کرنٹ کے ساتھ حرارتی تاریں۔

چونکہ تار کے ذریعے بہنے والی کرنٹ سے پیدا ہونے والی حرارت کی مقدار وقت کے متناسب ہوتی ہے، اس لیے تار کا درجہ حرارت مسلسل بڑھنا چاہیے کیونکہ تار میں کرنٹ بہتا ہے۔ درحقیقت، جب تار سے کرنٹ مسلسل گزرتا ہے، تو ایک خاص مستقل درجہ حرارت قائم ہوتا ہے، حالانکہ اس تار میں حرارت کا مسلسل اخراج جاری رہتا ہے۔

اس رجحان کی وضاحت اس حقیقت سے ہوتی ہے کہ کوئی بھی جسم جس کا درجہ حرارت ماحول کے درجہ حرارت سے زیادہ ہو وہ ماحول کو حرارتی توانائی جاری کرتا ہے اس حقیقت کی وجہ سے:

• سب سے پہلے، جسم خود اور اس کے ساتھ رابطے میں جسم تھرمل چالکتا ہے؛

• دوسرا، جسم سے ملحق ہوا کی تہیں گرم ہوتی ہیں، اوپر اٹھتی ہیں، اور ٹھنڈی تہوں کو راستہ دیتی ہیں، جو دوبارہ گرم ہوتی ہیں، وغیرہ۔ (گرمی کی نقل و حمل)؛

• تیسرا، اس حقیقت کی وجہ سے کہ گرم جسم اپنے اردگرد کی جگہ میں سیاہ اور بعض اوقات نظر آنے والی شعاعیں خارج کرتا ہے، اپنی حرارتی توانائی کا کچھ حصہ اس (تابکاری) پر صرف کرتا ہے۔

مندرجہ بالا تمام گرمی کے نقصانات جسم اور ماحول کے درجہ حرارت میں اتنا ہی زیادہ فرق ہے۔لہٰذا، جب موصل کا درجہ حرارت اتنا زیادہ ہو جائے کہ کنڈکٹر کی طرف سے ارد گرد کی جگہ کو فی یونٹ وقت میں دی جانے والی حرارت کی کل مقدار برقی کرنٹ سے ہر سیکنڈ میں کنڈکٹر میں پیدا ہونے والی حرارت کی مقدار کے برابر ہو، تو درجہ حرارت کنڈکٹر کا بڑھنا بند ہو جائے گا اور مستقل ہو جائے گا۔

کرنٹ کے گزرنے کے دوران کنڈکٹر سے حرارت کا نقصان بہت پیچیدہ واقعہ ہے نظریاتی طور پر کنڈکٹر کے درجہ حرارت کا انحصار ان تمام حالات پر حاصل کرنے کے لیے جو جسم کی ٹھنڈک کی شرح کو متاثر کرتے ہیں۔

تاہم، نظریاتی تحفظات کی بنیاد پر کچھ نتائج اخذ کیے جا سکتے ہیں۔ دریں اثنا، تاروں کے درجہ حرارت کا سوال نیٹ ورک کے تمام تکنیکی حسابات، ریوسٹیٹس، وائنڈنگز وغیرہ کے لیے بڑی عملی اہمیت کا حامل ہے۔ اس لیے، ٹیکنالوجی میں، وہ تجرباتی فارمولے، قواعد اور جدولوں کا استعمال کرتے ہیں جو تاروں کے کراس سیکشنز اور مختلف حالات کے تحت قابل اجازت موجودہ طاقت کے درمیان تعلق بتاتے ہیں جن میں تاریں ہیں۔ کچھ گتاتمک رشتوں کی پیش گوئی کی جا سکتی ہے اور آسانی سے تجرباتی طور پر قائم کی جا سکتی ہے۔

ظاہر ہے، کوئی بھی صورت حال جو جسم کو ٹھنڈا کرنے کی تین وجوہات میں سے کسی ایک کے اثر کو کم کرتی ہے، موصل کا درجہ حرارت بڑھا دیتی ہے۔ آئیے ان میں سے کچھ حالات کی طرف اشارہ کرتے ہیں۔

افقی طور پر پھیلی ہوئی غیر موصل سیدھی تار میں عمودی پوزیشن میں ایک ہی موجودہ طاقت پر ایک ہی تار سے کم درجہ حرارت ہوتا ہے، کیونکہ دوسری صورت میں گرم ہوا تار کے ساتھ بڑھ جاتی ہے اور گرم ہوا کو ٹھنڈی ہوا سے بدلنا زیادہ آہستہ ہوتا ہے، پہلی صورت کے مقابلے میں.

