EMF انڈکشن کیا ہے اور یہ کب ہوتا ہے؟

اس مضمون میں، ہم انڈکٹیو EMF کے تصور کو ان حالات میں سمجھیں گے جہاں یہ واقع ہوتا ہے۔ جب موصل میں برقی میدان ظاہر ہوتا ہے تو ہم مقناطیسی بہاؤ کے ظہور کے لیے ایک کلیدی پیرامیٹر کے طور پر انڈکٹنس کو بھی دیکھیں گے۔

برقی مقناطیسی انڈکشن مقناطیسی شعبوں کے ذریعہ برقی رو کی پیداوار ہے جو وقت کے ساتھ بدلتی رہتی ہے۔ فیراڈے اور لینز کی دریافتوں کی بدولت، قوانین کو باقاعدہ بنایا گیا، جس نے برقی مقناطیسی بہاؤ کی تفہیم میں توازن متعارف کرایا۔ میکسویل کے نظریہ نے برقی رو اور مقناطیسی بہاؤ کا علم اکٹھا کیا۔ ہرٹز کی دریافتوں کے ذریعے، بنی نوع انسان نے ٹیلی کمیونیکیشن کے بارے میں سیکھا۔

مقناطیسی بہاؤ

برقی رو کے ساتھ ایک موصل کے ارد گرد ایک برقی مقناطیسی میدان ظاہر ہوتا ہے، لیکن الیکٹرومیگنیٹک انڈکشن بھی متوازی طور پر ہوتا ہے۔ آئیے ایک مثال کے طور پر مقناطیسی بہاؤ پر غور کریں: اگر ایک کنڈکٹر فریم کو برقی میدان میں انڈکشن کے ساتھ رکھا جاتا ہے اور اسے قوت کی مقناطیسی خطوط کے ساتھ اوپر سے نیچے کی طرف یا ان پر دائیں سے بائیں کھڑا کیا جاتا ہے، تو فریم سے گزرنے والا مقناطیسی بہاؤ ایک مستقل قدر ہو.

اگر فریم اپنے محور کے گرد گھومتا ہے، تو کچھ عرصے بعد مقناطیسی بہاؤ ایک خاص قدر سے بدل جائے گا۔ نتیجے کے طور پر، فریم میں انڈکشن کا ایک EMF واقع ہوگا اور ایک برقی کرنٹ ظاہر ہوگا، جسے انڈکشن کرنٹ کہا جاتا ہے۔

شامل کرنے کا EMF

آئیے تفصیل سے سمجھتے ہیں کہ inductive EMF کا تصور کیا ہے۔ جب ایک کنڈکٹر کو مقناطیسی میدان میں رکھا جاتا ہے اور وہ فیلڈ لائنز کو کراس کرنے کے ساتھ حرکت کرتا ہے، تو کنڈکٹر میں ایک الیکٹرو موٹیو قوت ظاہر ہوتی ہے جسے انڈکٹیو EMF کہتے ہیں۔ یہ اس وقت بھی ہوتا ہے جب کنڈکٹر ساکن رہتا ہے اور مقناطیسی میدان حرکت کرتا ہے اور کنڈکٹر کے ساتھ فیلڈ لائنوں کو عبور کرتا ہے۔

جب ایک کنڈکٹر، جہاں EMF واقع ہوتا ہے، ایک بیرونی سرکٹ کے قریب ہوتا ہے، اس EMF کی موجودگی کی وجہ سے سرکٹ کے ذریعے ایک انڈکشن کرنٹ بہنا شروع ہو جاتا ہے۔ برقی مقناطیسی انڈکشن میں ایک موصل میں EMF کی شمولیت کا رجحان اس وقت شامل ہوتا ہے جب اسے مقناطیسی فیلڈ لائنوں سے عبور کیا جاتا ہے۔

برقی مقناطیسی انڈکشن میکانی توانائی کو برقی رو میں تبدیل کرنے کا الٹا عمل ہے۔ یہ تصور اور اس کے قوانین الیکٹریکل انجینئرنگ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، زیادہ تر برقی مشینیں اس رجحان پر مبنی ہیں۔

