विद्युत् गोंगाट

विद्युत् गोंगाट : विद्युत् प्रयुक्तींच्या किंवा प्रणालींच्या कार्यात व्यत्यय आणणाऱ्या अनिष्ट विद्युत् दाबांना आणि प्रवाहांना विद्युत् गोंगाट किंवा गोंगाट म्हणतात. विद्युत् गोंगाटामुळे निरनिराळ्या आवाजांत (दूरध्वनी, रेडिओ ग्राही), चित्रांमध्ये (दूरचित्रवाणी, रडार) विकृती निर्माण होतात. तसेच रेडिओ मार्गनिर्देशन (रेडिओ तरंगांच्या साहाय्याने यानाचे नियंत्रण), इलेक्ट्रॉनिकी नियंत्रक, संगणक यांसारख्या विद्युत् प्रणालींच्या कार्याच्या अचूकतेवर मर्यादा येतात. तसेच संकेतांच्या प्रेषणात व ग्रहणात व्यत्यय निर्माण होतो.

गोंगाट पुढील मुख्य कारणांमुळे उत्पन्न होऊ शकतो : (१) विद्युत् प्रणालींतील अंतर्गत प्रयुक्तींमुळे (उदा., रोधक), (२) आंतरतारकीय अवकाशातून येणाऱ्या प्रारणांमुळे म्हणजे तरंगरुपी ऊर्जेमुळे (उदा., विद्युत् स्थितिक क्षोभ सीत्त्कार, मोठा आवाज किंवा अचानकपमे येणारा तर तीव्र आवाज यामुळे अपेक्षित संकेताच्या वा ध्वनीच्या ग्रहणात, वापरात वा उपभोगात व्यत्यय येतो) व (३) विद्युत् चलित्र मोटर, संपीडक (दाब वाढविण्याचे यंत्र) अंतर्ज्वलन एंजिन (एंजिनाच्या आतच इंधन जाळण्याची व्यवस्था असलेले एंजिन) यांसारख्या अवजड सामग्रीतून निर्माण होणाऱ्या (मानवनिर्मित) विद्युत् तरंगांमुळे.

नैसर्गिक विद्युत् स्थितिक क्षोभामुळे निर्माण होणारे गोंगाट एका विशिष्ट पातळीपेक्षा कमी करणे शक्य नसते परंतु योग्य ते अभिकल्प (आराखडे) उपयोगात आणून विद्युत् प्रणाली जास्तीत जास्त कार्यक्षमतेने कार्य करतील अशी व्यवस्था करता येते. मानवनिर्मित व उपकरणांतर्गत गोंगाट बहुधा नाहीसे करता येतात.

प्रकार : गोंगाटाचे यदृच्छ (स्वैर) आणि अयदृच्छ हे प्रमुख प्रकार पडतात. ज्यांची पूर्वकल्पना येऊ शकत नाही, अशा स्वैर गोंगाटाला यदृच्छ गोंगाट म्हणतात, परंतु यदृच्छ गोंगाटात सांख्यिकीय (संख्याशास्त्राच्या) दृष्टीने नियमितपणा असू शकतो.

उष्मीय गोंगाट : रोधकात उष्मतेमुळे उद्दीपित झालेल्या मुक्त इलेक्ट्रॉनांच्या यदृच्छ गतींमुळे रोधकाच्या अग्रांपाशी अनियमितपणे बदलणारा कालपरिवर्ती (काळनुसार बदलणारा) विद्युत् दाब निर्माण होतो. त्याला ऊष्मीय गोंगाट म्हणतात. या प्रकारच्या गोंगाटाला मंडल ‘गोंगाट रोधक गोंगाट’ किंवा ‘जॉन्सन गोंगाट’ असेही म्हणतात. रोधकाशी निगडित असलेल्या गोंगाट विद्युत् दाबाचे मान (दिशाविरहित धन मूल्य) पुढील सूत्रावरून मिळते.

e_n² = 4 k T R B_n

येथे e_n=  गोंगाटाच्या कंप्रता पट्टविस्तारातील (संकेताचे उपयुक्त कंप्रता (दर सेकंदास होणाऱ्या दोलनांची संख्या) घटक असलेल्या पट्टाच्या कंप्रता मर्यादांमधील फरकातील) विद्युत् दाब घटकांचे माध्य वर्गमूळ [प्रत्यावर्ती (मूल्य व दिशा दर सेकंदास उलट सुलट बदलणाऱ्या) विद्युत् दाबाची तात्कालिक मूल्ये घेऊन त्यांच्या वर्गांच्या बेरजेच्या सरासरीचे काढलेले वर्गमूळ], K =  बोल्टस्मान स्थिरांक (१.३७४×१०^-२३ जूल/ ^०के), T =  निरपेक्ष तापमान (^०के), R=  संरोधाचा (प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहाला मंडलाकडून होणारा एकून विरोध) रोध घटक (ज्यामध्ये ऊष्मीय क्षोभण होते असा घटक) व B_n = गोंगाटाचा कंप्रता पट्टविस्तार आहे.

१,००,००० ओहम रोधामुळे ५,००० हर्ट्‌झ (प्रतिसेंकंदास होणारी आंदोलने) कंप्रता पट्टविस्तारासाठी कोठी तापमानाला २.८ मायक्रोव्होल्ट (माध्य वर्गमुळ) गोंगाट विद्युत् दाबाची निर्मिती होते.

नलिका गोंगाट : उष्मीय गोंगाटाप्रमाणे नलिकेतून वाहणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांच्या गतींतील अनिश्चित बदलांमुळे इलेक्ट्रॉन नलिकांमध्ये गोंगाट निर्माण होतो. नलिका गोंगाटांचे पुढील प्रकार पडतात : (अ) तप्त ऋणाग्रापासून (ऋण वर्चस् असलेल्या विद्युत् अग्रापासून) उत्सर्जित होणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांच्या उत्पत्तीत होणाऱ्या अनिश्चित बदलांमुळे शॉट गोंगाट निर्माण होतो. (आ) निर्वात नलिकेतील दोन किंवा अनेक धनाग्रांकडे (धन वर्चस् असलेल्या विद्युत् अग्रांकडे) विभागल्या जाणाऱ्या विद्युत् प्रवाहांत होणाऱ्या बदलांमुळे विभाजन गोंगाट निर्माण होण्याची शक्यता असते. (इ) वायुभरित नलिकांमध्ये वायूच्या आयन निर्मितीत (धन किंवा ऋण भारित अणू, रेणू वा अणुगट नर्माण होण्याच्या क्रियेत) होणाऱ्या अनिश्चित बदलांमुळे वायू गोंगाट निर्माण होतो. (ई) द्वितीयक इलेक्ट्रॉनांच्या उत्पत्तीच्या होणाऱ्या अनिश्चित बदलांमुळे द्वितीयक उत्सर्जन गोंगाट निर्माण होतो. (उ) लुकलुक (फ्लिकर) गोंगाट हा प्रकार मुख्यतः ऑक्साइडलेपित नलिकांत मंद गतीने होणाऱ्या आंदोलनांच्या (नीच-कंप्रता) स्वरूपात असतो. ही आंदोलने ऋणाग्राच्या निरनिराळ्या भागांतून बाहेर पडणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांच्या अनियमित बदलांमुळे निर्माण होऊ शकतात. त्यामुळे शॉट गोंगाटापेक्षा लुकलुक गोंगाट थोडासा भिन्न आहे. शॉट गोंगाट व लुकलुक गोंगाट यांची अधिक माहिती तापायनिक उत्सर्जन या नोंदीत दिलेली आहे. (ऊ) निरनिराळ्या अग्रांच्या जोडणीमध्ये निर्माण होणाऱ्या गोंगाटास संपर्क गोंगाट म्हणतात. (ए) प्रवर्तित आदान मंडल गोंगाट : अतिउच्च कंप्रतांवर ऋण नियंत्रक जालकाग्रामधून जाणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांच्या संख्येत होणाऱ्या यादृच्छिक (अनिश्चित) बदलांमुळे बऱ्याच मोठ्या परमप्रसराचा (स्थिर स्थितीपासून होणाऱ्या कमाल स्थांनांतरणाचा) प्रवर्तित विद्युत् प्रवाह निर्माण होऊ शकतो. त्यामुळे आदान मंडलात प्रवर्तित गोंगाट निर्माण होतो.

वरीलपैकी शॉट गोंगाट, विभाजन गोंगाट आणि प्रवर्तित आदान मंडल (किंवा जालकाग्र) गोंगाट यांचा नलिका मंडलात प्रामुख्याने विचार करावा लागतो. [⟶ इलेक्ट्रॉनीय विवर्धक गोंगाट].

अर्धसंवाहकामधील यदृच्छ गोंगाट : [संवाहक व निरोधक यांच्या दरम्यानची विद्युत् संवाहकता असणाऱ्या पदार्थाला अर्धसंवाहक म्हणतात, ⟶ अर्धसंवाहक]. इलेक्ट्रॉन नलिकांतील किंवा रोधकातील गोंगाटाप्रमाणेच अर्धसंवाहकांत (द्विप्रस्थ ट्रँझिस्टर इ.) ऊष्मीय गोंगाटाची उत्पत्ती होते. विद्युत् क्षेत्र वापरले असता मुक्त वाहकांच्या (इलेक्ट्रॉन व विवर) घनतेत होणाऱ्या दोलनांमुळे (चढ उतारांमुळे) ट्रँझिस्टरमध्ये शॉट गोंगाट निर्माण होतो. हा गोंगाट ट्रँजिस्टरच्या प्रत्यक्ष रोधामुळे निर्माण होऊ शकणाऱ्या गोंगाटापेक्षा जास्त (अतिरिक्त) असतो. ट्रँझिस्टरमध्ये निरनिराळ्या अग्रांकडे विभागल्या जाणाऱ्या विद्युत् प्रवाहांमुळे विभाजन गोंगाटही निर्माण होऊ शकतो.

प्रारित यदृच्छ गोंगाट : विद्युत् उपकरणांच्या बाहेरुन येणाऱ्या विद्युत् चुंबकीय प्रारणांमुळे एक अनिश्चित प्रकारचा गोंगाट निर्मीम होतो. याचा उगम गडगडाटी वादळे किंवा तत्सम नैसर्गिक विद्युत् घटनांमद्यचे असतो. अशा प्रकारच्या गोंगाट तरंगांना विद्युत् स्थितिक क्षोभ म्हणतात. या प्रकारच्या आणि विद्युत् उपकरणांतून निर्माण होणाऱ्या मानवनिर्मित गोंगाटांमुळे रेडिओ ग्राहित घरघर, खरखर किंवा तडतड ऐकू येते. यांशिवाय आंतरतारकीय गोंगाट नावचा एक प्रकारचा गोंगाट स्थिर पार्श्वभूमीवर ऐकू येतो. याचा उगम आकाशगंगा, सूर्य, सूर्यकुल इत्यादींपासून येत राहणाऱ्या रेडिओ तरंगांमध्ये सतो. सूर्यावरील डागांमधील बदल, सौरवादळांसरखे सौर उत्पात होतात, त्या वेळी या गोंगाटात लक्षणीय वाढ झालेली दिसून येते. [⟶रेडिओ ज्योतिषशास्त्र].

अयदृच्छ गोंगाट : या प्रकारचा गोंगाट मुख्यतः अन्य विद्युत् उपकरणांतून, अन्य विद्युत् प्रणालींशी होणाऱ्या अनिष्ट जोडणीतून किंवा विद्युत् मंडलातील अनावश्यक आंदोलनांतून उत्पन्न होणाऱ्या विद्युत् प्रारणांमुळे निर्माण होतो.

 गोंगाट मापन : गोंगाटाचे मापन, सामन्यतः एकाद्या विशिष्ट कलखंडासाठी केलेल्या गोंगाट शक्तीच्या मापनाच्या स्वरूपात असते. या प्रकारच्या मापनावरून उपकरणांतील गोंगाटाच्या पातळीची कल्पना येते. उपकरणाच्या वपरानुसार कमीत कमी गोंगाटाच्या पातळीवर बंधने येतात. उदा., रेडिओ ज्योतिषशास्त्रातील संदेश मापने अतिसूक्ष्म असल्यामुळे गोंगाटाची पातळी अत्यंत कमी असावी लागते. त्यामुळे या शास्त्रातील मापने प्रारणमापकाच्या साहाय्याने अचूक घेतली जातात.

