الٹرنیٹنگ کرنٹ کیا ہے اور یہ ڈائریکٹ کرنٹ سے کیسے مختلف ہے۔

الٹرنیٹنگ کرنٹ، اس کے برعکس ڈی سی کرنٹ، شدت اور سمت دونوں میں مسلسل تبدیل ہو رہا ہے، اور یہ تبدیلیاں وقتاً فوقتاً ہوتی رہتی ہیں، یعنی وہ خود کو بالکل برابر وقفوں سے دہراتی ہیں۔

سرکٹ میں اس طرح کے کرنٹ کو دلانے کے لیے، متبادل کرنٹ کے ذرائع استعمال کریں جو ایک متبادل EMF بناتے ہیں، وقتاً فوقتاً شدت اور سمت میں بدلتے رہتے ہیں۔ ایسے ذرائع کو الٹرنیٹرز کہتے ہیں۔

انجیر میں۔ 1 سادہ ترین ڈیوائس ڈایاگرام (ماڈل) دکھاتا ہے۔ متبادل. 

تانبے کے تار سے بنا ایک مستطیل فریم، محور پر لگایا جاتا ہے اور بیلٹ ڈرائیو کا استعمال کرتے ہوئے میدان میں گھمایا جاتا ہے۔ مقناطیس… فریم کے سروں کو تانبے کی انگوٹھیوں میں سولڈر کیا جاتا ہے، جو فریم کے ساتھ گھومتے ہوئے، رابطہ پلیٹوں (برش) پر پھسل جاتے ہیں۔

شکل 1. سادہ ترین الٹرنیٹر کا خاکہ

آئیے اس بات کو یقینی بنائیں کہ ایسا آلہ واقعی متغیر EMF کا ذریعہ ہے۔

فرض کریں کہ ایک مقناطیس اپنے قطبوں کے درمیان پیدا کرتا ہے۔ یکساں مقناطیسی میدان، یعنی، ایک جس میں میدان کے ہر حصے میں مقناطیسی فیلڈ لائنوں کی کثافت یکساں ہے۔گھومتے ہوئے، فریم مقناطیسی میدان کی قوت کی لکیروں کو اپنے اطراف a اور b میں عبور کرتا ہے۔ EMF حوصلہ افزائی. 

فریم کے سائیڈز c اور d کام نہیں کرتے، کیونکہ جب فریم گھومتا ہے، تو وہ مقناطیسی میدان کی قوت کی لکیروں کو عبور نہیں کرتے اور اس لیے EMF کی تخلیق میں حصہ نہیں لیتے۔

کسی بھی لمحے، سائیڈ a میں واقع ہونے والا EMF سائیڈ b میں ہونے والے EMF کے مخالف ہوتا ہے، لیکن فریم میں دونوں EMFs کے مطابق کام کرتے ہیں اور کل EMF میں اضافہ کرتے ہیں، یعنی پورے فریم کے ذریعے حوصلہ افزائی ہوتی ہے۔

یہ چیک کرنا آسان ہے کہ آیا ہم EMF کی سمت کا تعین کرنے کے لیے دائیں ہاتھ کے اصول کا استعمال کرتے ہیں۔

ایسا کرنے کے لیے، دائیں ہاتھ کی ہتھیلی کو اس طرح رکھیں کہ اس کا رخ مقناطیس کے شمالی قطب کی طرف ہو، اور جھکا ہوا انگوٹھا اس فریم کے اس طرف کی حرکت کی سمت کے مطابق ہو جس میں ہم EMF کی سمت کا تعین کرنا چاہتے ہیں۔ پھر اس میں EMF کی سمت ہاتھ کی پھیلی ہوئی انگلیوں سے ظاہر ہوگی۔

