Pearson–Anson effect
পিয়ারসন-অ্যানসন প্রভাব, 1922 সালে স্টিফেন ওসওয়াল্ড পিয়ারসন এবং হোরেশিও সেন্ট জর্জ অ্যানসন দ্বারা আবিষ্কৃত, একটি ক্যাপাসিটর জুড়ে সংযুক্ত একটি নিয়ন বাল্ব দ্বারা উত্পাদিত একটি দোলক বৈদ্যুতিক ভোল্টেজের ঘটনা, যখন একটি প্রতিরোধকের মাধ্যমে সরাসরি বিদ্যুৎ প্রয়োগ করা হয়। এই সার্কিট, যাকে এখন পিয়ারসন-অ্যানসন দোলক, নিয়ন ল্যাম্প দোলক বা করাত দাঁত দোলক বলা হয়, এটি শিথিলকরণ দোলকের অন্যতম সহজ প্রকার। এটি একটি করাত দাঁত আউটপুট তরঙ্গ তৈরি করে। এটি কম ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশন যেমন ঝিকিমিকি সতর্কতা আলো, স্ট্রোবোস্কোপ, বৈদ্যুতিন অঙ্গ এবং অন্যান্য বৈদ্যুতিন সঙ্গীত সার্কিটের টোন জেনারেটর এবং প্রাথমিক ক্যাথোড-রে টিউব অসিলোস্কোপের সময় ভিত্তি এবং বিচ্যুতি সার্কিটগুলিতে ব্যবহৃত হয়েছে। মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্সের বিকাশের পর থেকে, এই সাধারণ নেতিবাচক প্রতিরোধের দোলকগুলি 555 টাইমার আইসি-এর মতো আরও নমনীয় অর্ধপরিবাহী শিথিলকরণ দোলক দ্বারা অনেক প্রয়োগে প্রতিস্থাপিত হয়েছে। একটি স্যুইচিং যন্ত্র হিসাবে নিয়ন বাল্ব একটি নিয়ন বাল্ব, যা প্রায়শই যন্ত্রপাতিতে সূচক প্রদীপ হিসাবে ব্যবহৃত হয়, দুটি বিদ্যুদ্বাহকযুক্ত একটি কাচের বাল্ব নিয়ে গঠিত, যা নিম্ন চাপে নিয়নের মতো একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস দ্বারা পৃথক করা হয়। এর অরৈখিক বিদ্যুৎ-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যগুলি (নীচের চিত্র) এটিকে একটি স্যুইচিং ডিভাইস হিসাবে কাজ করার অনুমতি দেয়। যখন বিদ্যুদ্বাহক জুড়ে একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, তখন গ্যাসটি প্রায় কোনও বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালনা করে না যতক্ষণ না একটি প্রান্তিক ভোল্টেজ (বিন্দু বি) পৌঁছায়, যাকে ফায়ারিং বা ব্রেকডাউন ভোল্টেজ, ভিবি বলা হয়। এই ভোল্টেজে গ্যাসের ইলেকট্রনগুলি গ্যাস পরমাণু থেকে অন্যান্য ইলেকট্রনগুলিকে ছিটকে দেওয়ার জন্য যথেষ্ট উচ্চ গতিতে ত্বরান্বিত হয়, যা একটি শৃঙ্খল বিক্রিয়ায় আরও বেশি ইলেকট্রনকে ছিটকে দেয়। বাল্বের গ্যাস আয়নিত হয়, একটি উজ্জ্বল স্রাব শুরু করে এবং এর প্রতিরোধের মান কমে যায়। তার পরিবাহী অবস্থায় বাল্বের মাধ্যমে বিদ্যুৎ কেবল বাহ্যিক বর্তনী দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে। বাল্ব জুড়ে ভোল্টেজ একটি নিম্ন ভোল্টেজে নেমে যায় যাকে রক্ষণাবেক্ষণ ভোল্টেজ ভিএম বলা হয়। প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ বিলুপ্তির ভোল্টেজ ভি (পয়েন্ট ডি)-এর নিচে না যাওয়া পর্যন্ত বাল্বটি বিদ্যুৎ সঞ্চালন অব্যাহত রাখবে, যা সাধারণত রক্ষণাবেক্ষণ ভোল্টেজের কাছাকাছি থাকে। এই ভোল্টেজের নিচে, বিদ্যুৎ গ্যাসকে আয়নিত রাখার জন্য