आप रात में कुत्ते को घुमा रहे हैं, और आपकी छोटी टॉर्च, जो धीमी होती जा रही है, बंद हो जाती है। अँधेरे में लड़खड़ाते हुए घर लौटने के बजाय, क्या यह बहुत अच्छा नहीं होगा यदि आप किसी तरह अंदर की बैटरियों से थोड़ी अधिक ऊर्जा निकाल सकें?

यह उतना पागलपन नहीं है जितना लगता है। जब बैटरी से चलने वाला कोई उपकरण काम करना बंद कर देता है, तो हम कहते हैं कि बैटरी "ख़राब" हो गई है—लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं है। इसमें अभी भी रासायनिक ऊर्जा है, और वोल्टेज शून्य नहीं है; यह प्रकाश बल्ब या एलईडी (या आपके पास जो भी भार है) के माध्यम से करंट चलाने के लिए पर्याप्त नहीं है।

लेकिन थोड़ी सी भौतिक विज्ञान की चालाकी के साथ, आप वास्तव में उस प्रकाश को लंबे समय तक चलने के लिए प्राप्त कर सकते हैं। बहुत लंबा! मैं आपको दिखाने जा रहा हूं कि उस अवशिष्ट ऊर्जा का दोहन करने के लिए एक ट्रांसफार्मर और एक ट्रांजिस्टर को जोड़कर एक सरल विद्युत सर्किट कैसे बनाया जाए। इसे अस्पष्ट रूप से "जूल चोर" सर्किट कहा जाता है। समझे?

इसे बनाने में न केवल मज़ा आता है और यह मन को चकित कर देने वाला है, बल्कि यह फैराडे के प्रेरण के नियम का एक महान उदाहरण भी है, वही सिद्धांत जो विद्युत जनरेटर और प्रेरण खाना पकाने के स्टोव में उपयोग किया जाता है। आइए यह करें!

मैं एक बहुत ही सरल सर्किट से शुरुआत करूंगा। यह 1.5-वोल्ट एए बैटरी है जो एक तांबे के तार का उपयोग करके एक छोटे तापदीप्त प्रकाश बल्ब से जुड़ी है।

यह एक संपूर्ण सर्किट है। विद्युत धारा बैटरी के एक छोर से निकलती है, अंदर टंगस्टन फिलामेंट वाले बल्ब के माध्यम से चलती है, और फिर बैटरी के दूसरे छोर पर लौट आती है। क्योंकि वह फिलामेंट बहुत पतला है, करंट उसे गर्म कर देता है - लगभग 4,500 डिग्री फ़ारेनहाइट तक - ताकि वह सफ़ेद-गर्म चमकने लगे। (सौभाग्य से, टंगस्टन का गलनांक किसी भी शुद्ध धातु से सबसे अधिक होता है।)

जब तक सर्किट पूरा हो जाता है - जिसका मतलब है कि फ्लैशलाइट में स्विच चालू है - करंट प्रवाहित होता रहेगा, धीरे-धीरे बैटरी की रासायनिक संभावित ऊर्जा का उपयोग होगा। जैसे ही वोल्टेज गिरता है, यह कम करंट पैदा करता है। कुछ बिंदु पर, कोई भी प्रकाश उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त नहीं होगा।

एक तरह से यह सर्किट जूल चोर भी है। यदि आप स्विच चालू छोड़ देते हैं, तो प्रकाश बंद होने के बाद भी करंट प्रवाहित होता रहेगा, और यह बैटरी की शेष ऊर्जा का उपयोग करेगा। लेकिन उस जूल चोर की कौन परवाह करता है जो बैटरी ख़त्म कर देता है और रोशनी पैदा नहीं करता?

