मुझे लगता है कि आपको यह गलतफहमी है कि कैसे डीसी ऊर्जा को लोड करने के लिए स्रोत से स्थानांतरित किया जाता है जो यह समझने की आपकी क्षमता में बाधा है कि एसी ऊर्जा कैसे स्थानांतरित की जाती है।
कई लोगों के सिर में यह चित्र होता है कि विद्युत स्रोत किसी तरह इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा देता है। इलेक्ट्रॉन तब इस ऊर्जा को ले जाने वाले एक तार को नीचे प्रवाहित करते हैं और फिर किसी तरह ऊर्जा को तब छोड़ते हैं जब इलेक्ट्रॉन भार से प्रवाहित होते हैं। मैं शर्त लगाता हूं कि बिजली की आपकी मानसिक तस्वीर कुछ इस तरह है। और अगर वह बिजली को देखने के करीब है, तो एक एसी ऊर्जा स्रोत ऊर्जा को कैसे स्थानांतरित करता है, इसका सवाल हैरान करने वाला है। Afterall, इलेक्ट्रॉनों वापस या आगे 50 या 60 बार अपने रसोई घर में lightbulb से एक तरह से सभी तरह से बिजली संयंत्र में जनरेटर के लिए वापस नहीं बह रही हैं। हम जानते हैं कि इलेक्ट्रॉनों की गति बहुत अधिक है, इससे धीमी है (वे एक घंटे के मीटर के क्रम पर चलते हैं, वर्तमान के कई कारकों पर निर्भर करते हैं, जैसे कि कंडक्टर का आकार, आदि)। और यह देखते हुए कि आपकी रसोई की रोशनी और जनरेटर के बीच ट्रांसफार्मर हैं, यह और भी कम समझ में आता है, क्योंकि वे 2 अलग-अलग विद्युत सर्किट हैं जिनके पास अलग-अलग इलेक्ट्रॉन हैं। तार भी जुड़े नहीं हैं।
लेकिन यह नहीं है कि यह कैसे काम करता है। ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से लोड करने के लिए स्रोत से नहीं किया जाता है। ऊर्जा भी तारों से नीचे नहीं बहती है। इसके बजाय, विद्युत ऊर्जा विद्युत स्रोत से विद्युत लोड से विद्युत चुम्बकीय (ईएम) क्षेत्र के माध्यम से स्रोत, तारों और भार के आसपास के क्षेत्र में यात्रा करती है।
एक डीसी सर्किट के नीचे की तस्वीर को देखें जिसमें एक बैटरी, कुछ तार और एक रोकनेवाला शामिल है। हरे रंग के तीर वर्तमान प्रवाह के कारण उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करते हैं। लाल तीर वोल्टेज स्रोत के कारण विद्युत क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करते हैं। नीले तीर ऊर्जा प्रवाह घनत्व, या पोयनेटिंग वेक्टर का प्रतिनिधित्व करते हैं , जो विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का क्रॉस उत्पाद है। Poynting वेक्टर को प्रति क्षेत्र ऊर्जा हस्तांतरण की दर के रूप में सोचा जा सकता है।
ध्यान दें कि ऊर्जा का प्रवाह बैटरी से रोकनेवाला तक है। यह भी ध्यान रखें कि ऊर्जा तार से नहीं बल्कि तारों के आस-पास के स्थान से होकर प्रवाहित होती है।
यदि आप डीसी स्रोत को एसी स्रोत से बदलते हैं, तो आपको अपने स्वयं को समझाने में सक्षम होना चाहिए - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को देखकर - कि पोयंटिंग वेक्टर अभी भी स्रोत से लोड करने के लिए इंगित करता है, भले ही वर्तमान स्विचन दिशाएं हो। क्योंकि पोयनेटिंग वेक्टर दो क्षेत्रों का एक क्रॉस उत्पाद है, इसकी दिशा उसी तरह से रहती है, जैसे क्षेत्र बदल रहे हैं।
मैंने जो कुछ ऊपर कहा है, उसकी वैज्ञानिक वैधता के बारे में टिप्पणियों में कुछ सवाल किए गए हैं। सर्किट में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा कैसे यात्रा करती है कुछ समय के लिए जाना जाता है ... कम से कम 1800 के अंत से। पोयनेटिंग वेक्टर, जिसका नाम जॉन हेनरी पोयंटिंग के नाम पर रखा गया था, जिन्होंने 1884 में एक पेपर में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में ऊर्जा के हस्तांतरण का शीर्षक दिया था । पेपर बहुत पठनीय है और सिद्धांत को बहुत अच्छी तरह से समझाता है। वो समझाता है:
पूर्व में एक धारा को कंडक्टर के साथ यात्रा करते हुए कुछ माना जाता था, ध्यान से मुख्य रूप से कंडक्टर को निर्देशित किया जाता है, और ऊर्जा जो सर्किट के किसी भी हिस्से में दिखाई देती है, अगर सभी पर विचार किया जाता है, तो वर्तमान द्वारा कंडक्टर के माध्यम से माना जाता था। लेकिन एक प्राथमिक सर्किट से दूरी पर विद्युत धाराओं और विद्युत चुम्बकीय क्रियाओं का अस्तित्व जिससे वे अपनी ऊर्जा खींचते हैं, ने हमें फैराडे और मैक्सवेल के मार्गदर्शन में एक बहुत ही महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हुए कंडक्टर के आसपास के माध्यम को देखने के लिए प्रेरित किया। घटना का विकास। यदि हम ऊर्जा की गति की निरंतरता में विश्वास करते हैं, अर्थात्, यदि हम मानते हैं कि जब यह एक बिंदु पर गायब हो जाता है और दूसरे पर फिर से प्रकट होता है, तो यह बीच की जगह से गुजरना चाहिए,
वह कहता है:
मैक्सवेल के सिद्धांत के साथ शुरू, हम स्वाभाविक रूप से समस्या पर विचार करने के लिए नेतृत्व कर रहे हैं: एक विद्युत प्रवाह के बारे में बिंदु से बिंदु तक ऊर्जा कैसे होती है - अर्थात्, किन रास्तों से और किस कानून के अनुसार सर्किट के हिस्से से यात्रा करता है जहां यह पहले विद्युत और चुंबकीय भागों के रूप में पहचाना जा सकता है जहां इसे गर्मी या अन्य रूपों में बदला जाता है?
