Gujarati

Inductance, Capacitance and Resistance in Series and Parallel Questions in Gujarati

Class 12 Physics · Alternating Current · Inductance, Capacitance and Resistance in Series and Parallel

138+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 49 of 138 questions in Gujarati

51
DifficultMCQ
આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ,$200\, V$,$60\, Hz$ ની લાઇન સાથે જોડાયેલ શ્રેણી પરિપથમાં $30\,\Omega$ કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ ધરાવતો કેપેસિટર,$44\,\Omega$ નો નોન-ઇન્ડક્ટિવ અવરોધ અને $90\,\Omega$ ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ તથા $36\,\Omega$ અવરોધ ધરાવતું ગૂંચળું (coil) છે. ગૂંચળામાં વ્યય થતો પાવર ......$W$ છે.
Question diagram
A
$320$
B
$176$
C
$144$
D
$0$

Solution

(C) પરિપથનો કુલ અવરોધ $R = R_1 + R_2 = 44\,\Omega + 36\,\Omega = 80\,\Omega$ છે.
પરિપથનો કુલ રિએક્ટન્સ $X = X_L - X_C = 90\,\Omega - 30\,\Omega = 60\,\Omega$ છે.
પરિપથનું ઇમ્પિડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + X^2} = \sqrt{80^2 + 60^2} = \sqrt{6400 + 3600} = \sqrt{10000} = 100\,\Omega$ છે.
શ્રેણી પરિપથમાં વહેતો પ્રવાહ $I = \frac{V}{Z} = \frac{200\, V}{100\,\Omega} = 2\, A$ છે.
ગૂંચળામાં વ્યય થતો પાવર તેના આંતરિક અવરોધ $R_2 = 36\,\Omega$ ને કારણે હોય છે. તેથી,$P = I^2 R_2 = (2)^2 \times 36 = 4 \times 36 = 144\, W$.
Solution diagram
52
EasyMCQ
આકૃતિમાં દર્શાવેલ સર્કિટ માટે,ઇન્ડક્ટર (inductor) માંથી વહેતો પ્રવાહ $0.9\,A$ છે જ્યારે કેપેસિટર (capacitor) માંથી વહેતો પ્રવાહ $0.4\,A$ છે. તો
Question diagram
A
જનરેટર દ્વારા ખેંચાયેલ પ્રવાહ $I = 1.13\,A$
B
$\omega = 1/(1.5\,LC)$
C
$I = 0.5\,A$
D
$I = 0.6\,A$

Solution

(C) પેરેલલ (સમાંતર) જોડાણમાં રહેલા ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટર ધરાવતી $AC$ સર્કિટમાં,ઇન્ડક્ટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_L)$ વોલ્ટેજ કરતા $90^{\circ}$ પાછળ હોય છે,અને કેપેસિટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_C)$ વોલ્ટેજ કરતા $90^{\circ}$ આગળ હોય છે.
આમ,પ્રવાહો $I_L$ અને $I_C$ વિરુદ્ધ કળામાં (opposite phases) હોય છે,એટલે કે તેમની વચ્ચેનો કળા તફાવત $180^{\circ}$ હોય છે.
જનરેટર દ્વારા ખેંચાયેલ કુલ પ્રવાહ $I$ એ આ પ્રવાહોનો સદિશ સરવાળો છે:
$I = |I_L - I_C|$
આપેલ છે કે $I_L = 0.9\,A$ અને $I_C = 0.4\,A$.
તેથી,$I = |0.9 - 0.4| = 0.5\,A$.
53
Medium
$283 \;V$ ના પીક મૂલ્ય અને $50 \;Hz$ ની આવૃત્તિ ધરાવતો સાઇનસૉઇડલ વોલ્ટેજ એક શ્રેણી $LCR$ સર્કિટને લાગુ પાડવામાં આવે છે,જેમાં $R = 3 \;\Omega, L = 25.48 \;mH,$ અને $C = 796 \;\mu F$ છે. શોધો:
$(a)$ સર્કિટનું ઇમ્પિડન્સ;
$(b)$ સોર્સના વોલ્ટેજ અને પ્રવાહ વચ્ચેનો ફેઝ તફાવત;
$(c)$ સર્કિટમાં વ્યય થતો પાવર; અને
$(d)$ પાવર ફેક્ટર.

Solution

(A) સર્કિટનું ઇમ્પિડન્સ શોધવા માટે,આપણે પહેલા $X_{L}$ અને $X_{C}$ ની ગણતરી કરીએ.
$X_{L} = 2 \pi \nu L = 2 \times 3.14 \times 50 \times 25.48 \times 10^{-3} \; \Omega = 8 \; \Omega$.
$X_{C} = \frac{1}{2 \pi \nu C} = \frac{1}{2 \times 3.14 \times 50 \times 796 \times 10^{-6}} = 4 \; \Omega$.
તેથી,$Z = \sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}} = \sqrt{3^{2} + (8 - 4)^{2}} = 5 \; \Omega$.
$(b)$ ફેઝ તફાવત,$\phi = \tan^{-1} \left( \frac{X_{L} - X_{C}}{R} \right) = \tan^{-1} \left( \frac{8 - 4}{3} \right) = \tan^{-1} \left( \frac{4}{3} \right) \approx 53.1^{\circ}$.
કારણ કે $\phi$ ધન છે,પ્રવાહ વોલ્ટેજ કરતા પાછળ છે.
$(c)$ સર્કિટમાં વ્યય થતો પાવર $P = I_{rms}^{2} R$ છે.
$I_{rms} = \frac{V_{m}}{\sqrt{2} Z} = \frac{283}{\sqrt{2} \times 5} \approx 40 \; A$.
તેથી,$P = (40)^{2} \times 3 = 4800 \; W$.
$(d)$ પાવર ફેક્ટર = $\cos \phi = \frac{R}{Z} = \frac{3}{5} = 0.6$.
54
Medium
$80 \; mH$ ઇન્ડક્ટર,$15 \; \Omega$ અવરોધ અને $60 \; \mu F$ કેપેસિટર ધરાવતો શ્રેણી પરિપથ $230 \; V, 50 \; Hz$ ના સપ્લાય સાથે જોડાયેલ છે. પરિપથના દરેક ઘટકને મળતો સરેરાશ પાવર અને કુલ શોષાયેલ પાવર શોધો.

Solution

(N/A) આપેલ છે: ઇન્ડક્ટન્સ $L = 80 \; mH = 80 \times 10^{-3} \; H$,કેપેસિટન્સ $C = 60 \; \mu F = 60 \times 10^{-6} \; F$,અવરોધ $R = 15 \; \Omega$,વોલ્ટેજ $V = 230 \; V$,આવૃત્તિ $f = 50 \; Hz$.
કોણીય આવૃત્તિ $\omega = 2 \pi f = 2 \pi \times 50 = 100 \pi \; rad/s \approx 314.16 \; rad/s$.
ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = \omega L = 100 \pi \times 80 \times 10^{-3} \approx 25.13 \; \Omega$.
કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{100 \pi \times 60 \times 10^{-6}} \approx 53.05 \; \Omega$.
ઇમ્પીડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{15^2 + (25.13 - 53.05)^2} = \sqrt{225 + (-27.92)^2} = \sqrt{225 + 779.53} = \sqrt{1004.53} \approx 31.69 \; \Omega$.
પ્રવાહ $I = \frac{V}{Z} = \frac{230}{31.69} \approx 7.26 \; A$.
ઇન્ડક્ટરને મળતો સરેરાશ પાવર $P_L = 0 \; W$ (કારણ કે કળા તફાવત $90^\circ$ છે).
કેપેસિટરને મળતો સરેરાશ પાવર $P_C = 0 \; W$ (કારણ કે કળા તફાવત $90^\circ$ છે).
અવરોધને મળતો સરેરાશ પાવર $P_R = I^2 R = (7.26)^2 \times 15 \approx 790.5 \; W$.
પરિપથ દ્વારા શોષાયેલ કુલ પાવર $P_{total} = P_R + P_L + P_C = 790.5 + 0 + 0 = 790.5 \; W$.
55
Medium
શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં લાગુ પાડવામાં આવતા વોલ્ટેજ માટેનો સંબંધ મેળવો.

Solution

(N/A) ધારો કે એક શ્રેણી $LCR$ સર્કિટ $AC$ ઉદગમ સાથે જોડાયેલ છે,જેનું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ $\varepsilon = V_m \sin \omega t$ છે.
ધારો કે $q$ એ કેપેસિટર પરનો વિદ્યુતભાર છે અને $I$ એ કોઈપણ સમયે $t$ પર સર્કિટમાં વહેતો પ્રવાહ છે. કિર્ચોફના વોલ્ટેજ નિયમ (લૂપનો નિયમ) મુજબ,ઇન્ડક્ટર $(V_L)$,અવરોધ $(V_R)$ અને કેપેસિટર $(V_C)$ પરના પોટેન્શિયલ ડ્રોપનો સરવાળો લાગુ પાડેલા સ્ત્રોત વોલ્ટેજ $V$ જેટલો હોવો જોઈએ.
$V = V_L + V_R + V_C$
પોટેન્શિયલ તફાવત માટેના સમીકરણો મૂકતા:
$V = L \frac{dI}{dt} + IR + \frac{q}{C}$
જ્યાં:
$V_L = L \frac{dI}{dt}$ એ ઇન્ડક્ટરના છેડાઓ વચ્ચેનો પોટેન્શિયલ તફાવત છે.
$V_R = IR$ એ અવરોધના છેડાઓ વચ્ચેનો પોટેન્શિયલ તફાવત છે.
$V_C = \frac{q}{C}$ એ કેપેસિટરના છેડાઓ વચ્ચેનો પોટેન્શિયલ તફાવત છે.
Solution diagram
56
Medium
શ્રેણી $LCR$ સર્કિટ માટે ફેઝર ડાયાગ્રામની મદદથી તત્કાલિન પ્રવાહ અને વોલ્ટેજ વચ્ચેનો ફેઝ સંબંધ મેળવો.

Solution

(N/A) શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં,કોઈપણ સમયે તમામ ઘટકોમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ સમાન હોય છે.
ધારો કે પ્રવાહ $I = I_m \sin(\omega t)$ છે.
રેઝિસ્ટર પરનો વોલ્ટેજ $V_R$ એ પ્રવાહ $I$ સાથે સમાન કળામાં (in phase) હોય છે.
ઇન્ડક્ટર પરનો વોલ્ટેજ $V_L$ એ પ્રવાહ $I$ કરતા $\pi/2$ જેટલો આગળ હોય છે.
કેપેસિટર પરનો વોલ્ટેજ $V_C$ એ પ્રવાહ $I$ કરતા $\pi/2$ જેટલો પાછળ હોય છે.
કુલ વોલ્ટેજ $V$ એ $V_R$,$V_L$ અને $V_C$ નો ફેઝર સરવાળો છે. $V_L$ અને $V_C$ વિરુદ્ધ દિશામાં હોવાથી,તેમનું પરિણામી $(V_L - V_C)$ થાય છે.
ફેઝર ડાયાગ્રામનો ઉપયોગ કરતા,પરિણામી વોલ્ટેજ $V = \sqrt{V_R^2 + (V_L - V_C)^2}$ મળે છે.
સ્ત્રોત વોલ્ટેજ અને પ્રવાહ વચ્ચેનો ફેઝ ખૂણો $\phi$ એ $\tan \phi = \frac{V_L - V_C}{V_R} = \frac{I_m X_L - I_m X_C}{I_m R} = \frac{X_L - X_C}{R}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આમ,ફેઝ સંબંધ $\phi = \tan^{-1} \left( \frac{X_L - X_C}{R} \right)$ છે.
Solution diagram
57
Medium
$X_C > X_L$ અને $X_C < X_L$ માટે ફેઝર આકૃતિઓ દોરો અને ફેઝર પદ્ધતિની મર્યાદાઓ જણાવો.

