क्यों एक इनडक्टर उच्च वोल्टेज उत्पन्न करता है और उच्च विद्युत धारा नहीं?

जब एक इंडक्टर कोलेप्स होता है (उदाहरण के लिए, जब इंडक्टर सर्किट में एक स्विच अचानक खुल जाता है), तो यह उच्च वोल्टेज बनाता है, उच्च धारा की बजाय। यह इंडक्टर के मूल गुण और ऊर्जा संचयन तंत्र से समझा जा सकता है। यहाँ एक विस्तृत विवरण है:

इंडक्टर के मूल गुण

इंडक्टर के मौलिक गुण को निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

जहाँ:

V इंडक्टर पर वोल्टेज है।

L इंडक्टर की इंडक्टेंस है। dI/dt समय के सापेक्ष धारा की परिवर्तन दर है।

यह सूत्र दर्शाता है कि इंडक्टर पर वोल्टेज धारा की परिवर्तन दर के समानुपाती होता है। दूसरे शब्दों में, इंडक्टर धारा में तीव्र परिवर्तन को विरोध करता है।

ऊर्जा संचयन

जब धारा इंडक्टर के माध्यम से प्रवाहित होती है, तो इंडक्टर ऊर्जा संचित करता है, और यह ऊर्जा चुंबकीय क्षेत्र में संचित होती है। इंडक्टर में संचित ऊर्जा E को निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

जहाँ:

• E संचित ऊर्जा है।

• L इंडक्टेंस है।

• I इंडक्टर में प्रवाहित धारा है।

जब स्विच खुलता है

जब इंडक्टर सर्किट में एक स्विच अचानक खुलता है, तो धारा तुरंत शून्य होने की अनुमति नहीं दी जाती क्योंकि इंडक्टर में चुंबकीय क्षेत्र अपनी संचित ऊर्जा को छोड़ने के लिए समय लेता है। क्योंकि धारा तुरंत बदल नहीं सकती, इंडक्टर प्रतिष्ठित धारा प्रवाह को बनाए रखने की कोशिश करता है।

हालांकि, क्योंकि स्विच खुल गया है, धारा के लिए रास्ता कट गया है। इंडक्टर धारा को बनाए रखने की कोशिश नहीं कर सकता, इसलिए यह अपने टर्मिनल पर बहुत उच्च वोल्टेज उत्पन्न करता है। यह उच्च वोल्टेज धारा को जारी रखने की कोशिश करता है, लेकिन क्योंकि सर्किट टूट गया है, धारा नहीं गुजर सकती, और इंडक्टर अपनी संचित ऊर्जा को उच्च वोल्टेज के माध्यम से छोड़ देता है।

गणितीय स्पष्टीकरण

एक इंडक्टर के वोल्टेज-धारा संबंध V=L（dI/dt）के अनुसार, जब स्विच अचानक खुलता है, तो धारा I बहुत जल्दी शून्य होनी चाहिए। इसका अर्थ है कि धारा की परिवर्तन दर dI/dt बहुत बड़ी हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत उच्च वोल्टेज V उत्पन्न होता है।

व्यावहारिक घटना

व्यावहारिक सर्किट में, यह उच्च वोल्टेज चमकीले डिस्चार्ज या सर्किट के अन्य घटकों को क्षति पहुंचा सकता है। इसे रोकने के लिए, आमतौर पर एक डायोड (जिसे फ्लाइबैक डायोड या फ्रीव्हीलिंग डायोड कहा जाता है) इंडक्टर के साथ समानांतर जोड़ा जाता है। यह स्विच खुलने पर धारा को डायोड के माध्यम से जारी रखने की अनुमति देता है, इस प्रकार अत्यधिक उच्च वोल्टेज के उत्पादन से बचा जाता है।

सारांश

जब इंडक्टर सर्किट में एक स्विच अचानक खुलता है, तो इंडक्टर प्रतिष्ठित धारा प्रवाह को बनाए रखने की कोशिश करता है, इसलिए उच्च वोल्टेज उत्पन्न होता है, उच्च धारा की बजाय। हालांकि, क्योंकि सर्किट टूट गया है, धारा जारी नहीं रह सकती, और इंडक्टर अपनी संचित ऊर्जा को उच्च वोल्टेज उत्पन्न करके छोड़ देता है। यह उच्च वोल्टेज धारा की बहुत बड़ी परिवर्तन दर dI/dt के कारण होता है।