सुश्री रानी अपने AC जेनरेटर (जनित्र) को DC जेनरेटर में बदलने का निर्णय लेती है । उसे निम्नलिखित में से किसका उपयोग करने की आवश्यकता होगी ?
- (a)एक विभक्त-वलय प्रकार का क्रमविनियमक (स्प्लिट-रिंग टाइप कम्मूटेटर)
- (b)सर्पी वलय और ब्रश
- (c)एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र
- (d)एक आयताकार तार लूप
उत्तर
क्यों
सही — A, एक विभक्त-वलय प्रकार का क्रमविनियमक। किसी भी घूर्णन करने वाले जनित्र की कुंडली में एक प्रत्यावर्ती (alternating) emf प्रेरित होता है, क्योंकि कुंडली से जुड़ा फ्लक्स हर आधे चक्कर पर उलट जाता है। इसलिए यह मशीन बाहरी संसार को AC देगी या DC, यह कुंडली नहीं बल्कि वह सरकने वाला संपर्क तय करता है जो उसे भार से जोड़ता है।
AC जनित्र दो सतत सर्पी वलयों का प्रयोग करता है, इसलिए हर ब्रश कुंडली के उसी सिरे से जुड़ा रहता है और उलटाव सीधे भार तक पहुँच जाता है। DC जनित्र उनके स्थान पर एक विभक्त वलय — क्रमविनियमक — रखता है, जिसके दो अर्ध-बेलन ठीक उसी क्षण ब्रशों को बदल देते हैं जब कुंडली की धारा उलटती है, इसलिए बाहरी परिपथ की धारा सदैव एक ही दिशा में बहती है। क्रमविनियमक प्रभावतः एक यांत्रिक दिष्टकारी (rectifier) है।
अन्य विकल्प क्यों गलत हैं
- (b)सर्पी वलय और ब्रश — यह वही है जो एक AC जनित्र के पास पहले से होता है, इसलिए इसे जोड़ने से कुछ नहीं बदलता। सतत सर्पी वलयों के साथ कोई स्विचन होता ही नहीं और निर्गत प्रत्यावर्ती ही बना रहता है।
- (c)एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र — अधिक प्रबल क्षेत्र प्रेरित emf का आकार बढ़ा देता है परन्तु उसकी दिशा पर कोई प्रभाव नहीं डालता। एक बड़ा प्रत्यावर्ती निर्गत भी प्रत्यावर्ती निर्गत ही बना रहता है।
- (d)एक आयताकार तार लूप — लूप के आकार का इस बात से कोई संबंध नहीं कि मशीन AC देगी या DC। एक सरल AC जनित्र पहले से ही आयताकार लूप का प्रयोग करता है।
अवधारणा
जनित्र विद्युत-चुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत पर कार्य करता है — किसी चुंबकीय क्षेत्र में घूमती कुंडली के आर-पार एक emf प्रेरित होता है जिसकी दिशा हर आधे चक्कर पर उलट जाती है। AC और DC दोनों मशीनें वही कुंडली, वही चुंबक और वही प्रेरित प्रत्यावर्ती emf साझा करती हैं। उनके बीच संरचनात्मक अंतर केवल सरकने वाला संपर्क है। सतत सर्पी वलय उलटाव को बनाए रखते हैं; एक विभक्त वलय कुंडली के साथ-साथ बाहरी संयोजन को भी उलट देता है और इस प्रकार निर्गत को सीधा कर देता है।
विकल्प (b) सबसे मज़बूत जाल है क्योंकि 'सर्पी वलय और ब्रश' सुनने में ऐसा उपकरण लगता है जिसे जोड़ना ज़रूरी होगा, और जो अभ्यर्थी यह आधा-अधूरा याद रखते हैं कि जनित्रों में ब्रश शामिल होते हैं, वे इसी की ओर बढ़ते हैं। याद रखने योग्य एक-पंक्ति का भेद-सूचक यह है कि सतत वलय का अर्थ है कोई स्विचन नहीं, जबकि विभक्त वलय का अर्थ है स्विचन।
यह भी स्पष्ट रहना चाहिए कि क्रमविनियमक क्या नहीं करता — यह कुंडली को दिष्ट धारा उत्पन्न करने पर विवश नहीं करता। कुंडली अब भी प्रत्यावर्ती धारा ही उत्पन्न करती है; क्रमविनियमक केवल यह बदलता है कि उस धारा को कैसे उठाया जाता है। आज तैयारी कर रहे अभ्यर्थियों के लिए एक व्यावहारिक टिप्पणी — 2023 के पाठ्यक्रम-संशोधन में कक्षा 10 विज्ञान के 'विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव' अध्याय से विद्युत-मोटर और विद्युत-जनित्र वाले भाग हटा दिए गए हैं, इसलिए यह विषय किसी पुराने संस्करण से या किसी संदर्भ पुस्तक से लेना होगा, भले ही NDA इसे पूछता रहता हो।
