विद्युत जनित्र

विद्युत जनित्र एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत का उपयोग करके यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इस सिद्धांत की खोज माइकल फैराडे ने की थी और यह इस बात का आधार बनता है कि बिजलीघरों और अन्य अनुप्रयोगों में जनित्र कैसे काम करते हैं। विद्युत जनित्र एक ऐसी युक्ति है जो यांत्रिक उर्जा को विद्युत उर्जा में बदलने के काम आती है। इसके लिये यह प्रायः माईकल फैराडे के विद्युतचुम्बकीय प्रेरण के सिद्धान्त का प्रयोग करती है। विद्युत मोटर, इसके विपरीत विद्युत उर्जा को यांत्रिक उर्जा में बदलने का कार्य करती है।

विद्युत जनित्र का सिद्धांत

जनित्र फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम पर काम करता है, जो बताता है कि जब कोई कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, तो उसमें एक EMF (इलेक्ट्रोमोटिव बल) प्रेरित होता है। यदि सर्किट बंद है, तो यह EMF एक प्रेरित धारा को प्रवाहित करता है।

AC जनित्र का निर्माण

• आर्मेचर: मुख्य घटक जहां EMF प्रेरित होता है। यह एक आयताकार कुंडल है जो कंडक्टर तार, आमतौर पर तांबे से बना होता है, और चुंबक के ध्रुवों के बीच रखा जाता है।
• चुंबकीय क्षेत्र: आर्मेचर में एक समान चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के साथ स्थायी चुंबक या विद्युत चुंबक द्वारा एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्रदान किया जाता है।
• स्लिप रिंग: आर्मेचर कॉइल के सिरों से जुड़ी दो धातु की रिंग। ये कॉइल के साथ घूमते हैं और आर्मेचर और बाहरी सर्किट के बीच कनेक्शन बनाए रखने में मदद करते हैं।
• ब्रश: दो कार्बन या धातु के ब्रश स्लिप रिंग के खिलाफ आराम करते हैं और घूमते हुए कॉइल से बाहरी सर्किट तक धारा का संचालन करते हैं।

एसी जेनरेटर का काम करना

आर्मेचर का घूमना

जब चुंबकीय क्षेत्र के भीतर आर्मेचर को घुमाने के लिए यांत्रिक ऊर्जा लागू की जाती है, तो यह चुंबकीय प्रवाह को काट देता है। फैराडे के नियम के अनुसार, आर्मेचर में एक EMF प्रेरित होता है।

प्रेरित EMF और धारा

जैसे-जैसे आर्मेचर घूमता है, चुंबकीय प्रवाह की मात्रा और दिशा लगातार बदलती रहती है। इससे कॉइल में एक वैकल्पिक EMF (AC) प्रेरित होता है, जो एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करता है।

प्रत्यावर्ती धारा (AC)

घूमने के कारण, धारा की दिशा समय-समय पर बदलती रहती है। रोटेशन के एक आधे हिस्से में, धारा एक दिशा में बहता है, और अगले आधे हिस्से में, यह विपरीत दिशा में बहता है, जिससे एक AC आउटपुट बनता है।

स्लिप रिंग और ब्रश की भूमिका

स्लिप रिंग कॉइल के साथ घूमती हैं और यह सुनिश्चित करती हैं कि प्रेरित धारा तारों को घुमाए बिना बाहरी सर्किट में स्थानांतरित हो जाए। ब्रश धारा ले जाने के लिए स्लिप रिंग के साथ संपर्क बनाए रखते हैं।

कार्य सिद्धांत

फैराडे का विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम

फैराडे के नियम के अनुसार:

EMF = − ${\frac {d\phi }{dt}}$

जहाँ

Φ चुंबकीय प्रवाह है। आर्मेचर जितनी तेज़ी से घूमता है, चुंबकीय प्रवाह में उतनी ही तेज़ी से बदलाव होता है, और इसलिए प्रेरित EMF उतना ही अधिक होता है।

इलेक्ट्रिक जेनरेटर के प्रकार

AC जेनरेटर: प्रत्यावर्ती धारा (AC) उत्पन्न करता है। यह ऊपर बताया गया प्रकार है, जहाँ कुंडली के घूमने के साथ धारा की दिशा समय-समय पर बदलती रहती है।

DC जेनरेटर: AC के बजाय प्रत्यक्ष धारा (DC) उत्पन्न करता है। इसमें स्लिप रिंग के बजाय एक कम्यूटेटर होता है, जो हर आधे घुमाव पर बाहरी सर्किट के साथ कॉइल के कनेक्शन को उलट देता है, जिससे धारा एक ही दिशा में बहता है।

प्रेरित EMF: एक समान चुंबकीय क्षेत्र में घूमने वाली कॉइल के लिए:

$EMF=NAB\omega \sin(\omega t)$

जहाँ:

N = कॉइल में घुमावों की संख्या,

A = कॉइल का क्षेत्रफल,

B = चुंबकीय क्षेत्र की ताकत,

ω = कॉइल का कोणीय वेग,

t = समय।

इलेक्ट्रिक जेनरेटर के अनुप्रयोग

बिजली उत्पादन: बिजली संयंत्रों में बिजली पैदा करने के लिए उपयोग किया जाता है।

आपातकालीन बैकअप: जेनरेटर का उपयोग घरों और इमारतों में बैकअप बिजली स्रोतों के रूप में किया जाता है।

नवीकरणीय ऊर्जा: पवन टर्बाइन और जलविद्युत जनित्र भी इसी सिद्धांत पर काम करते हैं, यांत्रिक ऊर्जा (हवा या पानी से) को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।

विद्युत जनित्र आधुनिक तकनीक का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं, जो बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन और वितरण को सक्षम करते हैं। जनित्र के कामकाज और सिद्धांतों को समझने से विद्युत चुंबकत्व में ऊर्जा रूपांतरण के मूल सिद्धांतों को समझने में मदद मिलती है।