මූලික විදුලි තාක්ෂණය, ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සහ ගෘහස්ථ රැහැන් ඇදීම

A/L තාක්ෂණ අංශය – ගුරුවරයෙකු නැතිව තනිවම ඉගෙන ගැනීමට සකස් කළ පාඩම. සෑම කොටසක්ම කියවා, සිමියුලේෂන් සමඟ සෙල්ලම් කර, ප්‍රශ්නවලට පිළිතුරු දී, “සම්පූර්ණයි” ලෙස සලකුණු කරන්න.

පියවර 1 – මූලික රාශි සහ නියම

විද්‍යුත් ධාරාව, වෝල්ටීයතාව, ප්‍රතිරෝධය

ධාරාව (I): සන්නායකයක් හරහා ඒකක කාලයකදී ගලන ආරෝපණ ප්‍රමාණය, I = Qt, ඒකකය ඇම්පියර් (A). ඇමීටරය ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කරයි (අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය අඩුයි). සම්මත ධාරාව ධන අග්‍රයේ සිට ඍණ අග්‍රයට; ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලන්නේ ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවටයි.

වෝල්ටීයතාව (V): ඒකක ආරෝපණයක් ලක්ෂ්‍ය දෙකක් අතර ගෙන යාමට කළ කාර්යය, V = WQ, ඒකකය වෝල්ට් (V). වෝල්ට්මීටරය සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කරයි (අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය වැඩියි).

ප්‍රතිරෝධය (R): ධාරාවට එල්ලවන බාධාව, ඒකකය ඕම් (Ω). බලපාන සාධක 4: දිග (L), හරස්කඩ වර්ගඵලය (A), ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රතිරෝධකතාව (ρ), උෂ්ණත්වය.

🔥 මතක තබාගත යුතු නියම සහ සූත්‍ර

ඕම්ගේ නියමය: උෂ්ණත්වය නියතව පවතින විට සන්නායකයක දෙකෙළවර විභව අන්තරය ධාරාවට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ. V = I × R

KCL: මංසන්ධියකට ගලා එන ධාරා ඓක්‍යය = ඉවතට ගලන ධාරා ඓක්‍යය. ΣI_in = ΣI_out

KVL: සංවෘත පුඩුවක emf ඓක්‍යය = විභව බැසීම් ඓක්‍යය. ΣE = ΣIR

ශ්‍රේණිගත: R = R₁+R₂+R₃ සමාන්තරගත: 1R = 1R₁ + 1R₂ + 1R₃

සූත්‍ර කාඩ්පත්

V = I × R I = VR R = VI (V – වෝල්ට්, I – ඇම්පියර්, R – ඕම්)

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලුව

230 V සැපයුමකට 46 Ω තාපන ප්‍රතිරෝධයක් සම්බන්ධ කළ විට ධාරාව?
1) I = VR
2) I = 230 V46 Ω
I = 5 A

R = ρ LA (ρ: Ω·m, L: m, A: m² ; 1 mm² = 10⁻⁶ m²)

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලුව

තඹ කම්බියක දිග 100 m, හරස්කඩ 1.5 mm², ρ = 1.68×10⁻⁸ Ωm. R = ?
1) A = 1.5 mm² = 1.5×10⁻⁶ m² (මෙහිදී mm² → m² මාරු කිරීම අමතක නොකරන්න)
2) R = 1.68×10⁻⁸ × 100 ÷ 1.5×10⁻⁶
R ≈ 1.12 Ω

P = V × I = I²R = V²R E = P×t

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලුව

1000 W යකඩයක් දිනකට පැය 2ක් භාවිතා කළ විට ඒකක?
ඒකක = W × h1000 = 1000 × 21000 = 2 ඒකක (kWh). මාසයකට (දින 30) = 60 ඒකක.

V_peak = V_rms × √2 ≈ 1.414 V_rms V_rms = V_peak√2 = 0.707 V_peak

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලුව

230 V සැපයුමක උපරිම අගය?
V_max = √2 × 230 = 1.414 × 230 = 325 V. එනම් AC තරංගය 325 V දක්වා ඉහළ ගියත්, තාපන බලපෑම DC 230 V ට සමාන වේ.

⚠️ විභාගයට අමතක නොකළ යුතු වැදගත් රහස් සහ සිසුන් නිතර කරන වැරදි
• ඇමීටරය ශ්‍රේණිගතව, වෝල්ට්මීටරය සමාන්තරගතව. • ප්‍රතිරෝධය ගණනයේදී mm² → m² (×10⁻⁶) කිරීම. • 230 V යනු RMS අගයයි, උපරිම අගය නොවේ.

🔬 ඕම් නියමය සහ පරිපථ පරීක්ෂණාගාරය

සිමියුලේෂන් 1: AC / DC සහ ඕම් නියම පරීක්ෂණාගාරය

V (rms) 12R 10f 50

V–I ප්‍රස්තාරයේ X අක්ෂය I සහ Y අක්ෂය V වේ. සෘජු Ohmic රේඛාවේ බෑවුම ΔVΔI = R යි; රෝස තිත වත්මන් (I, V) පාඨාංකයයි.

ගෘහස්ථ විදුලි ඒකක ගණකය (kWh)

පැය/දිනට

සිමියුලේෂන් 2: ශ්‍රේණිගත vs සමාන්තරගත (බල්බ 3 – 12 V, එක බල්බයක් 6 Ω)

බල්බයක් පිළිස්සීම:

⚡ ඕම්ගේ නියමය සහ කර්චොෆ් නියම

V = IR KCL: ΣI_in = ΣI_out KVL: ΣE = ΣIR (පුඩුවක් වටා බැස්ම/නැගීම සලකුණු සමඟ).

KCL + KVL පියවරෙන් පියවර උදාහරණය

ශාඛා 3ක පරිපථය: E₁ = 12 V (R₁ = 2 Ω), E₂ = 6 V (R₂ = 3 Ω) දෙක මැද R₃ = 6 Ω ප්‍රතිරෝධකයට සම්බන්ධයි. ධාරා I₁, I₂ (බැටරි දෙකෙන්) ඉන් පසු I₃ (R₃ හරහා) ලෙස ගනිමු.

පියවර 1 (KCL): I₃ = I₁ + I₂

පියවර 2 (KVL, පුඩුව 1): 12 = 2I₁ + 6I₃ = 2I₁ + 6(I₁+I₂) ⇒ 8I₁ + 6I₂ = 12 ⇒ 4I₁ + 3I₂ = 6 …(i)

පියවර 3 (KVL, පුඩුව 2): 6 = 3I₂ + 6(I₁+I₂) ⇒ 6I₁ + 9I₂ = 6 ⇒ 2I₁ + 3I₂ = 2 …(ii)

පියවර 4: (i) − (ii): 2I₁ = 4 ⇒ I₁ = 2 A. (ii) ට ආදේශ: 4 + 3I₂ = 2 ⇒ I₂ = −0.667 A. I₃ = 2 − 0.667 = 1.333 A.

සත්‍යාපනය: 8(2) + 6(−0.667) = 12 ✓. ඍණ I₂ යනු E₂ කෝෂය හරහා ධාරාව ආරෝපණ දිශාවට ගලන බවයි (E₂ ආරෝපණය වේ).

ඕම් නියමය පරීක්ෂණය: මිනුම් හා උපකල්පන

ඇමීටරය භාරය සමඟ ශ්‍රේණිගතවද, වෝල්ට්මීටරය භාරයට සමාන්තරවද සම්බන්ධ වේ. Rheostat එකෙන් ධාරාව වෙනස් කර කියවීම් සටහන් කරගන්න. ස්ථාවර උෂ්ණත්වයේ ලෝහ සන්නායකයක් සඳහා V–I ප්‍රස්තාරය සෘජු රේඛාවකි; තාපදීප්ත බල්බයක තන්තුව රත් වීමෙන් ප්‍රතිරෝධය වෙනස් වන බැවින් වක්‍ර වේ.

මෙය සැපයුමේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය නොසලකන අධ්‍යාපනික පරිපථ ආකෘතියකි; විශේෂයෙන් ρL/A මාදිලියේදී ගණනය කළ ධාරා ප්‍රායෝගික සැපයුම් ධාරා සීමා ඉක්මවිය හැක. 230 V mains සම්බන්ධ නොකරන්න.