Solution

(N/A) જો $X_C > X_L$ હોય,તો ફેઝ એંગલ $\phi$ ધન હોય છે અને પરિપથ કેપેસિટિવ બને છે; પરિણામે,પરિપથમાં પ્રવાહ એ સોર્સ વોલ્ટેજ કરતા આગળ હોય છે.
જો $X_C < X_L$ હોય,તો ફેઝ એંગલ $\phi$ ઋણ હોય છે અને પરિપથ ઇન્ડક્ટિવ બને છે; પરિણામે,પરિપથમાં સોર્સ વોલ્ટેજ એ પ્રવાહ કરતા આગળ હોય છે.
$X_C > X_L$ કિસ્સા માટે ફેઝર આકૃતિ અને $\omega t$ સાથે $V$ અને $I$ માં થતો ફેરફાર આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.
આમ,આપણે ફેઝરની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને $LCR$ શ્રેણી પરિપથ માટે પ્રવાહનો કંપવિસ્તાર અને ફેઝ મેળવ્યો છે,પરંતુ આ પદ્ધતિની કેટલીક મર્યાદાઓ છે:
$1$. ફેઝર આકૃતિ પ્રારંભિક શરતો વિશે કોઈ માહિતી આપતી નથી.
$2$. કોઈ પણ $t$ ની મનસ્વી કિંમત પસંદ કરીને અલગ-અલગ ફેઝર દોરી શકાય છે. આ રીતે મેળવેલ ઉકેલને સ્ટેડી-સ્ટેટ ઉકેલ કહેવામાં આવે છે,જે સામાન્ય ઉકેલ નથી.
$3$. વધુમાં,એક ટ્રાન્ઝિયન્ટ ઉકેલ પણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે જે $V = 0$ માટે પણ ચાલુ રહે છે.
સામાન્ય ઉકેલ એ ટ્રાન્ઝિયન્ટ ઉકેલ અને સ્ટેડી-સ્ટેટ ઉકેલનો સરવાળો છે. પૂરતા લાંબા સમય પછી,ટ્રાન્ઝિયન્ટ ઉકેલની અસરો નાબૂદ થાય છે અને પરિપથનું વર્તન સ્ટેડી-સ્ટેટ ઉકેલ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે.
Solution diagram
58
Medium
$LCR$ શ્રેણી $AC$ પરિપથ માટે તત્કાલીન પ્રવાહ અને વોલ્ટેજ વચ્ચેના કળા સંબંધ માટેનું વિશ્લેષણાત્મક ઉકેલ મેળવો.

Solution

(N/A) $L-C-R$ શ્રેણી પરિપથ માટે વોલ્ટેજનું સમીકરણ કિર્ચોફના વોલ્ટેજના નિયમ મુજબ:
$L \frac{dI}{dt} + RI + \frac{q}{C} = V$
$V = V_m \sin \omega t$ મૂકતા:
$L \frac{dI}{dt} + RI + \frac{q}{C} = V_m \sin \omega t$ ... $(1)$
$I = \frac{dq}{dt}$ હોવાથી,$\frac{dI}{dt} = \frac{d^2q}{dt^2}$. આ કિંમત $(1)$ માં મૂકતા:
$L \frac{d^2q}{dt^2} + R \frac{dq}{dt} + \frac{q}{C} = V_m \sin \omega t$
$L$ વડે ભાગતા:
$\frac{d^2q}{dt^2} + \frac{R}{L} \frac{dq}{dt} + \frac{q}{LC} = \frac{V_m}{L} \sin \omega t$ ... $(2)$
આ સમીકરણ બળપૂર્વકના,અવમંદિત દોલક જેવું છે. ધારો કે ઉકેલ $q = q_m \sin(\omega t + \theta)$ છે ... $(3)$
તેથી $\frac{dq}{dt} = q_m \omega \cos(\omega t + \theta)$ ... $(4)$ અને $\frac{d^2q}{dt^2} = -q_m \omega^2 \sin(\omega t + \theta)$ ... $(5)$
$(3), (4)$ અને $(5)$ ની કિંમતો $(2)$ માં મૂકતા:
$-q_m \omega^2 L \sin(\omega t + \theta) + R q_m \omega \cos(\omega t + \theta) + \frac{q_m}{C} \sin(\omega t + \theta) = V_m \sin \omega t$
$q_m \omega [R \cos(\omega t + \theta) + (\frac{1}{\omega C} - \omega L) \sin(\omega t + \theta)] = V_m \sin \omega t$
$X_C = \frac{1}{\omega C}$ અને $X_L = \omega L$ તથા ઈમ્પિડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ લેતા,$\cos \phi = \frac{R}{Z}$ અને $\sin \phi = \frac{X_L - X_C}{Z}$ વ્યાખ્યાયિત થાય છે.
આનાથી કળા સંબંધ મળે છે જ્યાં પ્રવાહ $I = I_m \sin(\omega t + \phi)$ એ વોલ્ટેજ કરતા $\phi = \tan^{-1}(\frac{X_L - X_C}{R})$ જેટલા કળા તફાવતથી આગળ કે પાછળ હોય છે.
59
MediumMCQ
$L-C-R$ શ્રેણી $AC$ પરિપથનો ઈમ્પિડન્સ (impedance) કેટલો છે?
A
$Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$
B
$Z = R + X_L + X_C$
C
$Z = \sqrt{R^2 + (X_L + X_C)^2}$
D
$Z = \sqrt{R^2 - (X_L - X_C)^2}$

Solution

(A) $L-C-R$ શ્રેણી $AC$ પરિપથમાં,અવરોધ $(R)$ પરનો વોલ્ટેજ $(V_R)$ એ પ્રવાહ $(I)$ સાથે સમાન કળામાં હોય છે.
ઇન્ડક્ટર $(L)$ પરનો વોલ્ટેજ $(V_L)$ પ્રવાહ કરતા $90^\circ$ આગળ હોય છે,અને કેપેસિટર $(C)$ પરનો વોલ્ટેજ $(V_C)$ પ્રવાહ કરતા $90^\circ$ પાછળ હોય છે.
પરિપથનો કુલ રિએક્ટન્સ $(X_L - X_C)$ છે.
ફેઝર ડાયાગ્રામનો ઉપયોગ કરીને,કુલ વોલ્ટેજ $V = \sqrt{V_R^2 + (V_L - V_C)^2}$ મળે છે.
$V = IZ$,$V_R = IR$,$V_L = IX_L$,અને $V_C = IX_C$ મૂકતા:
$IZ = \sqrt{(IR)^2 + (IX_L - IX_C)^2}$
$IZ = I \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$
તેથી,ઈમ્પિડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ થાય છે.
60
Easy
$L-C-R$ શ્રેણી $AC$ પરિપથ માટે વિદ્યુતભારનું વિકલ સમીકરણ લખો.

Solution

(N/A) $L-C-R$ શ્રેણી પરિપથમાં,ઇન્ડક્ટર $(L)$,અવરોધ $(R)$ અને કેપેસિટર $(C)$ પરના પોટેન્શિયલ ડ્રોપનો સરવાળો લાગુ પાડેલા ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ $(E(t))$ જેટલો હોય છે.
કિર્ચોફના વોલ્ટેજ નિયમ મુજબ:
$L \frac{dI}{dt} + IR + \frac{q}{C} = E(t)$
પ્રવાહ $I = \frac{dq}{dt}$ હોવાથી,પ્રવાહમાં થતો ફેરફારનો દર $\frac{dI}{dt} = \frac{d^2q}{dt^2}$ થાય છે.
આ કિંમતો સમીકરણમાં મૂકતા,આપણને મળે છે:
$L \frac{d^2q}{dt^2} + R \frac{dq}{dt} + \frac{q}{C} = E(t)$
આ $L-C-R$ શ્રેણી પરિપથમાં વિદ્યુતભાર $q$ માટેનું દ્વિતીય ક્રમનું રેખીય વિકલ સમીકરણ છે.
61
Medium
આકૃતિમાં દર્શાવેલ પરિપથ $(a)$ અને $(b)$ નો અભ્યાસ કરો અને નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો.
$(a)$ કઈ શરતો હેઠળ બંને પરિપથમાં $rms$ પ્રવાહ સમાન હશે?
$(b)$ શું પરિપથ $(b)$ માં $rms$ પ્રવાહ પરિપથ $(a)$ કરતા વધારે હોઈ શકે?
Question diagram

Solution

(N/A) ધારો કે પરિપથ $(a)$ માં $rms$ પ્રવાહ $I_{a}$ છે અને પરિપથ $(b)$ માં $rms$ પ્રવાહ $I_{b}$ છે.
પરિપથ $(a)$ માટે,ઈમ્પિડન્સ $Z_{a} = R$ છે. તેથી,$I_{a} = \frac{V_{rms}}{R}$.
પરિપથ $(b)$ માટે,ઈમ્પિડન્સ $Z_{b} = \sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}}$ છે. તેથી,$I_{b} = \frac{V_{rms}}{\sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}}}$.
$(a)$ $I_{a} = I_{b}$ માટે,$Z_{a} = Z_{b}$ હોવું જોઈએ.
$\therefore R = \sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}}$.
બંને બાજુ વર્ગ કરતા,$R^{2} = R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}$,જે સૂચવે છે કે $(X_{L} - X_{C})^{2} = 0$,અથવા $X_{L} = X_{C}$.
આ વિદ્યુત અનુનાદ (resonance) ની શરત છે.
$(b)$ કારણ કે $Z_{b} = \sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}}$,તે સ્પષ્ટ છે કે $X_{L}$ અને $X_{C}$ ના તમામ મૂલ્યો માટે $Z_{b} \geq R$ થાય.
કારણ કે $I_{b} = \frac{V_{rms}}{Z_{b}}$ અને $I_{a} = \frac{V_{rms}}{R}$,અને $Z_{b} \geq R$,તેથી $I_{b} \leq I_{a}$ થાય.
તેથી,પરિપથ $(b)$ માં $rms$ પ્રવાહ ક્યારેય પરિપથ $(a)$ કરતા વધારે હોઈ શકે નહીં.
62
EasyMCQ
$LCR$ શ્રેણી પરિપથમાં સપ્લાય વોલ્ટેજ,પ્રવાહ કરતા જે ફેઝ એંગલ $\phi$ થી આગળ હોય છે,તેની સંજ્ઞા (sign) કેવી રીતે બદલાય છે જ્યારે સપ્લાય આવૃત્તિને ખૂબ ઓછી કિંમતથી ખૂબ ઊંચી કિંમત સુધી ક્રમશઃ વધારવામાં આવે છે?
A
It remains positive throughout.
B
It remains negative throughout.
C
It changes from positive to negative.
D
It changes from negative to positive.

