एलसी परिपथ

एलसी परिपथ आरेख

File:Low cost DCF77 receiver.jpg

एलसी परिपथ (बाएं) फेराइट कुंडल और संधारित्र होता है, जिसका उपयोग रेडियो कालद के लिए अभिग्राही में समस्वरित परिपथ के रूप में किया जाता है

एक एलसी परिपथ, जिसे अनुनादक परिपथ, टैंक परिपथ, या समस्वरित परिपथ भी कहा जाता है, एकविद्युत परिपथ होता है जिसमें एक प्रेरक होता है, जिसे अक्षर L द्वारा निरूपित किया जाता है, और एक संधारित्र, जिसे अक्षर C द्वारा निरूपित किया जाता है, जो एक साथ जुड़ा होता है। परिपथ एक विद्युत अनुनादक यंत्र के रूप में कार्य कर सकता है, एक स्वरित्र का एक विद्युत अनुरूप, परिपथ की अनुनादक आवृत्ति पर दोलायमान करने वाली ऊर्जा का संग्रहण करता है।

एलसी परिपथ का उपयोग या तो किसी विशेष आवृत्ति पर संकेत उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, या किसी विशेष आवृत्ति पर एक अधिक सम्मिश्र संकेत से संकेत समाहरण के लिए उपयोग किया जाता है; इस प्रकार्य को बैंड पारक फिल्टर कहा जाता है। वे कई इलैक्ट्रॉनिक युक्ति, विशेष रूप से रेडियो उपकरण, परिपथ के उपयोग किए जाने वाले दोलक, फिल्टर, समंजक और आवृत्ति मिश्रक जैसे परिपथ में उपयोग किए जाने वाले प्रमुख घटक हैं।

एक एलसी परिपथ एक आदर्शीकृत मॉडल है क्योंकि यह मानता है कि विद्युत प्रतिरोध के कारण ऊर्जा का अपव्यय नहीं होता है। एलसी परिपथ के किसी भी प्रयोगिक कार्यान्वयन में हमेशा घटकों और संयोजी तारों के अन्तर्गत छोटे लेकिन शून्येतर प्रतिरोध से होने वाली हानि सम्मिलित होगी। एलसी परिपथ का उद्देश्य सामान्यतः न्यूनतम अवमंदक के साथ दोलन करना होता है, इसलिए प्रतिरोध जितना संभव हो उतना कम किया जाता है। जबकि कोई भी प्रायोगिक परिपथ हानि के बिना नहीं है, फिर भी समझ और भौतिक अंतर्ज्ञान प्राप्त करने के लिए परिपथ के इस आदर्श रूप का अध्ययन करना शिक्षाप्रद है। प्रतिरोध को सम्मिलित करने वाले परिपथ मॉडल के लिए, आरएलसी परिपथ देखें।

शब्दावली

ऊपर वर्णित दो-तत्व एलसी परिपथ प्रेरक-संधारित्र संजाल (या एलसी संजाल) का सबसे सरल प्रकार है। इसे अधिक प्रेरक और संधारित्र के साथ अधिक सम्मिश्र (उच्च गण) एलसी संजाल से अलग करने के लिए दूसरे गण एलसी परिपथ के रूप में भी जाना जाता है। दो से अधिक प्रतिक्रिया वाले ऐसे एलसी संजाल में एक से अधिक अनुनादक आवृत्ति हो सकती है।

संजाल का गण सम्मिश्र आवृत्ति चर s में संजाल का वर्णन करने वालेतर्कसंगत कार्य का गण है। सामान्यतः, गण परिपथ में L और C तत्वों की संख्या के समान होता है और किसी भी स्थिति में इस संख्या से अधिक नहीं हो सकता है।

संचालन

File:Tuned circuit animation 3 300ms.gif

समस्वरित परिपथ (एलसी परिपथ) के संचालन को दर्शाने वाला चालित आरेख। संधारित्र C अपने विद्युत क्षेत्र E में ऊर्जा संग्रहीत करता है और प्रेरक L ऊर्जा को अपने चुंबकीय क्षेत्र B (हरा) में संग्रहीत करता है। चालित दोलन में प्रगतिशील बिंदुओं पर परिपथ दिखाता है। दोलनों को धीमा कर दिया जाता है; एक वास्तविक समस्वरित परिपथ में आवेश प्रति सेकंड हजारों से अरबों बार आगे पीछे दोलन कर सकते है।