فیراڈے اور لینز کے قوانین

فیراڈے اور لینز کے قوانین برقی مقناطیسی انڈکشن کے نمونوں کی عکاسی کرتے ہیں۔

فیراڈے نے انکشاف کیا کہ مقناطیسی اثرات وقت کے ساتھ مقناطیسی بہاؤ میں ہونے والی تبدیلیوں کے نتیجے میں ظاہر ہوتے ہیں۔ جس لمحے ایک موصل کو ایک متبادل مقناطیسی کرنٹ سے عبور کیا جاتا ہے، کنڈکٹر میں ایک الیکٹرو موٹیو قوت پیدا ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں برقی رو پیدا ہوتا ہے۔ ایک مستقل مقناطیس اور برقی مقناطیس دونوں کرنٹ پیدا کر سکتے ہیں۔

سائنسدان نے طے کیا کہ کرنٹ کی شدت سرکٹ سے گزرنے والی پاور لائنوں کی تعداد میں تیزی سے تبدیلی کے ساتھ بڑھتی ہے۔ یعنی، برقی مقناطیسی انڈکشن کا EMF مقناطیسی بہاؤ کی شرح پر براہ راست انحصار میں رہتا ہے۔

فیراڈے کے قانون کے مطابق، EMF شامل کرنے کے فارمولوں کی وضاحت اس طرح کی گئی ہے:

E = - dF/dt.

"مائنس" کا نشان حوصلہ افزائی شدہ EMF کی قطبیت، بہاؤ کی سمت، اور بدلتی ہوئی رفتار کے درمیان تعلق کی نشاندہی کرتا ہے۔

لینز کے قانون کے مطابق، الیکٹرو موٹیو قوت کو اس کی سمت کے لحاظ سے نمایاں کرنا ممکن ہے۔ کنڈلی میں مقناطیسی بہاؤ میں کسی بھی تبدیلی کے نتیجے میں انڈکشن کا EMF ہوتا ہے، اور تیزی سے تبدیلی کے ساتھ EMF میں اضافہ ہوتا ہے۔

اگر انڈکشن EMF والی کوائل کو ایک بیرونی سرکٹ سے چھوٹا کیا جائے تو اس میں سے ایک انڈکشن کرنٹ بہتا ہے، جس کی وجہ سے کنڈکٹر کے گرد مقناطیسی میدان ظاہر ہوتا ہے اور کوائل سولینائیڈ کی خصوصیات حاصل کر لیتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، کنڈلی کے ارد گرد اپنا ایک مقناطیسی میدان بنتا ہے.

E.H. Lenz نے قانون قائم کیا جس کے مطابق کوائل میں انڈکشن کرنٹ اور انڈکشن EMF کی سمت کا تعین کیا جاتا ہے۔ قانون کہتا ہے کہ کنڈلی میں شامل ہونے کا EMF اس سمت کی کنڈلی میں ایک کرنٹ بناتا ہے جس میں کوائل کا دیا ہوا مقناطیسی بہاؤ بیرونی مقناطیسی بہاؤ میں تبدیلی سے بچنا ممکن بناتا ہے۔

لینز کا قانون کنڈکٹرز میں برقی کرنٹ شامل کرنے کی تمام صورتوں پر لاگو ہوتا ہے، قطع نظر ان کی ترتیب یا بیرونی مقناطیسی میدان کو تبدیل کرنے کا طریقہ۔

مقناطیسی میدان میں تار کی حرکت

حوصلہ افزائی شدہ EMF کی قدر کا تعین کنڈکٹر کی لمبائی کے مطابق کیا جاتا ہے جو فیلڈ لائنوں سے کراس ہوتا ہے۔ اگر قوت کی زیادہ لائنیں ہیں، حوصلہ افزائی EMF کی قدر بڑھ جاتی ہے۔ جیسے جیسے مقناطیسی میدان اور انڈکشن میں اضافہ ہوتا ہے، کنڈکٹر میں EMF کی زیادہ قدر پیدا ہوتی ہے۔ اس طرح، مقناطیسی میدان میں حرکت کرنے والے کنڈکٹر میں EMF انڈکشن کی قدر کا براہ راست انحصار مقناطیسی فیلڈ انڈکشن، کنڈکٹر کی لمبائی اور اس کی حرکت کی رفتار پر ہے۔