आज, अधिकांश उपकरण गरमागरम बल्बों के बजाय एलईडी का उपयोग करते हैं। एक एलईडी चीजों को गर्म करके प्रकाश उत्पन्न नहीं करता है; इसके बजाय, यह ऊर्जा अंतराल वाला एक ठोस-अवस्था वाला उपकरण है। जब विद्युत धारा में इलेक्ट्रॉन निम्न ऊर्जा स्तर तक गिर जाते हैं, तो वे अतिरिक्त ऊर्जा को प्रकाश के रूप में छोड़ देते हैं। यह कहीं अधिक कुशल है, क्योंकि आपके पास बर्बाद होने वाली सारी तापीय ऊर्जा नहीं है। एकमात्र नकारात्मक पक्ष यह है कि एक सफेद एलईडी के लिए 3 वोल्ट की आवश्यकता होती है, इसलिए अब हमें उनमें से दो AA बैटरियों की आवश्यकता है:

जैसे-जैसे बैटरियां खत्म होती जाती हैं, वे अंततः 3-वोल्ट सीमा से नीचे चली जाएंगी। आपके पास अभी भी 2.8 वोल्ट हो सकता है, लेकिन आपको शून्य रोशनी मिलती है। यहीं पर जूल चोर का जादू काम आता है। वास्तव में, हम केवल एक 1.5-वोल्ट बैटरी से 3-वोल्ट एलईडी चालू कर सकते हैं! लेकिन सबसे पहले, हमें दो चीज़ों की ज़रूरत है: एक ट्रांसफार्मर और एक ट्रांजिस्टर।

विद्युत धारा उत्पन्न करने के एक से अधिक तरीके हैं। हां, बैटरी काम करती है, लेकिन आप चुंबकीय क्षेत्र का भी उपयोग कर सकते हैं। यह फैराडे का नियम है. इसमें कहा गया है कि यदि तार का एक लूप बदलते चुंबकीय क्षेत्र वाले क्षेत्र में बैठता है, तो उस तार में एक वोल्टेज प्रेरित हो जाएगा।

खैर, ट्रांसफार्मर बिल्कुल इसी तरह काम करता है। इसमें एक सामान्य कोर के चारों ओर तार की दो कुंडलियाँ लिपटी हुई हैं। तारों को इंसुलेटेड किया गया है ताकि वे संपर्क में न हों - ये दो अलग-अलग सर्किट हैं। लेकिन यदि आप एक कुंडल के माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित करते हैं, तो यह एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, और जब वह क्षेत्र किसी भी तरह से बदलता है, तो यह दूसरे कुंडल में विद्युत धारा उत्पन्न करता है।

यहां DIY ट्रांसफार्मर है जिसका मैं उपयोग करने जा रहा हूं। (यहां तारों के दो सेट हैं, लेकिन वे दोनों लाल हैं - मुझे अलग-अलग रंगों का उपयोग करना चाहिए था।) लोहे की अंगूठी ट्रांसफार्मर को अधिक प्रभावी बनाने के लिए चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ाती है।

बस स्पष्ट होने के लिए: यह चुंबकीय क्षेत्र नहीं है जो दूसरे कॉइल में वोल्टेज प्रेरित करता है। यह चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन है. जब आप एक कॉइल में करंट को चालू या बंद करते हैं, तो आपको दूसरे कॉइल में वोल्टेज स्पाइक मिलता है। यदि आप इसे चालू करते हैं और छोड़ देते हैं, तो वोल्टेज शून्य हो जाता है।

वास्तव में, प्रेरित वोल्टेज की ताकत आंशिक रूप से परिवर्तन की दर पर निर्भर करती है। चुंबकीय क्षेत्र को धीरे-धीरे कम करें और आपको कम वोल्टेज मिलेगा; इसे जल्दी से बंद करें और आपको हाई वोल्टेज मिलेगा। आप सेकेंडरी कॉइल में तार के अधिक घुमावों से भी उच्च वोल्टेज प्राप्त कर सकते हैं।

यही इस पूरी जादुई चाल का रहस्य है। ट्रांसफॉर्मर के साथ, आप सेकेंडरी सर्किट में, जो कि एलईडी से जुड़ा होता है, बैटरी में शुरू की तुलना में अधिक वोल्टेज प्राप्त कर सकते हैं। तो अब हमें बस प्राथमिक सर्किट को बार-बार और जल्दी से चालू और बंद करने का एक तरीका चाहिए। यहीं पर ट्रांजिस्टर आता है!