एक एलसी परिपथ, जो अपनी प्राकृतिक अनुनादक आवृत्ति पर दोलन करते है, विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत कर सकते है। एनिमेशन देखें। एक संधारित्र अपनी प्लेटों के मध्य विद्युत क्षेत्र (E) में वोल्टेज के आधार पर ऊर्जा को संग्रहीत करता है, पर निर्भर करता है, और एक प्रेरक अपने चुंबकीय क्षेत्र (B) में ऊर्जा संग्रहीत करता है, जो इसके माध्यम सेविद्युत प्रवाह पर निर्भर करता है।

यदि प्रेरक एक आवेशित संधारित्र से जुड़ा हुआ है, तो संधारित्र के सामने वोल्टेज प्रेरक के माध्यम से धारा चलाएगा, इसके चारों तरफ़ एक चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करेगा। संधारित्र के सामने वोल्टेज शून्य हो जाता है क्योंकि विद्युत प्रवाह द्वारा आवेश का उपयोग किया जाती है। इस स्थिति में, कुंडल के चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा कुंडल में एक वोल्टेज को प्रेरित करता है, क्योंकि प्रेरक धारा में बदलाव का प्रतिरोध करते हैं। यह प्रेरित वोल्टेज एक धारा को संधारित्र उसके मूल आवेश के विपरीत ध्रुवता के वोल्टेज के साथ पुनर्भरण करना प्रारंभ कर देता है। फैराडे के नियम के कारण, ईएमएफ जो विद्युत धारा परिचालन करता है यह चुंबकीय क्षेत्र में कमी के कारण होता है, इस प्रकार संधारित्र को आवेश करने के लिए अपेक्षित ऊर्जा चुंबकीय क्षेत्र से निकाली जाती है। जब चुंबकीय क्षेत्र पूरी तरह से क्षयित हो जाता है तो धारा बंद हो जाती है और आवेश फिर से संधारित्र में संचित हो जाता है, विपरीत ध्रुवता के साथ पहले की तरह। फिर चक्र फिर से प्रारंभ हो जाएगा, जिसमें प्रेरक के माध्यम से विपरीत दिशा में धारा प्रवाहित होगी।

प्रेरक के माध्यम से, संधारित्र की प्लेटों के मध्य आवेश आगे और पीछे प्रवाहित होते है। ऊर्जा संधारित्र और प्रेरक के मध्य आगे और पीछे तब तक दोलन करती है जब तक (यदि बाह्य परिपथ से पुनः पूर्ति नहीं की जाती है) आंतरिक प्रतिरोध दोलनों को विलुप्त कर देता है। समस्वरित परिपथ की क्रिया, जिसे गणितीय रूप से एक प्रसंवादी दोलक के रूप में जाना जाता है, एक लोलक के समान है जो आगे और पीछे झूलता है, या एक टैंक में आगे और पीछे पानी का आच्छलन; इस कारण परिपथ को टैंक परिपथ भी कहा जाता है। प्राकृतिक आवृत्ति (अर्थात, वह आवृत्ति जिस पर यह किसी अन्य प्रणाली से पृथक होने पर दोलन करेगी, जैसा कि ऊपर वर्णित है) धारिता और प्रेरकत्व मूल्यों द्वारा निर्धारित किया जाता है। अधिकांश अनुप्रयोगों में समस्वरित परिपथ एक बड़े परिपथ का भाग होता है जो उस पर प्रत्यावर्ती धारा अनुप्रयुक्त करता है, संतत दोलन परिचालन करता है। यदि अनुप्रयुक्त धारा की आवृत्ति परिपथ की प्राकृतिक अनुनाद आवृत्ति (प्राकृतिक आवृत्ति $f_{0}\,$नीचे) है, अनुनाद घटित होगा, और एक छोटा परिचालक धारा बड़े आयाम को दोलन करने वाले वोल्टेज और धाराओं को उत्तेजित कर सकता है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में विशिष्ट समस्वरित परिपथ में दोलन बहुत तीव्र होते हैं, हजारों से लेकर अरबों प्रति सेकंड तक।

अनुनादी प्रभाव

अनुनाद तब होता है जब एक एलसी परिपथ एक बाहरी स्रोत से कोणीय आवृत्ति ω₀ पर संचालित होता है जिस पर आगमन और धारिता प्रतिघात परिमाण में समान हैं। जिस आवृत्ति पर यह समानता विशिष्ट परिपथ के लिए होती है, उसे अनुनादी आवृत्ति कहा जाता है। एलसी परिपथ की अनुनादी आवृत्ति है

