Pearson–Anson effect
پیئرسن-اینسن اثر، جسے 1922 میں اسٹیفن اوسوالڈ پیئرسن اور ہوریشیو سینٹ جارج اینسن نے دریافت کیا تھا، ایک کیپیسیٹر کے پار جڑے ہوئے نیون بلب کے ذریعہ پیدا ہونے والے آسلٹنگ الیکٹرک وولٹیج کا رجحان ہے، جب ایک مزاحم کے ذریعے براہ راست کرنٹ لگایا جاتا ہے۔ یہ سرکٹ، جسے اب پیئرسن-اینسن آسکیلیٹر، نیون لیمپ آسکیلیٹر، یا ساٹوتھ آسکیلیٹر کہا جاتا ہے، آرام دہ آسکیلیٹر کی آسان ترین اقسام میں سے ایک ہے۔ یہ ساٹوتھ آؤٹ پٹ لہر کی شکل پیدا کرتا ہے۔ یہ کم فریکوئنسی ایپلی کیشنز جیسے جھپکتی ہوئی وارننگ لائٹس، سٹروبوسکوپس، الیکٹرانک اعضاء میں ٹون جنریٹرز اور دیگر الیکٹرانک میوزک سرکٹس، اور ابتدائی کیتھوڈ رے ٹیوب آسیلوسکوپس کے ٹائم بیسز اور ڈیفلیکشن سرکٹس میں استعمال ہوتا رہا ہے۔ مائیکرو الیکٹرانکس کی ترقی کے بعد سے، ان سادہ منفی مزاحمت والے آسکیلیٹرز کو بہت سے ایپلی کیشنز میں زیادہ لچکدار سیمی کنڈکٹر ریلیشن آسکیلیٹرز جیسے 555 ٹائمر آئی سی کے ذریعے ختم کر دیا گیا ہے۔ نین بلب بطور سوئچنگ ڈیوائس ایک نین بلب، جو اکثر آلات میں اشارے کے لیمپ کے طور پر استعمال ہوتا ہے، ایک شیشے کے بلب پر مشتمل ہوتا ہے جس میں دو الیکٹروڈ ہوتے ہیں، جو کم دباؤ پر نین جیسی غیر فعال گیس سے الگ ہوتے ہیں۔ اس کی غیر لکیری کرنٹ وولٹیج کی خصوصیات (نیچے دیا گیا خاکہ) اسے سوئچنگ ڈیوائس کے طور پر کام کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ جب الیکٹروڈ پر وولٹیج لگایا جاتا ہے، تو گیس تقریبا کوئی برقی کرنٹ نہیں چلاتی جب تک کہ دہلیز وولٹیج (پوائنٹ بی) تک نہ پہنچ جائے، جسے فائرنگ یا بریک ڈاؤن وولٹیج، وی بی کہا جاتا ہے۔ اس وولٹیج پر گیس میں الیکٹرانوں کو اتنی تیز رفتار سے تیز کیا جاتا ہے کہ وہ گیس کے ایٹموں سے دوسرے الیکٹرانوں کو دستک دے سکتے ہیں، جو سلسلہ وار رد عمل میں مزید الیکٹرانوں کو دستک دیتے ہیں۔ بلب میں موجود گیس آئنائز ہوتی ہے، جس سے چمک کا اخراج شروع ہوتا ہے، اور اس کی مزاحمت کم ہو جاتی ہے۔ اس کی چلنے والی حالت میں بلب کے ذریعے کرنٹ صرف بیرونی سرکٹ کے ذریعے محدود ہوتا ہے۔ بلب کے پار وولٹیج کم وولٹیج میں گر جاتا ہے جسے مینٹیننگ وولٹیج Vm کہا جاتا ہے۔ بلب اس وقت تک کرنٹ چلاتا رہے گا جب تک کہ لاگو شدہ وولٹیج معدومیت وولٹیج وی (پوائنٹ ڈی) سے نیچے نہیں گر جاتا، جو عام طور پر برقرار رکھنے والے وولٹیج کے قریب ہوتا ہے۔ اس وولٹیج کے نیچے، کرنٹ گیس کو آئنائزڈ رکھنے کے لیے ناکافی توانائی فراہم کرتا ہے، اس لیے بلب اپنی اعلی مزاحمت، غیر موصل حالت (پوائنٹ اے) میں واپس چلا جاتا ہے۔ بلب کا "آن" وولٹیج وی بی اس کے "آف" وولٹیج وی سے زیادہ ہوتا ہے۔ یہ خاصیت، جسے ہسٹیریسیس کہا جاتا ہے، بلب کو آسکیلیٹر کے طور پر کام کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ہسٹیریسیس بلب کی منفی مزاحمت کی وجہ سے ہوتا ہے، خرابی کے بعد بڑھتے ہوئے کرنٹ کے ساتھ وولٹیج میں کمی، جو کہ تمام گیس خارج ہونے والے لیمپ کی خاصیت ہے۔ 1960 کی دہائی تک ساٹوتھ آسکیلیٹر بھی تھراٹرون کے ساتھ بنائے جاتے تھے۔ یہ گیس سے بھرے ٹرائیوڈ الیکٹران ٹیوبیں تھیں۔ یہ کچھ حد تک نیون بلب کی طرح کام کرتے تھے، ٹیوب اس وقت تک چلنے والی نہیں تھی جب تک کہ کیتھوڈ سے انوڈ وولٹیج بریک ڈاؤن وولٹیج تک نہ پہنچ جائے۔ تھائراٹرون کا فائدہ یہ تھا کہ بریک ڈاؤن وولٹیج کو گرڈ پر موجود وولٹیج کے ذریعے کنٹرول کیا جا سکتا تھا۔ اس نے ارتعاش کی تعدد کو الیکٹرانک طور پر تبدیل کرنے کی اجازت دی۔ تھائراٹرون آسکیلیٹرز کو آسیلوسکوپس میں ٹائم بیس کے طور پر استعمال کیا جاتا تھا۔ آپریشن پیئرسن-اینسن آسکیلیٹر سرکٹ (اوپر) میں ایک کیپسیٹر سی نیون بلب این کے پار جڑا ہوا ہے کیپسیٹر کو ریزسٹر آر کے ذریعے کرنٹ کے ذریعے مسلسل چارج کیا جاتا ہے جب تک کہ بلب کنڈکٹ نہ ہو جائے، اسے دوبارہ خارج کر دے، جس کے بعد یہ دوبارہ چارج ہو جاتا ہے۔ تفصیلی سائیکل کو دائیں طرف موجود کرنٹ وولٹیج خاکہ پر ہسٹیریسیس لوپ اے بی سی ڈی کے ذریعے واضح کیا گیا ہے: جب سپلائی وولٹیج آن ہوتا ہے تو نیون بلب اپنی اعلی مزاحمت کی حالت میں ہوتا ہے اور اوپن سرکٹ کی طرح کام کرتا ہے۔ مزاحم کے ذریعے کرنٹ کیپسیٹر کو چارج کرنا شروع کر دیتا ہے اور اس کا وولٹیج سپلائی وولٹیج کی طرف بڑھنے لگتا ہے۔ جب کیپسیٹر کے پار وولٹیج b تک پہنچ جاتا ہے، تو بلب Vb کا بریک ڈاؤن وولٹیج، بلب آن ہو جاتا ہے اور اس کی مزاحمت کم ہو جاتی ہے۔ کیپسیٹر پر چارج کرنٹ (سی) کی لمحاتی نبض میں بلب کے ذریعے تیزی سے خارج ہوتا ہے۔ جب وولٹیج بلب (ڈی) کے معدومیت وولٹیج وی پر گرتا ہے، تو بلب بند ہو جاتا ہے اور اس کے ذریعے کرنٹ نچلی سطح (اے) تک گر جاتا ہے۔ مزاحم کے ذریعے کرنٹ کیپسیٹر کو دوبارہ چارج کرنا شروع کر دیتا ہے، اور سائیکل دہرایا جاتا ہے۔ اس طرح سرکٹ ایک کم فریکوئنسی ریلیکسشن آسکیلیٹر کے طور پر کام کرتا ہے، کیپسیٹر وولٹیج ساٹوتھ لہر میں بلب کے بریک ڈاؤن اور معدومیت وولٹیج کے درمیان ارتعاش کرتا ہے۔ مدت وقت کے مستقل آر سی کے متناسب ہے۔ نیون لیمپ ہر بار چلنے پر روشنی کی ایک مختصر چمک پیدا کرتا ہے، لہذا سرکٹ کو "فلاشر" سرکٹ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لائٹ سورس اور سوئچنگ ڈیوائس دونوں کے طور پر لیمپ کا دوہری فنکشن سرکٹ کو بہت سے متبادل فلیشر سرکٹس کے مقابلے میں کم حصوں کی گنتی اور لاگت دیتا ہے۔ ارتعاش کے لیے شرائط سپلائی وولٹیج VS بلب بریک ڈاؤن وولٹیج Vb سے زیادہ ہونا چاہیے یا بلب کبھی نہیں چل سکتا۔ زیادہ تر چھوٹے نیون لیمپ میں بریک ڈاؤن وولٹیج 80 اور 150 وولٹ کے درمیان ہوتے ہیں۔ اگر سپلائی وولٹیج بریک ڈاؤن وولٹیج کے قریب ہے، تو کیپسیٹر وولٹیج Vb تک پہنچنے تک اپنے ایکسپونینشل وکر کے "دم" میں ہوگا، لہذا فریکوئنسی حساس طور پر بریک ڈاؤن تھریشولڈ اور سپلائی وولٹیج کی سطح پر منحصر ہوگی، جس کی وجہ سے فریکوئنسی میں تغیرات پیدا ہوں گے۔ لہذا، سپلائی وولٹیج کو عام طور پر بلب فائر کرنے والے وولٹیج سے نمایاں طور پر زیادہ بنایا جاتا ہے۔ یہ چارجنگ کو زیادہ لکیری بھی بناتا ہے، اور ساٹوتھ لہر کو زیادہ سہ رخی بناتا ہے۔ سرکٹ کے ارتعاش کے لیے مزاحم R کو بھی اقدار کی ایک مخصوص حد کے اندر ہونا چاہیے۔ اس کی مثال IV گراف پر لوڈ لائن (نیلی) سے ملتی ہے۔ لوڈ لائن کی ڈھلوان R کے برابر ہے۔ سرکٹ کے ممکنہ ڈی سی آپریٹنگ پوائنٹس لوڈ لائن اور نیون لیمپ کے IV وکر (سیاہ) کے چوراہے پر ہوتے ہیں۔ سرکٹ کو غیر مستحکم اور ارتعاش کرنے کے لیے، لوڈ لائن کو IV وکر کو اس کے منفی مزاحمت والے علاقے میں، b اور d کے درمیان کاٹنا چاہیے، جہاں وولٹیج بڑھتے ہوئے کرنٹ کے ساتھ کم ہوتا ہے۔ اس کی وضاحت خاکہ پر سایہ دار علاقے سے کی گئی ہے۔ اگر لوڈ لائن IV منحنی خطوط کو عبور کرتی ہے جہاں اس کی مثبت مزاحمت ہوتی ہے، تو سایہ دار علاقے سے باہر، یہ ایک مستحکم آپریٹنگ پوائنٹ کی نمائندگی کرتا ہے، لہذا سرکٹ ارتعاش نہیں کرے گا: اگر R بہت بڑا ہے، اسی ترتیب کا جس میں بلب کی "آف" رساو مزاحمت ہے، تو لوڈ لائن اصل اور b کے درمیان IV منحنی خطوط کو عبور کرے گی۔ اس خطے میں، سپلائی سے R کے ذریعے کرنٹ اتنا کم ہوتا ہے کہ بلب کے ذریعے رساو کرنٹ اس سے خون بہاتا ہے، اس لیے کیپسیٹر وولٹیج کبھی بھی Vb تک نہیں پہنچتا اور بلب کبھی فائر نہیں ہوتا ہے۔ زیادہ تر نیون بلب کی رساو مزاحمت 100 ایم او ایم سے زیادہ ہوتی ہے، اس لیے یہ کوئی سنگین حد نہیں ہے۔ اگر R بہت چھوٹا ہے، تو لوڈ لائن c اور d کے درمیان IV وکر کو عبور کرے گی۔ اس خطے میں R کے ذریعے کرنٹ بہت بڑا ہے۔ ایک بار بلب آن ہونے کے بعد، R کے ذریعے کرنٹ اتنا بڑا ہوگا کہ اسے کیپسیٹر سے کرنٹ کے بغیر چلائے گا، اور بلب کے پار وولٹیج کبھی بھی V پر نہیں گرے گا لہذا بلب کبھی بند نہیں ہوگا۔ چھوٹے نیون بلب عام طور پر 500 کلوگرام اور 20 ملیگرام کے درمیان R کی اقدار کے ساتھ ارتعاش کریں گے۔ اگر C چھوٹا نہیں ہے، تو نیون بلب کے ساتھ سیریز میں ایک مزاحم شامل کرنا ضروری ہو سکتا ہے، تاکہ کیپسیٹر کے خارج ہونے پر ہونے والے نقصان کو روکنے کے لیے اس کے ذریعے کرنٹ کو محدود کیا جا سکے۔ اس سے خارج ہونے والے مادہ کے وقت میں اضافہ ہوگا اور تعدد میں قدرے کمی آئے گی، لیکن کم تعدد پر اس کا اثر نہ ہونے کے برابر ہوگا۔ تعدد ارتعاش کی مدت کا حساب استعمال شدہ لیمپ کے ٹوٹنے اور معدومیت وولٹیج کی حد سے لگایا جا سکتا ہے۔ چارج کرنے کی مدت کے دوران، بلب میں زیادہ مزاحمت ہوتی ہے اور اسے اوپن سرکٹ سمجھا جا سکتا ہے، اس لیے باقی آسکیلیٹر ایک آر سی سرکٹ تشکیل دیتا ہے جس میں کیپسیٹر وولٹیج تیزی سے وی ایس کے قریب پہنچتا ہے، جس میں وقت مستقل آر سی ہوتا ہے۔ اگر v (t) کیپسیٹر کے پار آؤٹ پٹ وولٹیج ہے تو وقت کے لیے حل کرنا اگرچہ پہلا پیریڈ دوسروں کے مقابلے میں لمبا ہوتا ہے کیونکہ وولٹیج صفر سے شروع ہوتا ہے، اس کے بعد کے پیریڈز کے وولٹیج ویو فارم وی اور وی بی کے درمیان پہلے سے ملتے جلتے ہیں۔ تو مدت T اس وقت کے درمیان کا وقفہ ہے جب وولٹیج وی تک پہنچتا ہے، اور اس وقت جب وولٹیج وی بی تک پہنچتا ہے۔ یہ فارمولا صرف تقریبا 200 ہرٹز تک کے ارتعاش تعدد کے لیے درست ہے۔ اس سے اوپر مختلف وقت کی تاخیر اصل تعدد کو اس سے کم ہونے کا سبب بنتی ہے۔ گیس کو آئنائز اور ڈی آئنائز کرنے کے لیے درکار وقت کی وجہ سے، نیون لیمپ سست رفتار سے تبدیل کرنے والے آلات ہیں، اور نیون لیمپ آسکیلیٹر تقریبا 20 کلو ہرٹز کی اعلی تعدد تک محدود ہے۔ نیون لیمپ کے ٹوٹنے اور معدومیت کے وولٹیج اسی طرح کے حصوں کے درمیان مختلف ہو سکتے ہیں۔ مینوفیکچررز عام طور پر ان پیرامیٹرز کے لیے صرف وسیع حدود کی وضاحت کرتے ہیں۔ لہذا اگر ایک عین مطابق تعدد مطلوب ہے تو سرکٹ کو آزمائش اور غلطی کے ذریعے ایڈجسٹ کیا جانا چاہیے۔ درجہ حرارت کے ساتھ حد بھی بدلتی ہے، اس لیے نیون لیمپ آسکیلیٹرز کی تعدد خاص طور پر مستحکم نہیں ہوتی ہے۔ دیگر آرام دہ آکسیلیٹرز کی طرح، نیون بلب آکسیلیٹر میں فریکوئنسی کا استحکام کم ہوتا ہے، لیکن اسے نیون بلب کے ساتھ سیریز میں لاگو ہونے والے بیرونی پیریڈک وولٹیج کے ساتھ مطابقت پذیر (داخل) کیا جا سکتا ہے۔ یہاں تک کہ اگر بیرونی فریکوئنسی آسکیلیٹر کی قدرتی فریکوئنسی سے مختلف ہے، تو لاگو کردہ سگنل کی چوٹیاں بلب کی بریک ڈاؤن کی حد سے تجاوز کر سکتی ہیں، جس سے کیپسیٹر کو قبل از وقت خارج کیا جا سکتا ہے، تاکہ آسکیلیٹر کی مدت لاگو شدہ سگنل پر بند ہو جائے۔ دلچسپ طرز عمل بیرونی وولٹیج کے طول و عرض اور تعدد میں تبدیلی کا نتیجہ ہو سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ارتعاش ایک ارتعاش وولٹیج پیدا کر سکتا ہے جس کی تعدد بیرونی تعدد کا ذیلی ضرب ہے۔ اس رجحان کو "سب ملٹی پلیکیشن" یا "ڈیملٹی پلیکیشن" کے نام سے جانا جاتا ہے، اور اس کا مشاہدہ پہلی بار 1927 میں بالتھاسار وین ڈیر پول اور ان کے ساتھی جان وین ڈیر مارک نے کیا تھا۔ بعض صورتوں میں سرکٹ میں مشاہدہ کردہ ارتعاش کی تعدد کے ساتھ بیرونی تعدد کا تناسب ایک عقلی نمبر ہو سکتا ہے، یا یہاں تک کہ ایک غیر معقول بھی ہو سکتا ہے (مؤخر الذکر کیس کو "نیم مدتی" نظام کے نام سے جانا جاتا ہے)۔ جب پیریڈک اور کواسی پیریڈک حکومتیں اوورلیپ ہوتی ہیں، تو سرکٹ کا طرز عمل ایپیریوڈک ہو سکتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ ارتعاش کا نمونہ کبھی دہرایا نہیں جاتا ہے۔ یہ اپریوڈسیٹی سرکٹ کے افراتفری زدہ ہونے کے رویے سے مطابقت رکھتی ہے (افراتفری کا نظریہ دیکھیں)۔ جبری نیون بلب آسکیلیٹر پہلا نظام تھا جس میں افراتفری کا مشاہدہ کیا گیا تھا۔ وان ڈیر پول اور وین ڈیر مارک نے ڈیملٹپلیکیشن کے ساتھ اپنے تجربات کے بارے میں لکھا ہے کہ فریکوئنسی کی اگلی کم قیمت پر چھلانگ لگانے سے پہلے اکثر ٹیلی فون ریسیورز میں بے قاعدہ شور سنا جاتا ہے۔ تاہم یہ ایک ذیلی رجحان ہے، جس کا بنیادی اثر باقاعدہ فریکوئنسی ڈیملٹپلیکیشن ہے۔ کسی بھی وقتا فوقتا ارتعاش نے ایک موسیقی کا لہجہ پیدا کیا ہوگا ؛ صرف اپریوڈک، افراتفری والے ارتعاش ایک "بے قاعدہ شور" پیدا کریں گے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ افراتفری کا پہلا مشاہدہ تھا، حالانکہ وین ڈیر پول اور وین ڈیر مارک کو اس وقت اس کی اہمیت کا احساس نہیں تھا۔ یہ بھی دیکھیں کہ ریلیکسشن آسکیلیٹر شمٹ ٹرگر 555 ٹائمر منفی مزاحمت نوٹ حوالہ جات ایس او پیئرسن اور ایچ سینٹ جی اینسن، نیون سے بھرے لیمپ کی کچھ برقی خصوصیات کا مظاہرہ، فزیکل سوسائٹی آف لندن کی کارروائی، vol.34، نمبر۔ 1 (دسمبر 1921)، پی پی۔ 175-176 ایس او پیئرسن اور ایچ سینٹ جی اینسن، دی نیون ٹیوب ایز اے مینز آف پروڈیوسنگ انٹرمیٹنٹ کرنٹس، پروسیڈنگز آف دی فزیکل سوسائٹی آف لندن، جلد۔ 34، نہیں۔ 1 (دسمبر 1921)، پی پی۔ 204-212 اینالاگ سرکٹس الیکٹرانک آسکیلیٹر