Extension Ranges of Basic Meters MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Extension Ranges of Basic Meters - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

चल लोहे के वोल्टमीटर का विस्तार

चल लोहे के वोल्टमीटर की परास को वोल्टमीटर के साथ श्रेणीक्रम में उच्च मान के गुणक प्रतिरोध का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है।

अतिरिक्त जानकारी

चल लोहे के एमीटर का विस्तार

चल लोहे के एमीटर की परास को एमीटर के साथ समांतर क्रम में निम्न मान के शंट प्रतिरोध का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है।

व्याख्या:

स्थिरवैद्युत वोल्टमीटर की परास का विस्तार

परिभाषा: एक स्थिरवैद्युत वोल्टमीटर एक प्रकार का वोल्टमीटर है जो आवेशित प्लेटों के बीच स्थिरवैद्युत बलों का उपयोग करके दो बिंदुओं के बीच विभवांतर (वोल्टेज) को मापता है। ये वोल्टमीटर स्रोत से कोई धारा लिए बिना उच्च वोल्टेज को मापने के लिए विशेष रूप से उपयोगी होते हैं।

कार्य सिद्धांत: स्थिरवैद्युत वोल्टमीटर स्थिरवैद्युत बल के सिद्धांत पर काम करते हैं। जब दो प्लेटों के बीच वोल्टेज लगाया जाता है, तो एक स्थिरवैद्युत बल उत्पन्न होता है, जिससे प्लेटें गति करती हैं। गति लगाए गए वोल्टेज के समानुपाती होती है, और इस विस्थापन को वोल्टेज निर्धारित करने के लिए मापा जाता है।

परास का विस्तार: एक स्थिरवैद्युत वोल्टमीटर की परास को कई तरीकों से बढ़ाया जा सकता है। प्रश्न में उल्लिखित सही तरीका, प्रतिरोध विभव विभाजक का उपयोग करना है।

अनुप्रयोग: प्रतिरोध विभव विभाजक व्यापक रूप से उच्च-वोल्टेज माप अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं, जैसे कि बिजली प्रणालियों, उच्च-वोल्टेज प्रयोगशालाओं और विद्युत उपकेंद्रों में।

शंट-प्रकार एमीटर

शंट-प्रकार एमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग उच्च धाराओं को मापने के लिए किया जाता है, जिसमें अधिकांश धारा को एक शंट प्रतिरोधक के माध्यम से मोड़ दिया जाता है और केवल धारा का एक छोटा हिस्सा मापने वाले उपकरण से गुजरने दिया जाता है। यह सेटअप संवेदनशील मीटर को अत्यधिक धाराओं से बचाता है, जो इसे नुकसान पहुंचा सकता है।

स्वैम्पिंग प्रतिरोध का उद्देश्य:

• स्वैम्पिंग प्रतिरोध का उपयोग उपकरण के रीडिंग पर तापमान परिवर्तनों के प्रभाव को कम करने के लिए किया जाता है।
• चल कुंडली के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री (आमतौर पर तांबा) का प्रतिरोध का उच्च तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि इसका प्रतिरोध तापमान के साथ महत्वपूर्ण रूप से बदलता है।
• इसके लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, कम तापमान गुणांक (जैसे मैंगनिन) वाली सामग्री से बना एक स्वैम्पिंग प्रतिरोध चल कुंडली के साथ श्रेणी में जोड़ा जाता है।

कार्य:

• स्वैम्पिंग प्रतिरोध को श्रेणी में रखकर, मीटर का कुल प्रतिरोध (चल कुंडली + स्वैम्पिंग प्रतिरोध) तापमान भिन्नताओं के प्रति कम संवेदनशील हो जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्वैम्पिंग प्रतिरोध कुल प्रतिरोध पर हावी होता है, और इसका मान तापमान बदलने पर भी स्थिर रहता है।
• यह सुनिश्चित करता है कि एमीटर से गुजरने वाली धारा (और इस प्रकार रीडिंग) तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलती है, जिससे माप सटीकता में सुधार होता है।