Solution

(D) $LCR$ શ્રેણી પરિપથમાં સપ્લાય વોલ્ટેજ,પ્રવાહ કરતા જે ફેઝ એંગલ $\phi$ થી આગળ હોય છે તે નીચેના સંબંધ દ્વારા આપવામાં આવે છે: $\tan \phi = \frac{X_L - X_C}{R} = \frac{2 \pi \nu L - \frac{1}{2 \pi \nu C}}{R}$.
ખૂબ ઓછી આવૃત્તિઓ $(\nu \to 0)$ પર,કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{2 \pi \nu C}$ ખૂબ મોટું હોય છે,જેના કારણે $X_L - X_C$ ઋણ બને છે. આમ,$\tan \phi$ ઋણ છે,જેનો અર્થ છે કે વોલ્ટેજ પ્રવાહ કરતા પાછળ છે (અથવા ફેઝ એંગલ ઋણ છે).
જેમ જેમ આવૃત્તિ $\nu$ વધે છે અને રેઝોનન્ટ આવૃત્તિ $\nu_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L$ એ કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ $X_C$ ની બરાબર થાય છે,તેથી $X_L - X_C = 0$ અને $\phi = 0$ થાય છે.
ખૂબ ઊંચી આવૃત્તિઓ $(\nu \to \infty)$ પર,ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = 2 \pi \nu L$ ખૂબ મોટું બને છે,જેના કારણે $X_L - X_C$ ધન બને છે. આમ,$\tan \phi$ ધન છે,જેનો અર્થ છે કે વોલ્ટેજ પ્રવાહ કરતા આગળ છે (અથવા ફેઝ એંગલ ધન છે).
તેથી,જેમ આવૃત્તિ ખૂબ ઓછી કિંમતથી ખૂબ ઊંચી કિંમત સુધી વધે છે,તેમ ફેઝ એંગલ $\phi$ ની સંજ્ઞા ઋણમાંથી ધનમાં બદલાય છે.
63
Medium
આકૃતિમાં દર્શાવેલ સમાંતર $LCR$ સર્કિટને ધ્યાનમાં લો. કુલ પ્રવાહ $i$ અને $i$ નો ફેઝ શોધો. સાબિત કરો કે $i = \frac{V}{Z}$. આ સર્કિટ માટે ઈમ્પીડન્સ $Z$ શોધો.
Question diagram

Solution

(N/A) આ સર્કિટમાં એક અવરોધ $R$ અને કેપેસિટર $C$ તથા ઇન્ડક્ટર $L$ નું શ્રેણી જોડાણ સમાંતરમાં છે. બંને શાખાઓ પરનો વોલ્ટેજ $V = V_m \sin \omega t$ છે.
$1$. અવરોધ શાખામાંથી વહેતો પ્રવાહ $(i_R)$:
$i_R = \frac{V}{R} = \frac{V_m}{R} \sin \omega t$.
$2$. $LC$ શાખામાંથી વહેતો પ્રવાહ $(i_{LC})$:
$LC$ શ્રેણી શાખાનો ઈમ્પીડન્સ $Z_{LC} = j(\omega L - \frac{1}{\omega C})$ છે.
પ્રવાહ $i_{LC} = \frac{V}{Z_{LC}} = \frac{V_m \sin \omega t}{j(\omega L - \frac{1}{\omega C})} = \frac{V_m \sin(\omega t - \pi/2)}{\omega L - 1/(\omega C)}$ (જો $\omega L > 1/\omega C$ હોય).
$3$. કુલ પ્રવાહ $i$:
$i = i_R + i_{LC} = \frac{V_m}{R} \sin \omega t + \frac{V_m}{\omega L - 1/(\omega C)} \sin(\omega t - \pi/2)$.
ફેઝર સરવાળાનો ઉપયોગ કરતા,કુલ પ્રવાહ $i = I_m \sin(\omega t + \phi)$ મળે,જ્યાં $I_m = V_m \sqrt{(\frac{1}{R})^2 + (\frac{1}{\omega L - 1/(\omega C)})^2}$.
$4$. ઈમ્પીડન્સ $Z$:
$i = V/Z$ હોવાથી,કુલ ઈમ્પીડન્સ $Z$ માટે $\frac{1}{Z} = \sqrt{(\frac{1}{R})^2 + (\frac{1}{\omega L - 1/(\omega C)})^2}$.
તેથી,$Z = \frac{R |\omega L - 1/(\omega C)|}{\sqrt{R^2 + (\omega L - 1/(\omega C))^2}}$.
Solution diagram
64
DifficultMCQ
$750\, Hz$,$20\, V$ (rms) નો સ્ત્રોત $100\, \Omega$ નો અવરોધ,$0.1803\, H$ નું ઇન્ડક્ટન્સ અને $10\, \mu F$ ના કેપેસિટન્સ સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે. અવરોધ (ઉષ્મા ધારિતા $2\, J/^{\circ}C$) $10^{\circ}C$ જેટલો ગરમ થાય તે માટે લાગતો સમય (આસપાસમાં ઉષ્માનો વ્યય થતો નથી તેમ ધારો) આશરે $.....s$ છે.
A
$418$
B
$245$
C
$348$
D
$365$

Solution

(C) આપેલ છે: $f = 750\, Hz$,$V_{rms} = 20\, V$,$R = 100\, \Omega$,$L = 0.1803\, H$,$C = 10\, \mu F = 10 \times 10^{-6}\, F$,$S = 2\, J/^{\circ}C$,$\Delta T = 10^{\circ}C$.
પ્રથમ,ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L$ અને કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C$ શોધો:
$X_L = 2\pi fL = 2 \times 3.14159 \times 750 \times 0.1803 \approx 849.6\, \Omega$.
$X_C = \frac{1}{2\pi fC} = \frac{1}{2 \times 3.14159 \times 750 \times 10 \times 10^{-6}} \approx 21.2\, \Omega$.
ઇમ્પિડન્સ $Z$ ની ગણતરી કરો:
$Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{100^2 + (849.6 - 21.2)^2} = \sqrt{10000 + (828.4)^2} \approx \sqrt{10000 + 686246} \approx \sqrt{696246} \approx 834.4\, \Omega$.
અવરોધમાં વપરાતો પાવર $P = I_{rms}^2 R = \left(\frac{V_{rms}}{Z}\right)^2 R = \left(\frac{20}{834.4}\right)^2 \times 100 \approx (0.02397)^2 \times 100 \approx 0.05746\, W$ (અથવા $J/s$).
જરૂરી ઉષ્મા $Q = S \cdot \Delta T = 2\, J/^{\circ}C \times 10^{\circ}C = 20\, J$.
લાગતો સમય $t = \frac{Q}{P} = \frac{20}{0.05746} \approx 348.07\, s$.
આમ,સમય આશરે $348\, s$ છે.
65
MediumMCQ
એક શ્રેણી $LR$ સર્કિટમાં,$250 \ V, 50 \ Hz$ ના સ્ત્રોતમાંથી $400 \ W$ પાવર વ્યય થાય છે. સર્કિટનો પાવર ફેક્ટર $0.8$ છે. પાવર ફેક્ટરને એકમ (unity) બનાવવા માટે,$L$ અને $R$ ની શ્રેણીમાં $C$ મૂલ્યનો કેપેસિટર ઉમેરવામાં આવે છે. જો $C$ નું મૂલ્ય $(\frac{n}{3 \pi}) \ \mu F$ લેવામાં આવે,તો $n$ નું મૂલ્ય $......$ છે.
A
$200$
B
$250$
C
$350$
D
$400$

Solution

(D) આપેલ છે: $P = 400 \ W$,$V_{rms} = 250 \ V$,$f = 50 \ Hz$,$\cos \phi = 0.8$.
$1$. ઈમ્પીડન્સ $Z$ ની ગણતરી:
$P = \frac{V_{rms}^2}{Z} \cos \phi$
$400 = \frac{250^2}{Z} \times 0.8$
$Z = \frac{62500 \times 0.8}{400} = 125 \ \Omega$.
$2$. અવરોધ $R$ અને ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L$ ની ગણતરી:
$R = Z \cos \phi = 125 \times 0.8 = 100 \ \Omega$.
$X_L = Z \sin \phi = 125 \times 0.6 = 75 \ \Omega$.
$3$. પાવર ફેક્ટર એકમ કરવા માટે,સર્કિટ અનુનાદ (resonance) માં હોવી જોઈએ,તેથી $X_C = X_L = 75 \ \Omega$.
$X_C = \frac{1}{2 \pi f C} = 75$
$C = \frac{1}{2 \pi \times 50 \times 75} = \frac{1}{7500 \pi} \ F = \frac{10^6}{7500 \pi} \ \mu F = \frac{400}{3 \pi} \ \mu F$.
$(\frac{n}{3 \pi}) \ \mu F$ સાથે સરખાવતા,$n = 400$ મળે છે.
Solution diagram
66
DifficultMCQ
$L-C-R$ સર્કિટમાં એસી $(AC)$ પ્રવાહની કોણીય આવૃત્તિ $100 \, rad/s$ છે. જોડાયેલા ઘટકો આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. કોઈલનું ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસિટરની કેપેસીટન્સનું મૂલ્ય શોધો.
Question diagram
A
$0.8 \, H$ અને $150 \, \mu F$
B
$0.8 \, H$ અને $250 \, \mu F$
C
$1.33 \, H$ અને $250 \, \mu F$
D
$1.33 \, H$ અને $150 \, \mu F$

Solution

(B) આપેલ કોણીય આવૃત્તિ $\omega = 100 \, rad/s$ છે.
$1$. કેપેસિટર શાખા માટે:
$60 \, \Omega$ ના અવરોધમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $I_C = \frac{V_R}{R} = \frac{15 \, V}{60 \, \Omega} = 0.25 \, A = \frac{1}{4} \, A$ છે.
કેપેસિટર આ અવરોધ સાથે શ્રેણીમાં હોવાથી,તેમાંથી સમાન પ્રવાહ વહે છે.
$V_C = I_C X_C = I_C \cdot \frac{1}{\omega C}$ સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા:
$10 = \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{100 \cdot C}$
$10 = \frac{1}{400 C} \Rightarrow C = \frac{1}{4000} \, F = 0.25 \times 10^{-3} \, F = 250 \, \mu F$.
$2$. ઇન્ડક્ટર શાખા માટે:
$40 \, \Omega$ ના અવરોધમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $I_{R'} = \frac{V_{R'}}{R'} = \frac{20 \, V}{40 \, \Omega} = 0.5 \, A = \frac{1}{2} \, A$ છે.
ઇન્ડક્ટર આ શાખા સાથે સમાંતરમાં છે. ઇન્ડક્ટર પરનો વોલ્ટેજ $20 \, V$ છે.
$V_L = I_L X_L = I_L \cdot \omega L$
$20 = I_L \cdot 100 \cdot L$.
જો ઇન્ડક્ટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L = 0.25 \, A$ લઈએ:
$20 = 0.25 \cdot 100 \cdot L$
$20 = 25 \cdot L \Rightarrow L = \frac{20}{25} = 0.8 \, H$.
67
DifficultMCQ
એક $LCR$ સર્કિટમાં $110 \, \Omega$ નો અવરોધ અને $300 \, rad/s$ કોણીય આવૃત્તિ પર $220 \, V$ નો સપ્લાય છે. જો સર્કિટમાંથી માત્ર કેપેસિટન્સ દૂર કરવામાં આવે,તો પ્રવાહ વોલ્ટેજ કરતા $45^{\circ}$ પાછળ રહે છે. બીજી તરફ,જો માત્ર ઇન્ડક્ટર દૂર કરવામાં આવે,તો પ્રવાહ લાગુ પડેલા વોલ્ટેજ કરતા $45^{\circ}$ આગળ રહે છે. સર્કિટમાં વહેતો rms પ્રવાહ ...... $A$ હશે.
A
$1$
B
$2.5$
C
$1.5$
D
$2$

Solution

(D) આપેલ છે: $R = 110 \, \Omega$,$V = 220 \, V$,$\omega = 300 \, rad/s$.
જ્યારે કેપેસિટન્સ દૂર કરવામાં આવે છે,ત્યારે સર્કિટ $LR$ સર્કિટ બને છે. ફેઝ એંગલ $\tan \phi = \frac{X_L}{R}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. પ્રવાહ $45^{\circ}$ પાછળ રહેતો હોવાથી,$\tan 45^{\circ} = \frac{X_L}{R} = 1$,તેથી $X_L = R$.
જ્યારે ઇન્ડક્ટર દૂર કરવામાં આવે છે,ત્યારે સર્કિટ $RC$ સર્કિટ બને છે. ફેઝ એંગલ $\tan \phi = \frac{X_C}{R}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. પ્રવાહ $45^{\circ}$ આગળ રહેતો હોવાથી,$\tan 45^{\circ} = \frac{X_C}{R} = 1$,તેથી $X_C = R$.
$X_L = R$ અને $X_C = R$ હોવાથી,તેનો અર્થ એ છે કે $X_L = X_C$.
$LCR$ સર્કિટમાં,જ્યારે $X_L = X_C$ હોય,ત્યારે સર્કિટ અનુનાદ (resonance) સ્થિતિમાં હોય છે.
અનુનાદ સમયે,ઇમ્પિડન્સ $Z = R$ થાય છે.
rms પ્રવાહ $I = \frac{V}{Z} = \frac{V}{R} = \frac{220}{110} = 2 \, A$.
68
EasyMCQ
એક $AC$ સર્કિટમાં,એક ઇન્ડક્ટર,એક કેપેસિટર અને એક રઝિસ્ટર $X_{L} = R = X_{C}$ સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે. આ સર્કિટનો ઇમ્પિડન્સ (અવરોધ) કેટલો છે?
A
$2 R^{2}$
B
શૂન્ય
C
$R$
D
$R \sqrt{2}$

