ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಟೈಪ್ ಯಂತ್ರಗಳು ಎಂದರೇನು?

ಯಾವ ಪ್ರಕಾರದ ಯಂತ್ರಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಟೈಪ್ ಯಂತ್ರಗಳು?

ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಯಂತ್ರ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ

ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಯಂತ್ರವು ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಾಪಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುವ ಯಂತ್ರವಾಗಿದೆ, ಅದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ್ನು ಮಾಪಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಕಾರ್ಯ ತತ್ತ್ವ

ನಾಮಕರಣದಂತೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಯಂತ್ರಗಳು ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ದೂರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಅವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ್ನು ಮಾಪಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಮಾಪಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಶಕ್ತಿಯ ಕ್ರಿಯಾ ರೀತಿ ಎರಡು ವಿಧದಲ್ಲಿ ಇರಬಹುದು.

ನಿರ್ಮಾಣ ವಿಧಾನಗಳು

ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೆಟ್-ಅಪ್‌ನಲ್ಲಿ, ಒಂದು ಪ್ಲೇಟ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತೊಂದು ಚಲಿಸಬಹುದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ಲೇಟ್ಗಳು ವಿಪರೀತ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶೋಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಕರ್ಷಣೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಚಲಿಸಬಹುದಾದ ಪ್ಲೇಟ್‌ನ್ನು ಸ್ಥಿರ ಪ್ಲೇಟ್‌ನ ದಿಕ್ಕಿನ ಹೊರಬರುವ ದೂರವನ್ನು ಗುಂಪು ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದರ ನಂತರ ಅತ್ಯಧಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಚಿತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಮತ್ತೊಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೆಟ್-ಅಪ್‌ನಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿಯು ಆಕರ್ಷಣೆ, ವಿರೋಧ ಅಥವಾ ಎರಡೂ ವಿಧದಲ್ಲಿ ಇರಬಹುದು, ಪ್ಲೇಟ್‌ನ ಘೂರ್ಣನ ಗತಿಯ ಕಾರಣ.

ಶಕ್ತಿ ಸಮೀಕರಣ

ಎರಡು ಪ್ಲೇಟ್ಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ: A ಪ್ಲೇಟ್ ಪೋಷಣೆ ಶೋಧಿಸಿದೆ, B ಪ್ಲೇಟ್ ನಿರ್ದೇಶಾತ್ಮಕ ಶೋಧಿಸಿದೆ. A ಪ್ಲೇಟ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ, B ಪ್ಲೇಟ್ ಚಲಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಪ್ಲೇಟ್ಗಳ ನಡುವೆ ಶಕ್ತಿ F ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿ ಸಮಾನವಾಗಿರುವಾಗ. ಈ ಪ್ರಕರಣದಲ್ಲಿ ಪ್ಲೇಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಚಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಶಕ್ತಿಯೆಂದರೆ:

ನಂತರ ನಾವು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ dV ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೆಚ್ಚಿಸಿದರೆ, B ಪ್ಲೇಟ್ A ಪ್ಲೇಟ್‌ನ ದಿಕ್ಕಿನ dx ದೂರದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಯ ವಿರುದ್ಧ F.dx ಶೋಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನ್ವಯಿಸಿದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದಿಂದ ಬಂದಿರುತ್ತದೆ

ಈ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಮೌಲ್ಯದಿಂದ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು

ಈ ಮೂಲಕ ನಾವು ಸಂಚಿತ ಶಕ್ತಿಯ ಮಾರ್ಪು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು, ಇದು ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ

ಉನ್ನತ ಕ್ರಮದ ಪದಗಳನ್ನು ಉಪೇಕ್ಷಿಸಿ. ಈಗ ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ತತ್ತ್ವವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಇನ್‌ಪುಟ್ ಶಕ್ತಿ = ಸಂಚಿತ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚುವರಿ + ಯಂತ್ರದ ಮೂಲಕ ಮಾಡಿದ ಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಶ್ರಮ. ಈ ಮೂಲಕ ನಾವು ಹೀಗೆ ಬರೆಯಬಹುದು,

ಈ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು

ಈಗ ನಾವು ಘೂರ್ಣನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಟೈಪ್ ಯಂತ್ರಗಳ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಟಾರ್ಕ್ ಸಮೀಕರಣಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸೋಣ. ಚಿತ್ರವು ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ,

ರೋಟರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ದೂರ ಟಾರ್ಕ್ ಪಡೆಯುವ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು, ಸಮೀಕರಣ (1) ರಲ್ಲಿ F ನ್ನು Td ಮತ್ತು dx ನ್ನು dA ನಿಂದ ಬದಲಿಸಿ. ದೂರ ಟಾರ್ಕ್ ಗುಂಪು ಮಾಡಿದ ಸಮೀಕರಣವು ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ:

ಸ್ಥಿರ ಅವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ನಿಯಂತ್ರಣ ಟಾರ್ಕ್ Tc = K × A. ದೂರ ಎ ಅನ್ನು ಹೀಗೆ ಬರೆಯಬಹುದು:

ಈ ಪ್ರಕಾರ ನಾವು ಪ್ಯಾಂಟರ್ ನ ದೂರ ಎ ಅನ್ನು ಮಾಪಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದ ಸ್ಕೇಲ್ ಸಮನಾದ ಬೆಲೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಈಗ ನಾವು ಕ್ವಾಡ್ರಂಟ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ ಗುಂಪು ಮಾಡೋಣ.