පියවර 2 – ප්‍රතිරෝධක (Resistors) සහ ප්‍රතිරෝධය

🔣 සම්මත පරිපථ සංකේතය සහ සැබෑ උපාංගයේ රූපය

ප්‍රතිරෝධකයක කාර්යය

ප්‍රතිරෝධකය යනු පරිපථයේ ධාරාව සීමා කිරීමට, වෝල්ටීයතාව බෙදීමට සහ විදුලි ශක්තිය තාපය බවට හැරවීමට යොදන උපාංගයකි. ඒකකය ඕම් (Ω); 1 kΩ = 10³ Ω, 1 MΩ = 10⁶ Ω. ක්‍රියාකාරිත්වය: ද්‍රව්‍යයේ ඇති පරමාණු සමඟ ඉලෙක්ට්‍රෝන ගැටීම නිසා ධාරාවට බාධාවක් ඇති වී, ශක්තිය තාපය ලෙස පිට වේ.

ප්‍රතිරෝධක වර්ග

වර්ගය	ලක්ෂණ	භාවිතය
කාබන් (සංයුක්ත / පටල)	ලාභයි, ඉවසීම ±5%, ක්ෂමතාව 0.25–2 W	සාමාන්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථ
කම්බි එතුම් (Wire-wound)	නික්‍රෝම් කම්බිය සෙරමික් හරයක් මත එතූ; ඉහළ ක්ෂමතා (5 W+), නිරවද්‍ය, ඉහළ උෂ්ණත්වය ඉවසයි	බල සැපයුම්, තාපක, රියෝස්ටැට්
විචල්‍ය (රියෝස්ටැටය / පොටෙන්ශියෝමීටරය)	සර්පණ අග්‍රයක් මගින් R වෙනස් කරයි. රියෝස්ටැටය – ධාරාව පාලනය (අග්‍ර 2); පොටෙන්ශියෝමීටරය – වෝල්ටීයතා බෙදුම (අග්‍ර 3)	ශබ්ද පාලකය, මෝටර් වේග පාලනය
LDR (Light Dependent Resistor)	ආලෝකය වැඩි වන විට R අඩු වේ (අඳුරේ MΩ, ආලෝකයේ kΩ)	ස්වයංක්‍රීය වීදි පහන්
තර්මිස්ටරය (NTC)	උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට R අඩු වේ	උෂ්ණත්ව සංවේදක, ආරම්භක ධාරා සීමාව
තර්මිස්ටරය (PTC)	උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට R වැඩි වේ	ස්වයං ප්‍රතිෂ්ඨාපන ආරක්ෂක

🔥 ප්‍රතිරෝධයට බලපාන සාධක සහ සූත්‍ර

(1) ද්‍රව්‍යය, (2) දිග, (3) හරස්කඩ වර්ගඵලය, (4) උෂ්ණත්වය.

R = ρ LA – ρ: ප්‍රතිරෝධකතාව (Ω·m), L: දිග (m), A: හරස්කඩ (m²). R ∝ L, R ∝ 1/A.

R_θ = R₀(1 + αΔθ) – ලෝහ සඳහා උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට R වැඩි වේ. α: ප්‍රතිරෝධ උෂ්ණත්ව සංගුණකය (/°C), Δθ: උෂ්ණත්ව වෙනස.

G = 1R (සන්නායකතාව, ඒකකය S) σ = 1ρ (සන්නායකතාවය, S/m)

ශ්‍රේණිගත: R = R₁+R₂+… සමාන්තරගත: 1/R = 1/R₁+1/R₂+… (දෙකක් සඳහා R = R₁R₂/(R₁+R₂))

වෝල්ටීයතා බෙදුම: V_out = V_in × R₂R₁+R₂ ධාරා බෙදුම (සමාන්තර ශාඛා 2): I₁ = I × R₂R₁+R₂

ක්ෂමතාව: P = VI = I²R = V²/R. ප්‍රතිරෝධකයේ ක්ෂමතා අගය (W) ඉක්මවන්නට නොදිය යුතුය.

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලුව

තඹ කම්බියක දිග 50 m, හරස්කඩ 2.5 mm², ρ = 1.68×10⁻⁸ Ω·m. R = ?
A = 2.5×10⁻⁶ m²; R = 1.68×10⁻⁸ × 50 ÷ 2.5×10⁻⁶ = 0.336 Ω.
0 °C හි R = 100 Ω ලෝහ පටියක α = 0.004 /°C; 50 °C හිදී R = 100(1 + 0.004×50) = 120 Ω.

ප්‍රතිරෝධක වර්ණ කේතනය (Colour Code)

වර්ණය	ඉලක්කම	ගුණකය	ඉවසීම
කළු	0	×1	—
දුඹුරු	1	×10	±1%
රතු	2	×10²	±2%
තැඹිලි	3	×10³	—
කහ	4	×10⁴	—
කොළ	5	×10⁵	±0.5%
නිල්	6	×10⁶	±0.25%
දම්	7	×10⁷	±0.1%
අළු	8	×10⁸	±0.05%
සුදු	9	×10⁹	—
රන්වන්	—	×0.1	±5%
රිදී	—	×0.01	±10%
පටියක් නැත	—	—	±20%

පටි 4: 1 වන ඉලක්කම, 2 වන ඉලක්කම, ගුණකය, ඉවසීම. පටි 5: 1, 2, 3 වන ඉලක්කම, ගුණකය, ඉවසීම. R = (ඉලක්කම් සංඛ්‍යාව) × ගුණකය ± ඉවසීම%. රන්/රිදී පටිය (ඉවසීම) දකුණු කෙළවරේ තබා වමේ සිට කියවන්න.

උදාහරණ

කහ, දම්, රතු, රන්වන් → 47 × 10² = 4700 Ω = 4.7 kΩ ±5% (4465 Ω – 4935 Ω).
දුඹුරු, කළු, කළු, රතු, දුඹුරු (පටි 5) → 100 × 10² = 10 000 Ω = 10 kΩ ±1%.

🎨 අන්තර්ක්‍රියාකාරී වර්ණ කේත ගණකය

⚠️ අමතක නොකළ යුතුයි
• ගණනයේදී mm² → m² (×10⁻⁶). • ලෝහවල උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට R වැඩිවේ; තර්මිස්ටර (NTC) හි අඩු වේ. • වර්ණ කේතයේ ගුණකය යනු බිංදු ගණන බව සිතන්න.

පියවර 3 – ධාරිත්‍රක (Capacitors) සහ ධාරණාව

🔣 සම්මත පරිපථ සංකේතය සහ සැබෑ උපාංගයේ රූපය

ධාරණාව (Capacitance, C) යනු කුමක්ද?

ධාරිත්‍රකයක් යනු පාරවිද්‍යුත් ද්‍රව්‍යයකින් (Dielectric) වෙන් කළ සන්නායක තහඩු දෙකකි. වෝල්ටීයතාවක් යෙදූ විට තහඩු දෙකේ සමාන හා ප්‍රතිවිරුද්ධ ආරෝපණ (+Q, −Q) ගොඩ නැගී විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක ශක්තිය ගබඩා වේ. ධාරණාව යනු ඒකක වෝල්ටීයතාවකට ගබඩා කළ හැකි ආරෝපණ ප්‍රමාණයයි. ඒකකය ෆැරඩ් (F): 1 µF = 10⁻⁶ F, 1 nF = 10⁻⁹ F, 1 pF = 10⁻¹² F.

🔥 ධාරිත්‍රක සූත්‍ර

Q = C V C = QV V = QC

භෞතික සාධක: C = ε Ad = ε₀ε_r Ad – A: තහඩු වර්ගඵලය (m²), d: තහඩු අතර දුර (m), ε: පාරවිද්‍යුත් පාරගම්‍යතාව, ε₀ = 8.85×10⁻¹² F/m (රික්තය), ε_r: සාපේක්ෂ පාරවිද්‍යුතාංකය (වාතය ≈ 1; මයිකා ≈ 5–7; සෙරමික් 10–10 000). A වැඩි / d අඩු / ε වැඩි වන විට C වැඩි වේ.