कॉन्सेप्ट:

निम्न प्रतिरोध को समानांतर में जोड़कर एक गैल्वेनोमीटर को एममीटर में परिवर्तित किया जा सकता है।

उपकरण का प्रभावी प्रतिरोध = R_g के साथ समानांतर में R_sh

जहाँ R_g गैल्वेनोमीटर का प्रतिरोध है।

उच्च प्रतिरोध को श्रेणी में जोड़कर एक गैल्वेनोमीटर को एममीटर में परिवर्तित किया जा सकता है।

उपकरण का प्रभावी प्रतिरोध = R_g के साथ श्रेणी में R_se

जहाँ R_g गैल्वेनोमीटर प्रतिरोध है।

अनुप्रयोग:

वोल्टमीटर में उच्च प्रतिरोध और एममीटर में निम्न प्रतिरोध होता है।

उच्च पूर्ण-स्केल सीमा वाले वोल्टमीटर में उच्च प्रतिरोध होता है।

इसलिए, 10 V सीमा वाले वोल्टमीटर में अधिकतम प्रतिरोध होता है।

सही उत्तर है विकल्प 2):(2 A और 0 V)

संकल्पना:

आदर्श अमीटर का प्रतिरोध शून्य होता है।

जब दो प्रतिरोधों को श्रेणी में जोड़ा जाता है तो कुल प्रतिरोध अलग-अलग प्रतिरोधों का योग होता है 

धारा I =

गणना:

दिया गया है कि

R =  2+ 3 = 5

I = 

=  = 2A

वोल्टमापी को एमीटर से जोड़ा गया है इसलिए एमीटर में वोल्टता पात होगी क्योंकि आदर्श एमीटर का प्रतिरोध शून्य होता है।

वोल्टमापी शून्य पठन लेता है।

नीचे दिखाए गए परिपथ में, आदर्श एमीटर और वोल्टमापी की पठन क्रमशः 2 A  और 10 V होगी।​

अवधारणा:

हम शंट प्रतिरोध को रखकर एममीटर की सीमा का विस्तार कर सकते हैं।

जहाँ Rm = कुंडली का आंतरिक प्रतिरोध

Rsh = शंट प्रतिरोध

I = आवश्यक पूर्ण पैमाने की सीमा

Im = धारा का पूर्ण पैमाने पर विक्षेपण

चूँकि दो प्रतिरोध Rm और Rsh समानांतर में हैं, प्रतिरोध पर वोल्टेज पात समान होता है।

जहाँ 

‘m’ को गुणक शक्ति कहा जाता है

गणना:

दिया गया है,

पूर्ण पैमाने पर विक्षेपण वोल्टेज (Vm) = 50 mV

पूर्ण पैमाने पर विक्षेपण धारा (Im) = 50/10 = 5 mA

मीटर प्रतिरोध (Rm) = 10 Ω

आवश्यक पूर्ण पैमाने का पठन (I) = 5 A

नोट:

एममीटर की सीमा में वृद्धि के लिए हमें एक छोटे शंट प्रतिरोध को एममीटर के साथ समानांतर में जोड़ने की आवश्यकता होती है।

वोल्टमीटर की सीमा में वृद्धि के लिए हमें एक उच्च श्रेणी वाले गुणक प्रतिरोध को वोल्टमीटर के साथ श्रेणी में जोड़ने की आवश्यकता होती है।

संकल्पना:

एमीटर सीमा को बढ़ाने के लिए, हमें शंट प्रतिरोध जोड़ने की जरूरत है और यह निम्न द्वारा दिया जाता है

जहां Rsh = शंट प्रतिरोध

Rm = मीटर आंतरिक प्रतिरोध

m = गुणक मान

वोल्टमीटर के परास को बढ़ाने के लिए, हमें श्रेणी प्रतिरोध जोड़ने की आवश्यकता होती है और इसे निम्न द्वारा दिया जाता है

Rse = Rm (m-1)

