'B' విలువను ఆంపియర్ నియమం నుంచి తెలుసుకోవచ్చు.
ఆంపియర్ నియమం:
' i ' విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న వాహకం చుట్టూ తీసుకున్న ఒక సంవృత పరిపథంలో అయస్కాంత ప్రేరణ B, అల్పాంశం dl ల అదిశాలబ్ధం B.dl యొక్క రేఖీయ సమాకలనం 0i కి సమానం.
విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తిన్నటి పొడవైన వాహకం దగ్గర ఏర్పడే అయస్కాంత ప్రేరణ.
పటంలో చూపినట్లు పొడవైన తిన్నటి వాహకంలో 'i' విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. దాని నుంచి r లంబ దూరంలో P అనే బిందువు ఉంది. వాహకాన్ని కేంద్రంగా P బిందువు ద్వారా r వ్యాసార్ధం ఉన్న ఒక వృత్తాన్ని నిర్మించాలి. ఈ వృత్తం మీద ఏదైనా బిందువు వద్ద అయస్కాంత ప్రేరణ, దాని వద్ద గీసిన స్పర్శరేఖ dl దిశలో ఉంటుంది.
P బిందువు దగ్గర B
ఈ నియమాన్ని తిన్నటి పొడవైన వాహకాలకు మాత్రమే ఉపయోగించగలం లేదా బయోట్ సవర్ట్ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి B విలువను లెక్కించాలి.
బయోట్ - సవర్ట్ సూత్రం:
పటంలో చూపినట్లు QR వాహకంలో i విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. ఈ వాహకంలో dl అనేది రేఖా అల్పాంశం. విద్యుత్ ప్రవాహదిశ అల్పాంశదిశలోనే ఉంది. అప్పుడు idl విద్యుత్ అల్పాంశం అవుతుంది. వాహకం నుంచి r దూరంలో P బిందువు వద్ద idl అల్పాంశం వల్ల అయస్కాంత ప్రేరణ dB విలువ బయోట్ సవర్ట్ సూత్రం నుంచి
dB తో i, dl, r, θ ల మధ్య సంబంధం
మొత్తం వాహకం యొక్క అయస్కాంత ప్రేరణ
విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న వృత్తాకార తీగచుట్ట కేంద్రం వద్ద ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రం.
పటంలో చూపినట్లు r వ్యాసార్ధం ఉన్న తీగచుట్ట ద్వారా i విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు తీగచుట్ట కేంద్రం వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రం కనుక్కోవాలంటే తీగచుట్ట పైన dl-రేఖా అల్పాంశాన్ని ఎన్నుకోవాలి. బయోట్-సవర్ట్ సూత్రం ప్రకారం idl అల్పాంశం వల్ల కేంద్రం వద్ద ఏర్పడే అయస్కాంత ప్రేరణ
r అనేది, అల్పాంశాన్ని, కేంద్రాన్ని కలిపే సదిశ. అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ పేపరు తలానికి లంబంగా లోపలికి చొచ్చుకుపోయినట్లు ' ×' గుర్తుతో చూపవచ్చు.
దీన్ని సమాకలనం చేస్తే ఫలిత అయస్కాంత క్షేత్రం వస్తుంది.
విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న వృత్తాకార తీగచుట్ట వల్ల అక్షీయ రేఖ వెంబడి ఏర్పడే అయస్కాంత ప్రేరణ
పటంలో చూపినట్లు r వ్యాసార్ధం ఉన్న తీగచుట్ట ద్వారా i విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. తీగచుట్ట అక్షంపై దాని
కేంద్రం 'O' నుంచి x దూరంలో p అనే బిందువు వద్ద B విలువ,
B దిశ తీగచుట్ట అక్షం వెంబడే ఉంటుంది. తీగచుట్ట కేంద్రం వద్ద x = 0 ప్రతిక్షేపిస్తే B విలువ
ఇక్కడ అయస్కాంత ప్రేరణ B దిశగా తీగచుట్ట తలానికి లంబంగా ఉంటుంది.
టాంజెంట్ గాల్వనా మీటరు - సూత్రం
పనిచేసే విధానం :
ఇది కదిలే అయస్కాంత రకం గాల్వనా మీటరు. ఇది టాంజెంట్ సూత్రం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది.
