ट्रान्सफ़ॉर्मर के काम करने का सिद्धांत निम्नलिखित में से किस पर आधारित है?

व्याख्या:

ट्रांसफॉर्मर के कार्य का सिद्धांत

परिभाषा: एक ट्रांसफॉर्मर एक विद्युत उपकरण है जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से दो या अधिक परिपथों के बीच विद्युत ऊर्जा को स्थानांतरित करता है। ट्रांसफॉर्मर का उपयोग विद्युत शक्ति अनुप्रयोगों में प्रत्यावर्ती वोल्टेज को बढ़ाने या घटाने के लिए किया जाता है।

कार्य सिद्धांत: एक ट्रांसफॉर्मर का कार्य सिद्धांत फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम पर आधारित है। फैराडे का नियम कहता है कि एक बंद लूप के भीतर चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन उस तार में एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित करता है जो लूप बनाता है।

एक ट्रांसफॉर्मर में, जब एक प्रत्यावर्ती धारा (AC) प्राथमिक कुंडली से होकर गुजरती है, तो यह कुंडली के चारों ओर एक परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। यह परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र ट्रांसफॉर्मर के कोर में एक परिवर्तनशील चुंबकीय फ्लक्स प्रेरित करता है, जो बदले में द्वितीयक कुंडली में एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित करता है। द्वितीयक कुंडली में प्रेरित वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के टर्न अनुपात पर निर्भर करता है।

फैराडे का विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम: इस नियम को गणितीय रूप से इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

EMF = -N × (dΦ/dt)

जहाँ:

• EMF वोल्ट में प्रेरित विद्युत वाहक बल है।
• N कुंडली में घुमावों की संख्या है।
• dΦ/dt कुंडली में चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन की दर है।

ट्रांसफॉर्मर का निर्माण: एक ट्रांसफॉर्मर में तीन मुख्य भाग होते हैं:

• प्राथमिक कुंडली: यह वह कुंडली है जो इनपुट AC वोल्टेज प्राप्त करती है।
• द्वितीयक कुंडली: यह वह कुंडली है जो आउटपुट AC वोल्टेज देती है।
• कोर: कोर चुंबकीय पदार्थ (आमतौर पर लैमिनेटेड आयरन) से बना होता है ताकि चुंबकीय फ्लक्स के लिए एक मार्ग प्रदान किया जा सके।

ट्रांसफॉर्मर का संचालन:

1. जब प्राथमिक कुंडली पर एक AC वोल्टेज लगाया जाता है, तो उसमें एक प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती है।

2. यह प्रत्यावर्ती धारा ट्रांसफॉर्मर के कोर में एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र बनाती है।

3. प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र कोर में एक परिवर्तनशील चुंबकीय फ्लक्स प्रेरित करता है।

4. फैराडे के नियम के अनुसार, परिवर्तनशील चुंबकीय फ्लक्स द्वितीयक कुंडली में एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित करता है।

5. द्वितीयक कुंडली में प्रेरित वोल्टेज प्राथमिक कुंडली में घुमावों की संख्या के सापेक्ष द्वितीयक कुंडली में घुमावों की संख्या (टर्न अनुपात) पर निर्भर करता है।

6. प्राथमिक वोल्टेज (V_p), द्वितीयक वोल्टेज (V_s), प्राथमिक घुमाव (N_p), और द्वितीयक घुमाव (N_s) के बीच संबंध सूत्र द्वारा दिया गया है:

V_p / V_s = N_p / N_s

लाभ:

• परिपथों के बीच विद्युत ऊर्जा का कुशल हस्तांतरण।
• आवश्यकतानुसार वोल्टेज स्तरों को ऊपर या नीचे करने की क्षमता।
• सुरक्षा के लिए प्राथमिक और द्वितीयक परिपथों के बीच पृथक्करण।

नुकसान:

• केवल AC अनुप्रयोगों तक सीमित।
• कुंडलियों में प्रतिरोध और कोर में हिस्टैरिसीस के कारण होने वाले नुकसान।
• नुकसान को कम करने और दक्षता को अधिकतम करने के लिए सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग: ट्रांसफॉर्मर का व्यापक रूप से विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिसमें बिजली वितरण, वोल्टेज विनियमन, प्रतिबाधा मिलान और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में पृथक्करण शामिल हैं।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 1: फैराडे का नियम

यह विकल्प सही ढंग से उस सिद्धांत की पहचान करता है जिस पर एक ट्रांसफॉर्मर काम करता है। फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम से यह समझाया जाता है कि कैसे एक बंद लूप के भीतर एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र लूप में एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित करता है। यह सिद्धांत ट्रांसफॉर्मर के संचालन के लिए मौलिक है, जहाँ प्राथमिक कुंडली में प्रत्यावर्ती धारा एक परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से द्वितीयक कुंडली में एक वोल्टेज प्रेरित करती है।

अतिरिक्त जानकारी

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 2: ओम का नियम

ओम का नियम एक विद्युत परिपथ में वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच संबंध का वर्णन करता है। यह कहता है कि दो बिंदुओं के बीच एक कंडक्टर से होकर बहने वाली धारा दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज के सीधे आनुपातिक और उनके बीच प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। जबकि ओम का नियम विद्युत परिपथों को समझने के लिए मौलिक है, यह ट्रांसफॉर्मर के कार्य सिद्धांत की व्याख्या नहीं करता है।

विकल्प 3: किरचॉफ का नियम

किरचॉफ के नियमों में दो नियम होते हैं: किरचॉफ का धारा नियम (KCL) और किरचॉफ का वोल्टेज नियम (KVL)। KCL कहता है कि किसी परिपथ में किसी जंक्शन में प्रवेश करने वाली कुल धारा जंक्शन से बाहर निकलने वाली कुल धारा के बराबर होती है। KVL कहता है कि किसी भी बंद नेटवर्क के चारों ओर विद्युत विभव अंतरों का योग शून्य होता है। ये नियम विद्युत परिपथों का विश्लेषण करने के लिए आवश्यक हैं, लेकिन ट्रांसफॉर्मर के कार्य सिद्धांत से सीधे संबंधित नहीं हैं।

विकल्प 4: फ्लेमिंग का नियम

फ्लेमिंग के नियम, जिसमें फ्लेमिंग का दक्षिण-हस्त नियम और फ्लेमिंग का वाम-हस्त नियम शामिल है, का उपयोग विद्युत मोटरों और जनरेटर में प्रेरित धारा और बल की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। फ्लेमिंग का दक्षिण-हस्त नियम जनरेटर के लिए उपयोग किया जाता है, और फ्लेमिंग का वाम-हस्त नियम मोटरों के लिए उपयोग किया जाता है। जबकि ये नियम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के संदर्भ में महत्वपूर्ण हैं, वे विशेष रूप से ट्रांसफॉर्मर के संचालन के सिद्धांत का वर्णन करने के लिए उपयोग नहीं किए जाते हैं।

निष्कर्ष:

ट्रांसफॉर्मर के संचालन के सिद्धांत को समझना इसके कार्य तंत्र की सही पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण है। जैसा कि बताया गया है, सही सिद्धांत फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम पर आधारित है। यह नियम बताता है कि कैसे एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र एक कुंडली में एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित करता है, जो ट्रांसफॉर्मर के संचालन के पीछे मूलभूत अवधारणा है। अन्य नियम और नियम, जैसे ओम का नियम, किरचॉफ के नियम और फ्लेमिंग के नियम, अपने-अपने संदर्भों में आवश्यक हैं, लेकिन ट्रांसफॉर्मर के कार्य सिद्धांत की सीधे व्याख्या नहीं करते हैं।