⚡ પાવર ઇલેક્ટ્રિશિયન: મેગ્નેટિઝમ અને કેપેસિટર્સ (Magnetism and Capacitors) 🧲

અભ્યાસક્રમ સંબંધિત થીયરી (Related Theory for Exercise 1.4.41 & 42)

🎯 ઉદ્દેશ્યો (Objectives):

આ પાઠના અંતે તમે નીચેની બાબતો શીખી શકશો:

  • મેગ્નેટિક સર્કિટના વિવિધ પદો (Magnetic terms) જેમ કે MMF, reluctance, flux, field strength, flux density, permeability અને relative permeability ને વ્યાખ્યાયિત કરવા.
  • હિસ્ટેરેસિસ (Hysteresis) વિશે સમજાવવું.

1. 💡 મેગ્નેટોમોટિવ ફોર્સ (MagnetoMotive Force – MMF)

કોઈપણ મેગ્નેટિક કોર (core) માં ઉત્પન્ન થતી Flux Density પાંચ મુખ્ય પરિબળો પર આધાર રાખે છે: કરંટ (current), આંટાની સંખ્યા (number of turns), મેગ્નેટિક કોરનું મટિરિયલ, કોરની લંબાઈ (length) અને તેનો ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા (cross-sectional area).

જેમ ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાં Electromotive Force (EMF) હોય છે, તેમ મેગ્નેટિક સર્કિટમાં Magnetomotive Force (MMF) હોય છે.

  • MMF = NI (Ampere-turns) 📏

જ્યાં:

  • MMF: મેગ્નેટોમોટિવ ફોર્સ (એમ્પીયર ટર્ન્સમાં).
  • N: કોર પર વીંટાળેલા વાયરના આંટાની સંખ્યા (Number of turns).
  • I: કોઇલમાંથી વહેતો કરંટ (Current in amperes).

ઉદાહરણ: જો 200 આંટા (turns) વાળી કોઇલમાંથી 1 એમ્પીયર કરંટ વહેતો હોય, તો MMF 200 ampere-turns થશે. ⚡

2. 🛡️ રિલેક્ટન્સ (Reluctance – S)

જેમ ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાં Resistance કરંટનો વિરોધ કરે છે, તેમ મેગ્નેટિક સર્કિટમાં Reluctance (S) ફ્લક્સ (flux) ના માર્ગમાં અવરોધ પેદા કરે છે.

  • ફોર્મ્યુલા: $Φ = \frac{NI}{S}$
  • Reluctance (S) શોધવાનું સૂત્ર: $S = \frac{l}{μ₀ μᵣ a}$

જ્યાં:

  • l: મેગ્નેટિક પાથની લંબાઈ (meters માં).
  • μ₀: ફ્રી સ્પેસની પરમીએબિલિટી (Permeability of free space).
  • μᵣ: રિલેટિવ પરમીએબિલિટી (Relative permeability).
  • a: ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા (sq.mm માં).

📏 એકમ (Unit): રિલેક્ટન્સનો એકમ Ampere turns/Wb છે.

3. 🌊 મેગ્નેટિક ફ્લક્સ (Magnetic Flux – Φ)

મેગ્નેટિક સર્કિટમાં ફ્લક્સ એટલે મેગ્નેટિક કોરના ક્રોસ-સેક્શનમાંથી પસાર થતી ચુંબકીય રેખાઓની કુલ સંખ્યા.

  • તેની સંજ્ઞા Φ (Phi) છે.
  • SI Unit: વેબર (Weber – Wb).

4. 📐 ફ્લક્સ ડેન્સિટી (Flux Density – B)

મેગ્નેટિક કોરના ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયાના પ્રતિ ચોરસ મીટરમાં રહેલી ફોર્સ લાઇનોની (lines of force) કુલ સંખ્યાને Flux Density કહેવાય છે. તેને B સંજ્ઞા વડે દર્શાવવામાં આવે છે.

  • સૂત્ર: $B = \frac{Φ}{A}$ (Weber/m²)

જ્યાં:

  • Φ: કુલ ફ્લક્સ (Webers માં).
  • A: કોરનો એરિયા (Square metres માં).
  • B: ફ્લક્સ ડેન્સિટી (Weber/sq. metre અથવા Tesla).

5. 🔍 પરમીએબિલિટી (Permeability – μ)

પરમીએબિલિટી એટલે કોઈ મટિરિયલમાંથી મેગ્નેટિક ફ્લક્સ કેટલી સરળતાથી પસાર થઈ શકે છે તેની ક્ષમતા.