Solution

(C) $LCR$ શ્રેણી સર્કિટનો ઇમ્પિડન્સ $Z$ નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે: $Z = \sqrt{(X_{L} - X_{C})^{2} + R^{2}}$.
આપેલ છે કે $X_{L} = R$ અને $X_{C} = R$,તેથી $X_{L} = X_{C}$ થાય.
આ કિંમતોને ઇમ્પિડન્સના સૂત્રમાં મૂકતા:
$Z = \sqrt{(R - R)^{2} + R^{2}}$
$Z = \sqrt{0^{2} + R^{2}}$
$Z = \sqrt{R^{2}}$
$Z = R$.
તેથી,સર્કિટનો ઇમ્પિડન્સ $R$ છે.
69
DifficultMCQ
આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $L$ ઇન્ડક્ટન્સ ધરાવતું ઇન્ડક્ટર,$C$ કેપેસિટન્સ ધરાવતું કેપેસિટર અને $R$ અવરોધ ધરાવતો અવરોધક $V$ વોલ્ટના પોટેન્શિયલ તફાવત ધરાવતા $AC$ સ્ત્રોત સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે. $L$,$C$ અને $R$ ની આસપાસનો પોટેન્શિયલ તફાવત અનુક્રમે $40 \, V$,$10 \, V$ અને $40 \, V$ છે. $LCR$ શ્રેણી પરિપથમાંથી વહેતા પ્રવાહનું કંપનવિસ્તાર $10 \sqrt{2} \, A$ છે. પરિપથનો ઈમ્પીડન્સ .......... $\Omega$ છે.
Question diagram
A
$4 \sqrt{2}$
B
$5 / \sqrt{2}$
C
$4$
D
$5$

Solution

(D) આપેલ છે:
પ્રવાહનું કંપનવિસ્તાર,$I_{0} = 10 \sqrt{2} \, A$.
ઇન્ડક્ટરની આસપાસનો પોટેન્શિયલ તફાવત,$V_{L} = 40 \, V$.
કેપેસિટરની આસપાસનો પોટેન્શિયલ તફાવત,$V_{C} = 10 \, V$.
અવરોધકની આસપાસનો પોટેન્શિયલ તફાવત,$V_{R} = 40 \, V$.
પગલું $1$: $RMS$ પ્રવાહ $(I_{RMS})$ ની ગણતરી કરો.
$I_{RMS} = \frac{I_{0}}{\sqrt{2}} = \frac{10 \sqrt{2}}{\sqrt{2}} = 10 \, A$.
પગલું $2$: સ્ત્રોતના $RMS$ વોલ્ટેજ $(V_{RMS})$ ની ગણતરી કરો.
$LCR$ શ્રેણી પરિપથમાં,કુલ વોલ્ટેજ નીચે મુજબ આપવામાં આવે છે:
$V_{RMS} = \sqrt{V_{R}^{2} + (V_{L} - V_{C})^{2}}$
$V_{RMS} = \sqrt{(40)^{2} + (40 - 10)^{2}}$
$V_{RMS} = \sqrt{40^{2} + 30^{2}} = \sqrt{1600 + 900} = \sqrt{2500} = 50 \, V$.
પગલું $3$: પરિપથના ઈમ્પીડન્સ $(Z)$ ની ગણતરી કરો.
$Z = \frac{V_{RMS}}{I_{RMS}} = \frac{50 \, V}{10 \, A} = 5 \, \Omega$.
તેથી,પરિપથનો ઈમ્પીડન્સ $5 \, \Omega$ છે.
Solution diagram
70
MediumMCQ
એક શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં,ઇન્ડક્ટન્સ,કેપેસિટન્સ અને અવરોધ અનુક્રમે $L = 100 \, mH$,$C = 100 \, \mu F$ અને $R = 10 \, \Omega$ છે. તેઓને $220 \, V$ વોલ્ટેજ અને $50 \, Hz$ આવૃત્તિના $AC$ સ્ત્રોત સાથે જોડવામાં આવે છે. સર્કિટમાં પ્રવાહનું આશરે મૂલ્ય.....$A$ હશે.
Question diagram
A
$27$
B
$89$
C
$55$
D
$22$

Solution

(D) આપેલ છે: $L = 100 \, mH = 0.1 \, H$,$C = 100 \, \mu F = 10^{-4} \, F$,$R = 10 \, \Omega$,$V = 220 \, V$,$f = 50 \, Hz$.
કોણીય આવૃત્તિ $\omega = 2 \pi f = 2 \pi \times 50 = 100 \pi \, rad/s$.
ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = \omega L = 100 \pi \times 0.1 = 10 \pi \approx 31.4 \, \Omega$.
કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{100 \pi \times 10^{-4}} = \frac{100}{\pi} \approx 31.8 \, \Omega$.
ઇમ્પિડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{10^2 + (31.4 - 31.8)^2} = \sqrt{100 + (-0.4)^2} = \sqrt{100 + 0.16} \approx \sqrt{100} = 10 \, \Omega$.
પ્રવાહ $I = \frac{V}{Z} = \frac{220}{10} = 22 \, A$.
71
MediumMCQ
એક $220 \; V, 50 \; Hz$ ના $AC$ સ્ત્રોતને $25 \; V, 5 \; W$ ના લેમ્પ અને શ્રેણીમાં વધારાના અવરોધ $R$ સાથે જોડવામાં આવે છે (આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ) જેથી લેમ્પ તેની નિર્ધારિત પાવર પર ચાલે. તો $R$ નું મૂલ્ય ($\Omega$ માં) કેટલું હશે?
Question diagram
A
$975$
B
$875$
C
$775$
D
$675$

Solution

(A) લેમ્પનો રેટિંગ $V_L = 25 \; V$ અને $P_L = 5 \; W$ છે.
લેમ્પમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ જે તેના નિર્ધારિત પાવર પર હોય છે,તે $P_L = V_L \times I$ દ્વારા મળે છે.
$I = \frac{P_L}{V_L} = \frac{5 \; W}{25 \; V} = 0.2 \; A$.
લેમ્પ અને અવરોધ $R$ શ્રેણીમાં હોવાથી,તેમાંથી સમાન પ્રવાહ $I = 0.2 \; A$ વહેશે.
અવરોધ $R$ પરનો વોલ્ટેજ $V_R = V_{source} - V_L = 220 \; V - 25 \; V = 195 \; V$ થશે.
અવરોધ $R$ માટે ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$V_R = I \times R$.
$195 \; V = 0.2 \; A \times R$.
$R = \frac{195}{0.2} = 975 \; \Omega$.
72
MediumMCQ
આપેલ સર્કિટમાં,$V_{L}$ અને $V_{C}$ ના મૂલ્યો $V_{R}$ કરતા બમણા છે. જો $f=50\,Hz$ અને $R=5\,\Omega$ હોય,તો કોઈલનું ઇન્ડક્ટન્સ $\frac{1}{K\pi}\,mH$ છે. $K$ નું મૂલ્ય શોધો.
Question diagram
A
$0.1$
B
$1$
C
$2$
D
$0.01$

Solution

(D) આપેલ છે: $V_{L} = V_{C} = 2V_{R}$.
$V = IR$ હોવાથી,$I X_{L} = I X_{C} = 2(IR)$ મળે.
તેથી,$X_{L} = X_{C} = 2R$.
અહીં $R = 5\,\Omega$ આપેલ છે,તેથી $X_{L} = 2 \times 5 = 10\,\Omega$.
આપણે જાણીએ છીએ કે $X_{L} = 2\pi f L$.
કિંમતો મૂકતા: $10 = 2 \times \pi \times 50 \times L$.
$10 = 100 \pi L$.
$L = \frac{10}{100\pi} = \frac{1}{10\pi}\,H$.
$mH$ માં ફેરવવા માટે,$L = \frac{1}{10\pi} \times 1000\,mH = \frac{100}{\pi}\,mH$.
આને $\frac{1}{K\pi}\,mH$ સાથે સરખાવતા,$\frac{1}{K\pi} = \frac{100}{\pi}$ મળે.
તેથી,$K = \frac{1}{100} = 0.01$.
73
DifficultMCQ
બે કોઈલને સમાન સ્ત્રોત સાથે અલગ-અલગ જોડવામાં આવે ત્યારે સમાન પ્રમાણમાં ઉષ્મા ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે અનુક્રમે $20 \ min$ અને $60 \ min$ નો સમય લાગે છે. જો તેમને સમાન સ્ત્રોત સાથે સમાંતર જોડાણમાં જોડવામાં આવે,તો કોઈલ્સના સંયોજન દ્વારા સમાન પ્રમાણમાં ઉષ્મા ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી સમય . . . . . . $min$ હશે.
A
$10$
B
$15$
C
$17$
D
$14$

Solution

(B) ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા ઉર્જા $H = \frac{V^2}{R} t$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. કારણ કે ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા $H$ અને વોલ્ટેજ $V$ બંને કિસ્સાઓ માટે સમાન છે,તેથી આપણી પાસે $H = \frac{V^2}{R_1} t_1 = \frac{V^2}{R_2} t_2$ છે.
આપેલ છે કે $t_1 = 20 \ min$ અને $t_2 = 60 \ min$,તેથી $\frac{20}{R_1} = \frac{60}{R_2}$,જે સૂચવે છે કે $R_2 = 3R_1$.
જ્યારે સમાંતરમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે સમતુલ્ય અવરોધ $R_{eq}$ એ $\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{3R_1} = \frac{4}{3R_1}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આમ,$R_{eq} = \frac{3R_1}{4}$.
સમાંતર જોડાણ દ્વારા $t$ સમયમાં સમાન ઉષ્મા $H$ ઉત્પન્ન કરવા માટે,આપણી પાસે $H = \frac{V^2}{R_{eq}} t$ છે.
આને પ્રથમ કોઈલ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા સાથે સરખાવતા: $\frac{V^2}{R_1} \times 20 = \frac{V^2}{(3R_1/4)} \times t$.
$20 = \frac{4}{3} t \Rightarrow t = \frac{20 \times 3}{4} = 15 \ min$.
74
MediumMCQ
નીચે આપેલ $L-C-R$ સર્કિટને ધ્યાનમાં લો. આ સર્કિટ $50 \,Hz$ ની આવૃત્તિ અને $220 \,V$ ના પીક વોલ્ટેજ ધરાવતા $AC$ સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ છે. જો $R=400 \,\Omega, C=200 \,\mu F$ અને $L=6 \,H$ હોય,તો સર્કિટમાં મહત્તમ પ્રવાહ આશરે ............ $A$ હશે.
Question diagram
A
$0.12$
B
$0.55$
C
$1.2$
D
$5.5$

