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एक कुंडली को जिसका प्रेरण $0.50 \,H$ तथा प्रतिरोध $100\, \Omega$ है, $240\, V$ व $50\, Hz$ की एक आर्पूर्ति से जोड़ा गया है।
$(a)$ कुंडली में अधिकतम धारा कितनी है?
$(b)$ वोल्टेज शीर्ष व धारा शीर्ष के बीच समय-पश्चता (time lag) कितनी है?
यदि परिपथ को उच्च आवृत्ति की आपूर्ति $(240\, V , 10\, kHz )$ से जोड़ा जाता है तो $(a)$ तथा $(b)$ के उत्तर निकालिए। इससे इस कथन की व्याख्या कीजिए कि अति उच्च आवृत्ति पर किसी परिपथ में प्रेरक लगभग खुले परिपथ के तुल्य होता है। स्थिर अवस्था के पश्चात किसी $dc$ परिपथ में प्रेरक किस प्रकार का व्यवहार करता है।
Solution
Inductance of the inductor, $L=0.5 \,Hz$
Resistance of the resistor, $R =100\, \Omega$
Potential of the supply voltages, $V=240 \,V$
Frequency of the supply, $v=10 \,k\,Hz =10^{4} \,Hz$
Angular frequency, $\omega=2 \pi v=2 \pi \times 10^{4} \,rad / s$
Peak Voltage $V_{0}=V \sqrt{2}=110 \sqrt{2}\, V$
$\text { Maximum current, } I_{0}=\frac{V_{0}}{\sqrt{R^{2}+\omega^{2} C^{2}}}$
$=\frac{240 \sqrt{2}}{\sqrt{(100)^{2}+\left(2 \pi \times 10^{4}\right)^{2} \times(0.50)^{2}}}=1.1 \times 10^{-2} \,A$
$(b)$ For phase difference $\phi,$ we have the relation:
$\tan \phi=\frac{\omega L}{R}$
$=\frac{2 \pi \times 10^{4} \times 0.5}{100}=100 \pi$
$\phi= 89.82^{\circ}=\frac{89.82 \pi}{180}\, rad$
$\omega t =\frac{89.82 \pi}{180}$
$t=\frac{89.82 \pi}{180 \times 2 \pi \times 10^{4}}=25\, \mu\, s$
It can be observed that $I_{0}$ is very small in this case. Hence, at high frequencies, the inductor amounts to an open circuit.
In a $dc$ circuit, affer a steady state is achieved, $\omega=0 .$ Hence, inductor $L$ behaves like a pure conducting object.