इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग सूत्र (सबसे महत्वपूर्ण समीकरण)

Electrical4u

فیلڈ: بنیادی برق

China

برقی مهندسی کے لئے فارمولے

برقی مہندسی ایک شاخ ہے جو روزمرہ زندگی میں استعمال ہونے والے مختلف برقی سامان کے مطالعہ، ڈیزائن اور نفاذ سے نسبت دار ہے۔

یہ پاور سسٹم، برقی مشینیں، پاور الیکٹرانکس، کمپیوٹر سائنس، سگنل پروسیسنگ، ٹیلی کمیونیکیشن، کنٹرول سسٹم، مصنوعی ذہانت اور کئی دیگر موضوعات کا وسیع عرصہ کا مطالعہ کرتی ہے۔

یہ مہندسی کی شاخ کئی فارمولوں اور مفاهیم (قانون) سے بھرپور ہے جو کئی مناصب میں استعمال ہوتے ہیں جیسے کہ سرکٹ حل کرنا اور مختلف سامان کو نفاذ کرنا تاکہ انسانی زندگی آسان بن سکے۔

نیچے مختلف برقی مہندسی کے موضوعات میں عام طور پر استعمال ہونے والے بنیادی فارمولے درج کئے گئے ہیں۔

ولٹیج

ولٹیج کی تعریف دو نقطوں کے درمیان الیکٹرک فیلڈ میں یونٹ کے شارج کے لحاظ سے الیکٹرکل پوٹنشل کے فرق کے طور پر کی جاتی ہے۔ ولٹیج کا یونٹ ولٹ (V) ہے۔

(1) $\begin{equation*} Voltage (V) = \frac{Work done (W)}{Charge (Q)} \end{equation*}$

اس مساوات سے، ولٹیج کا یونٹ $\frac{joule}{coulomb}$

کرنٹ

برقی کرنٹ کو باردار ذرات (ایلیکٹران اور آئون) کا سیال کہا جاتا ہے جو کنڈکٹر میں گزرتا ہے۔ یہ کرنٹ کو وقت کے لحاظ سے برقی بار کا سیال شرح بھی کہا جا سکتا ہے۔

برقی کرنٹ کا ایکائی امپیئر (A) ہے۔ اور برقی کرنٹ کو ریاضیاتی طور پر علامت ‘I’ یا ‘i’ سے ظاہر کیا جاتا ہے۔

(2) $\begin{equation*} I = \frac{dQ}{dt} \end{equation*}$

مقاومت

مقاومت یا برقی مقاومت کسی برقی سروس میں کرنٹ کے سیال کی مخالفت کو ناپتی ہے۔ مقاومت کو اوہم (Ω) میں ناپا جاتا ہے۔

کسی بھی کنڈکٹر کی مادہ کی مقدار کی طول کے ساتھ مستقیماً تناسب ہوتا ہے، اور کنڈکٹر کے علاقے کے ساتھ بالعکس تناسب ہوتا ہے۔

$R \propto \frac{l}{a}$

(٣) $\begin{equation*} R = \rho \frac{l}{a} \end{equation*}$

جہاں، $\rho$ = تناسبی دائم (مخصوص مقاومت یا کنڈکٹر مواد کی ریزسٹوٹیوٹی)

اورم کے قانون کے مطابق؛

$V \propto I$

(٤) $\begin{equation*} Voltage \, V = \frac{I}{R} \, Volt \end{equation*}$

جہاں، R = کنڈکٹر کی مخالفت (Ω)

(5) $\begin{equation*} کرنٹ I = \frac{V}{R} امپیئر \end{equation*}$

(6) $\begin{equation*} رزسٹنس R = \frac{V}{I} اوہم \end{equation*}$

بجلی کی طاقت

طاقت وہ شرح ہے جس میں بجلی کا عنصر وقت کے لحاظ سے توانائی فراہم کرتا ہے یا استعمال کرتا ہے۔