Solution

(A) આપેલ છે: પીક વોલ્ટેજ $V_0 = 220 \,V$,આવૃત્તિ $f = 50 \,Hz$,અવરોધ $R = 400 \,\Omega$,કેપેસીટન્સ $C = 200 \,\mu F = 200 \times 10^{-6} \,F$,અને ઇન્ડક્ટન્સ $L = 6 \,H$.
કોણીય આવૃત્તિ $\omega = 2\pi f = 2 \times \pi \times 50 = 100\pi \,rad/s$.
ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = \omega L = 100\pi \times 6 = 600\pi \,\Omega \approx 1884.96 \,\Omega$.
કેપેસીટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{100\pi \times 200 \times 10^{-6}} = \frac{1}{0.02\pi} = \frac{50}{\pi} \,\Omega \approx 15.92 \,\Omega$.
ઇમ્પિડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{400^2 + (1884.96 - 15.92)^2} = \sqrt{160000 + (1869.04)^2} \approx \sqrt{160000 + 3493310} \approx \sqrt{3653310} \approx 1911.36 \,\Omega$.
મહત્તમ પ્રવાહ $I_0 = \frac{V_0}{Z} = \frac{220}{1911.36} \approx 0.115 \,A$.
નજીકની કિંમત લેતા,મહત્તમ પ્રવાહ આશરે $0.12 \,A$ મળે છે.
75
EasyMCQ
એક $50 \,W$ નો બલ્બ હીટર કોઈલ સાથે શ્રેણીમાં જોડીને $AC$ મેઈન્સ સાથે જોડવામાં આવે છે. હવે બલ્બને $100 \,W$ ના બલ્બ વડે બદલવામાં આવે છે. હીટરનું આઉટપુટ ...........
A
બમણું થશે
B
અડધું થશે
C
વધશે
D
ઘટશે

Solution

(C) ધારો કે $AC$ મેઈન્સનો વોલ્ટેજ $V$ છે. બલ્બનો અવરોધ $R_b = \frac{V_{rated}^2}{P_{rated}}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$50 \,W$ ના બલ્બ માટે,$R_1 = \frac{V_{rated}^2}{50}$.
$100 \,W$ ના બલ્બ માટે,$R_2 = \frac{V_{rated}^2}{100} = \frac{R_1}{2}$.
ધારો કે હીટર કોઈલનો અવરોધ $R_h$ છે. હીટરનું પાવર આઉટપુટ $P = I^2 R_h = \left( \frac{V}{R_b + R_h} \right)^2 R_h$ છે.
પ્રથમ કિસ્સામાં,$P_1 = \left( \frac{V}{R_1 + R_h} \right)^2 R_h$.
બીજા કિસ્સામાં,$P_2 = \left( \frac{V}{R_2 + R_h} \right)^2 R_h = \left( \frac{V}{R_1/2 + R_h} \right)^2 R_h$.
કારણ કે $R_1/2 < R_1$,$P_2$ ના સમીકરણમાં છેદ $P_1$ કરતા નાનો છે,જેનો અર્થ છે કે $P_2 > P_1$.
તેથી,હીટરનું આઉટપુટ વધશે.
Solution diagram
76
EasyMCQ
$LCR$ શ્રેણી પરિપથમાં $R=10 \,\Omega, X_L=8 \,\Omega$ અને $X_C=6 \,\Omega$ છે. પરિપથનો કુલ ઈમ્પીડન્સ ........ $\Omega$ છે.
A
$10.2$
B
$17.2$
C
$10$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(A) આપેલ છે: અવરોધ $R = 10 \,\Omega$,ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = 8 \,\Omega$,અને કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = 6 \,\Omega$.
$LCR$ શ્રેણી પરિપથમાં કુલ ઈમ્પીડન્સ $Z$ નું સૂત્ર નીચે મુજબ છે:
$Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$
સૂત્રમાં આપેલી કિંમતો મૂકતા:
$Z = \sqrt{10^2 + (8 - 6)^2}$
$Z = \sqrt{100 + 2^2}$
$Z = \sqrt{100 + 4}$
$Z = \sqrt{104}$
$Z \approx 10.198 \,\Omega \approx 10.2 \,\Omega$.
તેથી,કુલ ઈમ્પીડન્સ $10.2 \,\Omega$ છે.
77
MediumMCQ
એક શ્રેણી $RLC$ પરિપથમાં,અવરોધક અને ઇન્ડક્ટર પરના $r.m.s.$ વોલ્ટેજ અનુક્રમે $400 \,V$ અને $700 \,V$ છે. જો લાગુ પાડેલા વોલ્ટેજનું સમીકરણ $\varepsilon = 500 \sqrt{2} \sin \omega t$ હોય,તો કેપેસિટર પરનો મહત્તમ (પીક) વોલ્ટેજ ........... $V$ છે.
Question diagram
A
$1200$
B
$1200 \sqrt{2}$
C
$400$
D
$400 \sqrt{2}$

Solution

(D) આપેલ લાગુ પાડેલા વોલ્ટેજનું સમીકરણ: $\varepsilon = 500 \sqrt{2} \sin \omega t$.
આને $\varepsilon = \varepsilon_0 \sin \omega t$ સાથે સરખાવતા,મહત્તમ વોલ્ટેજ $\varepsilon_0 = 500 \sqrt{2} \,V$ મળે છે.
$r.m.s.$ વોલ્ટેજ $\varepsilon_{rms} = \frac{\varepsilon_0}{\sqrt{2}} = \frac{500 \sqrt{2}}{\sqrt{2}} = 500 \,V$ થાય.
શ્રેણી $RLC$ પરિપથમાં,$r.m.s.$ વોલ્ટેજ વચ્ચેનો સંબંધ $\varepsilon_{rms} = \sqrt{V_R^2 + (V_L - V_C)^2}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
અહીં $V_R = 400 \,V$ અને $V_L = 700 \,V$ આપેલ છે,તેથી:
$(500)^2 = (400)^2 + (700 - V_C)^2$
$250000 = 160000 + (700 - V_C)^2$
$(700 - V_C)^2 = 90000$
$700 - V_C = \pm 300$.
આથી બે શક્યતાઓ મળે છે: $V_C = 700 - 300 = 400 \,V$ અથવા $V_C = 700 + 300 = 1000 \,V$.
સામાન્ય કિસ્સામાં જ્યાં $V_C = 400 \,V$ એ $r.m.s.$ વોલ્ટેજ છે,ત્યારે કેપેસિટર પરનો મહત્તમ વોલ્ટેજ $V_{C,peak} = V_C \sqrt{2} = 400 \sqrt{2} \,V$ થાય.
78
MediumMCQ
નીચે આપેલા પરિપથમાં,ઉદગમનું emf $E_0 = 200 \, V$,$R = 20 \, \Omega$,$L = 0.1 \, H$ અને $C = 10.6 \, F$ છે. જો આવૃત્તિ બદલાતી હોય,તો આવૃત્તિ $f = 0$ અને $f = \infty$ પર પ્રવાહ કેટલો હશે?
Question diagram
A
શૂન્ય,$10 \, A$
B
$10 \, A$,શૂન્ય
C
$10 \, A, 10 \, A$
D
શૂન્ય,શૂન્ય

Solution

(D) આપેલ છે: $E_0 = 200 \, V$,$R = 20 \, \Omega$,$L = 0.1 \, H$,$C = 10.6 \, F$.
$1$. આવૃત્તિ $f = 0$ ($DC$ ઉદગમ) પર:
ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = 2 \pi f L = 0 \, \Omega$ થાય.
કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{2 \pi f C} = \infty$ થાય.
ઘટકો શ્રેણીમાં હોવાથી,કુલ ઈમ્પીડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \infty$ થાય.
તેથી,પ્રવાહ $I = \frac{E_0}{Z} = 0 \, A$ મળે.
$2$. આવૃત્તિ $f = \infty$ પર:
ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = 2 \pi f L = \infty$ થાય.
કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{2 \pi f C} = 0 \, \Omega$ થાય.
ઘટકો શ્રેણીમાં હોવાથી,કુલ ઈમ્પીડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \infty$ થાય.
તેથી,પ્રવાહ $I = \frac{E_0}{Z} = 0 \, A$ મળે.
આમ,બંને કિસ્સામાં પ્રવાહ શૂન્ય છે.
79
MediumMCQ
$a.c.$ સપ્લાયની આવૃત્તિમાં વધારો થતાં,$LCR$ શ્રેણી પરિપથનો ઈમ્પીડન્સ:
A
અચળ રહે છે
B
ઘટે છે
C
વધે છે
D
પહેલા ઘટે છે,ન્યૂનતમ બને છે અને પછી વધે છે

Solution

(D) $LCR$ શ્રેણી પરિપથનો ઈમ્પીડન્સ $Z$ નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે: $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$.
અહીં,$X_L = 2 \pi f L$ એ ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ છે અને $X_C = \frac{1}{2 \pi f C}$ એ કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ છે.
જેમ આવૃત્તિ $f$ વધે છે,તેમ $X_L$ રેખીય રીતે વધે છે,જ્યારે $X_C$ ઘટે છે.
ઓછી આવૃત્તિઓ પર,$X_C$ નું પ્રભુત્વ હોય છે,તેથી જેમ $f$ વધે છે તેમ $Z$ ઘટે છે.
રેઝોનન્ટ આવૃત્તિ $f_0 = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$ પર,$X_L = X_C$ થાય છે,જેનાથી ઈમ્પીડન્સ $Z = R$ થાય છે,જે તેનું ન્યૂનતમ મૂલ્ય છે.
જેમ $f$ એ $f_0$ થી વધે છે,તેમ $X_L$ નું પ્રભુત્વ વધે છે,જેના કારણે $Z$ ફરીથી વધે છે.
તેથી,ઈમ્પીડન્સ પહેલા ઘટે છે,રેઝોનન્સ પર ન્યૂનતમ થાય છે અને પછી વધે છે.
80
MediumMCQ
પરિપથમાં એમીટરનું અવલોકન ............ $A$ છે.
Question diagram
A
$2$
B
$3$
C
$0$
D
$1$

Solution

(A) આપેલ પરિપથ આકૃતિ પરથી, કેપેસિટર $(X_C = 2 \, \Omega)$ અને ઇન્ડક્ટર $(X_L = 2 \, \Omega)$ એકબીજા સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે, અને આ સંયોજન વોલ્ટમીટર સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલું છે. જોકે, એમીટર એ અવરોધ $(R = 55 \, \Omega)$ અને $AC$ સ્ત્રોત $(110 \, V)$ સાથે શ્રેણીમાં છે.
કેપેસિટર અને ઇન્ડક્ટર શ્રેણીમાં હોવાથી, તેમનો કુલ રિએક્ટન્સ $X = X_L - X_C = 2 \, \Omega - 2 \, \Omega = 0 \, \Omega$ થાય છે.
આનો અર્થ એ છે કે કેપેસિટર અને ઇન્ડક્ટર ધરાવતી શાખા $AC$ સ્ત્રોત માટે શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય ઈમ્પીડન્સ) તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી, સ્ત્રોતનો સંપૂર્ણ વોલ્ટેજ $(110 \, V)$ અવરોધ $(R = 55 \, \Omega)$ પર લાગુ પડે છે.
એમીટર દ્વારા માપવામાં આવતો પ્રવાહ $I$ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા મળે છે:
$I = \frac{V}{R} = \frac{110 \, V}{55 \, \Omega} = 2 \, A$.
Solution diagram
81
EasyMCQ
આપેલ $A.C.$ પરિપથમાં,ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટરમાંથી વહેતો તાત્કાલિક પ્રવાહ અનુક્રમે $0.8 \,A$ અને $0.4 \,A$ છે. રજિસ્ટરમાંથી વહેતો તાત્કાલિક પ્રવાહ કેટલો હશે?
Question diagram
A
$1.2 \,A$
B
$0.6 \,A$
C
$0.4 \,A$
D
$\sqrt{0.8} \,A$

Solution

(C) આપેલ પરિપથમાં,રજિસ્ટર $R$ એ ઇન્ડક્ટર $L$ અને કેપેસિટર $C$ ના સમાંતર જોડાણ સાથે શ્રેણીમાં છે.
રજિસ્ટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_R$ એ સ્ત્રોત દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ છે.
સમાંતર $LC$ પરિપથમાં,ઇન્ડક્ટર $(i_L)$ અને કેપેસિટર $(i_C)$ માંથી વહેતા પ્રવાહો એકબીજાથી $180^{\circ}$ ના કળા તફાવત પર હોય છે.
તેથી,સમાંતર $LC$ જોડાણમાંથી વહેતો ચોખ્ખો પ્રવાહ એ ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટરના પ્રવાહોના મૂલ્યોના તફાવત જેટલો હોય છે:
$I_{LC} = |i_L - i_C|$
અહીં $i_L = 0.8 \,A$ અને $i_C = 0.4 \,A$ આપેલ છે:
$I_{LC} = |0.8 \,A - 0.4 \,A| = 0.4 \,A$
રજિસ્ટર આ સમાંતર જોડાણ સાથે શ્રેણીમાં હોવાથી,રજિસ્ટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_R$ એ $LC$ શાખામાંથી વહેતા ચોખ્ખા પ્રવાહ જેટલો જ હોય.
આમ,$I_R = 0.4 \,A$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.
82
MediumMCQ
આકૃતિમાં દર્શાવેલ સર્કિટમાં,જો બંને બલ્બ $B_1$ અને $B_2$ સમાન હોય,તો:
Question diagram
A
બંને બલ્બની તેજસ્વીતા સમાન છે.
B
$B_2$ એ $B_1$ કરતા વધુ તેજસ્વી હશે.
C
જેમ આવૃત્તિ વધારવામાં આવે છે,તેમ $B_1$ ની તેજસ્વીતા વધશે અને $B_2$ ની તેજસ્વીતા ઘટશે.
D
જેમ આવૃત્તિ ઘટાડવામાં આવે છે,તેમ $B_1$ ની તેજસ્વીતા વધશે અને $B_2$ ની તેજસ્વીતા ઘટશે.