मुख्य तथ्य
- किसी जनित्र में क्रमविनियमक हर आधे चक्कर पर धारा की दिशा उलट देता है, एक यांत्रिक दिष्टकारी की भाँति कार्य करते हुए जो वाइंडिंग की प्रत्यावर्ती धारा को बाहरी परिपथ की एकदिश धारा में बदल देता है।
- किसी अल्टरनेटर में घूमने वाले संपर्क सतत वलय होते हैं, जिन्हें सर्पी वलय कहते हैं, और कोई स्विचन नहीं होता, इसलिए निर्गत प्रत्यावर्ती ही बना रहता है।
- घूमती कुंडली में प्रेरित emf दोनों मशीनों में प्रत्यावर्ती होता है; केवल उसे उठाने का तरीका भिन्न होता है।
- अधिक प्रबल चुंबक, अधिक फेरे या तेज़ घूर्णन emf का आकार बदलते हैं, यह नहीं कि वह AC है या DC।
केवल सरकने वाला संपर्क ही दोनों मशीनों को अलग करता है, इसलिए उत्तर है (a), विभक्त-वलय क्रमविनियमक।
आगे की तैयारी
सामान्य भ्रम
- यह मान लेना कि DC जनित्र में कुंडली स्वयं दिष्ट धारा उत्पन्न करती है; ऐसा नहीं है, परिवर्तन क्रमविनियमक करता है।
- सर्पी वलय चुन लेना, जो वह व्यवस्था है जो निर्गत को प्रत्यावर्ती बनाए रखती है।
इसे इसी प्रकार के कौन-सा-घटक मद के रूप में, जनित्र किस सिद्धांत पर कार्य करता है इस रूप में, या मोटर में क्रमविनियमक के कार्य के माध्यम से पूछा जाता है।
संबंधित PYQ
NDA_GAT_2022_II_Q1002022एक DC जनित्र किस सिद्धांत पर कार्य करता है
- (a) ओम का नियम
- (b) जूल का तापन नियम
- (c) फैराडे के विद्युत-चुंबकीय प्रेरण के नियम
- (d) उपर्युक्त में से कोई नहीं
उत्तर(c) फैराडे के विद्युत-चुंबकीय प्रेरण के नियम
वही मशीन, एक कदम और पीछे। उस पत्र ने पूछा कि DC जनित्र को क्या जनित्र बनाता है; यह पूछता है कि उसे DC देने वाला क्या बनाता है। सिद्धांत प्रेरण है, DC वाला भाग क्रमविनियमक है।
NDA_GAT_2021_II_Q1272021विद्युत धारा उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त युक्ति को क्या कहा जाता है
- (a) मोटर
- (b) जनित्र
- (c) अमीटर
- (d) गैल्वेनोमीटर
उत्तर(b) जनित्र
NDA द्वारा पहले प्रयुक्त आधार-स्तरीय संस्करण। मोटर और जनित्र एक दर्पण-युग्म हैं — एक धारा को घूर्णन में बदलता है, दूसरा घूर्णन को धारा में, और दोनों DC पर कार्य करते समय वही विभक्त-वलय हार्डवेयर रखते हैं।
अभ्यास
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
किसी विद्युत मोटर में, विभक्त-वलय क्रमविनियमक का कार्य है
- (a)चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता बढ़ाना
- (b)हर आधे चक्कर के बाद कुंडली में धारा की दिशा उलट देना
- (c)धुरी पर घर्षण कम करना
- (d)DC आपूर्ति को AC आपूर्ति में बदलना
उत्तर(b) हर आधे चक्कर के बाद कुंडली में धारा की दिशा उलट देना — यही वह बात है जो कुंडली को एक ही दिशा में घूमते रहने देती है। - अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
एक जनित्र जिसकी घूमती कुंडली दो सतत सर्पी वलयों के माध्यम से बाहरी परिपथ से जुड़ी है, वह देता है
- (a)दिष्ट धारा
- (b)प्रत्यावर्ती धारा
- (c)कोई धारा नहीं
- (d)स्थिर वोल्टेज बिना किसी धारा के
उत्तर(b) प्रत्यावर्ती धारा — सतत वलयों के साथ कोई स्विचन नहीं होता, इसलिए कुंडली का उलटाव भार तक पहुँच जाता है।