অপর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করে, তাই বাল্বটি তার উচ্চ প্রতিরোধের, অ-পরিবাহী অবস্থায় (পয়েন্ট এ) ফিরে যায়। বাল্বের "চালু" ভোল্টেজ ভি. বি তার "বন্ধ" ভোল্টেজ ভি-এর চেয়ে বেশি। এই বৈশিষ্ট্য, যাকে হিস্টেরেসিস বলা হয়, বাল্বকে দোলক হিসাবে কাজ করতে দেয়। হিস্টেরেসিস বাল্বের নেতিবাচক প্রতিরোধের কারণে হয়, ভাঙনের পরে ক্রমবর্ধমান তড়িৎপ্রবাহের সাথে ভোল্টেজের পতন, যা সমস্ত গ্যাস-ডিসচার্জ ল্যাম্পের একটি বৈশিষ্ট্য। 1960-এর দশক পর্যন্ত করাত দাঁতের দোলকগুলিও থাইরাট্রন দিয়ে তৈরি করা হত। এগুলি ছিল গ্যাস ভর্তি ট্রায়োড ইলেক্ট্রন টিউব। এগুলি নিয়ন বাল্বের মতো কিছুটা কাজ করত, ক্যাথোড থেকে অ্যানোড ভোল্টেজ ব্রেকডাউন ভোল্টেজে না পৌঁছানো পর্যন্ত নলটি পরিচালনা করত না। থাইরাট্রনের সুবিধা ছিল যে, গ্রিডের ভোল্টেজ দ্বারা ব্রেকডাউন ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। এর ফলে দোলনটির ফ্রিকোয়েন্সি বৈদ্যুতিনভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। অসিলোস্কোপে থাইরাট্রন দোলকগুলি সময়ের ভিত্তি হিসাবে ব্যবহৃত হত। অপারেশন পিয়ারসন-অ্যানসন দোলক বর্তনীতে (উপরে) একটি ক্যাপাসিটার সি নিয়ন বাল্ব এন জুড়ে সংযুক্ত থাকে ক্যাপাসিটারটি প্রতিরোধী আর-এর মাধ্যমে বিদ্যুৎ দ্বারা ক্রমাগত চার্জ করা হয় যতক্ষণ না বাল্বটি পরিচালনা করে, এটি আবার ডিসচার্জ করে, তারপরে এটি আবার চার্জ করে। বিস্তারিত চক্রটি ডানদিকে বর্তমান-ভোল্টেজ চিত্রের হিস্টেরেসিস লুপ এবিসিডি দ্বারা চিত্রিত করা হয়েছেঃ যখন সরবরাহ ভোল্টেজ চালু করা হয়, তখন নিয়ন বাল্ব তার উচ্চ প্রতিরোধের অবস্থায় থাকে এবং একটি খোলা বর্তনীর মতো কাজ করে। রোধের মাধ্যমে বিদ্যুৎ ক্যাপাসিটরকে চার্জ করতে শুরু করে এবং এর ভোল্টেজ সরবরাহ ভোল্টেজের দিকে বাড়তে শুরু করে। যখন ক্যাপাসিটর জুড়ে ভোল্টেজ b-তে পৌঁছায়, তখন বাল্ব Vb-এর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ চালু হয় এবং এর প্রতিরোধের মান কমে যায়। ক্যাপাসিটরের চার্জ বিদ্যুৎ (সি)-এর একটি ক্ষণস্থায়ী স্পন্দনে বাল্বের মাধ্যমে দ্রুত নির্গত হয়। যখন ভোল্টেজটি বাল্বের (ডি) বিলুপ্তির ভোল্টেজ ভি-তে নেমে যায়, তখন বাল্বটি বন্ধ হয়ে যায় এবং এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত বিদ্যুৎ নিম্ন স্তরে (এ) নেমে যায়। রোধের মাধ্যমে বিদ্যুৎ আবার ক্যাপাসিটরকে চার্জ করতে শুরু করে এবং চক্রটি পুনরাবৃত্তি করে। সার্কিটটি এইভাবে একটি নিম্ন-ফ্রিকোয়েন্সি রিল্যাক্সেশন দোলক হিসাবে কাজ করে, একটি করাত-দাঁত তরঙ্গে বাল্বের ভাঙ্গন এবং বিলুপ্তির ভোল্টেজের মধ্যে দোলনকারী ক্যাপাসিটর ভোল্টেজ। সময়কালটি সময় ধ্রুবক আরসি-র আনুপাতিক। নিয়ন ল্যাম্প প্রতিবার সঞ্চালনের সময় আলোর একটি সংক্ষিপ্ত ঝলকানি তৈরি করে, তাই সার্কিটটি "ফ্ল্যাশার" সার্কিট হিসাবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। আলোর