  • વ્યાખ્યા: તે મટિરિયલમાં ઉત્પન્ન થયેલા ફ્લક્સ અને હવામાં ઉત્પન્ન થયેલા ફ્લક્સનો રેશિયો (ratio) છે.
  • સૂત્ર: $μ = \frac{B}{H}$
  • નોંધ: હવાની પરમીએબિલિટી ($μ_{air}$) હંમેશા 1 હોય છે. લોખંડ અને સ્ટીલ માટે રિલેટિવ પરમીએબિલિટી ($μᵣ$) 50 થી 2000 ની વચ્ચે હોય છે.

6. 📉 હિસ્ટેરેસિસ (Hysteresis)

હિસ્ટેરેસિસ એ મેગ્નેટિક મટિરિયલ માટે B (Flux Density) અને H (Magnetising Force) વચ્ચેનો ગ્રાફિકલ સંબંધ છે. જ્યારે મટિરિયલને મેગ્નેટાઇઝ કરવામાં આવે છે, ત્યારે B અને H નો ફેરફાર એકસાથે થતો નથી, જેને હિસ્ટેરેસિસ કહેવામાં આવે છે.

ધારો કે મેગ્નેટિક કોર (magnetic core) શરૂઆતમાં સંપૂર્ણપણે demagnetised (ચુંબકત્વ રહિત) છે. જેમ જેમ આપણે કરંટ (current) વધારીએ છીએ, ત્યારે $H = \frac{NI}{l}$ પણ વધે છે અને તેની સાથે ફ્લક્સ ડેન્સિટી (flux density), B માં પણ વધારો થાય છે.

કોઈ પણ કોઇલ (coil) ના આંટાની સંખ્યા (number of turns) અને લંબાઈ (length) નિશ્ચિત હોવાથી, H એ સીધો કરંટ (current) અથવા એમીટર રીડિંગના પ્રમાણમાં હોય છે. ફ્લક્સ ડેન્સિટી B ને કોરમાં પાડેલા નાના છિદ્રમાં flux meter ના પ્રોબને દાખલ કરીને માપી શકાય છે.

📈 મેગ્નેટાઈઝેશન કર્વ (Magnetisation Curve): B અને H ના મૂલ્યોનો આલેખ (plot) આકૃતિ 1 માં દર્શાવ્યા મુજબ normal magnetization curve આપે છે. આમાં એક સીધો ભાગ (linear portion) હોય છે જ્યાં B એ H ના પ્રમાણમાં હોય છે. પરંતુ ત્યારબાદ Saturation (સંતૃપ્તિ) ની સ્થિતિ આવે છે, જ્યાં H માં મોટો વધારો કરવા છતાં B માં નોંધપાત્ર વધારો થતો નથી. આ બિંદુને Saturation Point કહેવામાં આવે છે.

📉 Retentivity (રીટેન્ટીવીટી): જો કરંટને ધીમે ધીમે ઘટાડીને શૂન્ય કરવામાં આવે, તો H શૂન્ય થઈ જાય છે, પરંતુ B શૂન્ય થતું નથી. કોર અમુક ચુંબકત્વ જાળવી રાખે છે જેને residual magnetism (અવશેષ ચુંબકત્વ) કહેવાય છે. આ ગુણધર્મને Retentiveness કહેવામાં આવે છે અને તેને આલેખમાં OR અંતર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

🛡️ Coercivity (કોર્સિવીટી): જો કોઇલના કનેક્શન ઉલટાવવામાં આવે અને કરંટ ફરીથી વધારવામાં આવે, તો કોરમાં રહેલા ચુંબકત્વને શૂન્ય કરવા માટે અમુક ચોક્કસ H ના મૂલ્યની જરૂર પડે છે. આને Coercivity કહેવામાં આવે છે અને તેને આલેખમાં OC અંતર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. વિરુદ્ધ દિશામાં કરંટ વધારતા ફરીથી સંતૃપ્તિ (saturation) થાય છે.

🔑 SEO માટેના મુખ્ય શબ્દો (Keywords for WordPress):

  • Power Electrician Theory in Gujarati
  • Magnetic Circuits Explanation Gujarati
  • What is MMF and Reluctance in Gujarati
  • Magnetic Flux Density Tesla Unit
  • Permeability vs Relative Permeability
  • Hysteresis loop basics Gujarati
  • ITI Electrician Magnetism Notes
  • Gujarat ITI Instructor Lesson Plan

સૂચના: આ લેસન વિદ્યાર્થીઓને પરીક્ષાની તૈયારીમાં અને પ્રેક્ટિકલ સમજૂતી માટે અત્યંત ઉપયોગી થશે. 📝✨

PreviousNext