فریم کی کسی بھی پوزیشن کے لیے ہم اطراف a اور b میں EMF کی سمت کا تعین کرتے ہیں، وہ ہمیشہ فریم میں جوڑ کر کل EMF بناتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، فریم کی ہر گردش کے ساتھ، اس میں کل EMF کی سمت بدل جاتی ہے، کیونکہ ایک انقلاب میں فریم کا ہر کام کرنے والا سائیڈ مقناطیس کے مختلف قطبوں کے نیچے سے گزرتا ہے۔

فریم میں شامل EMF کی شدت بھی اس شرح کے طور پر تبدیل ہوتی ہے جس پر فریم کے اطراف مقناطیسی فیلڈ لائنوں کو عبور کرتے ہیں۔ درحقیقت، اس وقت جب فریم اپنی عمودی پوزیشن کے قریب آتا ہے اور اسے گزرتا ہے، فریم کے اطراف میں قوت کی لکیروں کو عبور کرنے کی رفتار سب سے زیادہ ہوتی ہے، اور فریم میں سب سے بڑا emf شامل ہوتا ہے۔وقت کے ان لمحات میں، جب فریم اپنی افقی پوزیشن سے گزرتا ہے، تو لگتا ہے کہ اس کے اطراف مقناطیسی میدان کی لکیروں کے ساتھ ان کو عبور کیے بغیر پھسلتے دکھائی دیتے ہیں، اور کوئی EMF متاثر نہیں ہوتا ہے۔

لہذا، فریم کی یکساں گردش کے ساتھ، ایک EMF اس میں شامل ہو جائے گا، وقتاً فوقتاً شدت اور سمت دونوں میں بدلتا رہتا ہے۔

فریم میں موجود EMF کو ایک ڈیوائس کے ذریعے ماپا جا سکتا ہے اور بیرونی سرکٹ میں کرنٹ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

استعمال کرنا برقی مقناطیسی انڈکشن کا رجحان، آپ متبادل EMF حاصل کر سکتے ہیں اور اس لیے متبادل کرنٹ حاصل کر سکتے ہیں۔

صنعتی مقاصد کے لیے متبادل کرنٹ اور روشنی کے لئے بھاپ یا پانی کے ٹربائنز اور اندرونی دہن کے انجنوں سے چلنے والے طاقتور جنریٹروں کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے۔

AC اور DC کرنٹ کی گرافک نمائندگی

گرافیکل طریقہ وقت کے لحاظ سے کسی خاص متغیر کو تبدیل کرنے کے عمل کو تصور کرنا ممکن بناتا ہے۔

پلاٹ متغیرات جو وقت کے ساتھ بدلتے ہیں دو باہمی طور پر کھڑے لائنوں کو پلاٹ کرکے شروع ہوتا ہے جنہیں گراف کے محور کہتے ہیں۔ اس کے بعد، افقی محور پر، ایک خاص پیمانے پر، وقت کے وقفے بنائے جاتے ہیں، اور عمودی محور پر، ایک خاص پیمانے پر بھی، پلاٹ کی جانے والی مقدار کی قدریں (EMF، وولٹیج یا کرنٹ)۔

انجیر میں۔ 2 گراف شدہ ڈائریکٹ کرنٹ اور الٹرنیٹنگ کرنٹ... اس صورت میں ہم موجودہ قدروں میں تاخیر کرتے ہیں اور ایک سمت کی موجودہ قدریں، جسے عام طور پر مثبت کہا جاتا ہے، محور O کے انقطاع کے نقطہ سے عمودی طور پر تاخیر کا شکار ہوتے ہیں۔ ، اور اس مقام سے نیچے، مخالف سمت، جسے عام طور پر منفی کہا جاتا ہے۔

شکل 2. DC اور AC کی گرافک نمائندگی

پوائنٹ O خود موجودہ اقدار (عمودی طور پر نیچے اور اوپر) اور وقت (افقی طور پر دائیں) کی اصل کے طور پر کام کرتا ہے۔دوسرے لفظوں میں، یہ نقطہ موجودہ کی صفر قدر اور وقت کے اس نقطہ آغاز سے مطابقت رکھتا ہے جہاں سے ہم یہ معلوم کرنا چاہتے ہیں کہ مستقبل میں کرنٹ کیسے بدلے گا۔