(7) $\begin{equation*} P = \frac{dW}{dt} \end{equation*}$

ڈی سی نظام کے لیے

(8) $\begin{equation*} P = VI \end{equation*}$

$\begin{equation*} P = I^2 R \end{equation*}$

ایک سطحی نظام کے لئے

10) $\begin{equation*} P = VI cos \phi \end{equation*}$

(11) $\begin{equation*} P = I^2 R cos \phi \end{equation*}$

(12) $\begin{equation*} P = \frac{V^2}{R} cos \phi \end{equation*}$

تین فیز کے لئے

(13) $\begin{equation*} P = \sqrt{3} V_L I_L cos \phi \end{equation*}$

(14) $\begin{equation*} P = 3 V_ph I_ph cos \phi \end{equation*}$

(15) $\begin{equation*} P = 3 I^2 R cos \phi \end{equation*}$

(16) $\begin{equation*} P = 3 \frac{V^2}{R} cos \phi \end{equation*}$

قدرت کا عام اعداد و شمار

قدرت کا عام اعداد و شمار AC نظام میں بہت اہم اصطلاح ہے۔ یہ لوڈ کے ذریعے سپرد کی گئی کام کرنے والی قدرت کے نسبت سے ظاہر ہونے والی قدرت کے تناسب کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

(17) $\begin{equation*} Power \, Factor Cos\phi= \frac{Active \, Power}{Apparent \, Power} \end{equation*}$

قدرت کا عام اعداد و شمار -1 سے 1 کے درمیان بند فاصلے میں کم اعداد کی طرف ہوتا ہے۔ جب لوڈ ریزسٹو کی طرح ہوتا ہے تو قدرت کا عام اعداد و شمار 1 کے قریب ہوتا ہے اور جب لوڈ ریاکٹو کی طرح ہوتا ہے تو قدرت کا عام اعداد و شمار -1 کے قریب ہوتا ہے۔

تعدد

تعدد کو ایکائی وقت میں چکر کی تعداد کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔ اسے f سے ظاہر کیا جاتا ہے اور اس کی میٹرک ہرٹز (Hz) ہوتی ہے۔ ایک ہرٹز کا مطلب ہے کہ ایک سیکنڈ میں ایک چکر۔

عموماً، تعدد 50 Hz یا 60 Hz ہوتا ہے۔

وقت کا دور تعریف کیا جاتا ہے کہ ایک مکمل ویو فارم کے چکر کو پیدا کرنے کے لیے درکار وقت، جسے T سے ظاہر کیا جاتا ہے۔

تعدد وقت کے دور (T) کے معکوس تناسب میں ہوتا ہے۔

(18) $\begin{equation*} F \propto \frac{1}{T} \end{equation*}$

طول موج

طول موج کو متصلہ متناظر نقاط (دو ملحقہ قمے یا صفر کراسنگ) کے درمیان فاصلہ کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

ایک سینوزائیڈل موج کے لیے، اسے رفتار اور تعدد کے تناسب کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

(19) $\begin{equation*} \lambda = \frac{v}{f} \end{equation*}$

سمتیت

جب وولٹیج فراہم کیا جاتا ہے تو سمتیت میں برقی توانائی برقی میدان میں ذخیرہ کرتا ہے۔ دائرہ کار میں سمتیتوں کا اثر سمتیت کے نام سے جانا جاتا ہے۔

سمتیت میں پھیلے ہوئے برقی شارژ Q، سمتیت پر تیار ہونے والے وولٹیج کے ساتھ مستقیماً تناسب میں ہوتا ہے۔

$Q \propto V$

$Q = CV$

(20) $\begin{equation*} C = \frac{Q}{V} \end{equation*}$

سمتیت دونوں پلیٹوں کے درمیان فاصلے (d)، پلیٹ کے رقبے (A) اور دی الیکٹرک میٹریل کی پرمٹیوٹی پر منحصر ہوتا ہے۔

(21) $\begin{equation*} C = \frac{\epsilon A}{d} \end{equation*}$

اینڈکٹر

ایک اینڈکٹر کے ذریعے برقی سرنگ کے طور پر میگناٹک فیلڈ میں توانائی کو ذخیرہ کیا جاتا ہے جب برقی کرنٹ اس کے ذریعے گزرتا ہے۔ بعض اوقات، اینڈکٹر کو کوئل، ریاکٹر یا چوک بھی کہا جاتا ہے۔