উৎস এবং স্যুইচিং ডিভাইস উভয় হিসাবে ল্যাম্পের দ্বৈত ফাংশন সার্কিটকে অনেক বিকল্প ফ্ল্যাশার সার্কিটের তুলনায় কম অংশ গণনা এবং খরচ দেয়। দোলন জন্য শর্ত সরবরাহ ভোল্টেজ VS অবশ্যই বাল্ব ব্রেকডাউন ভোল্টেজ Vb এর চেয়ে বেশি হতে হবে বা বাল্ব কখনই পরিচালনা করতে পারে না। বেশিরভাগ ছোট নিয়ন ল্যাম্পের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ 80 থেকে 150 ভোল্টের মধ্যে থাকে। যদি সরবরাহ ভোল্টেজ ব্রেকডাউন ভোল্টেজের কাছাকাছি থাকে, তবে ক্যাপাসিটর ভোল্টেজটি Vb-তে পৌঁছানোর সময় তার সূচকীয় বক্ররেখার "লেজ"-এ থাকবে, তাই ফ্রিকোয়েন্সি সংবেদনশীলভাবে ব্রেকডাউন থ্রেশহোল্ড এবং সরবরাহ ভোল্টেজ স্তরের উপর নির্ভর করবে, যার ফলে ফ্রিকোয়েন্সিতে বৈচিত্র্য দেখা দেবে। অতএব, সরবরাহের ভোল্টেজ সাধারণত বাল্ব ফায়ারিং ভোল্টেজের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি হয়। এটি চার্জিংকে আরও রৈখিক করে তোলে এবং করাত দাঁতের তরঙ্গকে আরও ত্রিভুজাকার করে তোলে। সার্কিটটি দোলনের জন্য প্রতিরোধক আর অবশ্যই একটি নির্দিষ্ট পরিসরের মধ্যে থাকতে হবে। এটি IV গ্রাফের লোড লাইন (নীল) দ্বারা চিত্রিত করা হয়েছে। লোড লাইনের ঢাল আর-এর সমান। সার্কিটের সম্ভাব্য ডিসি অপারেটিং পয়েন্টগুলি লোড লাইন এবং নিয়ন ল্যাম্পের চতুর্থ বক্ররেখার (কালো) ছেদস্থলে থাকে। সার্কিটটি অস্থিতিশীল এবং দোলনশীল হওয়ার জন্য, লোড লাইনকে অবশ্যই তার ঋণাত্মক প্রতিরোধ অঞ্চলে বি এবং ডি-এর মধ্যে ছেদ করতে হবে, যেখানে ক্রমবর্ধমান কারেন্টের সাথে ভোল্টেজ হ্রাস পায়। এটি রেখাচিত্রের ছায়াযুক্ত অঞ্চল দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়। যদি লোড লাইনটি ছায়াযুক্ত অঞ্চলের বাইরে ধনাত্মক প্রতিরোধের জায়গায় IV বক্ররেখা অতিক্রম করে, তবে এটি একটি স্থিতিশীল অপারেটিং পয়েন্টের প্রতিনিধিত্ব করে, তাই সার্কিটটি দোলন করবে নাঃ যদি R খুব বড় হয়, বাল্বের "অফ" ফুটো প্রতিরোধের মতো একই ক্রমে, লোড লাইনটি উৎস এবং b এর মধ্যে IV বক্ররেখা অতিক্রম করবে। এই অঞ্চলে, সরবরাহ থেকে আর-এর মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহ এত কম যে বাল্বের মধ্য দিয়ে ফুটো বিদ্যুৎ প্রবাহ এটিকে রক্তাক্ত করে দেয়, তাই ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ কখনই ভিবি-তে পৌঁছায় না এবং বাল্বটি কখনও জ্বলে না। বেশিরভাগ নিয়ন বাল্বের ফুটো প্রতিরোধ ক্ষমতা 100 এম. ও. এম-এর বেশি, তাই এটি কোনও গুরুতর সীমাবদ্ধতা নয়। যদি R খুব ছোট হয়, তবে লোড লাইনটি c এবং d এর মধ্যে IV বক্ররেখা অতিক্রম করবে। এই অঞ্চলে R এর মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ খুব বড়; একবার বাল্বটি চালু হয়ে গেলে, R এর মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ যথেষ্ট বড় হবে যা ক্যাপাসিটর থেকে বিদ্যুৎ ছাড়াই এটি পরিচালনা করতে