ಈ ಯಂತ್ರವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 100V ರಿಂದ 20 ಕಿಲೋ ವೋಲ್ಟ್ ವರೆಗೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಾಪಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೆ ಕ್ವಾಡ್ರಂಟ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ದೂರ ಟಾರ್ಕ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ; ಇದರ ಒಂದು ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ಈ ಯಂತ್ರವನ್ನು AC ಮತ್ತು DC ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎರಡನ್ನೂ ಮಾಪಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸಬಹುದು. 

ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಟೈಪ್ ಯಂತ್ರಗಳನ್ನು ವೋಲ್ಟ್ಮೀಟರ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಉಪಯೋಗಿಸುವುದರ ಒಂದು ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ಮಾಪಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ರೇಂಜ್ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು. ಈಗ ಇದರ ರೇಂಜ್ ವಿಸ್ತರಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ. ನಾವು ಒಂದೊಂದಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸೋಣ. 

(a) ರೀಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಪೋಟೆನ್ಷಿಯಲ್ ಡಿವೈಡರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ: ಕೆಳಗೆ ಇದರ ಚಿತ್ರದ ರಚನೆಯನ್ನು ನೀಡಿದಿದೆ.

ನಾವು ಮಾಪಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಮೊಟಲ್ ರೀಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ r ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಮೊಟಲ್ ರೀಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಯ ಭಾಗವಾಗಿ r ಮೇಲೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈಗ ನಾವು ಅನ್ವಯಿಸಿದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ DC ಆದರೆ, ನಾವು ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಅನಂತ ಲೀಕೇಜ್ ರೀಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಒಂದು ಅಧಾರವನ್ನು ಮಾಡಬೇಕು. 

ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಗುಂಪು ಮಾಡಿದ ಮೌಲ್ಯವೆಂದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ರೀಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ r/R ನ ಅನುಪಾತ. ಇದರ ಮೇಲೆ ಏಸಿ ಕಾರ್ಯ ಸುಲಭವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು, ಏಸಿ ಕಾರ್ಯದಲ್ಲಿ ಗುಂಪು ಮಾಡಿದ ಮೌಲ್ಯವು ಸಮಾನವಾಗಿ r/R ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

(b) ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟರ್ ಗುಂಪು ತಂತ್ರದಿಂದ: ನಾವು ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟರ್ ಗಳ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ಜೋಡಿಸಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ರೇಂಜ್ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು, ಇದರ ಚಿತ್ರವನ್ನು ನೀಡಲಾಗಿದೆ.

ನಾವು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಗುಂಪು ಮಾಡಿದ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ವಿವರಿಸೋಣ. C1 ವೋಲ್ಟ್ಮೀಟರ್ ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಮತ್ತು C2 ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟರ್ ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಆಗಿರಲಿ. ಈ ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟರ್ಗಳ ಶ್ರೇಣಿಯ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಸರ್ಕ್ಯುಯಿಟಿನ ಮೊಟಲ್ ಕ್ಯಾಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ವೋಲ್ಟ್ಮೀಟರ್ ನ ಇಂಪೀಡೆನ್ಸ್ Z1 = 1/jωC1, ಮತ್ತು ಮೊಟಲ್ ಇಂಪೀಡೆನ್ಸ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ:

ಗುಂಪು ಮಾಡಿದ ಮೌಲ್ಯವೆಂದರೆ Z/Z1 ನ ಅನುಪಾತ, ಇದು 1 + C2 / C1. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ನಾವು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಾಪನ ರೇಂಜ್ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಟೈಪ್ ಯಂತ್ರಗಳ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು

• ಪ್ರಥಮ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಮುಖ್ಯ ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ನಾವು AC ಮತ್ತು DC ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎರಡನ್ನೂ ಮಾಪಿಸಬಹುದು, ಇದರ ಕಾರಣವೆಂದರೆ ದೂರ ಟಾರ್ಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ.

• ಈ ರೀತಿಯ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಉಪಭೋಗವು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಆಗಿದೆ, ಕಾರಣ ಇವು ಉಪಯೋಗಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹ ಕಡಿಮೆ ಆಗಿದೆ.

• ನಾವು