یہ انحصار فارمولہ E = Blv میں ظاہر ہوتا ہے، جہاں E انڈکشن کا EMF ہے۔ B مقناطیسی انڈکشن کی قدر ہے۔ میں موصل کی لمبائی ہے؛ v اس کی حرکت کی رفتار ہے۔

نوٹ کریں کہ ایک کنڈکٹر میں جو مقناطیسی میدان میں حرکت کرتا ہے، انڈکشن EMF صرف اس وقت ظاہر ہوتا ہے جب وہ مقناطیسی فیلڈ لائنز کو عبور کرتا ہے۔ اگر کنڈکٹر فیلڈ لائنوں کے ساتھ حرکت کرتا ہے، تو کوئی EMF حوصلہ افزائی نہیں کرتا ہے۔ اس وجہ سے، فارمولہ صرف اس وقت لاگو ہوتا ہے جب کنڈکٹر کی حرکت قوت کی لکیروں پر کھڑے ہو جاتی ہے۔

کنڈکٹر میں حوصلہ افزائی شدہ EMF اور برقی رو کی سمت کا تعین خود کنڈکٹر کی سمت سے ہوتا ہے۔ سمت کو ظاہر کرنے کے لئے ایک دائیں ہاتھ کا اصول تیار کیا گیا ہے۔ اگر آپ اپنے دائیں ہاتھ کی ہتھیلی کو اس طرح پکڑتے ہیں کہ فیلڈ لائنیں اس کی سمت میں داخل ہوں اور آپ کا انگوٹھا کنڈکٹر کی حرکت کی سمت کی نشاندہی کرتا ہے، تو باقی چار انگلیاں حوصلہ افزائی شدہ EMF کی سمت اور برقی رو کی سمت دکھاتی ہیں۔ کنڈکٹر

گھومنے والی کنڈلی

برقی کرنٹ جنریٹر کا کام مقناطیسی بہاؤ میں کنڈلی کی گردش پر مبنی ہوتا ہے، جہاں موڑ کی ایک خاص تعداد ہوتی ہے۔ EMF ایک برقی سرکٹ میں ہمیشہ شامل ہوتا ہے جب اسے مقناطیسی بہاؤ کے ذریعے عبور کیا جاتا ہے، فارمولہ مقناطیسی بہاؤ F = B x S x cos α (مقناطیسی انڈکشن کو اس سطح کے علاقے سے ضرب دیا جاتا ہے جس سے مقناطیسی بہاؤ گزرتا ہے اور زاویہ کا کوسائن بنتا ہے۔ سمت ویکٹر کے ذریعہ اور لائن کے طیارہ پر کھڑا)۔

فارمولے کے مطابق، F حالات میں تبدیلیوں سے متاثر ہوتا ہے:

• جب مقناطیسی بہاؤ تبدیل ہوتا ہے تو سمت ویکٹر تبدیل ہوتا ہے۔
• سرکٹ کی تبدیلیوں سے منسلک علاقہ؛
• زاویہ بدل جاتا ہے.

جب مقناطیس ساکن ہو یا کرنٹ میں کوئی تبدیلی نہ ہو تو اسے EMF لانے کی اجازت ہے، لیکن صرف اس وقت جب کنڈلی مقناطیسی میدان کے اندر اپنے محور کے گرد گھومتی ہے۔ اس صورت میں، زاویہ کی قدر میں تبدیلی کے ساتھ مقناطیسی بہاؤ بدل جاتا ہے۔ کنڈلی جب گھومتی ہے تو قوت کی مقناطیسی بہاؤ لائنوں کو عبور کرتی ہے، جس کے نتیجے میں EMF بنتا ہے۔ یکساں گردش کے ساتھ، مقناطیسی بہاؤ میں متواتر تبدیلی ہوتی ہے۔نیز طاقت کی لکیروں کی تعداد جو ہر سیکنڈ کو عبور کی جاتی ہیں برابر وقت کے وقفوں میں برابر ہوجاتی ہیں۔

عملی طور پر، الٹرنیٹرز میں، کنڈلی ساکن رہتی ہے اور برقی مقناطیس اس کے گرد گردش کرتا ہے۔

سیلف انڈکشن EMF

جب ایک متبادل برقی کرنٹ کسی کنڈلی سے گزرتا ہے، تو ایک متبادل مقناطیسی میدان پیدا ہوتا ہے، جس کی خصوصیت بدلتے ہوئے مقناطیسی بہاؤ سے ہوتی ہے جو EMF کو اکساتی ہے۔ اس رجحان کو سیلف انڈکشن کہا جاتا ہے۔