దీనిలో ఒక వృత్తాకార తీగచుట్ట ఉంటుంది. ఈ తీగచుట్ట కేంద్రం వద్ద అపవర్తన అయస్కాంత మాపకం అమర్చడానికి తగిన ఏర్పాటు ఉంటుంది. ఈ తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత ప్రేరణ B, క్షితిజ సమాంతర భూ అయస్కాంత అంశం BHకు లంబంగా అనువర్తితం చేయడం వల్ల కంపాస్బాక్స్లోని అయస్కాంత సూచిక భూ అయస్కాంత మెరీడియన్ నుంచి θ కోణం చేస్తూ అపవర్తనం చెందితే B, BH ల మధ్య సంబంధం.
B = BH tan θ
సర్దుబాట్లు:
అపవర్తన అయస్కాంత మాపకంలో అయస్కాంత సూచి యామ్యోత్తర రేఖను సూచించాలి. గుండ్రటి తీగచుట్ట చట్రం తలాన్ని అయస్కాంత మెరీడియన్కు సమాంతరంగా తిప్పాలి. కంపాస్ క్షితిజ సమాంతరంగా ఉండాలి. తీగచుట్టలో i విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు దాని కేంద్రం వద్ద మరియు B = BHtanθ
విద్యుత్ ప్రవాహం అపవర్తన టాంజెంట్కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాబట్టి ఈ గాల్వనా మాపకాన్ని టాంజెంట్ గాల్వనా మీటరు అంటారు.
క్షయకారకం (k) నిర్వచనం:
ఇది టాంజెంట్ గాల్వనా మీటరులో 450 అపవర్తనం రావడానికి పంపించే విద్యుత్ ప్రవాహానికి సమానం
i = k (θ = 450 అయితే). దీని ప్రమాణం ఆంపియర్.
అయస్కాంత క్షేత్రంలో చలనంలో ఉండే ఆవేశంపై పనిచేసే బలం :
B ప్రేరణ ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రంలో 'v' వేగంతో ఒక ఆవేశిత కణం క్షేత్ర దిశకు θ కోణంతో చలనంలో
ఉన్నప్పుడు దానిపై కొంత బలం పనిచేస్తుంది. ఈ బల పరిమాణం F విలువ
F = q v B sinθ
లేదా సదిశా రూపంలో F = q (v × B) బల దిశ , B తలానికి లంబంగా ఉన్న తలంలో ఉంటుంది.
v, B ల మధ్య కోణం 900 అయితే అయస్కాంత క్షేత్రం కలిగించే బలం గరిష్ఠం. దీని విలువ F = q v B.
F ఎప్పుడూ v ,B సమతలానికి లంబంగా ఉండటం వల్ల ఆవేశంపై బలం చేసే పని శూన్యం. అయస్కాంత ప్రేరణ వల్ల ఆవేశ చలన దిశలో మార్పు వస్తుంది కానీ గతిజశక్తి మారదు.
అయస్కాంత క్షేత్రంలో విద్యుత్ ప్రవాహ వాహకంపై పనిచేసే బలం :
l పొడవు, A మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం కలిగి, i విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న ఒక వాహకాన్ని ఏకరీతి అయస్కాంత ప్రేరణ B కలిగిన క్షేత్రంలో ఉంచినప్పుడు
వాహకంలో విద్యుత్ ప్రవాహం చలించే ఆవేశాల వల్ల ఏర్పడుతుంది. కాబట్టి ఒక్కో ఆవేశంపై పనిచేసే బలం
విద్యుదయస్కాంత శాస్త్రం. >> Page - 10
F' = q vdB sinθ ( ... vd ఆవేశాల డ్రిప్ట్ వేగం θ , vd,B ల మధ్యకోణం)
వాహకంలో N ఆవేశాలు ఉన్నప్పుడు మొత్తం బలం F = F'N
కానీ N విలువ N = nlA ( ... n ప్రమాణ ఘనపరిమాణంలో ఉన్న ఆవేశాల సంఖ్య)
F = F'nlA
F = qvdB sinθ nlA
F = (n q vd A)(l B sinθ)
F = i l B sinθ (... n q vdA = i)
F = i (l × B)
F దిశ l , మరియు B సదిశ రాశుల వల్ల ఏర్పడే తలానికి లంబదిశలో ఉంటుంది.
బల దిశను ఫ్లెమింగ్ ఎడమచేతి నిబంధనను ఉపయోగించి తెలుసుకోవచ్చు.
ఫ్లెమింగ్ ఎడమచేతి నిబంధన :
ఈ నియమం ఉపయోగించి అయస్కాంత క్షేత్రంలో చలనంలో ఉన్న ఆవేశిత కణంపై పనిచేసే బలదిశను తెలుసుకోవచ్చు.
విద్యుత్ ప్రవహించే రెండు తిన్నటి సమాంతర వాహకాల మధ్య పనిచేసే బలం :
పటంలో చూపినట్లు రెండు సమాంతర వాహకాలు r దూరంలో ఉన్నాయి. వీటిలో ఒకే దిశలో i, i2 విద్యుత్ ప్రవహిస్తోంది అనుకుందాం.
I వ రూపంలో ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం వల్ల r దూరంలోని II వ వాహక తీగ వద్ద అయస్కాంత ప్రేరణ
ఈ B1 అయస్కాంత ప్రేరణలోని II వ తీగలో i2 విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు పనిచేసే బలం:
వాహకం ఏకాంక పొడవుపై పనిచేసే బలం , ఈ సమీకరణం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించే రెండు సమాంతర వాహకాల మధ్య ఏకాంక పొడవుపై పనిచేసే బలాన్ని ఇస్తుంది.
విద్యుత్ ప్రవాహం రెండు వాహకాల్లో ఒకే దిశలో ఉంటే అవి ఆకర్షించుకుంటాయి. వ్యతిరేక దిశలో ఉంటే వికర్షించుకుంటాయి.
ఆంపియర్ నిర్వచనం :
తిన్నగా సమాంతరంగా ఉండి అనంతమైన పొడవు ఉన్న రెండు సమాంతర వాహకాలు తమ ద్వారా ఒకే విలువ గల విద్యుత్ ప్రవాహాలను తీసుకువెళ్తూ శూన్యంలో 1 m ఎడంగా ఉన్నప్పుడు వాటి మధ్య ప్రతి మీటరు పొడవుకు 2×10-7 Nm-1 బలం ఉత్పాదించడానికి ఆ రెండు వాహకాల్లో ఒక్కోదానిలో ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహ విలువను ఒక ఆంపియర్ అంటారు.
విద్యుత్ వలయం ఒక ద్విధ్రువంలా పనిచేయడం
విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న వృత్తాకార వలయ అక్షంపై కేంద్రం నుంచి x దూరంలో ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత
ఈ సమీకరణాన్ని దండాయస్కాంత అక్షీయ రేఖపై ఏర్పడే అయస్కాంత ప్రేరణకు సమీకరణం తో పోల్చితే M = n i A అని తెలుస్తుంది. n i A అనేది విద్యుత్ వలయం యొక్క అయస్కాంత భ్రామకాన్ని ఇస్తుంది.
పరిభ్రమిస్తున్న ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ద్విధ్రువ అయస్కాంత భ్రామకం:
ఒక ఎలక్ట్రాన్ r వ్యాసార్ధం ఉన్న ఒక వృత్తాకార కక్ష్యలో 'v' వేగం, '' పౌనఃపున్యంతో పరిభ్రమించేటప్పుడు ఒక సెకను కాలంలో ఎలక్ట్రాన్ పరిభ్రమించిన పరిభ్రమణాల సంఖ్య
అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్న తీగచుట్టపై పనిచేసే బలం, టార్క్:
ABCD ఒక దీర్ఘచతురస్రాకార విద్యుత్ వలయం. AB = CD = l పొడవును సూచిస్తే AD = BC = b వెడల్పును సూచిస్తుంది. దీన్ని B అయస్కాంత ప్రేరణ ఉన్న క్షేత్రంలో ప్రవేశపెట్టాలి. వలయ తలానికి గీసిన లంబం (ON) క్షేత్ర దిశలో θ కోణం చేస్తుంది.