آئیے ہم اس کی درستی کی تصدیق کرتے ہیں جو انجیر میں پلاٹ کیا گیا ہے۔ 2 اور ایک 50 ایم اے ڈی سی کرنٹ پلاٹ۔

چونکہ یہ کرنٹ مستقل ہے، یعنی وقت کے ساتھ اس کی شدت اور سمت تبدیل نہیں ہوتی، اسی لیے موجودہ قدریں وقت کے مختلف لمحات، یعنی 50 ایم اے کے مطابق ہوں گی۔ لہذا، صفر کے برابر وقت کے فوراً، یعنی کرنٹ کے ہمارے مشاہدے کے ابتدائی لمحے میں، یہ 50 ایم اے کے برابر ہوگا۔ اوپر کی طرف عمودی محور پر 50 ایم اے کی موجودہ قیمت کے برابر ایک سیگمنٹ کھینچتے ہوئے، ہم اپنے گراف کا پہلا نقطہ حاصل کرتے ہیں۔

ہمیں وقت کے محور پر پوائنٹ 1 کے مساوی وقت میں اگلے لمحے کے لیے بھی ایسا ہی کرنا چاہیے، یعنی اس نقطہ سے عمودی طور پر اوپر کی طرف ایک سیگمنٹ 50 ایم اے کے برابر موخر کریں۔ سیگمنٹ کا اختتام ہمارے لیے گراف کے دوسرے نقطہ کی وضاحت کرے گا۔

وقت کے ساتھ بعد کے کئی پوائنٹس کے لیے ایک جیسی تعمیر کرنے کے بعد، ہم پوائنٹس کی ایک سیریز حاصل کرتے ہیں، جس کا کنکشن ایک سیدھی لکیر دے گا، جو کہ 50 ایم اے کی مستقل موجودہ قدر کی تصویری نمائندگی ہے۔

متغیر EMF کا منصوبہ بنانا

آئیے EMF کے متغیر گراف کا مطالعہ کرتے ہیں... انجیر میں۔ 3، مقناطیسی میدان میں گھومنے والا فریم سب سے اوپر دکھایا گیا ہے، اور نتیجے میں متغیر EMF کی تصویری نمائندگی نیچے دی گئی ہے۔

شکل 3. متغیر EMF کو پلاٹ کرنا

ہم فریم کو گھڑی کی سمت میں یکساں طور پر گھمانا شروع کرتے ہیں اور ابتدائی لمحے کے طور پر فریم کی افقی پوزیشن کو لیتے ہوئے اس میں EMF تبدیلیوں کے کورس کی پیروی کرتے ہیں۔

اس ابتدائی لمحے میں، EMF صفر ہو جائے گا کیونکہ فریم کے اطراف مقناطیسی فیلڈ لائنوں کو عبور نہیں کرتے ہیں۔گراف پر، فوری t = 0 کے مساوی EMF کی یہ صفر قدر پوائنٹ 1 سے ظاہر ہوتی ہے۔

فریم کی مزید گردش کے ساتھ، EMF اس میں ظاہر ہونا شروع ہو جائے گا اور اس وقت تک بڑھے گا جب تک کہ فریم اپنی عمودی پوزیشن پر نہ پہنچ جائے۔ گراف پر، EMF میں اس اضافہ کو ایک ہموار بڑھتے ہوئے منحنی خطوط سے ظاہر کیا جائے گا جو اپنی چوٹی (پوائنٹ 2) تک پہنچ جاتا ہے۔

جیسے جیسے فریم افقی پوزیشن کے قریب آتا ہے، اس میں موجود EMF کم ہو کر صفر پر گر جاتا ہے۔ گراف پر، اسے گرتے ہوئے ہموار وکر کے طور پر دکھایا جائے گا۔

