ایلیکٹرو اسٹیٹک قسم کے آلات کا تعمیر کا مبدأ ٹورک معادلة

Electrostatic Type Instruments Ka Kaam Karne Ka Tariqa

نام سے ظاہر ہے کہ electrostatic type instrument اسٹیٹک الیکٹرک فیلڈ کا استعمال کرتے ہیں تاکہ مائل ٹورک پیدا کیا جا سکے۔ ان قسم کے آلات عام طور پر بلند voltages کی ناپنے کے لئے استعمال ہوتے ہیں، لیکن کچھ صورتحالوں میں انہیں کسی دائرے کے نچلے ولٹیج اور پاور کی ناپنے کے لئے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اب electrostatic force کے عمل کے دو ممکنہ طریقے ہیں۔ یہ دو ممکنہ حالتیں نیچے درج کی گئی ہیں،

Electrostatic Type Instruments Ki تعمیر

1. جب پلیٹوں میں سے ایک ثابت رہتا ہے اور دوسری پلیٹ حرکت کرنے کی آزادی رکھتی ہے، پلیٹوں کو ایک دوسرے کی طرف کشیدنے کے لئے ایک دوسرے کے مخالف رکھا جاتا ہے۔ اب اس کشیدنے والے فورس کی وجہ سے حرکت کرنے والی پلیٹ ثابت یا ثابت پلیٹ کی طرف تک حرکت کرتی ہے تاکہ حرکت کرنے والی پلیٹ میں زیادہ سے زیادہ الیکٹروستیٹک توانائی ذخیرہ ہو۔

2. دوسرا ترتیب ہو سکتا ہے کہ کشیدنے کی قوت یا دفع کی قوت یا دونوں کی وجہ سے کسی پلیٹ کی گردش ہو۔

Electrostatic Type Instrument Ka Force اور Torque Equation

اب ہم linear electrostatic type instruments کے لئے force equation کو نکالیں۔ ہم دو پلیٹوں کو نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا مان لیں۔

پلیٹ A مثبت باردار ہے اور پلیٹ B منفی باردار ہے۔ اوپر دی گئی ممکنہ حالت (a) کے مطابق پلیٹوں کے درمیان خطی حرکت ہوتی ہے۔ پلیٹ A ثابت ہے اور پلیٹ B حرکت کرنے کی آزادی رکھتی ہے۔ ہم مان لیں کہ پلیٹوں کے درمیان الیکٹروستیٹک فورس اور سپرنگ فورس کے مساوی ہونے پر کوئی فورس F موجود ہے۔ اس نقطے پر، پلیٹوں میں ذخیرہ الیکٹروستیٹک توانائی ہے

اب مان لیں کہ ہم applied voltage کو dV سے بڑھا دیتے ہیں، اس کی وجہ سے پلیٹ B پلیٹ A کی طرف dx کی دوری سے حرکت کرتی ہے۔ پلیٹ B کی منتقلی کی وجہ سے سپرنگ فورس کے خلاف کی گئی کام F.dx ہے۔ applied voltage کو current سے متعلق ہے

electric current کی اس قدر کی روشنی میں input energy کو نکالا جا سکتا ہے

اس سے ہم ذخیرہ توانائی کی تبدیلی کا حساب لگا سکتے ہیں اور یہ نکلتا ہے

اس میں موجود higher order terms کو نظر انداز کرتے ہوئے۔ اب ہم توانائی کی تحفظ کے اصول کو لاگو کرتے ہوئے system کو input energy = system کی ذخیرہ توانائی کی اضافہ + system کا مکینکل کام۔ اس سے ہم لکھ سکتے ہیں،

اس مساوات سے ہم فورس کا حساب لگا سکتے ہیں

اب ہم rotary electrostatic type instruments کے لئے force اور torque equation کو نکالیں۔ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے،

rotary type electrostatic instruments کے لئے deflecting torque کا مظاہرہ کرنے کے لئے، مساوات (1) میں F کو Td سے بدل دیں اور dx کو dA سے۔ اب معدّل مساوات کو دوبارہ لکھتے ہوئے ہم کو deflecting torque ملتا ہے

steady state پر controlling torque کو Tc = K × A کے مظاہرہ سے ملتا ہے۔ deflection A کو لکھا جا سکتا ہے

