ප්‍රේරක සාකච්ඡා ප්‍රශ්න සඳහා උදාහරණය
ප්‍රේරකයක් යනු චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක ස්වරූපයෙන් ශක්තිය ගබඩා කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථවල නිතර භාවිතා වන නිෂ්ක්‍රීය සංරචකයකි. ප්‍රේරකයක මූලික මූලධර්ම තරමක් සරල වුවද, විවිධ ප්‍රායෝගික යෙදුම්වල එහි හැසිරීම තේරුම් ගැනීම සහ ගණනය කිරීම අභියෝගාත්මක විය හැකිය. මෙම ලිපියේ අරමුණ වන්නේ විද්‍යුත් ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ සංකල්පය සහ එහි යෙදුම පැහැදිලි කිරීම සඳහා ප්‍රේරක සම්බන්ධයෙන් උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සහ සාකච්ඡා සාකච්ඡා කිරීමයි.
ප්‍රේරක පිළිබඳ මූලික සංකල්පය
ප්‍රේරකයක්, බොහෝ විට දඟරයක් හෝ වයර් දඟරයක් වන අතර, එය හරහා ගමන් කරන විද්‍යුත් ධාරාවේ වෙනස්කම් වලට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීමේ හැකියාව ඇත. මෙය ෆැරඩේගේ විද්‍යුත් චුම්භක ප්‍රේරණය පිළිබඳ මූලධර්මය නිසාය. ප්‍රේරකයක විද්‍යුත් ධාරාව වෙනස් වන විට, එම ධාරාව මගින් නිපදවන චුම්භක ක්ෂේත්‍රය ද වෙනස් වන අතර එමඟින් ධාරාවේ වෙනසට ප්‍රතිවිරුද්ධ වන ප්‍රේරිත emf (විද්‍යුත් ගාමක බලය) නිපදවයි.
විද්‍යුත් පරිපථයක ප්‍රේරකයක් විස්තර කිරීමට බොහෝ විට භාවිතා වන මූලික සූත්‍රය වන්නේ:
\[ V = L \frac{di}{dt} \]
කොහෙද:
– \( V \) යනු ප්‍රේරකය හරහා වෝල්ටීයතාවය (වෝල්ට්),
– \( L \) යනු ප්‍රේරකයේ (හෙන්රි) ප්‍රේරණයයි,
– \(\frac{di}{dt} \) යනු කාලයත් සමඟ ධාරාවේ වෙනසයි (තත්පරයට ඇම්පියර්).
දැන් අපි උදාහරණ ගැටළු කිහිපයකදී ප්‍රේරක යොදන ආකාරය බලමු.
උදාහරණය 1: ප්‍රේරකයක් හරහා වෝල්ටීයතාවය
ප්‍රශ්නය:
2 H ප්‍රේරණයක් සහිත ප්‍රේරකයක් 3 A/s අනුපාතයකින් වෙනස් වන ධාරාවක් හරහා ගමන් කරයි. ප්‍රේරකය හරහා වෝල්ටීයතාවය කොපමණද?
සාකච්ඡාව:
මූලික ප්‍රේරක සූත්‍රය භාවිතා කරන්න:
\[ V = L \frac{di}{dt} \]
එය දන්නවා:
– \( එල් = 2 \) එච්
– \(\frac{di}{dt} = 3 \) A/s
\[ V = 2 \ගුණ 3 \]
\[ වී = 6 \]
ඉතින්, ප්‍රේරකය හරහා වෝල්ටීයතාවය 6 V වේ.
උදාහරණ ප්‍රශ්නය 2: ප්‍රේරකයක ගබඩා කර ඇති ශක්තිය
ප්‍රශ්නය:
4 H ප්‍රේරකයක් හරහා ධාරාව 5 A වන විට එහි කොපමණ ශක්තියක් ගබඩා වේද?
සාකච්ඡාව:
ප්‍රේරකයක ගබඩා කර ඇති ශක්තිය සූත්‍රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
\[ E = \frac{1}{2} LI^2 \]
කොහෙද:
– \( E \) යනු ශක්තියයි (ජූල්),
– \( L \) යනු ප්‍රේරණය (හෙන්රි) වේ,
– \( I \) යනු ධාරාව (ඇම්පියර්) වේ.
එය දන්නවා:
– \( එල් = 4 \) එච්
– \( මම = 5 \) ඒ
\[ E = \frac{1}{2} \times 4 \times 5^2 \]
\[ E = 2 \ගුණ 25 \]
\[ ඊ = 50 \]
ඉතින්, ප්‍රේරකයේ ගබඩා කර ඇති ශක්තිය ජූල් 50 කි.
උදාහරණ ගැටලුව 3: RL ශ්‍රේණි පරිපථය
ප්‍රශ්නය:
RL ශ්‍රේණියේ පරිපථයක් 10 Ω ප්‍රතිරෝධකයක් සහ 2 H ප්‍රේරකයකින් සමන්විත වේ. 20 V වෝල්ටීයතා ප්‍රභවයක් යොදන්නේ නම්, පරිපථයේ ගලා යන ස්ථාවර-තත්ව ධාරාව කුමක්ද?