لہذا، فریم کے آدھے انقلاب کے مساوی وقت کے دوران، اس میں موجود EMF صفر سے زیادہ سے زیادہ قدر تک بڑھنے اور دوبارہ صفر تک گھٹنے کے قابل تھا (نقطہ 3)۔

فریم کی مزید گردش کے ساتھ، EMF اس میں دوبارہ نمودار ہو گا اور بتدریج شدت میں اضافہ ہو گا، لیکن اس کی سمت پہلے سے ہی اس کے برعکس ہو جائے گی، جیسا کہ دائیں ہاتھ کے اصول کو لاگو کرنے سے دیکھا جا سکتا ہے۔

گراف EMF کی سمت میں تبدیلی کو مدنظر رکھتا ہے، تاکہ EMF کی نمائندگی کرنے والا وکر وقت کے محور کو عبور کرتا ہے اور اب اس محور کے نیچے ہے۔ EMF پھر سے بڑھتا ہے جب تک کہ فریم عمودی پوزیشن سنبھال نہ لے۔

پھر EMF کم ہونا شروع ہو جائے گا اور اس کی قیمت صفر کے برابر ہو جائے گی جب فریم ایک مکمل انقلاب مکمل کرنے کے بعد اپنی اصل پوزیشن پر واپس آجائے گا۔ گراف پر، اس کا اظہار اس حقیقت سے کیا جائے گا کہ EMF وکر، مخالف سمت (پوائنٹ 4) میں اپنی چوٹی پر پہنچتا ہے، پھر وقت کے محور (نقطہ 5) سے ملتا ہے۔

یہ EMF کو تبدیل کرنے کا ایک چکر مکمل کرتا ہے، لیکن اگر آپ فریم کی گردش جاری رکھتے ہیں، تو دوسرا چکر فوراً شروع ہو جاتا ہے، بالکل پہلے کو دہرانا، جس کے نتیجے میں تیسرا، پھر چوتھا، اور اسی طرح جب تک ہم رک نہیں جاتے۔ گردش فریم.

اس طرح، فریم کی ہر گردش کے لیے، اس میں موجود EMF اپنی تبدیلی کا ایک مکمل چکر مکمل کرتا ہے۔

اگر فریم کو کسی بیرونی سرکٹ سے بند کر دیا جاتا ہے، تو ایک متبادل کرنٹ سرکٹ سے گزرے گا، جس کا گراف EMF گراف جیسا ہی نظر آئے گا۔

نتیجے میں آنے والی لہر کو سائن ویو کہا جاتا ہے، اور اس قانون کے مطابق کرنٹ، EMF، یا وولٹیج میں فرق کو سائنوسائیڈل کہا جاتا ہے۔

وکر کو ہی سائنوسائیڈ کہا جاتا ہے کیونکہ یہ ایک متغیر مثلثی مقدار کی تصویری نمائندگی ہے جسے سائن کہتے ہیں۔

الیکٹریکل انجینئرنگ میں موجودہ تبدیلی کی سائنوسائیڈل نوعیت سب سے زیادہ عام ہے، اس لیے متبادل کرنٹ کی بات کریں تو زیادہ تر صورتوں میں ان کا مطلب سینوسائیڈل کرنٹ ہے۔

مختلف الٹرنیٹنگ کرنٹ (EMFs اور وولٹیجز) کا موازنہ کرنے کے لیے، ایسی قدریں ہیں جو ایک مخصوص کرنٹ کو نمایاں کرتی ہیں۔ یہ AC پیرامیٹرز کہلاتے ہیں۔

مدت، طول و عرض، اور تعدد — AC پیرامیٹرز

الٹرنیٹنگ کرنٹ کی خصوصیات دو پیرامیٹرز سے ہوتی ہے — ماہانہ سائیکل اور طول و عرض، جس سے ہم اندازہ لگا سکتے ہیں کہ یہ کس قسم کا متبادل کرنٹ ہے اور کرنٹ کا گراف بنا سکتے ہیں۔