اس مظاہرہ سے ہم نتیجہ اخذ کرتے ہیں کہ pointer کی deflection مستقیماً میسنے کے ولٹیج کے مربع کے متناسب ہے، لہذا scale non uniform ہوگا۔ اب ہم Quadrant electrometer کے بارے میں بات کرتے ہیں۔ یہ آلات عام طور پر 100V سے 20 کلو ولٹیج تک کی ناپنے کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔ پھر Quadrant electrometer میں ملنے والا deflecting torque مستقیماً applied voltage کے مربع کے متناسب ہوتا ہے؛ اس کا ایک فائدہ یہ ہے کہ یہ آلات AC اور DC ولٹیج دونوں کی ناپنے کے قابل ہوتے ہیں۔ electrostatic type instruments کو voltmeters کے طور پر استعمال کرنے کا ایک فائدہ یہ ہے کہ ہم میسنے کے ولٹیج کی رینج کو بڑھا سکتے ہیں۔ اب یہ آلات کی رینج کو بڑھانے کے دو طریقے ہیں۔ ہم ان کو ایک سے ایک بات کرتے ہیں۔

(a) resistance potential dividers کا استعمال کرتے ہوئے: نیچے دی گئی یہ configuration کی circuit diagram ہے۔

میسنے کا ولٹیج total resistance r پر لاگو کیا جاتا ہے اور electrostatic capacitor کو total resistance کے حصے کے علاوہ laig r پر جوڑا جاتا ہے۔ اب مان لیں کہ applied voltage DC ہے، تو ہم ایک فرض لیں کہ جوڑا گیا capacitor کا leakage resistance infinite ہے۔ اس صورتحال میں multiplying factor کو electrical resistance r/R کے تناسب سے ملتا ہے۔ اس circuit کا ac operation بھی آسانی سے تجزیہ کیا جا سکتا ہے، اور ac operation کے لئے multiplying factor bhi r/R کے برابر ہوتا ہے۔
(b) capacitor multiplier technique کا استعمال کرتے ہوئے: ہم capacitors کی سیریز کو جیسے نیچے دی گئی circuit میں دکھایا گیا ہے، رکھ کر voltage کی میسنے کی رینج کو بڑھا سکتے ہیں۔

آئیے circuit diagram 1 کے لئے multiplying factor کا مظاہرہ نکالیں۔ ہم voltmeter کی capacitance C1 اور series capacitor C2 کو نیچے دی گئی circuit diagram میں دکھایا گیا مان لیں۔ اب یہ capacitor کی سیریز کا مجموعہ ہوگا

جو circuit کی total capacitance ہے۔ اب voltmeter کا impedance Z1 = 1/jωC1 ہوگا اور اس طرح total impedance ہوگا

multiplying factor کو Z/Z1 کے تناسب سے ملتا ہے جو 1 + C2 / C1 کے برابر ہے۔ اسی طرح multiplying factor کا مظاہرہ نکالا جا سکتا ہے۔ اس طرح ہم voltage کی میسنے کی رینج کو بڑھا سکتے ہیں۔

Electrostatic Type Instruments کے فوائد

آئیے کچھ electrostatic type instruments کے فوائد دیکھیں۔

1. پہلا اور سب سے اہم فائدہ یہ ہے کہ ہم AC اور DC voltage دونوں کو میسن سکتے ہیں اور اس کی وضاحت بہت واضح ہے کہ deflecting torque voltage کے مربع کے متناسب ہوتا ہے۔

2. ان قسم کے آلات میں power consumption بہت کم ہوتا ہے کیونکہ ان آلات سے drawn کیا جانے والا کرنٹ بہت کم ہوتا ہے۔

3. ہم ولٹیج کی بلند قدر کو میسن سکتے ہیں۔

Electrostatic Type Instruments کے نقصانات

متعدد فوائد کے باوجود electrostatic instruments کچھ نقصانات بھی رکھتے ہیں اور یہ نیچے درج کیے گئے ہیں۔

1. یہ دیگر آلات کے مقابلے میں بہت مہنگے ہوتے ہیں اور ان کا سائز بہت بڑا ہوتا ہے۔

2. scale uniform نہیں ہوتا۔

3. مختلف operating forces کی مقدار بہت کم ہوتی ہے۔

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.