چونکہ مقناطیسی بہاؤ برقی رو کی شدت کے متناسب ہے، اس لیے سیلف انڈکشن EMF کا فارمولا درج ذیل ہے:

F = L x I، جہاں L انڈکٹنس ہے، جسے Gn میں ماپا جاتا ہے۔ اس کی قدر کا تعین فی یونٹ کی لمبائی کے موڑ کی تعداد اور ان کے کراس سیکشن کے سائز سے ہوتا ہے۔

باہمی شمولیت

جب دو کنڈلیوں کو ایک دوسرے کے ساتھ رکھا جاتا ہے تو، باہمی شمولیت کا ایک EMF ہوتا ہے، جو دو سرکٹس کی ترتیب اور ان کی باہمی واقفیت سے طے ہوتا ہے۔ جیسے جیسے سرکٹ کی علیحدگی بڑھتی ہے، باہمی انڈکٹنس کی قدر کم ہوتی جاتی ہے کیونکہ دونوں کنڈلیوں میں مشترک مقناطیسی بہاؤ میں کمی واقع ہوتی ہے۔

آئیے باہمی شمولیت کے عمل پر تفصیل سے غور کریں۔ دو کنڈلی ہیں، ایک تار کے ساتھ ساتھ N1 موڑ کرنٹ I1 بہاؤ، جو مقناطیسی بہاؤ پیدا کرتا ہے اور N2 نمبر کے موڑ کے ساتھ دوسری کوائل سے گزرتا ہے۔

پہلی کے حوالے سے دوسری کنڈلی کے باہمی انڈکٹنس کی قدر:

M21 = (N2 x F21)/I1۔

مقناطیسی بہاؤ کی قدر:

F21 = (M21/N2) x I1۔

حوصلہ افزائی EMF کا حساب فارمولے سے کیا جاتا ہے:

E2 = - N2 x dF21/dt = - M21x dI1/dt۔

پہلی کنڈلی میں، حوصلہ افزائی EMF کی قدر ہے:

E1 = - M12 x dI2/dt.

یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ ایک کنڈلی میں باہمی شمولیت سے پیدا ہونے والی الیکٹرو موٹیو قوت کسی بھی صورت میں دوسری کنڈلی میں برقی رو کی تبدیلی کے براہ راست متناسب ہے۔

اس کے بعد باہمی انڈکٹنس کو برابر سمجھا جاتا ہے:

M12 = M21 = M

نتیجے کے طور پر، E1 = - M x dI2/dt اور E2 = M x dI1/dt۔ M = K √ (L1 x L2)، جہاں K انڈکٹنس کی دو قدروں کے درمیان جوڑے کا عنصر ہے۔

انٹرانڈکشن بڑے پیمانے پر ٹرانسفارمرز میں استعمال ہوتا ہے، جو متبادل برقی رو کی قدروں کو تبدیل کرنے کا امکان فراہم کرتا ہے۔ ڈیوائس کنڈلیوں کا ایک جوڑا ہے جو ایک عام کور پر زخم ہے۔ پہلی کنڈلی میں کرنٹ مقناطیسی کور میں بدلتے ہوئے مقناطیسی بہاؤ اور دوسری کوائل میں کرنٹ بناتا ہے۔ دوسری کنڈلی کی نسبت پہلی کنڈلی میں کم موڑ کے ساتھ، وولٹیج بڑھ جاتا ہے، اور اسی طرح پہلی کوائل میں زیادہ موڑ کے ساتھ، وولٹیج کم ہو جاتا ہے۔

برقی توانائی پیدا کرنے اور تبدیل کرنے کے علاوہ، مقناطیسی انڈکشن کا رجحان دیگر آلات میں استعمال ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، مقناطیسی لیویٹیشن ٹرینوں میں، ریلوں میں کرنٹ کے ساتھ براہ راست رابطے کے بغیر حرکت ہوتی ہے، لیکن برقی مقناطیسی ریپلشن کی وجہ سے چند سینٹی میٹر زیادہ ہوتی ہے۔

متعلقہ مضامین: