کس طرح مزاحمت درجہ حرارت پر منحصر ہے

اپنی مشق میں، ہر الیکٹریشن کو دھاتوں، سیمی کنڈکٹرز، گیسوں اور مائعات میں چارج کیرئیر کے گزرنے کے لیے مختلف حالات کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ کرنٹ کی شدت برقی مزاحمت سے متاثر ہوتی ہے، جو ماحول کے زیر اثر مختلف طریقوں سے تبدیل ہوتی ہے۔

ان عوامل میں سے ایک درجہ حرارت کی نمائش ہے۔ چونکہ یہ موجودہ بہاؤ کے حالات کو نمایاں طور پر تبدیل کرتا ہے، اس لیے اسے برقی آلات کی تیاری میں ڈیزائنرز کے حساب سے لیا جاتا ہے۔ برقی تنصیبات کی دیکھ بھال اور آپریشن میں شامل برقی عملہ کو ان افعال کو عملی کام میں قابلیت کے ساتھ استعمال کرنا چاہیے۔

دھاتوں کی برقی مزاحمت پر درجہ حرارت کا اثر

اسکول کے طبیعیات کے کورس میں، اس طرح کا تجربہ کرنے کی تجویز ہے: ایک ایمی میٹر، ایک بیٹری، تار کا ایک ٹکڑا، جڑنے والی تاریں اور ایک ٹارچ لیں۔ بیٹری کے ساتھ ایمی میٹر کے بجائے، آپ اوہ میٹر کو جوڑ سکتے ہیں یا ملٹی میٹر میں اس کا موڈ استعمال کر سکتے ہیں۔

اگلا، آپ کو تصویر میں دکھائے گئے برقی سرکٹ کو جمع کرنے اور سرکٹ میں کرنٹ کی پیمائش کرنے کی ضرورت ہے۔اس کی قدر ملی میٹر پیمانے پر سیاہ تیر کے ذریعے ظاہر کی جاتی ہے۔

اب ہم برنر کے شعلے کو تار پر لاتے ہیں اور اسے گرم کرنا شروع کرتے ہیں۔ اگر آپ ایممیٹر کو دیکھیں گے تو آپ دیکھیں گے کہ سوئی بائیں طرف چلی جائے گی اور سرخ رنگ میں نشان زد مقام تک پہنچ جائے گی۔

تجربے کا نتیجہ یہ ظاہر کرتا ہے کہ جب دھاتوں کو گرم کیا جاتا ہے تو ان کی چالکتا کم ہو جاتی ہے اور ان کی مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔

اس رجحان کا ریاضیاتی جواز تصویر میں موجود فارمولوں سے دیا گیا ہے۔ نچلے اظہار میں یہ واضح طور پر دیکھا گیا ہے کہ دھاتی موصل کی برقی مزاحمت «R» اس کے درجہ حرارت «T» کے براہ راست متناسب ہے اور کئی دیگر پیرامیٹرز پر منحصر ہے۔

کس طرح حرارتی دھاتیں عملی طور پر برقی رو کو محدود کرتی ہیں۔

تاپدیپت لیمپ

ہر روز جب لائٹس آن کی جاتی ہیں، ہمیں تاپدیپت لیمپوں میں اس خاصیت کے مظہر کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ آئیے 60 واٹ کے بلب پر سادہ پیمائش کرتے ہیں۔

4.5 V کی کم وولٹیج بیٹری سے چلنے والے آسان ترین اوہم میٹر کے ساتھ، ہم بیس کے رابطوں کے درمیان مزاحمت کی پیمائش کرتے ہیں اور 59 اوہم کی قدر دیکھتے ہیں۔ یہ قدر کولڈ تھریڈ کی ملکیت ہے۔

ہم بلب کو ساکٹ میں ڈالیں گے اور 220 وولٹ کے ہوم نیٹ ورک کے وولٹیج کو ایمیٹر کے ذریعے اس سے جوڑیں گے۔ ایممیٹر سوئی 0.273 ایم پی ایس پڑھے گی۔ سے سرکٹ کے ایک حصے کے لیے اوہم کا قانون گرم حالت میں دھاگے کی مزاحمت کا تعین کریں۔ یہ 896 اوہم ہوگا اور پچھلے اوہم میٹر ریڈنگ سے 15.2 گنا زیادہ ہوگا۔

یہ زائد برائٹ جسم کی دھات کو جلانے اور تباہی سے بچاتا ہے، اس کے طویل مدتی آپریشن کو وولٹیج کے تحت یقینی بناتا ہے۔

پاور آن ٹرانزینٹس

جب دھاگہ کام کر رہا ہوتا ہے، تو اس پر ایک تھرمل توازن پیدا ہو جاتا ہے بجلی کے گزرنے سے گرمی اور ماحول میں گرمی کے کچھ حصے کو ہٹانے کے درمیان۔ لیکن سوئچ آن کرنے کے ابتدائی مرحلے میں، جب وولٹیج لاگو ہوتا ہے، عارضی طور پر واقع ہوتا ہے، جس سے ایک انرش کرنٹ پیدا ہوتا ہے، جس کی وجہ سے تنت جل سکتا ہے۔

عارضی عمل تھوڑے وقت کے لیے ہوتے ہیں اور اس حقیقت کی وجہ سے ہوتے ہیں کہ دھات کو گرم کرتے وقت برقی مزاحمت میں اضافے کی شرح کرنٹ میں اضافے کے ساتھ مطابقت نہیں رکھتی۔ ان کی تکمیل کے بعد، آپریشن کا موڈ قائم کیا جاتا ہے.

جب چراغ طویل عرصے تک چمکتا ہے، تو اس کے تنت کی موٹائی آہستہ آہستہ ایک نازک حالت تک پہنچ جاتی ہے، جو جلنے کا باعث بنتی ہے۔ اکثر، یہ لمحہ اگلے نئے سوئچ آن پر ہوتا ہے۔

چراغ کی زندگی کو بڑھانے کے لیے، اس انرش کرنٹ کو مختلف طریقوں سے کم کیا جاتا ہے:

1. ہموار فراہمی اور تناؤ کی رہائی فراہم کرنے والے آلات؛

2. ریزسٹرس، سیمی کنڈکٹرز یا تھرمسٹرز (تھرمسٹرز) کے فلیمینٹ کے سلسلے کے لیے سرکٹس۔

آٹوموٹو لائٹنگ فکسچر کے لیے انرش کرنٹ کو محدود کرنے کے ایک طریقے کی مثال نیچے تصویر میں دکھائی گئی ہے۔

یہاں FU فیوز کے ذریعے سوئچ SA کے آن ہونے کے بعد بلب کو کرنٹ فراہم کیا جاتا ہے اور اسے ریزسٹر R کے ذریعے محدود کیا جاتا ہے، جس کی برائے نام قدر کا انتخاب کیا جاتا ہے تاکہ عارضی کے دوران انرش کرنٹ برائے نام قدر سے زیادہ نہ ہو۔

جب تنت کو گرم کیا جاتا ہے، تو اس کی مزاحمت بڑھ جاتی ہے، جو اس کے رابطوں اور KL1 ریلے کے متوازی منسلک کنڈلی کے درمیان ممکنہ فرق میں اضافہ کا باعث بنتی ہے۔جب وولٹیج ریلے سیٹنگ ویلیو تک پہنچ جاتا ہے، تو KL1 کا عام طور پر کھلا رابطہ ریزسٹر کو بند اور بائی پاس کر دے گا۔ پہلے سے قائم موڈ کا آپریٹنگ کرنٹ بلب کے ذریعے بہنا شروع ہو جائے گا۔

مزاحمتی تھرمامیٹر

دھات کی برقی مزاحمت پر درجہ حرارت کا اثر ماپنے کے آلات کے آپریشن میں استعمال ہوتا ہے۔ انہیں کہا جاتا ہے۔ مزاحمتی تھرمامیٹر.

ان کا حساس عنصر ایک پتلی دھاتی تار سے بنایا گیا ہے جس کی مزاحمت کو خاص درجہ حرارت پر احتیاط سے ناپا جاتا ہے۔ یہ دھاگہ مستحکم تھرمل خصوصیات کے ساتھ گھر میں نصب ہے اور حفاظتی غلاف سے ڈھکا ہوا ہے۔ تخلیق شدہ ڈھانچہ ایک ایسے ماحول میں رکھا گیا ہے جس کے درجہ حرارت کو مسلسل مانیٹر کیا جانا چاہیے۔

الیکٹریکل سرکٹ کے کنڈکٹرز حساس عنصر کے ٹرمینلز پر نصب ہوتے ہیں، جو مزاحمتی پیمائش کے سرکٹ کو جوڑتے ہیں۔ ڈیوائس کی پہلے کی گئی انشانکن کی بنیاد پر اس کی قدر کو درجہ حرارت کی قدروں میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔

بیریٹر - موجودہ سٹیبلائزر

یہ اس آلے کا نام ہے جس میں ہائیڈروجن گیس کے ساتھ شیشے کے بند سلنڈر اور لوہے، ٹنگسٹن یا پلاٹینم سے بنے دھاتی تار کے سرپل ہوتے ہیں۔ یہ ڈیزائن ظاہری شکل میں ایک تاپدیپت روشنی کے بلب سے ملتا جلتا ہے، لیکن اس میں ایک مخصوص غیر لکیری کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت ہے۔

I — V خصوصیت پر، اس کی ایک مخصوص حد میں، ایک ورکنگ زون بنتا ہے، جو حرارتی عنصر پر لگنے والے وولٹیج کے اتار چڑھاو پر منحصر نہیں ہوتا ہے۔ اس علاقے میں، بیریٹ بجلی کی سپلائی کی لہر کو اچھی طرح سے معاوضہ دیتا ہے اور اس کے ساتھ جڑے ہوئے بوجھ کے لیے کرنٹ سٹیبلائزر کا کام کرتا ہے۔

بیریٹ کا آپریشن فلیمینٹ باڈی کی تھرمل جڑتا کی خصوصیات پر مبنی ہے، جو فلیمینٹ کے چھوٹے کراس سیکشن اور اس کے ارد گرد موجود ہائیڈروجن کی اعلی تھرمل چالکتا فراہم کرتا ہے۔ لہذا، جب آلہ کا وولٹیج کم ہو جاتا ہے، تو اس کے تنت سے گرمی کا اخراج تیز ہو جاتا ہے۔

یہ تاپدیپت لیمپ اور تاپدیپت لیمپ کے درمیان بنیادی فرق ہے، جہاں چمک کی چمک کو برقرار رکھنے کے لیے، وہ تنت سے حرارت کے اخراج کو کم کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔

سپر کنڈکٹیویٹی

عام محیطی حالات میں، جب دھات کا موصل ٹھنڈا ہوتا ہے، تو اس کی برقی مزاحمت کم ہو جاتی ہے۔

جب اہم درجہ حرارت تک پہنچ جاتا ہے، کیلون پیمائش کے نظام کے مطابق صفر ڈگری کے قریب، صفر کی مزاحمت میں تیزی سے کمی واقع ہوتی ہے۔ صحیح تصویر پارے کے لیے اس طرح کے انحصار کو ظاہر کرتی ہے۔

سپر کنڈکٹیویٹی کہلانے والے اس رجحان کو تحقیق کا ایک امید افزا علاقہ سمجھا جاتا ہے تاکہ ایسا مواد تیار کیا جا سکے جو طویل فاصلے تک اس کی ترسیل کے دوران بجلی کے نقصان کو نمایاں طور پر کم کر سکے۔

تاہم، سپر کنڈکٹیویٹی کے مسلسل مطالعے سے متعدد نمونوں کا پتہ چلتا ہے جہاں دیگر عوامل درجہ حرارت کے نازک خطے میں دھات کی برقی مزاحمت کو متاثر کرتے ہیں۔ خاص طور پر، جب متبادل کرنٹ اس کے دوغلوں کی فریکوئنسی میں اضافے کے ساتھ گزرتا ہے، تو ایک مزاحمت پیدا ہوتی ہے، جس کی قدر روشنی کی لہروں کی مدت کے ساتھ ہارمونکس کے لیے نارمل اقدار کی حد تک پہنچ جاتی ہے۔

گیسوں کی برقی مزاحمت / چالکتا پر درجہ حرارت کا اثر

گیسیں اور عام ہوا ڈائی الیکٹرک ہیں اور بجلی نہیں چلاتی ہیں۔اس کی تشکیل کے لیے چارج کیریئرز کی ضرورت ہوتی ہے، جو بیرونی عوامل کے نتیجے میں بنتے ہیں۔

حرارت کی وجہ سے آئنائزیشن اور آئنوں کی درمیانے درجے کے ایک قطب سے دوسرے قطب میں حرکت ہو سکتی ہے۔ آپ اسے ایک سادہ تجربے کی مثال سے چیک کر سکتے ہیں۔ آئیے وہی سامان لیتے ہیں جو دھاتی موصل کی مزاحمت پر حرارت کے اثر کا تعین کرنے کے لیے استعمال ہوتا تھا، لیکن کنڈکٹر کے بجائے، ہم دو دھاتی پلیٹوں کو کنڈکٹر سے جوڑتے ہیں جو ہوا کی جگہ سے الگ ہوتی ہیں۔

سرکٹ سے منسلک ایک ایمیٹر کوئی کرنٹ نہیں دکھائے گا۔ اگر برنر کے شعلے کو پلیٹوں کے درمیان رکھا جائے تو ڈیوائس کا تیر صفر سے ہٹ جائے گا اور گیس میڈیم سے گزرنے والے کرنٹ کی قدر ظاہر کرے گا۔

اس طرح، یہ پایا گیا کہ گرم ہونے پر گیسوں میں آئنائزیشن ہوتی ہے، جو برقی چارج شدہ ذرات کی حرکت اور میڈیم کی مزاحمت میں کمی کا باعث بنتی ہے۔

کرنٹ کی قدر بیرونی لاگو وولٹیج کے ذریعہ کی طاقت اور اس کے رابطوں کے درمیان ممکنہ فرق سے متاثر ہوتی ہے۔ یہ اعلی اقدار پر گیسوں کی موصل تہہ کو توڑنے کے قابل ہے۔ فطرت میں اس طرح کے معاملے کا ایک عام مظہر طوفان کے دوران بجلی کا قدرتی خارج ہونا ہے۔

گراف میں گیسوں میں موجودہ بہاؤ کی کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت کا تخمینی منظر دکھایا گیا ہے۔

ابتدائی مرحلے میں، درجہ حرارت اور ممکنہ فرق کے زیر اثر، آئنائزیشن میں اضافہ اور کرنٹ کے گزرنے کا تقریباً لکیری طور پر مشاہدہ کیا جاتا ہے۔ وکر پھر افقی سمت حاصل کرتا ہے جب وولٹیج میں اضافہ کرنٹ میں اضافے کا باعث نہیں بنتا ہے۔

تباہی کا تیسرا مرحلہ اس وقت ہوتا ہے جب لاگو فیلڈ کی اعلی توانائی آئنوں کو تیز کرتی ہے تاکہ وہ غیر جانبدار مالیکیولز سے ٹکرانا شروع کر دیں، بڑے پیمانے پر ان سے نئے چارج کیریئرز بنتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، کرنٹ تیزی سے بڑھتا ہے، جس سے ڈائی الیکٹرک پرت کا ٹوٹ جاتا ہے۔

گیس چالکتا کا عملی استعمال

گیسوں کے ذریعے کرنٹ کے بہاؤ کا رجحان ریڈیو الیکٹران لیمپ اور فلوروسینٹ لیمپ میں استعمال ہوتا ہے۔

اس مقصد کے لیے، دو الیکٹروڈز ایک مہر بند شیشے کے سلنڈر میں ایک غیر فعال گیس کے ساتھ رکھے جاتے ہیں:

1. انوڈ؛

2. کیتھوڈ۔

فلوروسینٹ لیمپ میں، وہ فلامینٹ کی شکل میں بنائے جاتے ہیں جو تھرمیونک تابکاری پیدا کرنے کے لیے آن کرنے پر گرم ہو جاتے ہیں۔ فلاسک کی اندرونی سطح فاسفورس کی پرت سے لیپت ہوتی ہے۔ یہ روشنی کے مرئی سپیکٹرم کا اخراج کرتا ہے جو اورکت شعاعوں سے پیدا ہوتا ہے جو پارے کے بخارات سے خارج ہوتا ہے جو الیکٹرانوں کے دھارے سے بمباری کرتا ہے۔

خارج ہونے والا کرنٹ اس وقت ہوتا ہے جب بلب کے مختلف سروں پر واقع الیکٹروڈ کے درمیان ایک خاص قدر کا وولٹیج لگایا جاتا ہے۔

جب تاروں میں سے کوئی ایک جل جائے گا، تو اس الیکٹروڈ کے الیکٹران کے اخراج میں خلل پڑے گا اور چراغ نہیں جلے گا۔ تاہم، اگر آپ کیتھوڈ اور اینوڈ کے درمیان ممکنہ فرق کو بڑھاتے ہیں، تو پھر بلب کے اندر گیس کا اخراج دوبارہ ظاہر ہوگا اور فاسفر لیومینیسینس دوبارہ شروع ہوجائے گا۔

اس سے ایل ای ڈی بلب کو خراب شدہ فلیمینٹس کے ساتھ استعمال کرنے اور ان کی سروس لائف کو بڑھانے کی اجازت ملتی ہے۔ یہ صرف ذہن میں رکھنا چاہئے کہ ایک ہی وقت میں اس پر وولٹیج کو کئی بار بڑھانا ضروری ہے، اور اس سے توانائی کی کھپت اور محفوظ استعمال کے خطرات میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔

مائعات کی برقی مزاحمت پر درجہ حرارت کا اثر

مائعات میں کرنٹ کا گزرنا بنیادی طور پر بیرونی برقی میدان کے عمل کے تحت کیشنز اور اینونز کی حرکت کی وجہ سے پیدا ہوتا ہے۔ چالکتا کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ الیکٹران کے ذریعہ فراہم کیا جاتا ہے۔

مائع الیکٹرولائٹ کی برقی مزاحمت پر درجہ حرارت کا اثر تصویر میں دکھائے گئے فارمولے سے بیان کیا گیا ہے۔ چونکہ اس میں درجہ حرارت کے گتانک α کی قدر ہمیشہ منفی ہوتی ہے، پھر جیسے جیسے حرارت بڑھتی ہے، چالکتا بڑھتا ہے اور مزاحمت کم ہوتی جاتی ہے، جیسا کہ گراف میں دکھایا گیا ہے۔

مائع آٹوموٹو (اور نہ صرف) بیٹریاں چارج کرتے وقت اس رجحان کو مدنظر رکھا جانا چاہئے۔

سیمی کنڈکٹرز کی برقی مزاحمت پر درجہ حرارت کا اثر

درجہ حرارت کے زیر اثر سیمی کنڈکٹر مواد کی خصوصیات کو تبدیل کرنے سے ان کا استعمال اس طرح ممکن ہوا:

• تھرمل مزاحمت؛

• تھرموکوپل

• ریفریجریٹرز

• ہیٹر

تھرمسٹرز

اس نام کا مطلب سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز ہیں جو گرمی کے زیر اثر اپنی برقی مزاحمت کو تبدیل کرتے ہیں۔ ان کا مزاحمت کا درجہ حرارت گتانک (TCR) دھاتوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے.

سیمی کنڈکٹرز کے لیے TCR قدر مثبت یا منفی ہو سکتی ہے۔ اس پیرامیٹر کے مطابق، وہ مثبت «RTS» اور منفی «NTC» تھرمسٹرز میں تقسیم ہوتے ہیں۔ ان میں مختلف خصوصیات ہیں۔

تھرمسٹر کے آپریشن کے لیے، اس کی کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت کے پوائنٹس میں سے ایک کو منتخب کیا گیا ہے:

• لکیری سیکشن درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے یا کرنٹ یا وولٹیجز کو تبدیل کرنے کی تلافی کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

• TCS <0 والے عناصر کی I — V کی نزولی شاخ ایک ریلے کے طور پر سیمی کنڈکٹر کے استعمال کی اجازت دیتی ہے۔

ریلے تھرمسٹر کا استعمال الٹرا ہائی فریکوئنسیوں پر ہونے والے برقی مقناطیسی تابکاری کے عمل کی نگرانی یا پیمائش کے لیے آسان ہے۔ یہ سسٹم میں ان کے استعمال کو یقینی بناتا ہے:

1. گرمی کنٹرول؛

2. آگ کے الارم؛

3. بلک میڈیا اور مائعات کے بہاؤ کی شرح کا ضابطہ۔

چھوٹے TCR > 0 والے سلیکون تھرمسٹرز کو کولنگ سسٹم اور ٹرانجسٹروں کے درجہ حرارت کے استحکام میں استعمال کیا جاتا ہے۔

تھرموکوپلس

یہ سیمی کنڈکٹر سیبیک کے رجحان کی بنیاد پر کام کرتے ہیں: جب دو منتشر دھاتوں کے سولڈر جوائنٹ کو گرم کیا جاتا ہے، تو ایک بند سرکٹ کے سنگم پر ایک EMF ہوتا ہے۔ اس طرح وہ تھرمل توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔

ایسے دو عناصر کی تعمیر کو تھرموکوپل کہا جاتا ہے۔ اس کی کارکردگی 7 ÷ 10٪ کے اندر ہے۔

تھرموکوپل ڈیجیٹل کمپیوٹنگ ڈیوائسز کے لیے تھرمامیٹر میں استعمال کیے جاتے ہیں جن کے لیے چھوٹے سائز اور اعلی پڑھنے کی درستگی کی ضرورت ہوتی ہے، نیز کم پاور کرنٹ ذرائع۔

سیمی کنڈکٹر ہیٹر اور ریفریجریٹرز

وہ تھرموکوپل کو دوبارہ استعمال کرکے کام کرتے ہیں جن کے ذریعے برقی رو گزرتا ہے۔ اس صورت میں، جنکشن کی ایک جگہ پر اسے گرم کیا جاتا ہے، اور اس کے مخالف جگہ پر، اسے ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔

سیلینیم، بسمتھ، اینٹیمونی، ٹیلوریم پر مبنی سیمی کنڈکٹر کنکشن تھرموکوپل میں 60 ڈگری تک درجہ حرارت کے فرق کو یقینی بنانے کی اجازت دیتے ہیں۔ اس سے سیمی کنڈکٹرز سے ریفریجریٹر کا ڈیزائن بنانا ممکن ہوا جس میں کولنگ چیمبر میں درجہ حرارت -16 ڈگری تک گر جائے۔