Solution

(C) બલ્બ $B_1$ એ કેપેસિટર $C$ સાથે શ્રેણીમાં છે,અને બલ્બ $B_2$ એ ઇન્ડક્ટર $L$ સાથે શ્રેણીમાં છે.
કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{2\pi f C}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જે આવૃત્તિ $f$ વધતા ઘટે છે.
ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = 2\pi f L$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જે આવૃત્તિ $f$ વધતા વધે છે.
જેમ આવૃત્તિ $f$ વધે છે,તેમ $X_C$ ઘટે છે,જેનાથી $B_1$ ધરાવતી શાખામાં વધુ પ્રવાહ વહે છે,આમ તેની તેજસ્વીતા વધે છે.
તેનાથી વિપરીત,જેમ $f$ વધે છે,તેમ $X_L$ વધે છે,જે $B_2$ ધરાવતી શાખામાં પ્રવાહ ઘટાડે છે,આમ તેની તેજસ્વીતા ઘટે છે.
તેથી,વિકલ્પ $(c)$ સાચો છે.
83
MediumMCQ
એક શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં ઇન્ડક્ટર $L$,કેપેસિટર $C$ અને અવરોધ $R$ ને $\varepsilon = \varepsilon_0 \sin \omega t$ emf ના સ્ત્રોત સાથે જોડવામાં આવ્યા છે. જ્યારે $\omega L = \frac{1}{\omega C}$ હોય,ત્યારે સર્કિટમાં પ્રવાહ $I_0$ છે. જો સ્ત્રોતની કોણીય આવૃત્તિ બદલીને $\omega^{\prime}$ કરવામાં આવે,તો સર્કિટમાં પ્રવાહ $\frac{I_0}{2}$ થાય છે,તો $\left|\omega^{\prime} L - \frac{1}{\omega^{\prime} C}\right|$ નું મૂલ્ય કેટલું હશે?
Question diagram
A
$R$
B
$\sqrt{3} R$
C
$\sqrt{15} R$
D
$0$

Solution

(B) રેઝોનન્સ પર,$\omega L = \frac{1}{\omega C}$,સર્કિટનો ઇમ્પિડન્સ $Z = R$ છે. તેથી,પ્રવાહ $I_0 = \frac{\varepsilon_0}{R}$ છે.
જ્યારે કોણીય આવૃત્તિ બદલીને $\omega^{\prime}$ કરવામાં આવે છે,ત્યારે નવો પ્રવાહ $I^{\prime} = \frac{I_0}{2} = \frac{\varepsilon_0}{2R}$ થાય છે.
આવૃત્તિ $\omega^{\prime}$ પર ઇમ્પિડન્સ $Z^{\prime} = \sqrt{R^2 + \left(\omega^{\prime} L - \frac{1}{\omega^{\prime} C}\right)^2}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$I^{\prime} = \frac{\varepsilon_0}{Z^{\prime}}$ હોવાથી,આપણને $\frac{\varepsilon_0}{2R} = \frac{\varepsilon_0}{\sqrt{R^2 + \left(\omega^{\prime} L - \frac{1}{\omega^{\prime} C}\right)^2}}$ મળે છે.
બંને બાજુ વર્ગ કરતા,આપણને $4R^2 = R^2 + \left(\omega^{\prime} L - \frac{1}{\omega^{\prime} C}\right)^2$ મળે છે.
પદોને ફરીથી ગોઠવતા,$\left(\omega^{\prime} L - \frac{1}{\omega^{\prime} C}\right)^2 = 3R^2$.
વર્ગમૂળ લેતા,આપણને $\left|\omega^{\prime} L - \frac{1}{\omega^{\prime} C}\right| = \sqrt{3} R$ મળે છે.
84
MediumMCQ
આપેલ આકૃતિઓ માટે,સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો:
Question diagram
A
પરિપથ $(b)$ માં rms પ્રવાહ ક્યારેય $(a)$ કરતા વધારે હોઈ શકે નહીં.
B
આકૃતિ $(a)$ માં rms પ્રવાહ હંમેશા આકૃતિ $(b)$ ના પ્રવાહ જેટલો જ હોય છે.
C
પરિપથ $(b)$ માં rms પ્રવાહ $(a)$ કરતા વધારે હોઈ શકે છે.
D
અનુનાદ સમયે,$(b)$ માં પ્રવાહ $(a)$ કરતા ઓછો હોય છે.

Solution

(A) પરિપથ $(a)$ માં,ઈમ્પિડન્સ $Z_a = R = 40\,\Omega$ છે. rms પ્રવાહ $I_a = \frac{V}{Z_a} = \frac{220}{40} = 5.5\,A$ છે.
પરિપથ $(b)$ માં,ઈમ્પિડન્સ $Z_b = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ છે.
કારણ કે $Z_b = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} \geq R$ છે,તેથી $Z_b \geq Z_a$ થાય.
તેથી,પ્રવાહ $I_b = \frac{V}{Z_b} \leq \frac{V}{Z_a} = I_a$ થાય.
આનો અર્થ એ છે કે પરિપથ $(b)$ માં rms પ્રવાહ ક્યારેય પરિપથ $(a)$ ના rms પ્રવાહ કરતા વધારે હોઈ શકે નહીં.
Solution diagram
85
MediumMCQ
આકૃતિમાં દર્શાવેલ પરિપથનો કુલ ઈમ્પીડન્સ (net impedance) $...........\,\Omega$ થશે.
Question diagram
A
$15$
B
$10 \sqrt{2}$
C
$25$
D
$5 \sqrt{5}$

Solution

(D) આપેલ છે: ઇન્ડક્ટન્સ $L = \frac{50}{\pi} \text{ mH} = \frac{50}{\pi} \times 10^{-3} \text{ H}$,કેપેસિટન્સ $C = \frac{10^3}{\pi} \text{ }\mu\text{F} = \frac{10^3}{\pi} \times 10^{-6} \text{ F}$,અવરોધ $R = 10 \,\Omega$,આવૃત્તિ $f = 50 \text{ Hz}$.
પ્રથમ,ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L$ ની ગણતરી કરો:
$X_L = 2 \pi f L = 2 \pi \times 50 \times \left( \frac{50}{\pi} \times 10^{-3} \right) = 100 \times 50 \times 10^{-3} = 5 \,\Omega$.
ત્યારબાદ,કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C$ ની ગણતરી કરો:
$X_C = \frac{1}{2 \pi f C} = \frac{1}{2 \pi \times 50 \times \left( \frac{10^3}{\pi} \times 10^{-6} \right)} = \frac{1}{100 \times 10^{-3}} = \frac{1}{0.1} = 10 \,\Omega$.
$LCR$ શ્રેણી પરિપથનો કુલ ઈમ્પીડન્સ $Z$ નીચે મુજબ છે:
$Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$
$Z = \sqrt{10^2 + (5 - 10)^2}$
$Z = \sqrt{100 + (-5)^2} = \sqrt{100 + 25} = \sqrt{125}$
$Z = 5 \sqrt{5} \,\Omega$.
86
DifficultMCQ
આપેલ શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં એક $AC$ સ્ત્રોત જોડાયેલ છે. $20 \mu F$ ના કેપેસિટર પરનો $RMS$ વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત . . . . . . $V$ છે.
$V = 50 \sqrt{2} \sin 100 t$ વોલ્ટ
Question diagram
A
$20$
B
$30$
C
$40$
D
$50$

Solution

(D) આપેલ છે: $L = 1 \text{ H}$,$C = 20 \mu F = 20 \times 10^{-6} \text{ F}$,$R = 300 \Omega$,$V = 50 \sqrt{2} \sin 100 t$.
$1$. કોણીય આવૃત્તિ $\omega = 100 \text{ rad/s}$.
$2$. $RMS$ વોલ્ટેજ $V_{\text{rms}} = \frac{V_0}{\sqrt{2}} = \frac{50 \sqrt{2}}{\sqrt{2}} = 50 \text{ V}$.
$3$. ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = \omega L = 100 \times 1 = 100 \Omega$.
$4$. કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{100 \times 20 \times 10^{-6}} = \frac{1}{2 \times 10^{-3}} = 500 \Omega$.
$5$. ઈમ્પીડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{300^2 + (100 - 500)^2} = \sqrt{300^2 + (-400)^2} = \sqrt{90000 + 160000} = \sqrt{250000} = 500 \Omega$.
$6$. $RMS$ પ્રવાહ $I_{\text{rms}} = \frac{V_{\text{rms}}}{Z} = \frac{50}{500} = 0.1 \text{ A}$.
$7$. કેપેસિટર પરનો $RMS$ વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $V_C = I_{\text{rms}} \times X_C = 0.1 \times 500 = 50 \text{ V}$.
87
AdvancedMCQ
આપેલ સર્કિટમાં,$AC$ સ્ત્રોત પાસે $\omega = 100 \ rad/s$ છે. ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટરને આદર્શ ગણીને,સાચો વિકલ્પ(ઓ) પસંદ કરો:
$(A)$ સર્કિટમાંથી વહેતો પ્રવાહ,$I = 0.3 \ A$ છે.
$(B)$ સર્કિટમાંથી વહેતો પ્રવાહ,$I = 0.3 \sqrt{2} \ A$ છે.
$(C)$ $100 \ \Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $= 10 \sqrt{2} \ V$ છે.
$(D)$ $50 \ \Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $= 10 \sqrt{2} \ V$ છે.
Question diagram
A
$(A, C)$
B
$(A, B)$
C
$(A, D)$
D
$(B, D)$