$\omega _{0}={\frac {1}{\sqrt {LC}}},$

जहाँ L हेनरीज़ में प्रेरकत्व है, और C फैराड्स में धारिता है। कोणीय आवृत्ति ω₀ में प्रति सेकंड रेडियन की इकाइयाँ होती हैं।

हर्ट्ज़ की इकाइयों में समतुल्य आवृत्ति है

$f_{0}={\frac {\omega _{0}}{2\pi }}={\frac {1}{2\pi {\sqrt {LC}}}}.$

अनुप्रयोगों

एलसी परिपथ के अनुनाद प्रभाव में संकेत संसाधन और संचार प्रणालियों में कई महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं।

• टैंक परिपथ का सबसे सामान्य अनुप्रयोग समस्वरण रेडियो प्रेषित्र और अभिग्राही है। उदाहरण के लिए, किसी विशेष स्टेशन पर रेडियो समस्वरण करते समय, एलसी परिपथ उस विशेष वाहक आवृत्ति के लिए अनुनाद पर समुच्चय होते हैं।
• एक श्रृंखला अनुनादक परिपथ वोल्टेज आवर्धन प्रदान करता है।
• एक समानांतर अनुनादक परिपथ धारा आवर्धन प्रदान करता है।
• एक समानांतर अनुनाद परिपथ का उपयोग आरएफ प्रवर्धक के निर्गम परिपथ में भार प्रतिबाधा के रूप में किया जा सकता है। उच्च प्रतिबाधा के कारण, अनुनादक आवृत्ति पर प्रवर्धक का लाभ अधिकतम होता है।
• प्रेरण तापन में समानांतर और श्रृंखला दोनों अनुनाद परिपथ का उपयोग किया जाता है।

एलसी परिपथ इलेक्ट्रॉनिक अनुनादक के रूप में व्यवहार करते हैं, जो कई अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण घटक हैं:

• प्रवर्धक
• दोलन
• निस्पंदन
• समस्वरक
• मिश्रक
• पोषक-सीले विविक्तकर
• संपर्क रहित कार्ड
• आलेखिकी सारणिका
• इलेक्ट्रॉनिक अनुच्छेद निगरानी (सुरक्षा लेबल)

समय प्रक्षेत्र विलयन

किरचॉफ के नियम

किरचॉफ के वोल्टेज नियम द्वारा, संधारित्र में वोल्टेज V_C और प्रेरक में वोल्टेज V_L शून्य के समान होना चाहिए:

$V_{C}+V_{L}=0.$

इसी तरह, किरचॉफ के धारा नियम के अनुसार, संधारित्र के माध्यम से धारा प्रेरक के माध्यम से धारा के समान होती है:

$I_{C}=I_{L}.$

परिपथ के अवयवों संघटनिक संबंधों से, हम यह भी जानते हैं कि

${\begin{aligned}V_{L}(t)&=L{\frac {\mathrm {d} I_{L}}{\mathrm {d} t}},\\I_{C}(t)&=C{\frac {\mathrm {d} V_{C}}{\mathrm {d} t}}.\end{aligned}}$

अवकल समीकरण

पुनर्व्यवस्थित और प्रतिस्थापन दूसरे क्रम के अंतर समीकरण देता है

${\frac {\mathrm {d} ^{2}}{\mathrm {d} t^{2}}}I(t)+{\frac {1}{LC}}I(t)=0.$

प्राचल (पैरामीटर) ω₀, अनुनादक कोणीय आवृत्ति, के रूप में परिभाषित किया गया है

$\omega _{0}={\frac {1}{\sqrt {LC}}}.$

इसका उपयोग करके अंतर समीकरण को सरल बनाया जा सकता है:

${\frac {\mathrm {d} ^{2}}{\mathrm {d} t^{2}}}I(t)+\omega _{0}^{2}I(t)=0.$

संबंधित लाप्लास रूपांतरण है

$s^{2}+\omega _{0}^{2}=0,$

इस प्रकार

$s=\pm j\omega _{0},$

कहाँ j काल्पनिक इकाई है।

समाधान

इस प्रकार, अवकल समीकरण का पूर्ण हल है

$I(t)=Ae^{+j\omega _{0}t}+Be^{-j\omega _{0}t}$

और प्रारंभिक स्थितियों पर विचार करके A तथा B के लिए हल किया जा सकता है। क्योंकि चरघातांकी जटिल हैं, समाधान एक ज्यावक्रीय प्रत्यावर्ती धारा का प्रतिनिधित्व करता है। क्योंकि विद्युत धारा I एक भौतिक मात्रा है, इसका वास्तविक-मूल्यवान होना चाहिए। परिणाम, यह दिखाया जा सकता है कि स्थिरांक A तथा B सम्मिश्र संयुग्म होना चाहिए:

$A=B^{*}.$

अब अनुमान

$A={\frac {I_{0}}{2}}e^{+j\phi }.$

इसलिए,

$B={\frac {I_{0}}{2}}e^{-j\phi }.$

दूसरा, हम यूलर के सूत्र का उपयोगआयाम I₀, कोणीय आवृत्ति ω₀ = 1/√LC, और कला कोण $\phi$ के साथ एक वास्तविक ज्यावक्रीय प्राप्त करने के लिए कर सकते हैं।

इस प्रकार, परिणामी समाधान बन जाता है

$I(t)=I_{0}\cos \left(\omega _{0}t+\phi \right),$

$V(t)=L{\frac {\mathrm {d} I}{\mathrm {d} t}}=-\omega _{0}LI_{0}\sin \left(\omega _{0}t+\phi \right).$

प्रारंभिक प्रतिबंध

इस परिणाम को संतुष्ट करने वाली प्रारंभिक परिस्थिति हैं:

$I(0)=I_{0}\cos \phi ,$

$V(0)=L{\frac {\mathrm {d} I}{\mathrm {d} t}}{\Bigg |}_{t=0}=-\omega _{0}LI_{0}\sin \phi .$

श्रृंखला परिपथ

File:Series LC Circuit.svg

श्रृंखला एलसी परिपथ

एलसी परिपथ की श्रृंखला संरूपण में, प्रेरक (एल) और संधारित्र (सी) श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, जैसा कि यहां दिखाया गया है। खुले अंतस्थ के व्यापक कुल वोल्टेज V प्रेरक के व्यापक वोल्टेज का योग है और परिपथ के धन टर्मिनल में धारा I, संधारित्र और प्रेरक दोनों में प्रवाहित होने वाली धारा के समान है।

${\begin{aligned}V&=V_{L}+V_{C},\\I&=I_{L}=I_{C}.\end{aligned}}$

अनुनाद

प्रेरणिक प्रतिघात X_L= wL आवृत्ति बढ़ने पर बढ़ती है, जबकि धारिता प्रतिघात X_C= 1/wC आवृत्ति में वृद्धि के साथ घटता है (परिभाषित यहाँ एक सकारात्मक संख्या के रूप में)। एक विशेष आवृत्ति पर, ये दो प्रतिक्रियाएँ समान होती हैं और उनके आर-पार वोल्टेज समान और विपरीत प्रतीक में होते हैं; उस आवृत्ति को दिए गए परिपथ के लिए अनुनाद आवृत्ति f₀ कहा जाता है।

अतः, अनुनाद पर,

${\begin{aligned}X_{L}&=X_{C},\\\omega L&={\frac {1}{\omega C}}.\end{aligned}}$

ω के लिए हल करने पर, हमारे पास है

$\omega =\omega _{0}={\frac {1}{\sqrt {LC}}},$

जिसे परिपथ की अनुनादक कोणीय आवृत्ति के रूप में परिभाषित किया जाता है। कोणीय आवृत्ति (रेडियन प्रति सेकंड में) को आवृत्ति (हर्ट्ज में) में परिवर्तित करना, एक है

$f_{0}={\frac {\omega _{0}}{2\pi }}={\frac {1}{2\pi {\sqrt {LC}}}}.$

एक श्रृंखला विन्यास में, X_C तथा X_L एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। वास्तव में, आदर्शीकृत घटकों के बदले, धारा का विरोध किया जाता है, अधिकतर कुंडली वेष्टन के प्रतिरोध द्वारा। इस प्रकार, एक श्रृंखला अनुनादक परिपथ को आपूर्ति की गई धारा अनुनाद पर अधिकतम होती है।

• प्रतिबंध में f → f₀ धारा अधिकतम है। परिपथ प्रतिबाधा न्यूनतम है। इस अवस्था में, एक परिपथ को एक स्वीकारी परिपथ कहा जाता है
• f < f₀, X_L ≪ −X_C के लिये। अतः, परिपथ धारिता है।
• f > f₀, X_L ≫ −X_C के लिये। अतः, परिपथ प्रेरक है।