4π
फिर वह दिखाता है कि ऊर्जा कैसे प्रवेश करती है और एक तार को गर्म करती है:
तब ऐसा लगता है कि तार के साथ किसी भी विद्युत प्रवाह की ऊर्जा नहीं जाती है, लेकिन यह तार के आस-पास के गैर-संवाहक माध्यम से आती है, कि जैसे ही यह प्रवेश करता है यह गर्मी में परिवर्तित होने लगता है, क्रमिक परतों को पार करने वाली राशि केंद्र तक पहुंचने तक तार कम हो जाता है, जहां कोई चुंबकीय बल नहीं होता है, और इसलिए कोई ऊर्जा नहीं गुजरती है, यह सब गर्मी में बदल गया है। एक प्रवाहकत्त्व-धारा को इसके साथ-साथ चुंबकीय और इलेक्ट्रोमोटिव बलों के साथ ऊर्जा के इस आवक प्रवाह को शामिल करने के लिए कहा जा सकता है, और कंडक्टर के भीतर ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित किया जा सकता है।
रिचर्ड फेनमैन भी भौतिकी पर अपने व्याख्यान में इस बारे में बात करते हैं । इस घटना की व्याख्या के बाद, फेनमैन का मानना है कि एक चार्ज संधारित्र को अपनी ऊर्जा कैसे मिलती है, फिर कहते हैं:
लेकिन यह हमें एक अजीब बात बताता है: जब हम एक संधारित्र चार्ज कर रहे हैं, तो ऊर्जा तारों से नीचे नहीं आ रही है; यह अंतराल के किनारों के माध्यम से आ रहा है।
फ़ेयमैन फिर, जैसे पॉयन्टिंग बताते हैं कि ऊर्जा एक तार में कैसे प्रवेश करती है:
एक अन्य उदाहरण के रूप में, हम पूछते हैं कि प्रतिरोध तार के एक टुकड़े में क्या होता है जब यह एक विद्युत प्रवाह कर रहा होता है। चूंकि तार में प्रतिरोध होता है, इसके साथ एक विद्युत क्षेत्र होता है, जो वर्तमान को चलाता है। क्योंकि तार के साथ एक संभावित गिरावट होती है, सतह के समानांतर, तार के ठीक बाहर एक विद्युत क्षेत्र भी होता है। इसके अलावा, एक चुंबकीय क्षेत्र है जो वर्तमान के कारण तार के चारों ओर जाता है। E और B समकोण पर हैं; इसलिए एक पॉइनेटिंग वेक्टर है जो रेडियल इनवर्ड निर्देशित है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। चारों तरफ तार में ऊर्जा का प्रवाह होता है। यह निश्चित रूप से, गर्मी के रूप में तार में खो जाने वाली ऊर्जा के बराबर है। तो हमारे "पागल" सिद्धांत का कहना है कि इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए गर्मी मिल रही है क्योंकि ऊर्जा बाहर क्षेत्र से तार में बह रही है। अंतर्ज्ञान हमें यह बताने के लिए प्रतीत होगा कि इलेक्ट्रॉनों को अपनी ऊर्जा तार के साथ धकेलने से मिलती है, इसलिए ऊर्जा को तार के साथ नीचे (या ऊपर) बहना चाहिए। लेकिन सिद्धांत कहता है कि इलेक्ट्रॉनों को वास्तव में एक विद्युत क्षेत्र द्वारा धकेला जा रहा है, जो बहुत दूर से कुछ आवेशों से आया है, और इन इलेक्ट्रॉनों को इन क्षेत्रों से गर्मी उत्पन्न करने के लिए अपनी ऊर्जा मिलती है। ऊर्जा किसी तरह दूर के प्रभार से अंतरिक्ष के एक विस्तृत क्षेत्र में प्रवाहित होती है और फिर तार की ओर जाती है। और इन क्षेत्रों से गर्मी पैदा करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को अपनी ऊर्जा मिलती है। ऊर्जा किसी तरह दूर के प्रभार से अंतरिक्ष के एक विस्तृत क्षेत्र में प्रवाहित होती है और फिर तार की ओर जाती है। और इन क्षेत्रों से गर्मी उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को अपनी ऊर्जा मिलती है। ऊर्जा किसी तरह दूर के प्रभार से अंतरिक्ष के एक विस्तृत क्षेत्र में प्रवाहित होती है और फिर तार की ओर जाती है।