পারে এবং বাল্ব জুড়ে ভোল্টেজ কখনই V তে পড়বে না যাতে বাল্বটি কখনই বন্ধ হবে না। ছোট নিয়ন বাল্বগুলি সাধারণত 500 কে. ও. এম এবং 20 এম. ও. এম-এর মধ্যে আর-এর মান সহ দোলন করে। যদি সি ছোট না হয়, তবে নিয়ন বাল্বের সাথে সিরিজে একটি প্রতিরোধক যুক্ত করার প্রয়োজন হতে পারে, যাতে ক্যাপাসিটরটি নির্গত হওয়ার সময় ক্ষতি রোধ করতে এর মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ সীমাবদ্ধ করা যায়। এটি স্রাবের সময় বৃদ্ধি করবে এবং ফ্রিকোয়েন্সি সামান্য হ্রাস করবে, তবে কম ফ্রিকোয়েন্সিতে এর প্রভাব নগণ্য হবে। ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহৃত প্রদীপের ভাঙ্গন এবং বিলুপ্তির ভোল্টেজ থ্রেশহোল্ড থেকে দোলন সময়কাল গণনা করা যেতে পারে। চার্জিং সময়কালে, বাল্বের উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকে এবং এটি একটি ওপেন সার্কিট হিসাবে বিবেচিত হতে পারে, তাই বাকি দোলক একটি আরসি সার্কিট গঠন করে যার ক্যাপাসিটর ভোল্টেজ দ্রুতগতিতে ভিএস-এর কাছে পৌঁছায়, সময় ধ্রুবক আরসি সহ। যদি v (t) ক্যাপাসিটর জুড়ে আউটপুট ভোল্টেজ হয় তবে সময়ের জন্য সমাধান করা যদিও প্রথম পর্যায়টি অন্যদের তুলনায় দীর্ঘ কারণ ভোল্টেজটি শূন্য থেকে শুরু হয়, পরবর্তী সময়ের ভোল্টেজ তরঙ্গ রূপগুলি Ve এবং Vb এর মধ্যে প্রথমটির অনুরূপ। সুতরাং পিরিয়ড টি হল ভোল্টেজ ভি-তে পৌঁছানোর সময় এবং ভোল্টেজ ভি-তে পৌঁছানোর সময়ের মধ্যবর্তী ব্যবধান এই সূত্রটি শুধুমাত্র প্রায় 200 হার্জ পর্যন্ত দোলন ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য বৈধ; এর উপরে বিভিন্ন সময় বিলম্বের ফলে প্রকৃত ফ্রিকোয়েন্সি এর চেয়ে কম হয়। গ্যাসকে আয়নাইজ এবং ডিওনাইজ করার জন্য প্রয়োজনীয় সময়ের কারণে, নিয়ন ল্যাম্পগুলি ধীর গতির স্যুইচিং ডিভাইস এবং নিয়ন ল্যাম্প অসিলেটর প্রায় 20 কিলোহার্জ উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে সীমাবদ্ধ। নিয়ন ল্যাম্পের ভাঙ্গন এবং বিলুপ্তির ভোল্টেজ একই অংশের মধ্যে পরিবর্তিত হতে পারে; নির্মাতারা সাধারণত এই পরামিতিগুলির জন্য শুধুমাত্র বিস্তৃত পরিসর নির্দিষ্ট করে। সুতরাং যদি একটি সুনির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি পছন্দ করা হয় তবে সার্কিটটি অবশ্যই ট্রায়াল এবং ত্রুটি দ্বারা সামঞ্জস্য করতে হবে। তাপমাত্রার সাথে থ্রেশহোল্ডগুলিও পরিবর্তিত হয়, তাই নিয়ন ল্যাম্প অসিলেটরগুলির ফ্রিকোয়েন্সি বিশেষভাবে স্থিতিশীল নয়। জোরপূর্বক দোলন এবং বিশৃঙ্খল আচরণ অন্যান্য শিথিলকরণ দোলকের মতো, নিয়ন বাল্ব দোলকের ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতা দুর্বল, তবে এটি নিয়ন বাল্বের সাথে সিরিজে প্রয়োগ করা বাহ্যিক পর্যায়ক্রমিক ভোল্টেজের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ (প্রবেশ) করা যেতে পারে। এমনকি যদি বাইরের ফ্রিকোয়েন্সি দোলকের