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ट्रांसफ़ॉर्मर कैसे काम करता है?
परीक्षा के लिए तैयार उत्तर
ट्रांसफ़ॉर्मर अन्योन्य प्रेरण (mutual induction) से प्रत्यावर्ती वोल्टता को बदलता है। इसमें पटलित (laminated) नर्म लोहे की क्रोड पर प्राथमिक और द्वितीयक दो कुंडलियाँ लिपटी होती हैं। प्राथमिक कुंडली की प्रत्यावर्ती धारा क्रोड में बदलता चुंबकीय फ्लक्स बनाती है, जो द्वितीयक कुंडली से जुड़कर उसमें emf प्रेरित करता है। आदर्श ट्रांसफ़ॉर्मर के लिए Vs/Vp = Ns/Np = Ip/Is।
विस्तार से समझें
जब प्राथमिक कुंडली पर प्रत्यावर्ती वोल्टता vp लगाई जाती है, तो उसकी प्रत्यावर्ती धारा समय के साथ बदलता चुंबकीय फ्लक्स φ बनाती है। नर्म लोहे की क्रोड लगभग पूरे फ्लक्स को द्वितीयक कुंडली से होकर गुज़ारती है। फ्लक्स का रिसाव न मानें तो दोनों कुंडलियों के हर फेरे से वही φ जुड़ता है, इसलिए द्वितीयक में प्रेरित emf εs = −Ns dφ/dt और प्राथमिक में पश्च emf εp = −Np dφ/dt होता है।
अगर प्राथमिक का प्रतिरोध नगण्य हो तो vp = εp, और द्वितीयक धारा कम हो तो vs = εs। भाग देने पर vs/vp = Ns/Np मिलता है। उच्चायी (step-up) ट्रांसफ़ॉर्मर में Ns > Np होता है, इसलिए निर्गत वोल्टता बढ़ती है; अपचायी (step-down) ट्रांसफ़ॉर्मर में Ns < Np होता है, इसलिए वोल्टता घटती है। आदर्श ट्रांसफ़ॉर्मर में निवेश शक्ति निर्गत शक्ति के बराबर होती है, ip vp = is vs, इसलिए धारा उलटे अनुपात में बदलती है।
ट्रांसफ़ॉर्मर सिर्फ़ AC पर काम करता है, क्योंकि स्थिर DC से फ्लक्स नहीं बदलता और emf प्रेरित नहीं होता। असली ट्रांसफ़ॉर्मर में कुछ ऊर्जा फ्लक्स रिसाव, कुंडलियों के प्रतिरोध, क्रोड की भँवर धाराओं (पटलित क्रोड से घटती हैं) और शैथिल्य (नर्म लोहे से घटता है) में खर्च होती है। लंबी दूरी तक बिजली ऊँची वोल्टता और कम धारा पर भेजी जाती है ताकि तारों में I²R ऊष्मा हानि घटे; घरों के पास अपचायी ट्रांसफ़ॉर्मर वोल्टता कम कर देते हैं।
याद रखने योग्य बातें
- सिद्धांत: साझा बदलते चुंबकीय फ्लक्स से जुड़ी दो कुंडलियों के बीच अन्योन्य प्रेरण।
- वोल्टता अनुपात: Vs/Vp = Ns/Np, यानी फेरों का अनुपात।
- आदर्श ट्रांसफ़ॉर्मर: VpIp = VsIs, इसलिए Is/Ip = Np/Ns।
- उच्चायी: Ns > Np (वोल्टता बढ़ती है, धारा घटती है); अपचायी: Ns < Np (वोल्टता घटती है)।
- ऊर्जा हानियाँ: फ्लक्स रिसाव, कुंडलियों का प्रतिरोध, भँवर धाराएँ और शैथिल्य; पटलित नर्म लोहे की क्रोड क्रोड वाली हानियाँ घटाती है।
परीक्षा टिप
प्राथमिक कुंडली, द्वितीयक कुंडली और पटलित क्रोड वाला नामांकित चित्र बनाएँ, फिर εs = −Ns dφ/dt और εp = −Np dφ/dt से Vs/Vp = Ns/Np चरणबद्ध निकालें। कम से कम दो ऊर्जा हानियाँ उनके उपाय के साथ लिखें।
छात्र यह भी पूछते हैं
ट्रांसफ़ॉर्मर DC पर काम क्यों नहीं करता?
क्या उच्चायी ट्रांसफ़ॉर्मर शक्ति बढ़ाता है?
ट्रांसफ़ॉर्मर की क्रोड पटलित क्यों बनाई जाती है?
अध्याय के नाम से अपनी किताब में विषय खोजें और अपने संस्करण से मिलान करें; नाम और क्रम बदल सकते हैं। ये Know.it की व्याख्याएँ हैं, आधिकारिक NCERT समाधान नहीं।