Rse = श्रेणी प्रतिरोध

गणना:

दिया गया है कि,

Rm = 50 Ω

Ifsd = 25 mA

Vfsd = 25 × 50 = 1250 mV

श्रेणी प्रतिरोध

एमीटर का विस्तार:

• शंट का उपयोग एमीटर की सीमा विस्तार के लिए किया जाता हैं।
• एक शंट न्यूनतम तापमान गुणांक वाला निम्न-मान प्रतिरोध होता है।
• यह एमीटर के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ होता है जिसकी सीमा विस्तृत की जानी होती है। संयोजन उस परिपथ के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ होता है जिसकी धारा मापी जानी होती है।
• शंट अतिरिक्त धारा के लिए पथ प्रदान करता है क्योंकि यह उपकरण से (के साथ समानांतर में) जुड़ा हुआ होता है।
• इन शंट उपकरणों का प्रयोग उनके सामान्य पूर्ण-स्केल विक्षेपण धाराओं की तुलना में कई गुना अधिक धाराओं के माप के लिए किया जा सकता है।
• पूर्ण-स्केल विक्षेपण धारा (शंट के बिना) के लिए अधिकतम धारा (शंट के साथ) के अनुपात को शंट की 'गुणन शक्ति' या 'गुणन कारक' के रूप में जाना जाता है।

चित्र में

I परिपथ में बहने वाली कुल धारा है

Ish = शंट प्रतिरोधक के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा

Rm एमीटर प्रतिरोध है

Additional Information

वोल्टमीटर का विस्तार: 

चल कुण्डल उपकरण में वोल्टेज मापन के सीमा विस्तार के लिए एक प्रतिरोध कुण्डल प्रतिरोध के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है।

धारा के स्थिर मान के कारण श्रृंखला संयोजन में जुड़े प्रतिरोध में समानांतर या शंट संयोजन की तुलना में उच्चतम वोल्टेज कमी होती है।

श्रेणी प्रतिरोध का मान निम्न द्वारा दिया जाता है:

Rse = Rm (m – 1)

m = गुणन कारक = (आवश्यक पूर्ण पैमाने पर विक्षेपण) / (प्रारंभिक पूर्ण पैमाने पर विक्षेपण)

संकल्पना:

एक वोल्टमीटर के कुल आंतरिक प्रतिरोध को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

एक वोल्टमीटर की सुग्राह्यता (S) पूर्ण-स्केल वाली विक्षेपण धारा (Ifsd) का व्युत्क्रम है। 

Rm = वोल्टमीटर की पूर्ण स्केल सीमा × सुग्राह्यता 

Rm = Vfsd × S

माना कि वोल्टमीटर आदर्श है, ताकि वोल्टमीटर का प्रतिरोध अनंत हो।

अब प्रश्न में दिए गए परिपथ आरेख में वोल्ट विभाजन नियम को लागू करके पर हमें मिलता है।

1 

V1= R1 प्रतिरोध में वोल्टेज

V2 = R2 प्रतिरोध में वोल्टेज

V = कुल वोल्टेज

गणना:

दिया गया है कि: Vfsd = 2 V, सुग्राह्यता (s) = 1 kΩ /V

हम जानते हैं कि,

 Rm = Vfsd × S 

Rm = 2 × 1 kΩ /V = 2 kΩ 

यह 2kΩ, 1kΩ के साथ समानांतर में,

तो समानांतर समतुल्य प्रतिरोध निम्न है,

R_{समानांतर} =  (2 × 1)/3 = 0.666 kΩ 

अब 100kΩ के साथ श्रेणी में यह प्रतिरोध,

वोल्टेज विभाजन नियम का उपयोग करके, हम वोल्टमीटर में वोल्टेज का पता लगा सकते हैं।

अत: वोल्टमीटर के पार वोल्ट V = 

V2 =  = 0.66 

V2 = 0.66 V

शंट का उपयोग एमीटर की सीमा विस्तार के लिए किया जाता हैं।

• एक शंट न्यूनतम तापमान गुणांक वाला निम्न-मान प्रतिरोध होता है।
• यह एमीटर के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ होता है जिसकी सीमा विस्तृत की जानी होती है। संयोजन उस परिपथ के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ होता है जिसकी धारा मापी जानी होती है।
• शंट अतिरिक्त धारा के लिए पथ प्रदान करता है क्योंकि यह उपकरण से (के साथ समानांतर में) जुड़ा हुआ होता है।
• इन शंट उपकरणों का प्रयोग उनके सामान्य पूर्ण-स्केल विक्षेपण धाराओं की तुलना में कई गुना अधिक धाराओं के माप के लिए किया जा सकता है।
• पूर्ण-स्केल विक्षेपण धारा (शंट के बिना) के लिए अधिकतम धारा (शंट के साथ) के अनुपात को शंट की 'गुणन शक्ति' या 'गुणन कारक' के रूप में जाना जाता है।

आरेख में 

I = परिपथ में प्रवाहित होने वाली कुल धारा है

Ish = शंट प्रतिरोधक के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा

Rm = एमीटर प्रतिरोध है

Rsh शंट प्रतिरोध है जो एमीटर के साथ समानांतर में जुड़ रहा है

अनुप्रयोग

हमारे पास है,

Rm = 100 Ω

Im = 1 mA

I = 100 mA

इसलिए

m = 

उपरोक्त अवधारणा से,

Rsh = = = 1.01 Ω

भारित प्रभाव:

• जब Rm के आंतरिक प्रतिरोध वाला एक वोल्टमीटर परिक्षण के तहत परिपथ में भार प्रतिरोध RL के साथ समानांतर में जुड़ा होता है, परिपथ स्थिति परिवर्तनीय होगी। RL और Rm का सामानांतर संयोजन प्रभावी प्रतिरोध होगा।
• वोल्टमीटर इस प्रभावी प्रतिरोध से वोल्टेज को दर्शाता है जहाँ दर्शाया गया वोल्टेज हमेशा वास्तविक वोल्टेज से कम होगा। यह भारित प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
• इसलिए उपकरण भारित प्रभाव को कम करने के लिए उच्च इनपुट प्रतिबाधा से युक्त होना चाहिए।

दिया गया है कि, मीटर द्वारा प्रवाहित होने वाली धारा (Im) = 100 A

कुल आवश्यक धारा (I) = 500 A

मीटर का प्रतिरोध (Rm) = 0.1 Ω

शंट प्रतिरोध =

संकल्पना:

• गतिशील कुण्डल उपकरण में वोल्टेज मापन के सीमा विस्तार के लिए एक प्रतिरोध कुण्डल प्रतिरोध के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है।
• धारा के स्थिर मान के कारण श्रृंखला संयोजन में जुड़े प्रतिरोध में समानांतर या शंट संयोजन की तुलना में उच्चतम वोल्टेज कमी होती है।
• गतिशील कुण्डल उपकरण में धारा मापन के सीमा विस्तार के लिए प्रतिरोध कुण्डल प्रतिरोध के साथ समानांतर या शंट में जुड़ा होता है।
• वोल्टेज के स्थिर मान के कारण समानांतर संयोजन में संयोजित प्रतिरोध में श्रृंखला संयोजन की तुलना में धारा प्रवाह का मान उच्चतम होता है।

सूत्र:

R_se = R_m(M – 1)

M= गुणन कारक = (आवश्यक पूर्ण स्केल विक्षेपण) / (प्रारंभिक पूर्ण स्केल विक्षेपण)

जहाँ, 

R_sh = श्रृंखला प्रतिरोध 

R_m = मीटर प्रतिरोध 

V_m = मीटर पर विभवांतर = Im × Rm

I_m = मीटर धारा 

गणना:

दिया गया है: 

Rm = 10 ohms

Im = 100 mA

∴V_m = 10 × 100 × 10^-3 = 1 volt

R_se = 10 (500 – 1) = 4990