اینڈکٹنس کا وحید ہنری (H) ہے۔

اینڈکٹنس کو میگناٹک فلکس لینکیج (фB)، اور اینڈکٹر کے ذریعے گزرنے والے کرنٹ (I) کے تناسب سے تعریف کیا جاتا ہے۔

(22) $\begin{equation*} L = \frac{\phi_B}{I} \end{equation*}$

برقی شارژ

برقی شارژ کوئی مادہ کی فزیکل خصوصیت ہے۔ جب کوئی مادہ الیکٹرومیگناٹک فیلڈ میں رکھا جاتا ہے تو یہ قوت کا تجربہ کرتا ہے۔

برقی شارجز مثبت (پروٹون) اور منفی (الیکٹران) ہو سکتے ہیں، جن کی پیمائش کولمب میں کی جاتی ہے اور Q سے ظاہر کیا جاتا ہے۔

ایک کولمب کو ایک سیکنڈ میں منتقل کی گئی شارج کی مقدار کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

(23) $\begin{equation*} Q = IT \end{equation*}$

برقی میدان

برقی میدان کسی علاقہ یا فضا ہے جو برقی طاقت سے بھرے شدہ اشیاء کے آس پاس ہوتی ہے، جہاں کوئی دوسرا برقی طاقت سے بھرا شدہ شے قوت کا تجربہ کرتا ہے۔

برقی میدان کو برقی میدان کی شدت یا برقی میدان کی قوت بھی کہا جاتا ہے، جسے E سے ظاہر کیا جاتا ہے۔

برقی میدان کو برقی قوت کے تناسب کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

(24)
$\begin{equation*} E = \frac{F}{Q} \end{equation*}$

پارلیل پلیٹ کنڈینسر کے لئے، دو پلیٹوں کے درمیان ولٹیج کا فرق کسی ٹیسٹ چارج Q کو مثبت پلیٹ سے منفی پلیٹ تک منتقل کرنے کے لئے کیے گئے کام کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔

$V = \frac{Work done}{charge} = \frac{Fd}{Q} = Ed$

(25) $\begin{equation*} E = \frac{V}{d} \end{equation*}$

قوت الکٹریکی

جب کوئی برقیاتی شارژ یا آبجیکٹ دوسرے برقیاتی شارژ کے میدان میں داخل ہوتا ہے، تو کولمب کے قانون کے مطابق اس پر قوت عمل کرتی ہے۔

Coulomb’s Law.png

بالا میں دکھایا گیا ہے کہ ایک مثبت شارژ یا آبجیکٹ کو خلائی میں رکھا گیا ہے۔ اگر دونوں آبجیکٹس کی قطبیت ایک جیسی ہے تو وہ ایک دوسرے کو دھکیل لیتے ہیں۔ اور اگر دونوں آبجیکٹس کی قطبیت مختلف ہے تو وہ ایک دوسرے کو کشش کرتے ہیں۔

کولمب کے قانون کے مطابق،

(26) $\begin{equation*} F = \frac{Q_1 Q_2}{4 \pi \epsilon_0 d^2 } \end{equation*}$

کولمب کے قانون کے مطابق، برقی میدان کا مساوات ہے؛

$E = \frac{F}{Q} = \frac{kQq}{Qd^2}$

(27) $\begin{equation*} E = \frac{kq}{d^2} \end{equation*}$

برقی شار

گاؤس کے قانون کے مطابق، گاؤس کا نظریہ کے مطابق، برقی شار کا مساوات ہے؛

(28) $\begin{equation*} \phi = \frac{Q}{\epsilon_0} \end{equation*}$

ڈی سی مشین

واپسی EMF

(29) $\begin{equation*} E_b = \frac{P \phi NZ}{60A} \end{equation*}$

ڈی سی مشین میں نقصانات

کاپر کا نقصان

کاپر کے نقصانات ونڈنگز کے ذریعے سے گزرنے والے کرنٹ کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ کاپر کا نقصان ونڈنگ کے ذریعے گزرنے والے کرنٹ کے مربع کے تناسب میں ہوتا ہے، اور اسے I2R نقصان یا اوہمک نقصان بھی کہا جاتا ہے۔

آرمیچر کاپر کا نقصان: $I_a^2 R_a$