AD, BC భుజాలపై పనిచేస్తున్న బలాలు ఒకదాన్నొకటి రద్దు చేసుకుంటాయి.
AB, CD భుజాలు అయస్కాంత క్షేత్రానికి లంబంగా ఉండటం వల్ల ఈ భుజాలపై పనిచేసే బలాలు ilB. బలాల వల్ల బలయుగ్మం ఏర్పడుతుంది.
బలయుగ్మం = బలం × రెండు బలాల మధ్య లంబదూరం
n చుట్లున్న వలయానికి = n i AB sinθ . క్షేత్ర దిశలో వలయతలం θ కోణం చేస్తే = ni AB cosθ .
తీగచుట్ట తలం, అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు సమాంతరంగా ఉన్నప్పుడు టార్క్ గరిష్ఠం. అంటే = niAB. ఎప్పుడైతే తీగచుట్ట తలం అయస్కాంత క్షేత్రానికి లంబంగా ఉంటుందో అప్పుడు టార్క్ విలువ కనిష్ఠం (శూన్యం).
... = 0
కదిలే తీగచుట్ట గాల్వనా మీటరు నిర్మాణం, పనిచేసే విధానం :
తీగచుట్ట ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు దానిపై పనిచేసే టార్క్
= niAB కు సమానం. ఫలితంగా తీగచుట్ట అపవర్తనం చెంది ఫాస్ఫర్ బ్రాంజ్ తంతువు పురి పెట్టబడుతుంది. తంతువులో పునఃస్థాపక టార్క్ ఉత్పన్నం అవుతుంది.
అపవర్తన టార్క్, పునఃస్థాపక టార్క్లు సమానమైతే తీగచుట్ట నిశ్చల స్థితిని పొందుతుంది. అప్పుడు అపవర్తన కోణం θ అయితే పునఃస్థాపక టార్క్ = Cθ
తీగచుట్ట అపవర్తన కోణం దాని ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అపవర్తనాన్ని కొలిచి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని లెక్కించవచ్చు. దీని సహాయంతో 10-9 A వరకు అల్ప విద్యుత్ ప్రవాహాలను కచ్చితంగా కొలవచ్చు.
కదిలే తీగచుట్ట గాల్వనా మీటరును టాంజెంట్ గాల్వనా మీటరుతో పోల్చడం :
కదిలే తీగచుట్ట గాల్వనా మీటరును అమ్మీటరుగా, ఓల్టు మీటరుగా మార్చడం:
కదిలే తీగచుట్ట గాల్వనా మాపకానికి సమాంతరంగా అత్యల్ప నిరోధాన్ని కలిపితే అది అమ్మీటరుగా మారుతుంది.
దీన్ని వలయంలో శ్రేణిలో కలిపి, వలయంలో ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలవచ్చు. దీని నిరోధాన్ని తక్కువగా ఉంచడం వల్ల వలయంలో నిరోధం, విద్యుత్ ప్రవాహ విలువలు మారకుండా ఉంటాయి.
పటంలోని బిందువు A కు కిర్కాఫ్ మొదటి నియమం అనువర్తిస్తే i = ig + is
G , S లు సమాంతరంగా కలవడం వల్ల వాటి చివర్లలో పొటెన్షియల్ సమానం.
గాల్వనా మీటరులో ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం మొత్తం విద్యుత్ ప్రవాహంలో ()వ భాగమైతే
ఈ సూత్రం ఆధారంగా s విలువను నిర్ణయించవచ్చు.
is , ig కనుక్కోవడానికి సమీకరణాలు
గాల్వనా మీటరును వోల్టు మీటరుగా మార్చడం:
పటంలో చూపినట్లు ఒక గాల్వనా మాపకానికి శ్రేణిలో అధిక నిరోధం కలిపితే అది వోల్టు మీటరు గా మారుతుంది.దీన్ని వలయం లో కలపాలి. దీని ద్వారా స్వల్ప విద్యుత్ మాత్రంమే ప్రసరించాలి.
దీనికి నిరోధం అధికంగా ఉండాలి. ఆదర్శ వోల్టు మీటరు నిరోధం అనంతం.
కొలవాల్సిన పొటెన్షియల్ లేదా వోల్టు మీటరు రేంజ్ V అయితే,
V = (R + G)ig
ఈ సమీకరణం నుంచి R విలువను లెక్కిస్తారు.
విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ :
ఒక తీగచుట్టకు, అయస్కాంత క్షేత్రానికి మధ్య సాపేక్ష చలనం వల్ల తీగచుట్టలో విద్యుత్ చాలక బలం ప్రేరితమవుతుంది. దీన్నే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ అంటారు.
విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణకు కారణం తీగచుట్ట తలం ద్వారా ప్రయాణించే అయస్కాంత అభివాహం కాలంతో పాటు మారినప్పుడు ఆ తీగచుట్టలో ప్రేరిత విద్యుత్ చాలక బలాన్ని కలిగిస్తుంది.
కదిలే ఎలక్ట్రానులు (విద్యుత్ ప్రవాహం) అయస్కాంత క్షేత్రానికి కారణభూతమైతే, కదిలే అయస్కాంత క్షేత్రం ఎలక్ట్రానుల కదలికకు (విద్యుత్ ప్రవాహానికి) కారణమవుతుంది.
అయస్కాంత అభివాహం :
కొంత వైశాల్యంలోని తీగ చుట్ట తలానికి లంబంగా వెళ్లేఅయస్కాంత ప్రేరణ రేఖల సంఖ్యను అయస్కాంత అభివాహం (∅) అంటారు.
తీగచుట్ట తలానికి గీసిన లంబరేఖ అయస్కాంత ప్రేరణ B తో చేసే కోణం θ అయితే అయస్కాంత అభివాహం
∅ = AB కు సమానం లేదా ∅ = B . A
తీగచుట్టలో N చుట్లు ఉంటే
∅ = NABCosθ
అభివాహం ప్రమాణం వెబర్ (Wb)
ప్రేరిత విద్యుత్ చాలక బలం - ఫారడే, లెంజ్ నియమాలు :
ఫారడే నియమం :
ఒక విద్యుత్ వలయంలోని అయస్కాంత అభివాహం మారినప్పుడు, ఆ వలయంలో ప్రేరిత విద్యుత్ చాలక బలం ఏర్పడుతుంది.
లెంజ్ నియమం :
ప్రేరిత ప్రవాహదిశ ఎప్పుడూ దాన్ని కలిగించిన అయస్కాంత క్షేత్ర అభివాహ మార్పును వ్యతిరేకిస్తుంది.
ఉదా : ఒక తీగచుట్ట తలానికి దగ్గరగా అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం వస్తున్నప్పుడు తీగ యొక్క ఆ తలం ఉత్తర ధ్రువంగా ప్రవర్తించేలా అందులో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
లెంజ్ నియమం నుంచి ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహదిశను కనుక్కోవచ్చు.
ఒక వాహక సంవృత పరిపథంలోని అభివాహం యొక్క రుణాత్మక మార్పురేటు దానిలోని ప్రేరిత విద్యుత్ చాలక బలానికి సమానం.
(- గుర్తు లెంజ్ నియమం నుంచి తీసుకున్నారు)
N చుట్లున్న తీగచుట్ట విషయంలో
ఫ్లెమింగ్ కుడి చేతి నిబంధన :
అయస్కాంత క్షేత్రంలో విద్యుత్ వాహకాన్ని ఒకదాన్ని చలింపచేస్తే దానిలో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహిస్తుంది. ఈ ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను ఫ్లెమింగ్ కుడిచేతి నిబంధన ఆధారంగా తెలుసుకోవచ్చు.
కుడిచేతి బొటనవేలు, చూపుడువేలు, మధ్యవేలు పరస్పరం లంబంగా ఉండేలా చాపితే చూపుడువేలు అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను, బొటనవేలు వాహకం కదిలే దిశను తెలిపితే, మధ్యవేలు ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహదిశను సూచిస్తుంది.
స్వయం ప్రేరణ :
ఒక వాహక సంవృత పరిపథం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపినప్పుడు ఆ పరిపథ ఆవృత వైశాల్యంలో అయస్కాంత అభివాహం ' ' ఏర్పడుతుంది. పరిపథంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మారిస్తే అభివాహం మారుతుంది.