Solution

(A, C, D) આપેલ છે: $V_{rms} = 20 \ V$,$\omega = 100 \ rad/s$,$C = 100 \ \mu F$,$L = 0.5 \ H$.
$1$. ઉપરની શાખાનો ઈમ્પિડન્સ ($RC$ શ્રેણી):
$X_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{100 \times 100 \times 10^{-6}} = 100 \ \Omega$.
$Z_1 = \sqrt{R_1^2 + X_C^2} = \sqrt{100^2 + 100^2} = 100\sqrt{2} \ \Omega$.
$I_{1,rms} = \frac{V_{rms}}{Z_1} = \frac{20}{100\sqrt{2}} = \frac{1}{5\sqrt{2}} \ A$.
$100 \ \Omega$ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ: $V_{R1} = I_{1,rms} \times R_1 = \frac{1}{5\sqrt{2}} \times 100 = \frac{20}{\sqrt{2}} = 10\sqrt{2} \ V$. (વિકલ્પ $C$ સાચો છે).
$2$. નીચેની શાખાનો ઈમ્પિડન્સ ($RL$ શ્રેણી):
$X_L = \omega L = 100 \times 0.5 = 50 \ \Omega$.
$Z_2 = \sqrt{R_2^2 + X_L^2} = \sqrt{50^2 + 50^2} = 50\sqrt{2} \ \Omega$.
$I_{2,rms} = \frac{V_{rms}}{Z_2} = \frac{20}{50\sqrt{2}} = \frac{2}{5\sqrt{2}} \ A$.
$50 \ \Omega$ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ: $V_{R2} = I_{2,rms} \times R_2 = \frac{2}{5\sqrt{2}} \times 50 = \frac{20}{\sqrt{2}} = 10\sqrt{2} \ V$. (વિકલ્પ $D$ સાચો છે).
$3$. કુલ પ્રવાહ $I_{rms}$:
ફેઝ એંગલ $\phi_1 = \tan^{-1}(\frac{-X_C}{R_1}) = -45^\circ$ અને $\phi_2 = \tan^{-1}(\frac{X_L}{R_2}) = 45^\circ$.
$I_1$ અને $I_2$ વચ્ચેનો ફેઝ તફાવત $90^\circ$ છે.
$I_{rms} = \sqrt{I_{1,rms}^2 + I_{2,rms}^2} = \sqrt{(\frac{1}{5\sqrt{2}})^2 + (\frac{2}{5\sqrt{2}})^2} = \sqrt{\frac{1}{50} + \frac{4}{50}} = \sqrt{\frac{5}{50}} = \frac{1}{\sqrt{10}} \approx 0.316 \ A \approx 0.3 \ A$. (વિકલ્પ $A$ સાચો છે).
Solution diagram
88
MediumMCQ
$100 \ \Omega$ રિએક્ટન્સ ધરાવતું ઇન્ડક્ટર, $50 \ \Omega$ રિએક્ટન્સ ધરાવતું કેપેસિટર અને $50 \ \Omega$ અવરોધ ધરાવતો રઝિસ્ટર $10 \ V, 50 \ Hz$ ના $AC$ સ્ત્રોત સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે. પરિપથ દ્વારા વ્યય થતો સરેરાશ પાવર . . . . . . $W$ છે.
A
$8$
B
$1$
C
$9$
D
$2$

Solution

(B) $LCR$ શ્રેણી પરિપથનો ઇમ્પિડન્સ $Z$ એ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
અહીં $R = 50 \ \Omega$, $X_L = 100 \ \Omega$, અને $X_C = 50 \ \Omega$ આપેલ છે.
$Z = \sqrt{50^2 + (100 - 50)^2} = \sqrt{50^2 + 50^2} = \sqrt{2500 + 2500} = \sqrt{5000} = 50\sqrt{2} \ \Omega$.
$AC$ પરિપથમાં વ્યય થતો સરેરાશ પાવર $P = V_{rms} I_{rms} \cos \phi$ છે, જ્યાં $\cos \phi = \frac{R}{Z}$ એ પાવર ફેક્ટર છે.
$P = V_{rms} \times \left( \frac{V_{rms}}{Z} \right) \times \left( \frac{R}{Z} \right) = \frac{V_{rms}^2 R}{Z^2}$.
અહીં $V_{rms} = 10 \ V$ આપેલ છે.
$P = \frac{10^2 \times 50}{(50\sqrt{2})^2} = \frac{100 \times 50}{2500 \times 2} = \frac{5000}{5000} = 1 \ W$.
89
MediumMCQ
$220 \ V$ અને $50 \ Hz$ ના $AC$ પાવર સપ્લાય સાથે $20 \ \Omega$ નો અવરોધ,$25 \ \Omega$ રિએક્ટન્સ ધરાવતો કેપેસિટર અને $45 \ \Omega$ રિએક્ટન્સ ધરાવતો ઇન્ડક્ટર શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે. પરિપથમાં વહેતો પ્રવાહ અને પ્રવાહ તથા વોલ્ટેજ વચ્ચેનો કળા તફાવત (ફેઝ એન્ગલ) અનુક્રમે કેટલો હશે?
A
$7.8 \ A$ અને $30^{\circ}$
B
$7.8 \ A$ અને $45^{\circ}$
C
$15.6 \ A$ અને $30^{\circ}$
D
$15.6 \ A$ અને $45^{\circ}$

Solution

(B) આપેલ છે: $V_{rms} = 220 \ V$,$R = 20 \ \Omega$,$X_C = 25 \ \Omega$,$X_L = 45 \ \Omega$.
$LCR$ શ્રેણી પરિપથ માટે ઇમ્પિડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ છે.
કિંમતો મૂકતા: $Z = \sqrt{20^2 + (45 - 25)^2} = \sqrt{400 + 20^2} = \sqrt{400 + 400} = \sqrt{800} = 20\sqrt{2} \ \Omega$.
$RMS$ પ્રવાહ $I_{rms} = \frac{V_{rms}}{Z} = \frac{220}{20\sqrt{2}} = \frac{11}{\sqrt{2}} \approx 7.778 \ A \approx 7.8 \ A$.
કળા તફાવત $\phi$ માટે $\tan \phi = \frac{X_L - X_C}{R}$ છે.
કિંમતો મૂકતા: $\tan \phi = \frac{45 - 25}{20} = \frac{20}{20} = 1$.
તેથી,$\phi = \tan^{-1}(1) = 45^{\circ}$.
90
EasyMCQ
શ્રેણી $LCR$ સર્કિટ માટે,નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
A
લાગુ પાડેલ $e.m.f.$ અને અવરોધ પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત સમાન કળામાં હોય છે.
B
લાગુ પાડેલ $e.m.f.$ અને ઇન્ડક્ટર કોઈલ પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $\pi / 2$ નો કળા તફાવત ધરાવે છે.
C
કેપેસિટર અને ઇન્ડક્ટર પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $\pi / 2$ નો કળા તફાવત ધરાવે છે.
D
અવરોધ અને કેપેસિટર પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $\pi / 2$ નો કળા તફાવત ધરાવે છે.

Solution

(D) શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં,પ્રવાહ $I$ બધા ઘટકોમાંથી સમાન વહે છે.
$1$. અવરોધક પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $(V_R)$ એ પ્રવાહ $I$ સાથે સમાન કળામાં હોય છે.
$2$. ઇન્ડક્ટર પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $(V_L)$ એ પ્રવાહ $I$ કરતા $\pi / 2$ જેટલો આગળ હોય છે.
$3$. કેપેસિટર પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $(V_C)$ એ પ્રવાહ $I$ કરતા $\pi / 2$ જેટલો પાછળ હોય છે.
આમ,$V_L$ અને $V_C$ વચ્ચેનો કળા તફાવત $\pi / 2 - (-\pi / 2) = \pi$ થાય છે.
વિકલ્પ $A$ ખોટો છે કારણ કે લાગુ પાડેલ $e.m.f.$ $V$ એ સામાન્ય રીતે $I$ સાથે $\theta$ ખૂણે હોય છે.
વિકલ્પ $B$ ખોટો છે કારણ કે લાગુ પાડેલ $e.m.f.$ અને $V_L$ વચ્ચેનો કળા તફાવત સર્કિટના પરિમાણો પર આધાર રાખે છે.
વિકલ્પ $C$ ખોટો છે કારણ કે $V_L$ અને $V_C$ વચ્ચેનો કળા તફાવત $\pi$ છે.
વિકલ્પ $D$ સાચો છે કારણ કે $V_R$ એ $I$ સાથે સમાન કળામાં છે અને $V_C$ એ $I$ સાથે $\pi / 2$ ના કળા તફાવત પર છે,તેથી $V_R$ અને $V_C$ વચ્ચેનો કળા તફાવત $\pi / 2$ થાય છે.
Solution diagram
91
EasyMCQ
જ્યારે કેપેસિટરને $LR$ સર્કિટ સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે સર્કિટમાં વહેતો ઓલ્ટરનેટિંગ કરંટ
A
અચળ રહે છે
B
વધે છે
C
ઘટે છે
D
શૂન્ય છે

Solution

(B) $LR$ સર્કિટમાં,ઈમ્પીડન્સ $Z = \sqrt{R^2 + X_L^2}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $X_L = \omega L$ એ ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ છે.
જ્યારે કેપેસિટરને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે સર્કિટ $LCR$ સર્કિટ બની જાય છે.
$LCR$ સર્કિટનો નવો ઈમ્પીડન્સ $Z' = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ છે,જ્યાં $X_C = \frac{1}{\omega C}$ એ કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ છે.
જો સર્કિટ શરૂઆતમાં ઇન્ડક્ટિવ હોય $(X_L > X_C)$,તો કેપેસિટર ઉમેરવાથી $X_C$ દાખલ થાય છે,જે $X_L$ ની અસરને આંશિક રીતે ઘટાડે છે,જેનાથી કુલ ઈમ્પીડન્સ $Z$ ઘટે છે.
કારણ કે કરંટ $I = \frac{V}{Z}$ છે,ઈમ્પીડન્સ $Z$ માં ઘટાડો થવાથી સર્કિટમાં વહેતા કરંટ $I$ માં વધારો થાય છે.
92
MediumMCQ
આકૃતિ ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસિટન્સનું સંયોજન દર્શાવે છે. $L-C$ સર્કિટની રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી (અનુનાદ આવૃત્તિ) કેટલી છે?
Question diagram
A
$\frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$
B
$\frac{1}{3 \pi \sqrt{LC}}$
C
$\frac{1}{4 \pi \sqrt{LC}}$
D
$\frac{1}{6 \pi \sqrt{LC}}$

Solution

(D) આપેલ સર્કિટમાં,બે ઇન્ડક્ટર $L$ અને $2L$ શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે. તેથી,સમતુલ્ય ઇન્ડક્ટન્સ $L_{eq}$ નીચે મુજબ મળે છે:
$L_{eq} = L + 2L = 3L$
બે કેપેસિટર $C$ અને $2C$ સમાંતરમાં જોડાયેલા છે. તેથી,સમતુલ્ય કેપેસિટન્સ $C_{eq}$ નીચે મુજબ મળે છે:
$C_{eq} = C + 2C = 3C$
$L-C$ સર્કિટની રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી $f$ માટેનું સૂત્ર નીચે મુજબ છે:
$f = \frac{1}{2 \pi \sqrt{L_{eq} C_{eq}}}$
સૂત્રમાં $L_{eq}$ અને $C_{eq}$ ની કિંમતો મૂકતા:
$f = \frac{1}{2 \pi \sqrt{(3L)(3C)}}$
$f = \frac{1}{2 \pi \sqrt{9LC}}$
$f = \frac{1}{2 \pi \cdot 3 \sqrt{LC}}$
$f = \frac{1}{6 \pi \sqrt{LC}}$
93
MediumMCQ
આપેલ સર્કિટમાં અલ્ટરનેટિંગ e.m.f. $(E)$ નું મૂલ્ય કેટલું છે ($V$ માં)?
Question diagram
A
$30$
B
$60$
C
$50$
D
$110$

Solution

(C) શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં,લાગુ પાડવામાં આવેલ અલ્ટરનેટિંગ e.m.f. $(E)$ એ ઇન્ડક્ટર $(V_L)$,કેપેસિટર $(V_C)$ અને રજિસ્ટર $(V_R)$ પરના વ્યક્તિગત પોટેન્શિયલ ડ્રોપના ફેઝર સરવાળા દ્વારા આપવામાં આવે છે.
કુલ e.m.f. માટેનું સૂત્ર છે:
$E = \sqrt{V_R^2 + (V_L - V_C)^2}$
સર્કિટ ડાયાગ્રામ પરથી આપેલ મૂલ્યો:
$V_L = 20 \ V$
$V_C = 50 \ V$
$V_R = 40 \ V$
આ મૂલ્યોને સૂત્રમાં મૂકતા:
$E = \sqrt{40^2 + (20 - 50)^2}$
$E = \sqrt{1600 + (-30)^2}$
$E = \sqrt{1600 + 900}$
$E = \sqrt{2500}$
$E = 50 \ V$
તેથી,અલ્ટરનેટિંગ e.m.f. નું મૂલ્ય $50 \ V$ છે.
94
EasyMCQ
આપેલ આકૃતિ માટે,સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો.
Question diagram
A
પરિપથ $(B)$ માં r.m.s. પ્રવાહ ક્યારેય પરિપથ $(A)$ કરતા વધારે હોઈ શકે નહીં.
B
પરિપથ $(A)$ માં r.m.s. પ્રવાહ હંમેશા પરિપથ $(B)$ ના પ્રવાહ જેટલો જ હોય છે.
C
પરિપથ $(B)$ માં r.m.s. પ્રવાહ પરિપથ $(A)$ કરતા વધારે હોઈ શકે છે.
D
અનુનાદ સમયે,પરિપથ $(B)$ માં પ્રવાહ પરિપથ $(A)$ કરતા ઓછો હોય છે.