প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সি থেকে আলাদা হয়, তবে প্রয়োগ করা সংকেতের শিখরগুলি বাল্বের ব্রেকডাউন থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করতে পারে, ক্যাপাসিটরকে অকালে ছেড়ে দিতে পারে, যাতে দোলকের সময়কাল প্রয়োগ করা সংকেতে লক হয়ে যায়। বাহ্যিক ভোল্টেজের প্রশস্ততা এবং ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তিত হওয়ার ফলে আকর্ষণীয় আচরণ হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, দোলক একটি দোলক ভোল্টেজ তৈরি করতে পারে যার ফ্রিকোয়েন্সি বাহ্যিক ফ্রিকোয়েন্সির একটি উপগুণ। এই ঘটনাটি "সাবমাল্টিপ্লিকেশন" বা "ডিমাল্টিপ্লিকেশন" নামে পরিচিত এবং 1927 সালে বালথাসার ভ্যান ডার পোল এবং তাঁর সহযোগী জ্যান ভ্যান ডার মার্ক প্রথম পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। কিছু কিছু ক্ষেত্রে বর্তনীতে পর্যবেক্ষণ করা দোলনের কম্পাঙ্কের সাথে বাহ্যিক কম্পাঙ্কের অনুপাত একটি মূলদ সংখ্যা হতে পারে, অথবা এমনকি একটি অযৌক্তিকও হতে পারে (পরের ক্ষেত্রে "আধা-পর্যায়ক্রমিক" ব্যবস্থা হিসাবে পরিচিত)। যখন পর্যায়ক্রমিক এবং আধা-পর্যায়ক্রমিক শাসনগুলি ওভারল্যাপ হয়, তখন সার্কিটের আচরণ এপেরিওডিক হয়ে যেতে পারে, যার অর্থ দোলনের প্যাটার্নটি কখনই পুনরাবৃত্তি হয় না। এই অপেরিওডিসিটি সার্কিটের বিশৃঙ্খল হয়ে ওঠার আচরণের সাথে মিলে যায় (বিশৃঙ্খলা তত্ত্ব দেখুন)। জোরপূর্বক নিয়ন বাল্ব দোলক ছিল প্রথম ব্যবস্থা যেখানে বিশৃঙ্খল আচরণ পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। ভ্যান ডার পোল এবং ভ্যান ডার মার্ক ডিমাল্টিপ্লিকেশন নিয়ে তাদের পরীক্ষা-নিরীক্ষা সম্পর্কে লিখেছেন যে, ফ্রিকোয়েন্সি পরবর্তী নিম্ন মানের দিকে লাফিয়ে ওঠার আগে প্রায়শই টেলিফোন রিসিভারগুলিতে একটি অনিয়মিত শব্দ শোনা যায়। তবে এটি একটি সহায়ক ঘটনা, প্রধান প্রভাব হল নিয়মিত ফ্রিকোয়েন্সি ডিমাল্টিপ্লিকেশন। যে কোনও পর্যায়ক্রমিক দোলন একটি বাদ্যযন্ত্রের স্বর তৈরি করত; শুধুমাত্র অপেরিওডিক, বিশৃঙ্খল দোলন একটি "অনিয়মিত শব্দ" তৈরি করত। এটি বিশৃঙ্খলার প্রথম পর্যবেক্ষণ বলে মনে করা হয়, যদিও ভ্যান ডার পোল এবং ভ্যান ডার মার্ক সেই সময়ে এর তাৎপর্য বুঝতে পারেননি। আরও দেখুন রিল্যাক্সেশন অসিলেটর শ্মিট ট্রিগার 555 টাইমার নেগেটিভ রেজিস্ট্যান্স নোটস রেফারেন্স এস. ও. পিয়ারসন এবং এইচ. সেন্ট জি. আনসন, নিওন-ভরা ল্যাম্পের কিছু বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন, লন্ডনের ফিজিক্যাল সোসাইটির কার্যধারা, vol.34, নং। 1 (ডিসেম্বর 1921), পৃ. 175-176 এস. ও. পিয়ারসন এবং এইচ. সেন্ট. জি. আনসন, দ্য নিয়ন টিউব অ্যাজ এ মিনস অফ প্রডিউসিং ইন্টারমিটেন্ট কারেন্টস, প্রসেডিংস অফ দ্য ফিজিক্যাল সোসাইটি অফ লন্ডন, খণ্ড। 34, না। 1 (ডিসেম্বর 1921), পৃ. 204-212 এনালগ সার্কিট ইলেকট্রনিক দোলক