స్వయం ప్రేరకత :
ఒక పరిపథంలో విద్యుత్ ప్రవాహం మార్పు ఒక సెకనుకు ఒక ఆంపియర్ అయితే ఆ వలయంలో ప్రేరితమయ్యే వి.చా.బ. స్వయం ప్రేరణ గుణకానికి సమానం.
అన్యోన్య ప్రేరణ :
దగ్గర దగ్గరగా ఉన్న రెండు తీగచుట్టల్లో ఒకదానిలో విద్యుత్ ప్రవాహంలో మార్పు వల్ల రెండో తీగచుట్టలో విద్యుత్చాలక బలం ప్రేరితమవుతుంది. దీన్నే అనోన్య ప్రేరణ అంటారు.
ఒక తీగచుట్టలో కాలంలో మారే విద్యుత్ ప్రవాహం కాలంలో మారే అభివాహాన్ని ఉత్పన్నం చేస్తుంది. ఈ మారుతున్న అభివాహం దగ్గర ఉన్న రెండో తీగ చుట్ట తలం ద్వారా ప్రయాణించిన దానిలో ప్రేరిత విద్యుత్చాలక బలం ఉత్పన్నం అవుతుంది.
గౌణ తీగచుట్టలోని అయస్కాంత అభివాహం ప్రాథమిక తీగ చుట్టలో ప్రవహిస్తున్న విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
అన్యోన్య ప్రేరకత నిర్వచనం :
ఒక తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ మార్పు రేటు 1 AS-1 అయితే రెండో తీగచుట్టలో ప్రేరిత విద్యుత్చాలక బలం ఆ రెండు తీగచుట్టల అన్యోన్య ప్రేరకతకు పరిమాణంలో సమానం.
అన్యోన్య ప్రేరకత
1) తీగచుట్ల ఆకారం మీద
2) చుట్ల సంఖ్య మీద
3) చుట్టల్లోని యానకంపై
4) తీగచుట్ట దిగ్విన్యాసంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
పరివర్తక నియమం :
ఒక వలయంలోని విద్యుత్ సామర్థ్యాన్ని అదే పౌనఃపున్యంతో మరో వలయంలోకి పరివర్తనం చేసే పరికరమే పరివర్తకం.
పరివర్తకం దగ్గర దగ్గరగా ఉన్న రెండు తీగచుట్టల మధ్య ఉండే అన్యోన్య ప్రేరణ సూత్రంపై పనిచేస్తుంది.
దీన్ని ఉపయోగించి AC కరెంట్ యొక్క వోల్టేజిని పెంచడం లేదా తగ్గించడం చేయవచ్చు. విద్యుత్ సామర్థ్యంలో మాత్రం మార్పు ఉండదు.
పటంలో చూపినట్లు హెచ్చు ప్రావేశశీల్యత ఉన్న పదార్థంతో చేసిన అవిచ్ఛిన్నంగా ఉండే ఇనుప కాండంపై రెండు తీగచుట్టలను ఏర్పాటు చేస్తారు.
మొదటి తీగచుట్టలోని చుట్ల సంఖ్యతో పోలిస్తే రెండోదానిలో చుట్ల సంఖ్య ఎక్కువ అయితే వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది, తగ్గితే వోల్టేజ్ కూడా తగ్గుతుంది.
పరివర్తకంలోని ప్రాథమిక, గౌణ తీగచుట్టల్లోని చుట్ల సంఖ్య N1, N2, విద్యుత్చాలక బలాలు E1, E2; విద్యుత్ ప్రవాహాలు i1, i2 అయితే వాటి మధ్య సంబంధం
ప్రేరకంలో ప్రవాహం వృద్ధి, క్షీణతలు :
పటంలో చూపినట్లు ఒక నిరోధం, ప్రేరకాలను రెండు మార్గాలున్న ఏకముఖ విద్యుత్చాలక బలం E ఉన్న జనకంతో శ్రేణిలో కలిపి key ను a కు తాకిస్తే వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం శూన్య విలువ నుంచి గరిష్ఠ విలువ i0 కు పెరుగుతుంది.