شکل 4. سائنوسائیڈل کرنٹ وکر

وقت کی مدت جس کے دوران موجودہ تبدیلی کا ایک مکمل دور ہوتا ہے اسے پیریڈ کہا جاتا ہے۔ مدت کو حرف T سے ظاہر کیا جاتا ہے اور اسے سیکنڈ میں ماپا جاتا ہے۔

وقت کی وہ مدت جس کے دوران کرنٹ کی تبدیلی کے مکمل چکر کا نصف حصہ ہوتا ہے اسے نصف سائیکل کہا جاتا ہے۔ اس لیے کرنٹ (EMF یا وولٹیج) کی تبدیلی کی مدت دو نصف ادوار پر مشتمل ہوتی ہے۔ یہ بالکل واضح ہے کہ ایک ہی متبادل کرنٹ کے تمام ادوار ایک دوسرے کے برابر ہیں۔

جیسا کہ گراف سے دیکھا جا سکتا ہے، اس کی تبدیلی کے ایک عرصے کے دوران، کرنٹ اپنی زیادہ سے زیادہ قدر سے دوگنا تک پہنچ جاتا ہے۔

متبادل کرنٹ (EMF یا وولٹیج) کی زیادہ سے زیادہ قدر کو اس کا طول و عرض یا چوٹی کرنٹ ویلیو کہا جاتا ہے۔

Im، Em، اور Um کرنٹ، EMF، اور وولٹیج کے طول و عرض کے لیے عام نام ہیں۔

سب سے پہلے، ہم نے توجہ دی چوٹی کرنٹتاہم، جیسا کہ گراف سے دیکھا جا سکتا ہے، بے شمار درمیانی قدریں ہیں جو طول و عرض سے چھوٹی ہیں۔

الٹرنیٹنگ کرنٹ (EMF، وولٹیج) کی قدر جو وقت میں کسی بھی منتخب لمحے کے مطابق ہوتی ہے اس کی فوری قدر کہلاتی ہے۔

i، e اور u عام طور پر کرنٹ، emf اور وولٹیج کی فوری قدروں کے قبول شدہ عہدہ ہیں۔

کرنٹ کی فوری قدر کے ساتھ ساتھ اس کی چوٹی کی قدر کا تعین گراف کی مدد سے کرنا آسان ہے۔ ایسا کرنے کے لیے، افقی محور پر کسی بھی نقطے سے جو ہماری دلچسپی کے وقت کے مطابق ہے، موجودہ منحنی خطوط کے ساتھ ایک عمودی لکیر کھینچیں۔ عمودی لکیر کے نتیجے میں آنے والا حصہ ایک مقررہ وقت پر کرنٹ کی قدر کا تعین کرے گا، یعنی اس کی فوری قدر۔

ظاہر ہے، گراف کے نقطہ آغاز سے ٹائم ٹی/2 کے بعد کرنٹ کی فوری قدر صفر ہوگی، اور وقت کے بعد T/4 اس کی طول و عرض کی قدر۔ کرنٹ بھی اپنے عروج پر پہنچ جاتا ہے۔ لیکن پہلے سے ہی مخالف سمت میں، 3/4 T کے برابر وقت کے بعد۔

لہذا گراف دکھاتا ہے کہ سرکٹ میں کرنٹ کس طرح وقت کے ساتھ بدلتا ہے اور یہ کہ کرنٹ کی شدت اور سمت دونوں میں سے صرف ایک خاص قدر وقت کے ہر ایک لمحے سے مطابقت رکھتی ہے۔ اس صورت میں، سرکٹ کے ایک نقطہ پر وقت کے ایک مقررہ نقطہ پر کرنٹ کی قدر اس سرکٹ کے کسی دوسرے مقام پر بالکل یکساں ہوگی۔

اسے AC فریکوئنسی کے 1 سیکنڈ میں کرنٹ کے ذریعے پورے ہونے والے مکمل ادوار کی تعداد کہا جاتا ہے اور اسے لاطینی حرف f سے ظاہر کیا جاتا ہے۔

کسی متبادل کرنٹ کی فریکوئنسی کا تعین کرنے کے لیے، یعنی یہ معلوم کرنے کے لیے کہ اس کی تبدیلی کے کتنے ادوار 1 سیکنڈ میں ہوتے ہیں، ضروری ہے کہ 1 سیکنڈ کو ایک وقفہ f = 1 / T کے وقت سے تقسیم کیا جائے۔ تعدد کو جاننا متبادل کرنٹ کے، آپ مدت کا تعین کر سکتے ہیں: T = 1 / f

AC تعدد اسے ہرٹز نامی اکائی میں ماپا جاتا ہے۔

اگر ہمارے پاس ایک متبادل کرنٹ ہے جس کی فریکوئنسی 1 ہرٹز کے برابر ہے، تو ایسے کرنٹ کا دورانیہ 1 سیکنڈ کے برابر ہوگا۔ اس کے برعکس، اگر کرنٹ کی تبدیلی کی مدت 1 سیکنڈ ہے، تو ایسے کرنٹ کی فریکوئنسی 1 ہرٹز ہے۔

اس لیے ہم نے AC پیرامیٹرز — مدت، طول و عرض، اور تعدد — کی وضاحت کی ہے جو آپ کو مختلف AC کرنٹ، EMFs، اور وولٹیجز کے درمیان فرق کرنے کی اجازت دیتے ہیں، اور ضرورت پڑنے پر ان کے گراف کو پلاٹ کرتے ہیں۔

الٹرنیٹنگ کرنٹ کے خلاف مختلف سرکٹس کی مزاحمت کا تعین کرتے وقت، متبادل کرنٹ کی خصوصیت والی ایک اور معاون قدر استعمال کریں، جسے نام نہاد کونیی یا کونیی تعدد

سرکلر فریکوئنسی تعدد f سے متعلق تناسب 2 پی آئی ایف سے ظاہر کی گئی ہے۔

آئیے اس انحصار کی وضاحت کرتے ہیں۔ متغیر EMF گراف کی منصوبہ بندی کرتے وقت، ہم نے دیکھا کہ فریم کی ایک مکمل گردش کے نتیجے میں EMF تبدیلی کا ایک مکمل دور ہوتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، فریم کو ایک انقلاب کرنے کے لیے، یعنی 360 ° کو گھمانے کے لیے، اس میں ایک مدت کے برابر وقت لگتا ہے، یعنی T سیکنڈ۔ پھر، 1 سیکنڈ میں، فریم ایک 360 ° / T انقلاب کرتا ہے. لہذا، 360°/T وہ زاویہ ہے جس کے ذریعے فریم 1 سیکنڈ میں گھومتا ہے، اور فریم کی گردش کی رفتار کو ظاہر کرتا ہے، جسے عام طور پر زاویہ یا سرکلر رفتار کہا جاتا ہے۔

لیکن چونکہ مدت T کا تعلق تعدد f سے تناسب f = 1 / T سے ہے، اس لیے سرکلر رفتار کو بھی تعدد کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے اور یہ 360 ° f کے برابر ہو گی۔

تو ہم نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ 360 ° f. تاہم، کسی بھی حساب کے لیے سرکلر فریکوئنسی کو استعمال کرنے کی سہولت کے لیے، ایک انقلاب کے مطابق 360 ° زاویہ کو 2pi ریڈینز کے برابر ریڈیل ایکسپریشن سے بدل دیا جاتا ہے، جہاں pi = 3.14۔ تو آخر کار ہمیں 2pif ملتا ہے۔ لہذا، متبادل کرنٹ کی کونیی فریکوئنسی کا تعین کرنے کے لیے (EMF یا وولٹیج)، آپ کو ہرٹز میں فریکوئنسی کو مستقل نمبر 6.28 سے ضرب کرنا چاہیے۔