ایک سرپل میں تار کا زخم ایک سیدھی لائن میں پھیلے ہوئے اسی ایمپریج کے ملتے جلتے تار سے کہیں زیادہ گرم ہوتا ہے۔

موصلیت کی پرت سے ڈھکا ہوا کنڈکٹر غیر موصلیت سے زیادہ گرم کرتا ہے، کیونکہ موصلیت ہمیشہ حرارت کا ناقص کنڈکٹر ہوتا ہے، اور موصلیت کی سطح کا درجہ حرارت موصل کے درجہ حرارت سے بہت کم ہوتا ہے، لہٰذا ٹھنڈک ہوا کے دھاروں اور تابکاری سے یہ سطح بہت زیادہ چھوٹی ہے۔

اگر ایک تار کو ہائیڈروجن یا چمکتی ہوئی گیس میں رکھا جائے، جس میں ہوا سے زیادہ تھرمل چالکتا ہو، تو اسی موجودہ طاقت کے لیے تار کا درجہ حرارت ہوا سے کم ہوگا۔ اس کے برعکس، کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ، جس کی تھرمل چالکتا ہوا سے کم ہوتی ہے، تار زیادہ گرم ہوتا ہے۔

اگر موصل کو کسی گہا (ویکیوم) میں رکھا جائے تو حرارت کی نقل و حرکت مکمل طور پر رک جائے گی اور موصل کی حرارت ہوا کے مقابلے میں بہت زیادہ ہوگی۔ یہ تاپدیپت بلب نصب کرتے وقت استعمال ہوتا ہے۔

عام طور پر، دیگر ٹھنڈک عوامل کے درمیان تاروں کے ہوا کے دھاروں کا ٹھنڈا ہونا بنیادی اہمیت کا حامل ہے۔ ٹھنڈک کی سطح کے علاقے میں کوئی بھی اضافہ موصل کے درجہ حرارت کو کم کرتا ہے۔ لہذا، پتلی متوازی تاروں کا ایک بنڈل جو ایک دوسرے کے ساتھ رابطے میں نہیں ہیں، ایک ہی مزاحمت کی موٹی تار کے مقابلے میں بہت بہتر طریقے سے ٹھنڈا کیا جاتا ہے، جس کا کراس سیکشن بنڈل میں موجود تمام تاروں کے کراس سیکشن کے مجموعے کے برابر ہوتا ہے۔ .

نسبتاً کم وزن والے ریوسٹیٹ بنانے کے لیے، بہت ہی پتلی دھات کی پٹیوں کو کنڈکٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جو ان کی لمبائی کو کم کرنے کے لیے کچے ہوئے ہوتے ہیں۔

چونکہ ایک موصل میں کرنٹ کی طرف سے دی جانے والی حرارت کی مقدار اس کی مزاحمت کے متناسب ہوتی ہے، اس لیے ایک ہی سائز کے لیکن مختلف مادہ کے دو کنڈکٹرز کی صورت میں، وہ کنڈکٹر جس کی مزاحمت زیادہ ہوتی ہے اسے زیادہ درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے۔

تار کے کراس سیکشن کو کم کرکے، آپ اس کی مزاحمت کو اتنا بڑھا سکتے ہیں کہ اس کا درجہ حرارت پگھلنے کے مقام تک پہنچ جائے۔ اس کا استعمال نیٹ ورک اور آلات کو آلات اور نیٹ ورک کے لیے ڈیزائن کیے گئے آلات سے زیادہ طاقت والے کرنٹ سے ہونے والے نقصان سے بچانے کے لیے کیا جاتا ہے۔

اس نام نہاد کے لیے فیوز، جو کم پگھلنے والی دھات (چاندی یا سیسہ) سے بنی چھوٹی تاریں ہیں۔ اس تار کے کراس سیکشن کا حساب لگایا جاتا ہے تاکہ ایک مخصوص مخصوص موجودہ طاقت پر یہ تار پگھل جائے۔

مختلف کرنٹوں کے لیے فیوز کے کراس سیکشن کو دیکھنے کے لیے جدولوں میں دیا گیا ڈیٹا کم از کم مخصوص طول و عرض کی لمبائی والے فیوز کا حوالہ دیتا ہے۔

ایک بہت ہی مختصر فیوز تانبے کے کلیمپ کی اچھی تھرمل چالکتا کی وجہ سے لمبے فیوز سے بہتر ٹھنڈا ہوتا ہے جس سے یہ جڑا ہوتا ہے اور اس لیے قدرے زیادہ کرنٹ پر پگھل جاتا ہے۔ اس کے علاوہ فیوز کی لمبائی ایسی ہونی چاہیے کہ جب یہ پگھل جائے تو تاروں کے سروں کے درمیان برقی قوس نہ بن سکے۔ اس طرح، فیوز کی سب سے چھوٹی لمبائی کا تعین مینز وولٹیج کی بنیاد پر کیا جاتا ہے۔

بھی دیکھو:

فارمولوں میں توسیع شدہ موجودہ بہاؤ کے ساتھ زندہ حصوں کو گرم کرنا