प्रतिबाधा

श्रृंखला विन्यास में, अनुनाद तब होता है जब परिपथ का सम्मिश्रविद्युत प्रतिबाधा शून्य तक पहुंच जाता है।

पहले श्रृंखला एलसी परिपथ के विद्युत प्रतिबाधा पर विचार करें। समस्त प्रतिबाधा प्रेरक और धारिता प्रतिबाधाओं के योग द्वारा दी गई है:

$Z=Z_{L}+Z_{C}\;.$

प्रेरक प्रतिबाधा को Z_L = jωL और धारिता प्रतिबाधा को Z_C = 1/jωC के रूप में लिखना और प्रतिस्थापित करना देता है

$Z(\omega )=j\omega L+{\frac {1}{j\omega C}}\;.$

इस व्यंजक को एक समान भाजक के अंतर्गत लिखने पर प्राप्त होता है

$Z(\omega )=j\left({\frac {\omega ^{2}LC-1}{\omega C}}\right)\;.$

अंत में, प्राकृतिक कोणीय आवृत्ति को परिभाषित करते हुए

$\omega _{0}={\frac {1}{\sqrt {LC\,}}}\,,$

प्रतिबाधा बन जाती है

$Z(\omega )=j\ L\ \left({\frac {\omega ^{2}-\omega _{0}^{2}}{\omega }}\right)=j\ \omega _{0}L\ \left({\frac {\omega }{\omega _{0}}}-{\frac {\omega _{0}}{\omega }}\right)\,,$

जहाँ $\,\omega _{0}L\ \,$अनुनाद पर प्रेरक की प्रतिक्रिया देता है।

अंश का तात्पर्य है कि ω → ±ω₀ की सीमा में, कुल प्रतिबाधा Z शून्य होगा और अन्यथा शून्येतर नहीं होगा। इसलिए श्रृंखला एलसी परिपथ, जब एक भार के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है, तो एलसी परिपथ के अनुनादी आवृत्ति पर शून्य प्रतिबाधा वाले बैंड पारक फिल्टर के रूप में कार्य करेगा।

समानांतर परिपथ

File:Parallel LC Circuit.svg

समानांतर एलसी परिपथ

जब प्रेरक (एल) और संधारित्र (सी) समानांतर में जुड़े होते हैं जैसा कि यहां दिखाया गया है, खुले टर्मिनलों में वोल्टेज V प्रेरक में वोल्टेज और संधारित्र में वोल्टेज दोनों के समान है। परिपथ के धन टर्मिनल में बहने वाली संपूर्ण धारा I प्रेरक के माध्यम से बहने वाली धारा और संधारित्र के माध्यम से बहने वाली धारा के योग के समान होती है:

${\begin{aligned}V&=V_{L}=V_{C},\\I&=I_{L}+I_{C}.\end{aligned}}$

अनुनाद

जब X_L X_C के समान होता है, तो दो शाखा धाराएँ समान और विपरीत होती हैं। वे मुख्य लाइन (सिद्धांत रूप में, शून्य धारा) में न्यूनतम धारा देने के लिए एक दूसरे को रद्द कर देते हैं । तथापि, संधारित्र और प्रेरक के मध्य एक बड़ा प्रवाह होता है। सैद्धान्तिक रूप से, यह परिसंचारी धारा अनंत है, लेकिन वास्तव में परिपथ में प्रतिरोध द्वारा सीमित है, विशेष रूप से प्रेरक वाइंडिंग में प्रतिरोध है। क्योंकि कुल धारा न्यूनतम है, इस अवस्था में कुल प्रतिबाधा अधिकतम होती है।

अनुनादी आवृत्ति द्वारा दिया जाता है

$f_{0}={\frac {\omega _{0}}{2\pi }}={\frac {1}{2\pi {\sqrt {LC}}}}.$

ध्यान दें कि अनुनाद पर कोई भी शाखा धारा न्यूनतम नहीं होती है, लेकिन प्रत्येक को प्रतिक्रिया (Z) द्वारा स्रोत वोल्टेज (V) को विभाजित करके अलग से दिया जाता है। अतः I = V/Z, ओम के नियम के अनुसार।

• f₀ पर, लाइन धारा न्यूनतम है। कुल प्रतिबाधा अधिकतम है। इस अवस्था में एक परिपथ को अस्वीकारी परिपथ कहा जाता है।
• f₀ के नीचे, परिपथ प्रेरक है।
• f₀ के ऊपर, परिपथ धारिता है।