Solution

(A) પરિપથ $(A)$ માં,ઈમ્પીડન્સ $Z_A = R = 40 \ \Omega$ છે.
પરિપથ $(B)$ માં,ઈમ્પીડન્સ $Z_B = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ છે.
કારણ કે $Z_B = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} \ge R$,તેથી $Z_B \ge Z_A$ થાય છે.
r.m.s. પ્રવાહ $I = V/Z$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. બંને પરિપથ માટે વોલ્ટેજ $V$ સમાન $(220 \ V)$ હોવાથી,$I_B = V/Z_B$ અને $I_A = V/Z_A$ થાય.
$Z_B \ge Z_A$ હોવાથી,તેનો અર્થ એ છે કે $I_B \le I_A$. આમ,પરિપથ $(B)$ માં r.m.s. પ્રવાહ ક્યારેય પરિપથ $(A)$ કરતા વધારે હોઈ શકે નહીં.
95
EasyMCQ
શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં,$R$ એ ઇલેક્ટ્રિક બલ્બનો અવરોધ દર્શાવે છે. જો $A.C.$ સપ્લાયની આવૃત્તિ બમણી કરવામાં આવે,તો સમાન પ્રવાહ જાળવી રાખવા માટે ઇન્ડક્ટન્સ $L$ અને કેપેસિટન્સ $C$ ના મૂલ્યો શું હોવા જોઈએ?
A
બંને બમણા કરવા જોઈએ.
B
બંને ચાર ગણા કરવા જોઈએ.
C
બંને આઠ ગણા કરવા જોઈએ.
D
બંને એકસાથે અડધા કરવા જોઈએ.

Solution

(D) શ્રેણી $LCR$ સર્કિટમાં,પ્રવાહ $I$ નું સૂત્ર $I = \frac{E}{Z} = \frac{E}{\sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}}$ છે.
અહીં,$X_L = 2 \pi f L$ અને $X_C = \frac{1}{2 \pi f C}$ છે.
આપેલ વોલ્ટેજ $E$ અને અવરોધ $R$ માટે પ્રવાહ $I$ ને અચળ રાખવા માટે,ઇમ્પીડન્સ $Z$ અચળ રહેવો જોઈએ.
આ માટે રિએક્ટન્સ $X_L$ અને $X_C$ બદલાવા જોઈએ નહીં.
જો આવૃત્તિ $f$ બમણી $(f' = 2f)$ કરવામાં આવે,તો $X_L$ ને અચળ રાખવા માટે: $2 \pi (2f) L' = 2 \pi f L \implies L' = \frac{L}{2}$.
તે જ રીતે,$X_C$ ને અચળ રાખવા માટે: $\frac{1}{2 \pi (2f) C'} = \frac{1}{2 \pi f C} \implies C' = \frac{C}{2}$.
તેથી,$L$ અને $C$ બંનેને એકસાથે અડધા કરવા જોઈએ.
96
MediumMCQ
$\frac{300}{\pi} \text{ mH}$ નું ઇન્ડક્ટન્સ,$\frac{1}{\pi} \text{ mF}$ નું કેપેસિટન્સ અને $20 \ \Omega$ નો અવરોધ $240 \text{ V}, 50 \text{ Hz}$ ના a.c. સ્ત્રોત સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે. પરિપથનો ફેઝ એંગલ (કળા તફાવત) કેટલો હશે?
A
$\tan^{-1}(0)$
B
$\tan^{-1}\left(\frac{1}{\sqrt{3}}\right)$
C
$\tan^{-1}(1)$
D
$\tan^{-1}(\sqrt{3})$

Solution

(C) $LCR$ શ્રેણી પરિપથમાં ફેઝ એંગલ $\phi$ નું સૂત્ર $\tan \phi = \frac{X_L - X_C}{R}$ છે.
આપેલ છે: $L = \frac{300}{\pi} \text{ mH} = \frac{0.3}{\pi} \text{ H}$,$C = \frac{1}{\pi} \text{ mF} = \frac{1}{\pi} \times 10^{-3} \text{ F}$,$R = 20 \ \Omega$,$f = 50 \text{ Hz}$.
કોણીય આવૃત્તિ $\omega = 2 \pi f = 2 \times \pi \times 50 = 100 \pi \text{ rad/s}$.
ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = \omega L = 100 \pi \times \frac{0.3}{\pi} = 30 \ \Omega$.
કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{100 \pi \times \frac{1}{\pi} \times 10^{-3}} = \frac{1}{0.1} = 10 \ \Omega$.
આ કિંમતો સૂત્રમાં મૂકતા:
$\tan \phi = \frac{30 - 10}{20} = \frac{20}{20} = 1$.
તેથી,$\phi = \tan^{-1}(1)$.
97
MediumMCQ
નીચેનામાંથી કયો આલેખ શ્રેણી $LCR$ પરિપથના ઈમ્પીડન્સ $(Z)$ અને લાગુ પાડેલ $a.c.$ ની આવૃત્તિ $(v)$ વચ્ચેના ફેરફારને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે?
Question diagram
A
$(A)$
B
$(B)$
C
$(C)$
D
$(D)$

Solution

(B) શ્રેણી $LCR$ પરિપથનો ઈમ્પીડન્સ $Z$ નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે: $Z = \sqrt{R^2 + (2 \pi v L - \frac{1}{2 \pi v C})^2}$.
ખૂબ ઓછી આવૃત્તિઓ $(v \to 0)$ પર,કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ $X_C = \frac{1}{2 \pi v C}$ અનંત તરફ જાય છે,તેથી $Z \to \infty$ થાય છે.
રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી $v_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$ પર,ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L$ એ કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ $X_C$ જેટલું થાય છે,જેનાથી કુલ રિએક્ટન્સ શૂન્ય બને છે. આમ,$Z = R$ થાય છે,જે ઈમ્પીડન્સનું ન્યૂનતમ મૂલ્ય છે.
રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી $(v > v_r)$ કરતા વધારે આવૃત્તિઓ માટે,ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L = 2 \pi v L$ પ્રભાવી બને છે,અને જેમ $v$ વધે છે તેમ $Z$ વધે છે.
તેથી,$Z$ વિરુદ્ધ $v$ નો આલેખ ઊંચા મૂલ્યથી શરૂ થાય છે,$v_r$ પર ન્યૂનતમ મૂલ્ય $R$ સુધી ઘટે છે,અને પછી ફરીથી વધે છે. આ વર્તણૂક આલેખ $(B)$ દ્વારા યોગ્ય રીતે દર્શાવવામાં આવી છે.
98
MediumMCQ
એક ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટમાં,જેમાં ઇન્ડક્ટન્સ $L$ અને કેપેસિટન્સ $C$ સમાંતર જોડાયેલા છે,તેમાં $\omega$ આવૃત્તિનો અલ્ટરનેટિંગ વોલ્ટેજ પ્રેરિત થાય છે. તો ઇન્ડક્ટન્સ કોઈલની આજુબાજુ:
A
પ્રવાહ મહત્તમ હોય છે જ્યારે $\omega^2 = \frac{1}{LC}$
B
પ્રવાહ શૂન્ય હોય છે
C
વોલ્ટેજ ન્યૂનતમ હોય છે જ્યારે $\omega^2 = \frac{1}{LC}$
D
વોલ્ટેજ મહત્તમ હોય છે જ્યારે $\omega^2 = \frac{1}{LC}$

Solution

(D) સમાંતર $LC$ સર્કિટમાં,કુલ ઇમ્પિડન્સ $Z$ એ $\frac{1}{Z} = \sqrt{(\frac{1}{X_L} - \frac{1}{X_C})^2}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
રેઝોનન્સ સમયે,$\omega^2 = \frac{1}{LC}$,જેનો અર્થ છે કે $X_L = X_C$.
આ આવૃત્તિ પર,સ્ત્રોતમાંથી લેવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ ન્યૂનતમ હોય છે કારણ કે ઇમ્પિડન્સ $Z$ અનંત બને છે.
સર્કિટ સમાંતરમાં જોડાયેલ હોવાથી,ઇન્ડક્ટન્સ $L$ અને કેપેસિટન્સ $C$ પરનો વોલ્ટેજ સ્ત્રોતના વોલ્ટેજ જેટલો જ હોય છે.
જોકે,રેઝોનન્સ સમયે સમાંતર $LC$ સર્કિટમાં,$L$ અને $C$ વચ્ચેનો ફરતો પ્રવાહ મહત્તમ હોય છે,જેના પરિણામે ઘટકો પર વોલ્ટેજ મહત્તમ મળે છે.
99
EasyMCQ
$A.C.$ સપ્લાયની આવૃત્તિમાં વધારો થતાં,$L-C-R$ શ્રેણી પરિપથનો ઈમ્પિડન્સ (અડચણ)
A
અચળ રહે છે.
B
વધે છે.
C
ઘટે છે.
D
પહેલા ઘટે છે,ન્યૂનતમ બને છે અને પછી વધે છે.

Solution

(D) $L-C-R$ શ્રેણી પરિપથનો ઈમ્પિડન્સ $Z$ એ $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
અહીં,$X_L = L\omega = 2\pi fL$ અને $X_C = \frac{1}{C\omega} = \frac{1}{2\pi fC}$ છે.
જેમ આવૃત્તિ $f$ વધે છે,તેમ ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ $X_L$ રેખીય રીતે વધે છે,જ્યારે કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ $X_C$ ઘટે છે.
ઓછી આવૃત્તિઓ પર,$X_C$ નું પ્રભુત્વ હોય છે,તેથી જેમ $f$ વધે છે તેમ $Z$ ઘટે છે.
રેઝોનન્ટ આવૃત્તિ $f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ પર,$X_L = X_C$ થાય છે,જેનાથી ઈમ્પિડન્સ $Z = R$ થાય છે,જે તેનું ન્યૂનતમ મૂલ્ય છે.
જેમ $f$ એ $f_0$ થી વધે છે,તેમ $X_L$ નું પ્રભુત્વ વધે છે,જેના કારણે $Z$ વધે છે.
તેથી,ઈમ્પિડન્સ પહેલા ઘટે છે,ન્યૂનતમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે અને પછી વધે છે.

Alternating Current — Inductance, Capacitance and Resistance in Series and Parallel · Frequently Asked Questions

1Are these Alternating Current questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

Yes. Use the language tabs in the hero section or the sidebar to view the same questions and solutions in English, Hindi or Gujarati.

3How do I generate a question paper from this subtopic?

Use the Vedclass Exam Paper Generator — select the chapter and subtopic, set difficulty, and generate Sets A, B, C, D automatically. First 3 chapters of every subject are free.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D papers from this chapter in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo
For Teachers & Institutes

Generate a Alternating Current Exam Paper in 2 Minutes

Select subtopic & difficulty — Sets A, B, C, D auto-generated with No Repeat logic.

First 3 chapters of every subject are free — no payment required.