ప్రేరకంలో ఉత్పన్నమయ్యే ప్రేరిత విద్యుత్చాలక బలం ప్రేరకం ప్రవాహ పెరుగుదలను వ్యతిరేకిస్తుంది. కాబట్టి ప్రవాహ పెరుగుదల రేటు క్షీణిస్తుంది.
ప్రవాహ పెరుగుదల :
వలయంలో ఏదైనా t కాలం వద్ద i ప్రవాహం ఉంటే ప్రేరిత విద్యుత్చాలక బలం మరియు ప్రభావక విద్యుత్చాలక బలం అవుతుంది.
ఈ సంవృత వలయానికి కిర్కాఫ్ రెండో నియమాన్ని అనువర్తిస్తే
దీన్ని సమాకలనం చేసి సాధిస్తే ఏదైనా కాలం t వద్ద విద్యుత్ ప్రవాహం అవుతుంది.
i విలువ ఎప్పుడు కూడా i0 ను చేరలేదు. దీనికి కారణం
ను ప్రేరక కాల స్థిరాంకం అంటారు.
సెకనుల తర్వాత ప్రవాహం శూన్య విలువ నుంచి గరిష్ఠ నిలకడ స్థాయి విలువలో 63% చేరుతుంది.
విద్యుత్ ప్రవాహ వృద్ధిని కింది పటం తెలుపుతుంది.
ప్రవాహ క్షీణత :
స్విచ్ S ను b కి కలిపితే బ్యాటరీ వలయం నుంచి తొలగి, ప్రవాహం తగ్గడం ప్రారంభం అవుతుంది.
క్షీణత సమయంలో ప్రేరకంలో ప్రేరిత విద్యుత్చాలక బలం విలువ Ri కి సమానం.
దీన్ని సమాకలనం చేసి సాధిస్తే
ఈ సమీకరణం వలయంలో ప్రవాహం ఘాతాంక పద్ధతిలో క్షీణిస్తుందని తెలుపుతుంది.
37.6% i0 కు చేరే కాలాన్ని ప్రేరక కాల స్థిరాంకం అంటారు.
కెపాసిటర్ ఆవేశ వృద్ధి, క్షీణతలు :
పటంలో చూపినట్లు కెపాసిటర్, నిరోధం, బ్యాటరీని శ్రేణిలో కలిపి వలయాన్ని ఏర్పరచాలి. కీ k ను a కు కలిపితే కెపాసిటర్ ఆవేశితమవుతుంది. కెపాసిటర్ పలకలపై ఉన్న ఆవేశం పెరుగుతున్న ఆవేశాన్ని వ్యతిరేకిస్తుంది. వలయంలో వ్యతిరేక విద్యుత్చాలక బలం ఏర్పడుతుంది.
వలయానికి కిర్కాఫ్ రెండో నియమాన్ని అనువర్తిస్తే
ఈ సమీకరణం ఏదైనా కాలం t వద్ద కెపాసిటర్ పలకలపై ఉన్న ఆవేశాన్ని ఇస్తుంది. t = CR అయినప్పుడు కెపాసిటర్పై ఆవేశం
q = 0.63 q0
ఇక్కడ CR ను కెపాసిటివ్ కాల స్థిరాంకం అంటారు. కెపాసిటర్పై ఆవేశం వృద్ధిరేటు మొదట్లో చాలా ఎక్కువగా, కాలం గడిచినకొద్దీ తక్కువగా ఉంటుంది.
ఆవేశ క్షీణత :
కెపాసిటర్ను పూర్తిగా ఆవేశితపరచిన తర్వాత మోర్సు కీని 'b' కి కలిపితే, ఇప్పుడు కెపాసిటర్ ఒక నిర్ణీత రేటుతో ఉత్సర్గపరచబడుతుంది.
వలయం నుంచి బ్యాటరీని తొలగించాక పలకల మధ్య పొటెన్షియల్ తేడా విద్యుత్చాలక బలజనకం అవుతుంది. ఇప్పుడు కిర్కాఫ్ రెండో నియమం ప్రకారం
t = CR సెకనుల తర్వాత కండెన్సర్పై ఆవేశం 0.37 q0 అవుతుంది. CR ని వలయం యొక్క కెపాసిటల్ కాల స్థిరాంకం అంటారు.