සාකච්ඡාව:
ශ්‍රේණි RL පරිපථයක් සඳහා, ඕම් නියමය භාවිතයෙන් ස්ථාවර-තත්ව ධාරාව ගණනය කළ හැක, මන්ද ස්ථාවර අවස්ථාවේ දී ප්‍රේරකය සාමාන්‍ය සන්නායක වයරයක් මෙන් ක්‍රියා කරයි (ශුන්‍ය සම්බාධනය).
\[ V = IR \]
එය දන්නවා:
– \( වී = 20 \) වී
– \( ආර් = 10 \) Ω
\[ I = \frac{V}{R} \]
\[ I = \frac{20}{10} \]
\[ මම = 2 \]
එබැවින්, පරිපථයේ ගලා යන නියත-තත්ව ධාරාව 2 A වේ.
උදාහරණය 4: ශ්‍රේණි RLC පරිපථයක අනුනාද සංඛ්‍යාතය
ප්‍රශ්නය:
ශ්‍රේණියේ RLC පරිපථයක 5 Ω ප්‍රතිරෝධකයක්, 150 mH ප්‍රේරකයක් සහ 100 μF ධාරිත්‍රකයක් ඇත. පරිපථයේ අනුනාද සංඛ්‍යාතය කුමක්ද?
සාකච්ඡාව:
RLC ශ්‍රේණියේ පරිපථයක අනුනාද සංඛ්‍යාතය \( f_0 \) සූත්‍රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
\[ f_0 = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}} \]
කොහෙද:
– \( L \) යනු ප්‍රේරණය (හෙන්රි) වේ,
– \( C \) යනු ධාරණාව (ෆැරඩ්) වේ.
එය දන්නවා:
– \( එල් = 150 \) එම්එච් = 0.15 එච්
– \( C = 100 \) μF = 100 × 10^-6 F
\[ f_0 = \frac{1}{2 \pi \sqrt{0.15 \times 100 \times 10^{-6}}} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2 \pi \sqrt{0.15 \times 10^{-4}}} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2 \pi \sqrt{0.15 \times 10^{-4}}} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2 \pi \sqrt{0.000015}} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2 \pi \times 0.00387} \]
\[ f_0 = \frac{1}{0.0243} \]
\[ f_0 \ආසන්න වශයෙන් 41.15 \]
ඉතින්, RLC ශ්‍රේණියේ පරිපථයේ අනුනාද සංඛ්‍යාතය 41.15 Hz පමණ වේ.
උදාහරණ ප්‍රශ්නය 5: RL පරිපථවල අස්ථිර ද්‍රව්‍ය
ප්‍රශ්නය:
RL පරිපථයක් 8 Ω ප්‍රතිරෝධකයක් සහ 100 mH ප්‍රේරකයකින් සමන්විත වේ. 24 V පියවර වෝල්ටීයතාවයක් යොදන විට, ධාරාව එහි අවසාන අගයෙන් 63.2% දක්වා ළඟා වීමට කොපමණ කාලයක් ගතවේද?
සාකච්ඡාව:
RL පරිපථයක අවසාන අගයෙන් 63.2%ක් ලබා ගැනීමට ගතවන කාලය කාල නියතය වේ \( \tau \), එහිදී:
\[ \tau = \frac{L}{R} \]
එය දන්නවා:
– \( එල් = 100 \) එම්එච් = 0.1 එච්
– \( ආර් = 8 \) Ω
\[ \tau = \frac{0.1}{8} \]
\[ \tau = 0.0125 \, s \]
ඉතින්, ධාරාව එහි අවසාන අගයෙන් 63.2% දක්වා ළඟා වීමට ගතවන කාලය තත්පර 0.0125 කි.
නිගමනය
ඉහත උදාහරණ හරහා, ප්‍රේරකයක් හරහා වෝල්ටීයතාවය, ගබඩා කර ඇති ශක්තිය, RL පරිපථවල එහි හැසිරීම සහ RLC පරිපථවල අනුනාද සංඛ්‍යාතය ඇතුළු ප්‍රේරකවලට අදාළ විවිධ අංශ අපි සාකච්ඡා කර ඇත්තෙමු. විදුලි හෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ වෘත්තියක් කරගෙන යන ඕනෑම කෙනෙකුට මෙම සංකල්ප සහ ගණනය කිරීම් පිළිබඳ ගැඹුරු අවබෝධයක් අත්‍යවශ්‍ය වේ. පෙරහන්, දෝලක පරිපථ සහ බල පරිවර්තක ඇතුළු බොහෝ යෙදුම්වල ප්‍රේරක තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. ඒවා ක්‍රියා කරන ආකාරය සහ ඒවායේ පරාමිතීන් ගණනය කරන්නේ කෙසේද යන්න තේරුම් ගැනීමෙන්, අපට වඩාත් කාර්යක්ෂම හා ක්‍රියාකාරී පරිපථ නිර්මාණය කළ හැකිය.
