यदि आवृत्ति बढ़ाई जाती है, तो स्किन प्रभाव (skin effect)

Question

Accepted Answer

C: बढ़ेगा

Explanation & Concepts:
स्किन प्रभाव एक प्रत्यावर्ती धारा (alternating current) की वह प्रवृत्ति है जिसके कारण धारा चालक के भीतर इस प्रकार वितरित होती है कि धारा घनत्व सतह के पास सबसे अधिक होता है और अधिक गहराई पर कम होता जाता है। जैसे-जैसे आपूर्ति की आवृत्ति बढ़ती है, भेदन की गहराई (depth of penetration) कम हो जाती है, जिससे स्किन प्रभाव बढ़ जाता है।

Working Principle: यह तंत्र स्वयं चालक के भीतर बदलते चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित एड़ी धाराओं (eddy currents) द्वारा संचालित होता है। उच्च आवृत्तियों पर, चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर बढ़ जाती है, जिससे चालक के केंद्र के पास उच्च प्रेरित बैक-ईएमएफ (back-EMF) उत्पन्न होता है। यह केंद्र में धारा के प्रवाह का विरोध करता है, जिससे इलेक्ट्रॉन चालक की बाहरी सतह (स्किन) की ओर जाने के लिए मजबूर हो जाते हैं।

Key Formulas: $\delta = \frac{1}{\sqrt{\pi f \mu \sigma}}$ — स्किन गहराई को दर्शाता है, जहाँ f आवृत्ति है, \mu पारगम्यता (permeability) है, और \sigma चालकता (conductivity) है।; $R_{ac} = R_{dc} 	imes (1 + k \cdot f^2)$ — स्किन प्रभाव के कारण प्रभावी प्रतिरोध में वृद्धि का वर्णन करता है।

Key Points: DC (f = 0) पर स्किन प्रभाव नगण्य होता है।; यह ट्रांसमिशन लाइनों के प्रभावी AC प्रतिरोध को काफी बढ़ा देता है।; यह घटना उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाले चालकों में अधिक स्पष्ट होती है।; स्किन प्रभाव के प्रभाव को कम करने के लिए अक्सर फंसे हुए (stranded) चालकों का उपयोग किया जाता है।

Advantages: इंडक्शन हीटिंग और हार्डनिंग प्रक्रियाओं में उपयोगी; केवल सतह-सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए उपयोग किया जा सकता है

Disadvantages: ओमिक ($I^2R$) शक्ति हानि को बढ़ाता है; चालक की प्रभावी धारा-वहन क्षमता को कम करता है

Applications: उच्च-आवृत्ति संचार लाइनें; इंडक्शन फर्नेस; उच्च-वोल्टेज AC ट्रांसमिशन

Additional Info: तांबे में पावर आवृत्ति (50 Hz) के लिए, स्किन की गहराई लगभग 9.3 मिमी होती है।. विकल्प A गलत है क्योंकि स्किन प्रभाव आवृत्ति के साथ घटता नहीं है; विकल्प B गलत है क्योंकि आवृत्ति प्रभाव को प्रभावित करने वाला एक प्राथमिक कारक है।

Answer: C सही है — आपूर्ति आवृत्ति बढ़ाने से चालक के केंद्र के पास प्रेरक प्रतिक्रिया (inductive reactance) बढ़ जाती है, जिससे धारा सतह की ओर मजबूर हो जाती है और इस प्रकार स्किन प्रभाव बढ़ जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि स्किन प्रभाव आवृत्ति के वर्गमूल से सीधे संबंधित है; इसलिए, आवृत्ति में थोड़ी वृद्धि भी AC प्रतिरोध में मापने योग्य वृद्धि का कारण बन सकती है।

Answer

Option A: घटेगा

Answer

Option B: समान रहेगा

Answer

Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

Correct Answer

Discussion (0)

Correct Answer

Related Questions

Discussion (0)