सबसे बुनियादी स्तर पर, आप एक ट्रांजिस्टर को बिजली के लिए एक वाल्व के रूप में सोच सकते हैं। यह करंट को बंद कर सकता है या उसे गुजरने दे सकता है। और ट्रांजिस्टर गेट को ... इसके लिए प्रतीक्षा करें ... एक विद्युत प्रवाह द्वारा नियंत्रित किया जाता है। हां, यह थोड़ा दिमाग झुकाने वाला है। यह ऐसा है मानो आपको एक टोंटी खोलने और पानी की एक धारा बनाने के लिए पानी की एक धारा की आवश्यकता है।

लेकिन जूल चोर कैसे काम करता है, इसके बारे में आपको बस इतना ही जानना होगा। ट्रांजिस्टर एक सेकंड में हजारों बार करंट को चालू और बंद करता है, अनिवार्य रूप से एक दोलनशील करंट बनाता है ताकि ट्रांसफार्मर उच्च वोल्टेज उत्पन्न करे।

अब हम पूर्ण सर्किट के लिए तैयार हैं। इनमें से किसी एक के निर्माण के लिए ऑनलाइन कई ट्यूटोरियल हैं, लेकिन मैं एक बहुत ही सरल संस्करण का उपयोग करने जा रहा हूं। यहाँ एक आरेख है:

तो बैटरी ट्रांसफार्मर में प्राथमिक (नीले) कॉइल के माध्यम से करंट को धकेलती है - एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है और इस प्रकार द्वितीयक (लाल) कॉइल में करंट का विस्फोट होता है। यह प्रेरित धारा फिर ट्रांजिस्टर में चली जाती है और प्राथमिक धारा को बंद कर देती है - लेकिन इससे चुंबकीय क्षेत्र में फिर से उछाल आ जाता है। हर बार, दूसरे कॉइल में 3 वोल्ट का स्पाइक होता है, जिससे एलईडी जलती है। लेकिन बैटरी इसे बनाए नहीं रख सकती, क्योंकि इसमें केवल 1.5 वोल्ट है, और यह ट्रांजिस्टर को पहले लूप पर वापस स्विच कर देता है। वगैरह, वगैरह.

नीचे मेरे वास्तविक जूल चोर की तस्वीर है। जैसा कि आप देख सकते हैं, इसमें केवल 1.5-वोल्ट की बैटरी है, जो एलईडी के लिए आवश्यक वोल्टेज का आधा है। जब मैंने यह तस्वीर ली, तो रोशनी कई दिनों से लगातार जल रही थी। और यह तब तक चलता रहेगा जब तक बैटरी सचमुच खत्म न हो जाए।

अब, जब आप रात में कुत्ते को घुमा रहे हों तो आप इस तरह का उपकरण अपने साथ नहीं ले जा सकेंगे। लेकिन सोचो क्या? हाई-एंड पॉकेट फ्लैशलाइट में अक्सर एक जूल चोर बनाया जाता है ताकि वे एक ही बैटरी पर चल सकें। यह सब एक छोटे सर्किट बोर्ड पर लघु रूप में बनाया गया है जिसे बूस्ट कनवर्टर कहा जाता है।

डीसी पावर स्रोत के साथ दोलन बनाने की उसी विधि का उपयोग अन्य उपकरणों में वोल्टेज बढ़ाने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, सौर पैनल अक्सर रात में उपयोग के लिए विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए घरेलू बैटरी से जुड़े होते हैं। लेकिन बादल वाले दिन में, पैनल केवल 10-वोल्ट क्षमता उत्पन्न कर सकते हैं, जो 12-वोल्ट बैटरी को चार्ज नहीं करेगा। इसलिए इन प्रणालियों में अक्सर एक बूस्ट कनवर्टर होता है।

देखा? यह सिर्फ एक साफ-सुथरी लैब ट्रिक नहीं है। जूल चोर आपके ही पड़ोस में छिपे हुए हैं। और यह अच्छी बात है!

आपके इनबॉक्स में: यह आपका औसत राजनीति न्यूज़लेटर नहीं है

वाईफ़ाई-8 आ रहा है—यहां वह सब कुछ है जो आपको जानना आवश्यक है

बड़ी कहानी: युवा धावक बेहद तेज़ होते जा रहे हैं

शहरी निगरानी की नई वास्तविकता

हमारे सर्वेक्षण में भाग लें: क्या आप तकनीकी क्षेत्र में काम करते हैं? हम आपसे सुनना चाहते हैं