प्रतिबाधा

समानांतर एलसी परिपथ पर समान विश्लेषण अनुप्रयुक्त किया जा सकता है। इसके बाद कुल प्रतिबाधा दी जाती है

$Z={\frac {Z_{L}Z_{C}}{Z_{L}+Z_{C}}},$

और Z_L = jωL तथा Z_C = 1/jωC के प्रतिस्थापन के बाद और सरलीकरण, देता है

$Z(\omega )=-j\cdot {\frac {\omega L}{\omega ^{2}LC-1}}.$

का उपयोग करते हुए

$\omega _{0}={\frac {1}{\sqrt {LC}}},$

यह और सरल करता है

$Z(\omega )=-j\left({\frac {1}{C}}\right)\left({\frac {\omega }{\omega ^{2}-\omega _{0}^{2}}}\right).$

ध्यान दें कि

$\lim _{\omega \to \omega _{0}}Z(\omega )=\infty ,$

लेकिन ω के अन्य सभी मानों के लिए प्रतिबाधा परिमित है।

इस प्रकार, भार के साथ श्रृंखला में जुड़ा समानांतर एलसी परिपथ बैंड वर्जक फिल्टर के रूप में कार्य करेगा, जिसमें एलसी परिपथ की अनुनादी आवृत्ति पर अनंत प्रतिबाधा होगी, जबकि एक भार के साथ समानांतर में जुड़ा समानांतर एलसी परिपथ बैंड पारक फिल्टर के रूप में कार्य करेगा।

लाप्लास समाधान

लैपलेस रूपांतर का उपयोग करके एलसी परिपथ का समाधान किया जा सकता है।

हम सामान्य प्रकार से संधारित्र और प्रेरक में धारा और वोल्टेज के बीच संबंध को परिभाषित करके प्रारंभ करते हैं:

$v_{\mathrm {C} }(t)=v(t)\ ,~$ $i(t)=C\ {\frac {\mathrm {d} \ v_{\mathrm {C} }}{\mathrm {d} t}}\ ,~$ तथा $~v_{\mathrm {L} }(t)=L\ {\frac {\mathrm {d} \ i}{\mathrm {d} t}}\;.$

फिर किरचॉफ के नियमों के प्रयोग से, हम प्रणाली के अधिनियंत्रक अवकल समीकरण पर पहुंच सकते हैं

$v_{in}(t)=v_{\mathrm {L} }(t)+v_{\mathrm {C} }(t)=L\ {\frac {\mathrm {d} \ i}{\mathrm {d} t}}+v=L\ C\ {\frac {\mathrm {d} ^{2}\ v}{\mathrm {d} t^{2}}}+v\;.$

प्रारंभिक प्रतिबंध के साथ $\ v(0)=v_{0}\$ तथा $\ i(0)=i_{0}=C\cdot v'(0)=C\cdot v'_{0}\;.$

निम्नलिखित परिभाषाएँ बनाते हुए,

$\omega _{0}\equiv {\frac {1}{\ {\sqrt {L\ C\ }}}}~$ तथा $~f(t)\equiv \omega _{0}^{2}\ v_{\mathrm {in} }(t)$

देता है

$f(t)={\frac {\ \mathrm {d} ^{2}\ v\ }{\mathrm {d} t^{2}}}+\omega _{0}^{2}\ v\;.$

अब हम लाप्लास परिवर्तन अनुप्रयुक्त करते हैं।

$\operatorname {\mathcal {L}} \left[\ f(t)\ \right]=\operatorname {\mathcal {L}} \left[\ {\frac {\ \mathrm {d} ^{2}\ v\ }{\mathrm {d} t^{2}}}+\omega _{0}^{2}\ v\ \right]\,,$

$F(s)=s^{2}\ V(s)-s\ v_{0}-v'_{0}+\omega _{0}^{2}\ V(s)\;.$

लाप्लास परिवर्तन ने हमारे अंतर समीकरण को बीजगणितीय समीकरण में परिवर्तित कर दिया है। s डोमेन (आवृत्ति डोमेन) में V के लिए हल करना बहुत आसान है।

$V(s)={\frac {\ s\ v_{0}+v'_{0}+F(s)\ }{s^{2}+\omega _{0}^{2}}}\,,$

जिसे व्युत्क्रम लाप्लास परिवर्तन के माध्यम से वापस समय डोमेन में बदला जा सकता है:

$v(t)=v_{0}\cos(\omega _{0}\ t)+{\frac {v'_{0}}{\ \omega _{0}\ }}\ \sin(\omega _{0}\ t)+\operatorname {\mathcal {L}} ^{-1}\left[\ {\frac {F(s)}{\ s^{2}+\omega _{0}^{2}\ }}\ \right]$

अंतिम शब्द निवेश वोल्टेज के यथार्थ रूप पर निर्भर है। दो सामान्य मामले हेविसाइड पद कार्य और साईन तरंग हैं। हेविसाइड पद कार्य के लिए हमें मिलता है

$v_{\mathrm {in} }(t)=M\ u(t)\,,$

$\operatorname {\mathcal {L}} ^{-1}\left[\ \omega _{0}^{2}{\frac {V_{\mathrm {in} }(s)}{\ s^{2}+\omega _{0}^{2}\ }}\ \right]~=~\operatorname {\mathcal {L}} ^{-1}\left[\ \omega _{0}^{2}\ M\ {\frac {1}{\ s\ (s^{2}+\omega _{0}^{2})\ }}\ \right]~=~M\ {\Bigl (}1-\cos(\omega _{0}\ t){\Bigr )}\,,$

$v(t)=v_{0}\ \cos(\omega _{0}\ t)+{\frac {v'_{0}}{\omega _{0}}}\ \sin(\omega _{0}\ t)+M\ {\Bigl (}1-\cos(\omega _{0}\ t){\Bigr )}\;.$

निवेश के रूप में ज्यावक्रीय प्रकार्य के स्थिति में हमें मिलता है:

$v_{\mathrm {in} }(t)=U\ \sin(\omega _{\mathrm {f} }\ t)\Rightarrow V_{\mathrm {in} }(s)={\frac {\ U\ \omega _{\mathrm {f} }\ }{\ s^{2}+\omega _{\mathrm {f} }^{2}\ }}\,,$

$\operatorname {\mathcal {L}} ^{-1}\left[\ \omega _{0}^{2}\ {\frac {1}{\ s^{2}+\omega _{0}^{2}\ }}\ {\frac {U\ \omega _{\mathrm {f} }}{\ s^{2}+\omega _{\mathrm {f} }^{2}\ }}\ \right]=\operatorname {\mathcal {L}} ^{-1}\left[\ {\frac {\ \omega _{0}^{2}\ U\omega _{\mathrm {f} }\ }{\ \omega _{\mathrm {f} }^{2}-\omega _{0}^{2}\ }}\left({\frac {1}{s^{2}+\omega _{0}^{2}}}-{\frac {1}{\ s^{2}+\omega _{f}^{2}\ }}\right)\ \right]\,$

$\qquad \qquad ={\frac {\ \omega _{0}^{2}\ U\ \omega _{\mathrm {f} }\ }{\omega _{\mathrm {f} }^{2}-\omega _{0}^{2}}}\ \left({\frac {1}{\omega _{0}}}\ \sin(\omega _{0}\ t)-{\frac {1}{\ \omega _{\mathrm {f} }\ }}\ \sin(\omega _{\mathrm {f} }\ t)\right)\;,$ इसलिए

$v(t)=v_{0}\cos(\omega _{0}\ t)+{\frac {v'_{0}\ b}{\ b\ \omega _{0}\ }}\ \sin(\omega _{0}\ t)+{\frac {\omega _{0}^{2}\ U\ \omega _{\mathrm {f} }}{\ \omega _{\mathrm {f} }^{2}-\omega _{0}^{2}\ }}\left({\frac {1}{\omega _{0}}}\ \sin(\omega _{0}\ t)-{\frac {1}{\ \omega _{\mathrm {f} }\ }}\ \sin(\omega _{\mathrm {f} }\ t)\right)\;.$

इतिहास

पहला प्रमाण है कि एक संधारित्र और प्रेरक विद्युत दोलनों का उत्पादन कर सकता है, 1826 में फ्रांसी वैज्ञानिक फेलिक्स सेवरी द्वारा आविष्कार किया गया था। उन्होंने निर्माण किया कि जब एक लोहे की सुई के चारों ओर एक तार क्षत के माध्यम से एकलेडेन जार को विसर्जित कर दी गई थी, तो सुई कभी एक दिशा में चुम्बकित रह जाती है और कभी विपरीत दिशा में। उन्होंने सही प्रकार से यह निष्कर्ष निकाला कि यह तार में एक अवमंदित दोलन निर्वहन प्रवाह के कारण हुआ था, जिसने सुई के चुंबकीयकरण को तब तक उलट दिया जब तक कि यह प्रभाव डालने के लिए बहुत छोटा नहीं था, जिससे सुई को एक यादृच्छिक दिशा में चुम्बकित छोड दिया जाता है। अमेरिकी भौतिक विज्ञानी जोसेफ हेनरी ने 1842 में सवारि के प्रयोग को पुनरावृत्त किया और बिल्कुल स्वतंत्र रूप से उसी निष्कर्ष पर पहुंचे।