ගබඩා වන ශක්තිය: E = ½CV² = ½QV = Q²2C (ජූල්)

සමාන්තරගත: C = C₁ + C₂ + C₃ (සෑම ධාරිත්‍රකයකටම V එකයි; Q බෙදේ).

ශ්‍රේණිගත: 1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃; දෙකක් නම් C = C₁C₂/(C₁+C₂) (සෑම ධාරිත්‍රකයකටම Q එකයි; V බෙදේ: V₁ = Q/C₁).

RC ආරෝපණය/විසර්ජනය: කාල නියතය τ = RC. ආරෝපණය: v_C = V(1 − e^−t/RC); විසර්ජනය: v_C = V₀ e^−t/RC. ≈ 5τ ට පසු සම්පූර්ණ වේ (τ හිදී 63%).

AC වලදී: ධාරණ ප්‍රතිබාධය X_C = 12πfC (Ω). DC වලදී ආරෝපණය පිරුණු පසු ධාරාව නොගලයි (විවෘත පරිපථයක් සේ); AC ගලා යයි.

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලු

(අ) 100 µF, 12 V: Q = CV = 100×10⁻⁶ × 12 = 1.2 mC; E = ½CV² = ½ × 100×10⁻⁶ × 144 = 7.2 mJ.
(ආ) A = 0.01 m², d = 1 mm, ε_r = 5: C = 8.85×10⁻¹² × 5 × 0.01 ÷ 10⁻³ = 0.4425 nF.
(ඇ) 4 µF සහ 12 µF: ශ්‍රේණිගත = 48/16 = 3 µF; සමාන්තර = 16 µF.
(ඈ) 4 µF, 12 µF ශ්‍රේණිගතව 16 V: Q = 3 µF × 16 V = 48 µC; V₁ = 48/4 = 12 V, V₂ = 48/12 = 4 V (එකතුව 16 V).
(ඉ) R = 10 kΩ, C = 100 µF: τ = 10⁴ × 10⁻⁴ = 1 s; X_C (50 Hz) = 1/(2π×50×100×10⁻⁶) ≈ 31.8 Ω.

ධාරිත්‍රක වර්ග

ලක්ෂණය	විද්‍යුත් විච්ඡේද්‍ය (Electrolytic)	සෙරමික් (Ceramic)
ධාරණාව	විශාලයි (1 µF – දස දහස් µF)	කුඩායි (pF – 1 µF)
ධ්‍රැවීයතාව	ධ්‍රැවීයයි (+/− සලකුණු; වැරදි ලෙස සම්බන්ධ කළොත් පිපිරිය හැක)	ධ්‍රැවීය නොවේ
පාරවිද්‍යුතය	තුනී ඔක්සයිඩ් ස්ථරය	සෙරමික් තැටිය
ඉවසීම / කාන්දුව	±20%, කාන්දු ධාරාව වැඩියි, ආයු කාලය සීමිතයි	කාන්දුව අඩුයි, ඉහළ සංඛ්‍යාතයට සුදුසුයි
භාවිතය	ඍජුකාරක සුමටනය, බල සැපයුම්	ඩෙකප්ලිං, ෆිල්ටර, සුසර කිරීම

කේත: සෙරමික් මත “104” = 10 × 10⁴ pF = 100 nF. කොන්ඩෙන්සර් පරිපථවලදී ධාරිත්‍රකයේ වෝල්ටීයතා ශ්‍රේණිය (උදා: 25 V) ඉක්මවන්න එපා.

පියවර 4 – ප්‍රේරක (Inductors) සහ ප්‍රේරණාව

🔣 සම්මත පරිපථ සංකේතය සහ සැබෑ උපාංගයේ රූපය

ප්‍රේරණාව (Inductance, L) යනු කුමක්ද?

ප්‍රේරකයක් යනු කම්බි දඟරයකි (බොහෝ විට යකඩ/ෆෙරයිට් හරයක් මත). ධාරාව ගලන විට එය චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක් ලෙස ශක්තිය ගබඩා කරයි. ධාරාව වෙනස් වන විට දඟරය හරහා ස්‍රාවය වෙනස් වී ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට වි.ගා.බ. ප්‍රේරණය වේ. ස්වයං ප්‍රේරණය: එම දඟරයේම ධාරා වෙනසෙන් වන ප්‍රේරණය. අන්‍යෝන්‍ය ප්‍රේරණය: එක් දඟරයක ධාරා වෙනස අසල ඇති අනෙක් දඟරයේ වි.ගා.බ. ප්‍රේරණය කිරීම (ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයේ මූලධර්මය). ඒකකය හෙන්රි (H): 1 H = ධාරාව 1 A/s බැගින් වෙනස් වන විට 1 V ප්‍රේරණය කරන ප්‍රේරණාව.

🔥 ප්‍රේරක සූත්‍ර

L = NΦI (N: පොට ගණන, Φ: ස්‍රාවය, I: ධාරාව)

භෞතික සාධක: L = μ N² Al, μ = μ₀μ_r, μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m. පොට ගණන (N², වර්ගයට), හරස්කඩ A, හරයේ පාරගම්‍යතාව μ වැඩි වන විට / දඟරයේ දිග l අඩු වන විට L වැඩි වේ.

ප්‍රේරිත වි.ගා.බ.: v = L didt (මන්දනය e = −L di/dt). අන්‍යෝන්‍ය: e₂ = −M di₁dt, M = k√(L₁L₂) (0 ≤ k ≤ 1).

ගබඩා වන ශක්තිය: E = ½LI² (ජූල්) ශ්‍රේණිගත (සම්බන්ධ නොවන): L = L₁+L₂+… සමාන්තරගත: 1/L = 1/L₁+1/L₂+…

කාල නියතය (RL): τ = LR; ධාරාව වැඩි වීම: i = (V/R)(1 − e^−Rt/L).

AC වලදී: ප්‍රේරක ප්‍රතිබාධය X_L = 2πfL (Ω). සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට බාධාව වැඩිවේ.

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලු

N = 500, l = 0.1 m, A = 2 cm² = 2×10⁻⁴ m², μ_r = 1000: μ = 4π×10⁻⁷ × 1000 = 1.257×10⁻³. L = 1.257×10⁻³ × 500² × 2×10⁻⁴ ÷ 0.1 ≈ 0.628 H.
I = 2 A: E = ½ × 0.628 × 2² ≈ 1.26 J.
L = 0.5 H, di/dt = 4 A/s: v = 0.5 × 4 = 2 V.
50 Hz දී X_L = 2π × 50 × 0.628 ≈ 197 Ω.

DC සහ AC වලදී ප්‍රේරකයේ හැසිරීම

අවස්ථාව	හැසිරීම
DC ස්විචය ON කළ සැනින්	ධාරා වැඩි වීමට ප්‍රේරකය විරුද්ධ වේ; ධාරාව ක්‍රමයෙන් (τ = L/R) වැඩි වේ.
DC ස්ථිර තත්ත්වය	di/dt = 0 ⇒ v = 0; ප්‍රේරකය සාමාන්‍ය කම්බියක් (ලඝු) සේ ක්‍රියා කරයි, ප්‍රතිරෝධය දඟරයේ R පමණි.
DC ස්විචය OFF කළ විට	ධාරාව ක්ෂණිකව බිඳීමට උත්සාහ කිරීමෙන් විශාල ප්‍රතිවිරුද්ධ වි.ගා.බ. (spark) – රිලේ වල ඩයෝඩයක් යොදන්නේ ඒ නිසාය.
AC	ධාරාව සෑම විටම වෙනස් වන නිසා X_L = 2πfL බාධාව ඇත; ධාරාව වෝල්ටීයතාවට 90° පසු (lag) වේ; ඉහළ f වලට වැඩි බාධාවක් (චෝක්, ෆිල්ටර).

පියවර 5 – AC / DC ධාරා සහ තරංග හැඩ

DC සහ AC

DC හි දිශාව කාලයත් සමඟ වෙනස් නොවේ. AC හි දිශාව සහ විශාලත්වය සයිනාකාරව ආවර්තිතව වෙනස් වේ. ශ්‍රී ලංකාවේ: තනි කලා 230 V, තෙකලා 400 V, සංඛ්‍යාතය 50 Hz (ආවර්ත කාලය T = 1f = 20 ms). තාරකා (Star) සම්බන්ධතාවේ V_L = √3 V_P (230×1.732 ≈ 400 V, උදාසීන තන්තුවක් ඇත); ඩෙල්ටා (Delta) සම්බන්ධතාවේ V_L = V_P.

AC තරංගයක පරාමිති (සයින් තරංගය)

රූපයේ වර්ණ: උච්ච අගය V_p (ශුන්‍ය රේඛාවේ සිට උපරිමය) · උච්චයෙන් උච්ච V_pp (ධන උච්චයේ සිට ඍණ උච්චය දක්වා) · ආවර්ත කාලය T (එක් උච්චයක සිට ඊළඟ උච්චය දක්වා, එනම් එක් සම්පූර්ණ චක්‍රය).

පරාමිතිය	සංකේතය	අර්ථය	ඒකකය	සූත්‍රය	230 V, 50 Hz ට
උච්ච අගය	V_p , I_p	ශුන්‍යයේ සිට උපරිම අගය	V , A	V_p = √2 · V_rms	325 V
උච්චයෙන් උච්ච	V_pp	+V_p සිට −V_p දක්වා පරාසය	V	V_pp = 2 V_p	650 V
ආවර්ත කාලය	T	එක් චක්‍රයකට ගතවන කාලය	s	T = 1 / f	20 ms
සංඛ්‍යාතය	f	තත්පරයකට චක්‍ර ගණන	Hz	f = 1 / T	50 Hz
කෝණික සංඛ්‍යාතය	ω	රේඩියන්/තත්පරය	rad/s	ω = 2πf	314 rad/s
ක්ෂණික අගය	v(t)	t මොහොතේ වෝල්ටීයතාව	V	v = V_p sin(2πft)	—

🔥 RMS (වර්ග මධ්‍යන මූල) අගය

AC තරංගයක RMS අගය යනු, එම AC මගින් ප්‍රතිරෝධකයක නිපදවන තාපයම නිපදවන සමාන DC අගයයි. ගණනය: ක්ෂණික අගයන් වර්ග කර (square), එහි මධ්‍යන්‍යය (mean) ගෙන, වර්ගමූලය (root) ලබා ගැනීම: V_rms = √(මධ්‍යන්‍ය v²).

V_rms = V_p√2 ≈ 0.707 V_p I_rms = I_p√2 ≈ 0.707 I_p

V_p = √2 V_rms ≈ 1.414 V_rms V_pp = 2√2 V_rms ≈ 2.828 V_rms P_avg = V_rmsI_rms = I_rms²R = V_pI_p2

මධ්‍යන්‍ය අගය (අර්ධ චක්‍රය): V_avg = 2V_pπ ≈ 0.637 V_p (සයින් තරංගය; සම්පූර්ණ චක්‍රයක මධ්‍යන්‍යය 0). ආකෘති සාධකය = V_rms/V_avg = 1.11 උච්ච සාධකය = V_p/V_rms = 1.414.

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලුව

ශ්‍රී ලංකාවේ 230 V, 50 Hz: V_rms = 230 V ⇒ V_p = 1.414 × 230 ≈ 325 V; V_pp = 2 × 325 = 650 V; T = 1/50 = 20 ms. 230 V දී 46 Ω තාපකයක I_rms = 5 A ⇒ I_p = 7.07 A; P = 5² × 46 = 1150 W.

තරංගය	V_rms	අර්ධ-චක්‍ර මධ්‍යන්‍යය
සයිනාකාර	V_p/√2 ≈ 0.707 V_p	2V_p/π ≈ 0.637 V_p
හතරැස්	V_p	V_p
ත්‍රිකෝණාකාර	V_p/√3 ≈ 0.577 V_p	0.5 V_p
කියත්දැති	V_p/√3 ≈ 0.577 V_p	0.5 V_p

සිමියුලේෂන් 5: AC තරංග හැඩ පරීක්ෂණාගාරය

V_p 230 Vf 50 Hz

⚠️ අමතක නොකළ යුතුයි
• V_rms = V_p/√2 වලංගු වන්නේ සයින් තරංගයට පමණි. • V_pp = 2V_p (සමමිතික තරංග සඳහා). • මල්ටිමීටරය AC දී පෙන්වන්නේ RMS අගයයි.

➕ AC පරිපථ – අමතර කරුණු

කලා වෙනස (φ): ප්‍රතිරෝධකයේ V, I එකම කලාවේ (φ = 0°); ප්‍රේරකයේ I, V ට 90° පසුපසින් (lag); ධාරිත්‍රකයේ I, V ට 90° ඉදිරියෙන් (lead) – “CIVIL”.

ප්‍රතිබාධය (Z): ශ්‍රේණි R–L–C: Z = √(R² + (X_L − X_C)²) I = VZ cos φ = RZ

අනුනාදය: X_L = X_C වන විට Z අවමයි (Z = R), ධාරාව උපරිමයි: f₀ = 12π√(LC)

ක්ෂමතා ත්‍රිකෝණය: සත්‍ය ක්ෂමතාව P = VI cos φ (W) ප්‍රත්‍යාවර්ත ක්ෂමතාව Q = VI sin φ (VAr) ආකාර ක්ෂමතාව S = VI (VA) S² = P² + Q² ක්ෂමතා සාධකය = cos φ = P/S.

තෙකලා ක්ෂමතාව: P = √3 V_L I_L cos φ (Star: I_L = I_P; Delta: I_L = √3 I_P). උදා: 400 V, 10 A, cos φ = 0.8 ⇒ P = 1.732×400×10×0.8 ≈ 5.54 kW.

තරංග ආකාර: හතරැස්, ත්‍රිකෝණාකාර, කියත්දැති තරංග ඩිජිටල්/ඉලෙක්ට්‍රොනික සංඥා වේ; සිමියුලේෂන් 5 සහ පියවර 8 හි ආදාන තරංග ලෙස තෝරා බලන්න.

පියවර 6 – විදුලි හා විද්‍යුත් චුම්බක නියම

මෙම පාඩමට අදාළ සියලු ප්‍රධාන නියම, සූත්‍ර සහ ඒවායේ භාවිතය මෙහි දැක්වේ.

🔥 ජූල්ගේ තාපන නියමය

ප්‍රතිරෝධකයක ධාරාවක් ගලන විට නිපදවෙන තාපය ධාරාවේ වර්ගයට, ප්‍රතිරෝධයට සහ කාලයට අනුලෝමව සමානුපාතිකයි.

E = I²Rt = VIt = V²tR (J) Q = mcΔθ (රත් කළ ජලයේ තාපය)

යෙදීම්: විදුලි කේතලය, යකඩය, බල්බ තන්තුව, විලායකය (අධි ධාරාවෙන් උණු වේ). සම්ප්‍රේෂණ රැහැන්වල හානි P = I²R අඩු කිරීමට අධි වෝල්ටීයතාව (අඩු I) යොදයි.

උදාහරණය

R = 46 Ω තාපකයක් 230 V දී විනාඩි 5ක්: I = 5 A; E = I²Rt = 25 × 46 × 300 = 345 000 J = 345 kJ. මෙම තාපයෙන් 1 kg ජලය (c = 4200 J/kg°C) ආසන්න වශයෙන් 82 °C කින් රත් කළ හැක.

🧲 ෆැරඩේගේ ප්‍රේරණ නියම

1 වන නියමය: සන්නායකයක් හෝ දඟරයක් හරහා චුම්බක ස්‍රාවය වෙනස් වන විට වි.ගා.බ. ප්‍රේරණය වේ. 2 වන නියමය: ප්‍රේරිත වි.ගා.බ.හි විශාලත්වය ස්‍රාව ඛණ්ඩන වෙනස් වීමේ සීඝ්‍රතාවට (ශීඝ්‍රතාවට) අනුලෝමව සමානුපාතිකයි.

e = −N dΦdt Φ = B A cosθ (Wb) B = ΦA (T)

චලන වි.ගා.බ.: e = B l v sinθ ජෙනරේටරය (දඟරය භ්‍රමණය): e = NBAω sin ωt, e_max = NBAω.

🧭 ලෙන්ස්ගේ නියමය

ප්‍රේරිත වි.ගා.බ. නිසා ඇති වන ධාරාවේ දිශාව සැමවිටම එය ඇති කළ ස්‍රාව වෙනසට විරුද්ධ වන දිශාවෙනි. මෙය සූත්‍රයේ ඍණ ලකුණ (−) මගින් දැක්වේ; ශක්ති සංස්ථිති නියමයේ ප්‍රතිඵලයකි. උදා: දඟරයකට උත්තර ධ්‍රැවයක් ළං කළ විට දඟරයේ එම පැත්තේ ද උත්තර ධ්‍රැවයක් සෑදී එයට විරුද්ධ වේ (තල්ලු කරයි); ඈත් කළ විට දකුණු ධ්‍රැවයක් සෑදී ආපසු ඇද ගනී.

✋ ෆ්ලෙමින්ගේ නියම

මාපට ඇඟිල්ල, දබරැඟිල්ල, මැදඟිල්ල එකිනෙකට ලම්බකව තබන්න: මාපටය = චලිතය/බලය (F), දබරැඟිල්ල = චුම්බක ක්ෂේත්‍රය (N→S), මැදඟිල්ල = ධාරාව (I).

වමත් නියමය (මෝටරය): ක්ෂේත්‍රයක ධාරා සහිත සන්නායකයට බලයක් ඇති වේ; එය භාවිතයෙන් බලයේ දිශාව සෙවේ. F = B I l sinθ (N). මෝටරයේ දඟරය ක්ෂේත්‍රයේ භ්‍රමණය වේ.

දකුණත් නියමය (ජෙනරේටරය): ක්ෂේත්‍රයක සන්නායකය චලනය කළ විට ප්‍රේරණය වන ධාරාවේ දිශාව සෙවීමට; මාපටය = චලිතය, දබරැඟිල්ල = ක්ෂේත්‍රය, මැදඟිල්ල = ප්‍රේරිත ධාරාව.

මතක සටහන: මෝටරය – වම (බලය ලැබේ), ජෙනරේටරය – දකුණ (වි.ගා.බ. ලැබේ).

වෙනත් වැදගත් නියම (ET 7 වන පාඩම)

නියමය	සූත්‍රය / පැහැදිලි කිරීම
කූලෝම්ගේ නියමය	F = k Q₁Q₂r², k = 9×10⁹ N·m²/C²; ආරෝපණ දෙකක් අතර බලය
විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර තීව්‍රතාව	E = F/Q = V/d (V/m) (සමාන්තර තහඩු අතර)
ඇම්පියර් / සරල සන්නායක ක්ෂේත්‍රය	දිග කම්බියක් අසල: B = μ₀I2πr; දකුණත් අල්ලන නියමය (මාපටය = ධාරාව, ඇඟිලි = ක්ෂේත්‍රය)
සොලෙනොයිඩය	B = μ₀ N Il (දඟරය ඇතුළත)
ධාරා සහිත සන්නායකයක බලය	F = BIl sinθ; ආරෝපණයක් සඳහා F = Bqv sinθ
චුම්බක පරිපථ (Hopkinson)	චුම්බක ගාමක බලය mmf = NI = Φ S, අකමැත්ත S = lμA
ශක්ති සංස්ථිතිය / ක්ෂමතාව	P = VI = I²R = V²/R; Units (kWh) = P(W)·t(h)/1000
ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් (ෆැරඩේ + අන්‍යෝන්‍ය ප්‍රේරණය)	Vₚ/Vₛ = Nₚ/Nₛ = Iₛ/Iₚ (පියවර 7 බලන්න)

පියවර 7 – ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් (පරිණාමක)

🔣 සම්මත පරිපථ සංකේතය සහ සැබෑ උපාංගයේ රූපය

ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය AC වෝල්ටීයතාවක් සංඛ්‍යාතය වෙනස් නොකර වැඩි/අඩු කරයි. ප්‍රාථමික දඟරයේ (N_p) AC ධාරාව හරයේ විචල්‍ය චුම්බක ස්‍රාවයක් සාදයි; එය ද්විතීයික දඟරයේ (N_s) emf එකක් ප්‍රේරණය කරයි (අන්‍යෝන්‍ය ප්‍රේරණය, ෆැරඩේ නියමය). DC මගින් ස්‍රාව වෙනසක් නොවන නිසා ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය ක්‍රියා නොකරයි. හරය: ආස්තරිත මෘදු යකඩ.

අධිකර: N_s > N_p ⇒ V_s > V_p, I_s < I_p. අවකර: N_s < N_p ⇒ V_s < V_p, I_s > I_p.

🔥 ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සමීකරණ

V_pV_s = N_pN_s = I_sI_p η = P_outP_in × 100%

පරිපූර්ණ ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක V_pI_p = V_sI_s.

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලුව

230 V, N_p = 1000 → V_s = 12 V. N_s = ?
N_s = N_p × V_s/V_p = 1000 × 12/230 ≈ 52 පොටවල් (අවකර).
P_in = 100 W, P_out = 90 W නම් η = 90/100 × 100 = 90%.

ශක්ති හානි සහ විසඳුම්

හානිය	හේතුව	විසඳුම
සුළි ධාරා	හරය තුළ ප්‍රේරිත ධාරා	ආස්තරිත හරය
හිස්ටෙරෙසිස්	නැවත නැවත චුම්බකනය	මෘදු යකඩ / සිලිකන් වානේ
තඹ (I²R)	දඟරවල ප්‍රතිරෝධය	ඝන තඹ කම්බි
ස්‍රාව කාන්දුව	ස්‍රාවය සියල්ල ද්විතීයිකයට නොයෑම	දඟර එකක් මත එකක් එතීම

ජාතික විදුලිබල සම්ප්‍රේෂණය

බලාගාරය 11 kV → අධිකර 132/220 kV → අවකර උප පොළ 33 kV → 11 kV → වීදි ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය 400 V (තෙකලා) / 230 V (තනි කලා). අධි වෝල්ටීයතාවයෙන් සම්ප්‍රේෂණයේදී ධාරාව (I) අඩු වන නිසා රැහැන්වල ජූල් තාප හානිය P = I²R අවම වේ.

⚠️ විභාගයට අමතක නොකළ යුතු වැදගත් රහස් සහ සිසුන් නිතර කරන වැරදි
• අධිකරයේ වෝල්ටීයතාව වැඩි වුවත් ධාරාව අඩුය; ක්ෂමතාව වැඩි නොවේ. • සුළි ධාරා හානියට ආස්තරිත හරය; හිස්ටෙරෙසිස් හානියට මෘදු යකඩ – මිශ්‍ර නොකරන්න.

පියවර 8 – ඍජුකරණය, සුමටනය සහ සිමියුලේෂන්

🔣 සම්මත පරිපථ සංකේතය සහ සැබෑ උපාංගයේ රූපය

අර්ධ තරංග: තනි ඩයෝඩයෙන් ඍණ අර්ධ චක්‍රය කැපේ. මැද අග්‍ර (ඩයෝඩ 2): 12V-0-12V දඟරයෙන් පූර්ණ තරංග. සේතු (ඩයෝඩ 4): ධන අර්ධ චක්‍රයේ D₁,D₂; ඍණයේ D₃,D₄ ක්‍රියාත්මක වී ස්පන්දන DC (100 Hz, 1.4 V බැස්ම). ධාරිත්‍රකය: භාරයට සමාන්තරව ආරෝපණය/විසර්ජනය වී රැලිති අඩු කරයි. 7812 IC / Zener: නියත 12 V DC දෙයි.

V_p 230 N_p 1000 N_s 100

ආදාන සංඥා තරංගය:

සුමටන ධාරිත්‍රකයC 470 µF 7812 යාමකය

ඍජුකරණ වර්ග හා ප්‍රතිදාන

පරිපථය	ඩයෝඩ	ප්‍රතිදානය / සංඛ්‍යාතය	සටහන
අර්ධ තරංග	1	f_out = f_in (50 Hz); උපරිම බැස්ම ≈ 0.7 V	එක් අර්ධ චක්‍රයක් පමණක් භාවිතා කරයි.
මැද අග්‍ර පූර්ණ තරංග	2	f_out = 2f_in (100 Hz); එක් මාර්ගයක ≈ 0.7 V	මැද-අග්‍ර ද්විතීයික දඟරයක් අවශ්‍යය.
සේතු පූර්ණ තරංග	4	f_out = 2f_in (100 Hz); ≈ 1.4 V බැස්ම	එක් අවස්ථාවක ඩයෝඩ දෙකක් ගමන් කරයි.

මෙම බැස්ම 0.7 V බැගින් වන silicon diode සඳහා ආසන්න අගයකි; සත්‍ය බැස්ම ධාරාව සහ උෂ්ණත්වය අනුව වෙනස් වේ. සුමටන ධාරිත්‍රකය රැලිති අඩු කරයි. Zener ඩයෝඩය ප්‍රතිලෝම බිඳවැටීමේ ප්‍රදේශයේ වෝල්ටීයතාව ස්ථායී කිරීමට යොදා ගනී; 78XX IC පවුලේ උපාංග නියත ධන DC ප්‍රතිදාන (උදා: 7805 = 5 V, 7812 = 12 V) ලබා දෙයි. නියම කළ ආදාන පරාසය, ධාරා සීමාව සහ තාප විසර්ජනය අනුගමනය කළ යුතුය.

➕ ඍජුකරණ සහ සංඥා තරංග – අමතර කරුණු

ආදාන තරංගය හා ඩයෝඩය: ඩයෝඩය ධන අර්ධ චක්‍රය පමණක් ගමන් කරවයි. සයිනාකාර, හතරැස්, ත්‍රිකෝණාකාර, කියත්දැති ඕනෑම AC සංඥාවක් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයෙන් ගමන් කරන්නේ ස්‍රාව වෙනස් වන නිසා ය (සමාන V_p සඳහා V_rms වෙනස් වේ – සිමියුලේෂනයේ පෙන්වයි). හතරැස් තරංගය ඉක්මනින් උච්චයට පැමිණෙන නිසා සුමටන ධාරිත්‍රකයට ඉතා ස්ථායී DC ලැබේ.

රාශිය	අර්ධ තරංග	පූර්ණ තරංග (මැද අග්‍ර / සේතු)
සාමාන්‍ය DC (සයින්)	V_dc = V_p/π ≈ 0.318 V_p	V_dc = 2V_p/π ≈ 0.637 V_p
රැලි සංඛ්‍යාතය	f	2f
උපරිම ප්‍රතිලෝම වෝල්ටීයතාව (PIV)	V_p	මැද අග්‍ර: 2V_p (V_p = අඩ දඟරයේ උච්චය); සේතු: V_p
උපරිම කාර්යක්ෂමතාව	40.6 %	81.2 %

සුමටන ධාරිත්‍රකය සහිත රැලි වෝල්ටීයතාව (උච්චයෙන් උච්ච): V_r ≈ I_Lf_r C (f_r = රැලි සංඛ්‍යාතය: අර්ධ 50 Hz, පූර්ණ 100 Hz). C වැඩි වන විට රැලි අඩුයි.

Zener යාමකය: R_s = V_in − V_ZI_Z + I_L LED ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධකය: R = V_s − V_FI_F (උදා: 5 V, V_F = 2 V, 10 mA ⇒ R = 300 Ω).

තරංගය	වැදගත් ලක්ෂණය	භාවිතය
හතරැස්	ක්ෂණික ON/OFF; ඒකකයට ආවර්ත්‍ය; ඩියුටි චක්‍රය D = t_on/T × 100 %, V_avg = D × V_p (0–V_p ස්පන්දන)	ඩිජිටල් පරිපථ, ඔරලෝසු, PWM
ත්‍රිකෝණාකාර	රේඛීය ඉහළ/පහළ යාම	ශබ්ද උත්පාදක, PWM පාලනය
කියත්දැති	රේඛීයව ඉහළ යා හදිසියේ පහළ වැටේ	CRT/ඔසිලෝස්කෝප් කාල පාදය

පියවර 9 – කෝෂ සහ බැටරි (Cells & Batteries)

🔣 සම්මත පරිපථ සංකේතය සහ සැබෑ උපාංගයේ රූපය

ප්‍රාථමික සහ ද්විතීයික කෝෂ

	ප්‍රාථමික (Primary)	ද්විතීයික (Secondary)
රසායනික ප්‍රතික්‍රියාව	ආපසු හැරවිය නොහැක	ආපසු හැරවිය හැක (ආරෝපණය කළ හැක)
නැවත භාවිතය	එක් වරක් පමණි	නැවත නැවත ආරෝපණය කර භාවිතා කළ හැක
උදාහරණ	සින්ක්-කාබන් (1.5 V), ක්ෂාරීය, බොත්තම් කෝෂ	ලෙඩ්-ඇසිඩ් (2 V/කෝෂය), Li-ion (3.6–3.7 V), Ni-MH

ලෙඩ්-ඇසිඩ් (Lead-Acid) බැටරිය

ධන තහඩුව PbO₂, ඍණ තහඩුව Pb, ඉලෙක්ට්‍රොලයිටය තනුක H₂SO₄. කෝෂයක් 2 V; කෝෂ 6ක් ශ්‍රේණිගත වූ විට 12 V බැටරිය. විසර්ජනය: Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O (අම්ලය තනුක වී ඝනත්වය අඩු වේ). ආරෝපණය: ප්‍රතිවිරුද්ධ ප්‍රතික්‍රියාව (බාහිර DC සැපයුමකින්). ඝනත්වය (hydrometer) මගින් ආරෝපණ මට්ටම දැනගත හැක (පූර්ණ ආරෝපිත ≈ 1.26–1.28). ඇසුරුම ලාභයි, ඉහළ ධාරා දෙයි; බරයි, ගැඹුරු විසර්ජනය (<50%) හානිකරයි. භාවිතය: වාහන, UPS, සූර්ය පද්ධති.

ලිතියම් අයන (Li-ion) බැටරිය

ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ලිතියම් ලෝහ ඔක්සයිඩ් (උදා: LiCoO₂), ඍණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ග්‍රැෆයිට්, ඉලෙක්ට්‍රොලයිටය ලිතියම් ලවණ කාබනික ද්‍රාවණයක්. විසර්ජනයේදී Li⁺ අයන ඍණයේ සිට ධනයට ඉලෙක්ට්‍රොලයිටය හරහා ගමන් කරන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන බාහිර පරිපථය හරහා ගලයි; ආරෝපණයේදී ප්‍රතිවිරුද්ධයි. සැහැල්ලුයි, ඉහළ ශක්ති ඝනත්වය, ස්වයං විසර්ජනය අඩුයි; නමුත් අධික ආරෝපණය/රත් වීම අනතුරුදායකයි (BMS ආරක්ෂාව අවශ්‍යයි).

🔥 කෝෂ සූත්‍ර

විද්‍යුත් ගාමක බලය (E) යනු ධාරාව නොගලන විට කෝෂයේ අග්‍ර අතර වෝල්ටීයතාවයි. අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය (r) නිසා ධාරාව ගලන විට අග්‍ර වෝල්ටීයතාව අඩු වේ.

V = E − Ir E = I(R + r) I = ER + r r = E − VI

සමාන කෝෂ n ක් ශ්‍රේණිගත: E_total = nE, r_total = nr, I = nE/(R + nr); ධාරිතාව (Ah) වෙනස් නොවේ. සමාන්තරගත: E_total = E, r_total = r/n, I = E/(R + r/n); ධාරිතාව n × Ah.

බැටරි ධාරිතාව: Capacity (Ah) = I × t; ශක්තිය Wh = V × Ah; ක්‍රියාත්මක කාලය t = V × AhP (පරමාදර්ශී).

ධාරිතාවට බලපාන සාධක: ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ප්‍රමාණය සහ ද්‍රව්‍ය, ඉලෙක්ට්‍රොලයිට ප්‍රමාණය/සාන්ද්‍රණය, විසර්ජන ධාරාව (වැඩි ධාරාවකදී ධාරිතාව අඩු – Peukert), උෂ්ණත්වය (අඩු උෂ්ණත්වයේ අඩු), බැටරියේ වයස/චක්‍ර ගණන, විසර්ජනයේ ගැඹුර.

පියවරෙන් පියවර විසඳූ ගැටලු

(අ) E = 12 V, r = 0.5 Ω, R = 5.5 Ω: I = 12/(5.5+0.5) = 2 A; V = 12 − 2×0.5 = 11 V; බැටරියේ ඇතුළත ක්ෂමතා හානිය I²r = 2 W.
(ආ) 1.5 V, 2000 mAh කෝෂ 4ක්: ශ්‍රේණිගත → 6 V, 2 Ah; සමාන්තර → 1.5 V, 8 Ah; 2S2P → 3 V, 4 Ah.
(ඇ) 12 V, 100 Ah බැටරියක් 120 W බරක් පවත්වන කාලය: t = 12×100/120 = 10 h (ලෙඩ්-ඇසිඩ් 50% පමණක් භාවිතා කිරීමෙන් ≈ 5 h).

පියවර 10 – ගෘහස්ථ රැහැන් ඇදීම සහ ආරක්ෂාව

🔣 සම්මත පරිපථ සංකේතය සහ සැබෑ උපාංගයේ රූපය

අනුපිළිවෙල: සේවා රැහැන → සේවා විලායකය (60 A) → kWh මීටරය → ප්‍රධාන ස්විචය (40/63 A) → RCCB (40 A, 30 mA) → MCB → උප පරිපථ.

තන්තුව	නව	පැරණි
සජීවී L	දුඹුරු	රතු
උදාසීන N	නිල්	කළු
භූගත E	කොළ-කහ	කොළ

කම්බි: ආලෝක 1.0 / 1.5 mm² (6 A / 10 A MCB); කෙවෙනි 2.5 mm² (16 A / 20 A අරීය, 32 A වලයාකාර MCB); ප්‍රධාන 6–10 mm².

🔥 ආරක්ෂක උපාංග
ප්‍රධාන ස්විචය – අලුත්වැඩියාවට සම්පූර්ණ සැපයුම විසන්ධි කිරීම. RCCB (30 mA) – සජීවී හා උදාසීන ධාරා අතර ශේෂ වෙනස හඳුනාගෙන අමතර කාන්දු ආරක්ෂාව සපයයි; එය ආරක්ෂාවට සහතිකයක් නොවේ, භූගත කිරීම වෙනුවටද නොවේ. MCB / විලායකය – අධි ධාරාව සහ ලඝු පරිපථයේදී රැහැන් හා උපකරණ ආරක්ෂාව. ස්විචය සැමවිටම සජීවී තන්තුවට.

සිමියුලේෂන් 3: පාරිභෝගික ඒකකය (DB Box) දෝෂ පරීක්ෂකය

ප්‍රධාන ස්විචය 63ARCCB 40A/30mAආලෝක MCB 6Aකෙවෙනි MCB 16Aභූගත තන්තුව සම්බන්ධයි

සිමියුලේෂන් 4: දෙමං (2-Way) ස්විච පඩිපෙළ පරිපථය

ස්විච ක්ලික් කර බල්බය පාලනය කරන්න.

ගෘහස්ථ රැහැන් හා ආරක්ෂාව – අමතර කරුණු

කේබල් / පරිපථය	සාමාන්‍ය අධ්‍යයන උදාහරණය	සටහන
ආලෝක රැහැන්	1.0–1.5 mm²	සැලසුම, දිග, ස්ථාපන ක්‍රමය සහ දේශීය නීති අනුව ප්‍රමාණ තෝරන්න.
කෙවෙනි රැහැන්	2.5 mm²	Radial සහ Ring පරිපථ සඳහා සැලසුම/ආරක්ෂක උපකරණ වෙනස් විය හැක.
පැරණි වර්ණ	Live රතු, Neutral කළු, Earth කොළ	පවතින ස්ථාපනවල වර්ණය පමණක් විශ්වාස නොකරන්න.
නව වර්ණ	Live දුඹුරු, Neutral නිල්, Earth කොළ/කහ	වයරින් කිරීමට පෙර සුදුසු උපකරණයෙන් තහවුරු කරන්න.

Radial: පාරිභෝගික ඒකකයෙන් පරිභෝජක වෙත එක් මාර්ගයකින් යයි. Ring: පරිපථය පාරිභෝජකයන් හරහා ගොස් ආරම්භයට නැවත සම්බන්ධ වේ; එය නිසි ලෙස පරීක්ෂා කර සැලසුම් කළ යුතුය. 13 A Type‑G ප්ලග් එකක Live දකුණු අග්‍රයට සහ ෆියුස් හරහා, Neutral වම් අග්‍රයට, Earth ඉහළ අග්‍රයට සම්බන්ධ වේ. අග්‍ර සැකැස්ම plug එකේ ඉදිරිපස/පසුපස බැලීම අනුව වෙනස්ව පෙනිය හැකි නිසා terminal සලකුණු අනුව හඳුනාගන්න.

RCCB 30 mA අගය එහි rated residual operating current (IΔn) යි; එය සෑම අවස්ථාවකම ආරක්ෂාව සහතික කරන මායිමක් නොවේ. RCCB ජීවිත ආරක්ෂාවට අමතර ස්ථරයක් පමණක් වන අතර, නිසි earthing, MCB/විලායක, පරීක්ෂණ සහ සුදුසුකම් ලත් විදුලි කාර්මිකයෙකු අත්‍යවශ්‍යය. මෙම වෙබ් යෙදුම අධ්‍යාපනික අනුකරණයක් පමණි—සැබෑ ජාල වෝල්ටීයතාවයක වැඩ නොකරන්න.

➕ ස්විච වර්ග සංසන්දනය

ස්විචය	ධ්‍රැව / මං	අග්‍ර	භාවිතය
තනි මං (SPST, 1-Way)	1 ධ්‍රැවය, 1 මං	2	බල්බ/පංකා ON–OFF (සජීවී තන්තුවට)
දෙමං (SPDT, 2-Way)	1 ධ්‍රැවය, 2 මං	3 (COM, L1, L2)	ස්ථාන දෙකකින් පාලනය – පඩිපෙළ
දිවි ධ්‍රැව තනි මං (DPST)	2 ධ්‍රැව, 1 මං	4	L සහ N දෙකම විසන්ධි කිරීම; වෙන්කරණය (Isolator)
දිවි ධ්‍රැව දෙමං (DPDT)	2 ධ්‍රැව, 2 මං	6	මෝටර් දිශා මාරුව, ජාලය/ජනක මාරුව
බහුමං (Intermediate)	හරස් මාරු ස්විචය	4	2-Way + Intermediate(ස) + 2-Way: ස්ථාන 3+ න් පාලනය
එබුම් බොත්තම	ක්ෂණික (Momentary)	2	දොරබෙල්, ටයිමර්, ආරම්භක බොත්තම්

මතක තබාගන්න: ධ්‍රැව = එකවර මාරු වන පරිපථ ගණන; මං = ධ්‍රැවයක් සම්බන්ධ විය හැකි ස්ථාන ගණන. සාමාන්‍ය ස්විචය සජීවී (L) තන්තුවට පමණි; DP ස්විචය L සහ N දෙකම කපයි.

පියවර 11 – විභාග පෙරහුරු ප්‍රශ්න පත්‍රය

ලකුණු: 0 / 0

ව්‍යුහගත ප්‍රශ්නය

(අ) 230 V / 12 V ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක ප්‍රාථමික පොට් 1150 නම් ද්විතීයික පොට් ගණන? (ආ) ද්විතීයික ධාරාව 2 A නම් ප්‍රාථමික ධාරාව? (පරිපූර්ණ). (ඇ) 100 W බල්බ 5ක් පැය 4ක් දල්වා, 1500 W යකඩයක් පැය 1ක් භාවිතා කළ විට ඒකක?

ආදර්ශ පිළිතුර

(අ) N_s = 1150 × 12/230 = 60.
(ආ) V_pI_p = V_sI_s ⇒ I_p = 12×2/230 ≈ 0.104 A.
(ඇ) බල්බ: 500 W × 4 h = 2 kWh; යකඩය: 1.5 kWh; එකතුව 3.5 ඒකක.

පියවර 12 – 📚 නියම සහ සූත්‍ර එකතුව (සාරාංශය)

මෙම කොටස මූලික විදුලි තාක්ෂණය, ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සහ ඍජුකරණ පාඩම්වල වැදගත් නියම හා සූත්‍ර එක් තැනකින් ඉක්මනින් නැවත අධ්‍යයනය කිරීමට සකසා ඇත. සෑම තැඹිලි පැහැති කාඩ්පතකම සූත්‍රය සහ එහි අර්ථය පැහැදිලි කර ඇත.

මූලික රාශි සහ පරිපථ නියම

විදුලි ධාරාව

කාලය t තුළ සන්නායකයකින් ගමන් කරන ආරෝපණය Q අනුව ධාරාව තීරණය වේ.

I = Qt

ඒකක: ආරෝපණය Q (C), කාලය t (s), ධාරාව I (A).

විභව අන්තරය / වෝල්ටීයතාව

ආරෝපණ ඒකකයකට සිදු කරන කාර්යය වෝල්ටීයතාවයි.

V = WQ

ඒකක: කාර්යය W (J), ආරෝපණය Q (C), වෝල්ටීයතාව V (V).

ඕම්ගේ නියමය

උෂ්ණත්වය හා අනෙකුත් භෞතික තත්ත්ව නියතව ඇති විට, සන්නායකයේ විභව අන්තරය එහි ධාරාවට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.

V = I × R
I = VR R = VI

ඒකක: V වෝල්ට් (V), I ඇම්පියර් (A), R ඕම් (Ω).

සන්නායකයක ප්‍රතිරෝධය

නියත ද්‍රව්‍යයක් හා උෂ්ණත්වයක් සඳහා ප්‍රතිරෝධය දිගට අනුලෝමවත් හරස්කඩ වර්ගඵලයට ප්‍රතිලෝමවත් සමානුපාතික වේ.

R = ρ LA

ρ: ප්‍රතිරෝධකතාව (Ω·m), L: දිග (m), A: හරස්කඩ වර්ගඵලය (m²). mm² භාවිතා කරන විට ඒකක මාරු කිරීම නිවැරදිව කරන්න.

කර්චොෆ්ගේ ධාරා නියමය (KCL)

මංසන්ධියකට ඇතුළු වන ධාරාවන්ගේ එකතුව එයින් පිටවන ධාරාවන්ගේ එකතුවට සමාන වේ.

∑ I_in = ∑ I_out

මෙය මංසන්ධියකදී ආරෝපණ සංරක්ෂණය පැහැදිලි කරයි.

කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටීයතා නියමය (KVL)

සංවෘත පරිපථ පුඩුවක විද්‍යුත් ගාමක බලවල එකතුව විභව බැසීම්වල එකතුවට සමාන වේ.

∑ E = ∑ (I × R)

පුඩුවක් වටා වෝල්ටීයතා ඉහළවීම් හා බැසීම් එකිනෙක සමතුලිත වේ.

ශ්‍රේණිගත ප්‍රතිරෝධක

ශ්‍රේණිගත සම්බන්ධයක සමාකාර ප්‍රතිරෝධය එක් එක් ප්‍රතිරෝධයේ එකතුවයි.

R_eq = R₁ + R₂ + R₃ + ⋯

සමාන්තරගත ප්‍රතිරෝධක

සමාන්තර ශාඛා සඳහා ප්‍රතිරෝධයේ ප්‍රතිලෝම අගයන් එකතු වේ.

1R_eq = 1R₁ + 1R₂ + 1R₃ + ⋯

ක්ෂමතාව, ශක්තිය සහ ප්‍රත්‍යාවර්තක ධාරාව

විද්‍යුත් ක්ෂමතාව

ක්ෂමතාව යනු ඒකක කාලයකදී පරිවර්තනය වන හෝ භාවිතා වන විද්‍යුත් ශක්තියේ අනුපාතයයි. ඕම්ගේ නියමය භාවිතයෙන් සමාන ආකාර ලැබේ.

P = V × I = I²R = V²R

ඒකකය: වොට් (W).

ජූල්ගේ තාපන නියමය

ප්‍රතිරෝධකයක ධාරාව ගලා යන කාලය තුළ නිපදවන තාප ශක්තිය ධාරාවේ වර්ගයට, ප්‍රතිරෝධයට සහ කාලයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.

E = I²R × t

ඒකකය: ජූල් (J); මෙහි I ඇම්පියර්, R ඕම් සහ t තත්පර වේ.

විද්‍යුත් ශක්තිය සහ විදුලි ඒකක

ශක්තිය = ක්ෂමතාව × කාලය. විදුලි මීටරයේ වාණිජ ඒකකය කිලෝවොට්-පැය (kWh) වේ.

E = P × t (J)
Units (kWh) = P (W) × t (h)1000

පැය භාවිතා කරන විට ක්ෂමතාව වොට්වලින් යොදා 1000න් බෙදන්න.

AC RMS සහ උච්ච වෝල්ටීයතාව

සයිනාකාර AC සඳහා RMS අගය සහ උච්ච අගය අතර සම්බන්ධය පහත පරිදි වේ.

V_rms = V_peak√2 ≈ 0.707 × V_peak
V_peak = √2 × V_rms ≈ 1.414 × V_rms

උදාහරණය: 230 V RMS සැපයුමක උච්ච අගය ≈ 325 V.

ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සහ ඍජුකරණය

ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් අනුපාතය

පරිපූර්ණ ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක ප්‍රාථමික/ද්විතීයික වෝල්ටීයතා අනුපාතය පොටවල් අනුපාතයට සමාන වන අතර, එය ධාරා අනුපාතයට ප්‍රතිලෝම වේ.

V_pV_s = N_pN_s = I_sI_p

p: ප්‍රාථමික, s: ද්විතීයික; V: වෝල්ටීයතාව, N: පොට ගණන, I: ධාරාව.

ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් බලය හා කාර්යක්ෂමතාව

පරිපූර්ණ අවස්ථාවේ ආදාන බලය ප්‍රතිදාන බලයට සමාන වේ. සැබෑ උපකරණයක කාර්යක්ෂමතාව ප්‍රතිදාන හා ආදාන බල අනුපාතයයි.

P_in = P_out
η = P_outP_in × 100% = V_sI_sV_pI_p × 100%

කාර්යක්ෂමතාව ප්‍රතිශතයෙන් දක්වයි.

සේතු ඍජුකාරකයේ උච්ච ප්‍රතිදානය

එක් අවස්ථාවක silicon ඩයෝඩ දෙකක් සන්නයනය කරන බැවින් ඒවායේ ආසන්න 0.7 V බැගින් වූ බැස්ම එකතුව 1.4 V වේ.

V_out(peak) = V_s(peak) − 1.4 V

මෙය ආසන්න අගයකි; සත්‍ය ඩයෝඩ බැස්ම ක්‍රියාකාරී තත්ත්ව අනුව වෙනස් වේ.

පූර්ණ තරංග ඍජුකරණ ස්පන්දන සංඛ්‍යාතය

ආදාන AC චක්‍රයක අර්ධ දෙකම භාවිතා කරන විට ප්‍රතිදාන ස්පන්දන සංඛ්‍යාතය දෙගුණ වේ.

f_out = 2 × f_in

උදාහරණය: 50 Hz ආදානය → 100 Hz ප්‍රතිදාන ස්පන්දන.

විභාග මතක් කිරීම: ඇමීටරය පරිපථයට ශ්‍රේණිගතවද, වෝල්ට්මීටරය මනින සංරචකයට සමාන්තරගතවද සම්බන්ධ කරයි. ගෘහස්ථ නව වර්ණ සංකේත: Live — දුඹුරු; Neutral — නිල්; Earth — කොළ/කහ. සජීවී විදුලි පද්ධතිවලට අත්හදා බැලීම් නොකරන්න.