स्किन इफ़ेक्ट (Skin effect) निर्भर नहीं करता है

Question

Accepted Answer

D: इन्सुलेटर का प्रकार

Explanation & Concepts:
स्किन इफ़ेक्ट वह घटना है जिसमें प्रत्यावर्ती धारा (AC), चालक के पूरे अनुप्रस्थ काट (cross-section) में समान रूप से प्रवाहित होने के बजाय बाहरी सतह के पास प्रवाहित होने की प्रवृत्ति रखती है। यह मौलिक रूप से चालक पदार्थ के विद्युत गुणों (प्रतिरोधकता/पारगम्यता), चालक की ज्यामिति (आकार), और AC सिग्नल की आवृत्ति पर निर्भर करता है, लेकिन यह चालक को घेरने वाले इन्सुलेशन से पूरी तरह स्वतंत्र है।

Working Principle: जैसे ही AC किसी चालक से होकर गुजरती है, आंतरिक फ्लक्स के कारण चालक के केंद्र में चुंबकीय फ्लक्स लिंकेज सतह की तुलना में अधिक होता है। यह कोर पर उच्च स्व-प्रेरकत्व (self-inductance) पैदा करता है, जिससे केंद्र में उच्च प्रेरक प्रतिघात (inductive reactance) होता है। परिणामस्वरूप, धारा कम प्रतिबाधा के पथ का अनुसरण करती है और बाहरी सतह (स्किन) की ओर स्थानांतरित हो जाती है।

Key Formulas: $\delta = \frac{1}{\sqrt{\pi f \mu \sigma}}$ — स्किन गहराई समीकरण जो आवृत्ति ($f$), पारगम्यता ($\mu$), और चालकता ($\sigma$) पर निर्भरता दर्शाता है; $R_{ac} > R_{dc}$ — प्रभावी अनुप्रस्थ काट क्षेत्र कम होने के कारण प्रभावी प्रतिरोध में वृद्धि

Key Points: स्किन इफ़ेक्ट आवृत्ति के वर्गमूल के साथ बढ़ता है।; यह छोटे चालकों की तुलना में बड़े चालकों में अधिक स्पष्ट होता है।; उच्च चालकता और पारगम्यता स्किन इफ़ेक्ट को बढ़ाती हैं।; इन्सुलेशन सामग्री या प्रकार धात्विक चालक के भीतर धारा के वितरण को प्रभावित नहीं करता है।

Advantages: इंडक्शन हीटिंग अनुप्रयोगों में केवल सामग्री की सतह को गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है।; उच्च-आवृत्ति वेवगाइड घटकों को डिजाइन करने में सहायक।

Disadvantages: ट्रांसमिशन लाइन के प्रभावी प्रतिरोध को बढ़ाता है, जिससे उच्च $I^2R$ हानि होती है।; बड़े चालकों की प्रभावी शक्ति ले जाने की क्षमता को कम करता है।

Applications: ट्रांसमिशन लाइन डिजाइन (कोर सामग्री को कम करने के लिए ACSR चालकों का उपयोग)।; उच्च-आवृत्ति केबल निर्माण (लिट्ज वायर का उपयोग)।

Additional Info: विकल्प A (आवृत्ति): स्किन इफ़ेक्ट $\sqrt{f}$ के सीधे आनुपातिक है।. विकल्प B (प्रतिरोधकता): चालकता ($\sigma = 1/\rho$) स्किन गहराई के व्युत्क्रमानुपाती होती है।. विकल्प C (आकार): बड़े चालकों में सतह-से-केंद्र प्रतिबाधा परिवर्तन का अनुपात अधिक होता है।. विकल्प D (इन्सुलेटर): इन्सुलेटर चालक के अनुप्रस्थ काट से बाहरी होते हैं और आंतरिक चुंबकीय फ्लक्स लिंकेज वितरण को प्रभावित नहीं करते हैं।

Answer: D सही है — स्किन इफ़ेक्ट चालक का एक विद्युत चुम्बकीय गुण है और यह इसके चारों ओर मौजूद डाइलेक्ट्रिक सामग्री या इन्सुलेटर से स्वतंत्र है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि स्किन इफ़ेक्ट उच्च प्रभावी प्रतिरोध की ओर ले जाता है; इसलिए, बहुत अधिक धाराओं के लिए, सामग्री के उपयोग को अनुकूलित करने के लिए अक्सर खोखले चालकों का उपयोग किया जाता है।

Answer

Option A: धारा की आवृत्ति

Answer

Option B: चालक पदार्थ की प्रतिरोधकता

Answer

Option C: चालक का आकार

Correct Answer

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