1853 में आयरिश वैज्ञानिक विलियम थॉमसन (लॉर्ड केल्विन) ने गणितीय रूप से दिखाया कि एक लेडेन जार का एक अधिष्ठापन के माध्यम से निर्वहन दोलनशील होना चाहिए, और इसकी अनुनादक आवृत्ति व्युत्पन्न होनी चाहिए। ब्रिटिश रेडियो शोधकर्ता ओलिवर संश्रित ने एक लेडेन जार की एक बड़ी बैटरी को एक लंबे तार के माध्यम से निर्वहन करके, श्रव्य श्रेणी में इसकी अनुनादक आवृत्ति के साथ एक समस्वरित परिपथ बनाया, जो स्रावित होने पर उत्साह से एक संगीतमय स्वर उत्पन्न करता था।1857 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी बेरेन्ड विल्हेम फेडरसन ने एक घूर्णन दर्पण में एक अनुनाद लेडेन जार परिपथ द्वारा उत्पादित चिंगारी की तस्वीर खींची, जो दोलनों के दृश्य प्रमाण प्रदान करती है।1868 में, स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने प्रेरकत्व और धारिता के साथ एक परिपथ में एक प्रत्यावर्ती धारा को आवेदन करने के प्रभाव की गणना की, यह दर्शाता है कि अनुनादक आवृत्ति पर प्रतिक्रिया अधिकतम है। विद्युत अनुनाद वक्र का पहला उदाहरण 1887 में जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक हर्ट्ज़ द्वारा रेडियो तरंगों की खोज पर अपने पथप्रदर्शक पेपर में प्रकाशित किया गया था, जिसमें आवृत्ति के एक कार्य के रूप में उनके चिंगारी-अंतराल एलसी अनुनादक संसूचक से प्राप्त होने वाली चिंगारी की लंबाई को दिखाया गया था।

समस्वरित परिपथ के मध्य अनुनाद के पहले प्रदर्शनों में से एक 1889 के आसपास संश्रित का "संतुलित जार" प्रयोग था। उन्होंने दो अनुनादक परिपथ को एक दूसरे के पास में रखा, प्रत्येक में एक लेडेन जार होता है जो एक चिंगारी-अंतराल के साथ एक समायोज्य एक-मोड़ कुंडल से जुड़ा होता है। जब एक प्रेरण कुंडली से एक उच्च वोल्टेज को एक समस्वरित परिपथ पर प्रयुक्त किया गया था, जिससे चिंगारी पैदा हुई और इस तरह दोलन धाराएं, चिंगारी दूसरे समस्वरित परिपथ में तभी उत्तेजित हुए जब परिपथ को अनुनाद में समायोजित किया गया था। संश्रित और कुछ अंग्रेजी वैज्ञानिकों ने इस प्रभाव के लिए "सिनटोनी" शब्द को प्राथमिकता दी, लेकिन शब्द "अनुनादी" अंततः फँस गया।एलसी परिपथ के लिए पहला प्रायोगिक उपयोग 1890 के दशक में चिंगारी-अंतराल रेडियो प्रेषित्र में अभिग्राही और प्रेषित्र को एक ही आवृत्ति पर समस्वरित करने की अनुमति देने के लिए किया गया था। समस्वरण की अनुमति देने वाली रेडियो प्रणाली के लिए पहला पेटेंट 1897 में संश्रित द्वारा दायर किया गया था, यद्यपि पहली वास्तविक प्रणाली का आविष्कार 1900 में इटालियन रेडियो अग्रणी गुग्लिल्मो मार्कोनी द्वारा किया गया था।

यह भी देखें

• आरएल परिपथ
• आरसी परिपथ
• आरएलसी परिपथ

बाहरी संबंध

• An electric pendulum by Tony Kuphaldt is a classical story about the operation of LC tank
• How the parallel-LC circuit stores energy is another excellent LC resource.