- Home
- Standard 12
- Physics
$220 \,V, 50\, Hz$ $ac$ સ્રોત સાથે $200 \;\Omega$ નો અવરોધક અને $15.0 \;\mu\, F$ નાં કેપેસીટરને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવેલ છે. $(a)$ પરિપથમાં પ્રવાહ ગણો $(b)$ અવરોધક અને કેપેસીટરનાં બે છેડા વચ્ચે વોલ્ટેજ, $(rms)$ શોધો. શું આ વોલ્ટેજનો બૈજિક સરવાળો સ્રોત વોલ્ટેજ કરતાં વધુ છે ? જો હા, તો આ વિસંગતતાનો ઉકેલ જણાવો
Solution
$R=200\, \Omega, C=15.0\, \mu \,F =15.0 \times 10^{-6}\, F$
$V=220 \,V , v=50 \,Hz$ આપેલ છે.
$(a)$ પ્રવાહની ગણતરી કરવા માટે પરિપથનાં ઇમ્પિડન્સની જરૂર પડશે અને તે
$Z=\sqrt{R^{2}+X_{C}^{2}}=\sqrt{R^{2}+(2 \pi v C)^{-2}}$
$=\sqrt{(200\, \Omega)^{2}+\left(2 \times 3.14 \times 50 \times 15.0 \times 10^{-6} F \right)^{-2}}$
$=\sqrt{(200\, \Omega)^{2}+(212.3\, \Omega)^{2}}$
$=291.67\, \Omega$ છે.
માટે પરિપથમાં પ્રવાહ,
$I=\frac{V}{Z}=\frac{220\, V }{291.5\, \Omega}=0.755 \,A$
$(b)$ અહીં, સમગ્ર પરિપથમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ સમાન હોવાથી
$V_{R}=I R=(0.755\, A )(200\, \Omega)=151\, V$
$V_{C}=I X_{C}=(0.755 \,A )(212.3\, \Omega)=160.3\, V$
બંને વોલ્ટેજ $V_{R}$ અને $V_{C}$ નો બૈજિક સરવાળો $310.87\, V$ છે. જે સ્રોત વોલ્ટેજ $220\, V$ કરતાં વધુ છે. આ વિસંગતતા કઈ રીતે સમજાવી શકાય ? પાઠ્યપુસ્તકમાં તમે શીખી ગયા છો તેમ, અહીં બંને વોલ્ટેજ સમાન કળામાં નથી. માટે તેમનો સરવાળો સામાન્ય સંખ્યાઓની માફક થઈ શકે નહીં. બંને વોલ્ટેજ વચ્ચેનો કળાતફાવત $90^{°}$ જેટલો છે. માટે પાયથાગોરસનાં પ્રમેય પરથી કુલ વોલ્ટેજ મેળવી શકાય.
$V_{R+C}=\sqrt{V_{R}^{2}+V_{C}^{2}}$
$=220\,V$
આમ, જો બે વોલ્ટેજ વચ્ચેનો કળા તફાવત યોગ્ય રીતે ગણતરીમાં લેવામાં આવે તો કેપેસીટર અને અવરોધકનાં બે છેડા વચ્ચેનો કુલ વોલ્ટેજ સ્રોત વોલ્ટેજ જેટલો થાય.