गोंगाट उद्‌गमापासून उत्पन्न होणाऱ्या गोंगाटाचे रेखीय विवर्धकाच्या साहाय्याने वर्धन करून त्यानंतर द्विघाती अभिज्ञातक आणि निम्नपारक छानक [नीच कंप्रता पुढे जाऊ देणारी गाळणी ⟶छानक, विद्युत्] यांचा वापर करून गोंगाट पातळीचे वा शक्तीचे ध्वनि-पातळी मापकावर प्रत्यक्ष मापन करता येते. यासाठी करण्यात येणारी उपकरणांची मांडणी आकृतीत दरशविली आहे.

उपर्युक्त विद्युत् मंडलाच्या साहाय्याने रेखीय विवर्धकाने पाठविलेल्या कंप्रतापट्ट्यातील गोंगाट-शक्तीचे मापन करता येते. दर्शकाचा प्रतिसाद रेखीय असल्यास त्यावरील वाचन हे आदान विद्युत् दाबाशी समप्रमाणात असते. तपयुग्म (तापमान मोजण्यासाठी वापरण्यात येणारे दोन भिन्न धातूंचे युग्म ⟶ तापमापन] किंवा थर्मिस्टर [उच्च ऋण तापमान निर्देशांक असलेला रोधक ⟶ थर्मिस्टर] हे उत्तम द्विघाती अभिज्ञातक आहेत. इलेक्ट्रॉन नलिका आणि स्फटिक द्विप्रस्थ अभिज्ञातक विशिष्ट पट्टविस्तारासाठी द्विघाती अभिज्ञातक म्हणून वापरता येतात. [⟶ इलेक्ट्रॉनीय मापन].

गोंगाट-अंक : गोंगाटविरहित आदर्श विद्युत् प्रणालीपेक्षा प्रत्याक्षप्रणालीमध्ये किती प्रमाणात गोंगाटनिर्मिती होते, हे दर्शविणारा हा अंक आहे (आदर्श प्रणालीसाठी गोंगाट-अंकाचे मूल्य एक असते). गोंकाटाचा उगम कोणत्याही प्रकारे झालेला असला, तर रेखीय प्रणालीच्या गोंगाट अंकाची एक व्याख्या पुढीलप्रमाणे करता येते.

 येथे N_o =  प्रत्यक्ष प्रणालीचे गोंगाट प्रदान, G_a= उपलब्ध लाभांक, T_o=  प्रमाणित तापमान (२९०^० के.−इन्स्टिट्यूट ऑफ रेडिओ एंजिनिअर्सने प्रमाणित केलेले), B_n =गोंगाट कंप्रतापट्टविस्तार आहे.

संकेत-गोंगाट गुणोत्तर : संकेताशी गोंगाट किती प्रमाणात निगडित आहे, हे दर्शविणारे हे गुणोत्तर असून याचे मूल्य विद्युत् दाब, विद्युत् शक्ती किंवा डेसिबेलमध्ये सांगता येते. ज्यात अंतर्गत रोधामुळेच गोंगाट निर्माण होत असेल, अशा संकेत उगमासाठी अपूर्ण मंडल (ज्या मंडलाच्या प्रदान अग्रांशी कोणताही रोध जोडलेला नाही म्हणजेच ‘अनंत रोध जोडलेला आहे’ अशा मंडलाच्या) स्थितीच्या वेळी संकेत गोंगाटाचे गुणोत्तर जास्तीत जास्त असू शकते (व कमीत कमी गोंगाट निर्माण होतो). अशा प्रकारच्या प्रणालीला आदर्श प्रणाली म्हटल्यास गोंगाट अंकाची व्याख्या पुढीलप्रमाणे करता येते.

   रेखीय प्रणालीसाठी गोंगाट अंकाची किंमत पुढील सूत्रानेही सांगता येते.

  येथे S_in= उपलब्ध आदान संदेश शक्ती S_out = उपलब्ध प्रदान संदेश शक्ती, N_in = उपलब्ध आदान गोंगाट शक्ती N _out= उपलब्ध प्रदान गोंगाट शक्ती आहे.

गोंगाट-अंक डेसिबेल किंवा विद्युत् शक्तीच्या गुणोत्तराने सांगता येतो. गोंगाट अंक ४ याचा अर्थ प्रत्यक्ष प्रणालीचे संकेत-गोंगाट गुणोत्तर आदर्श प्रणालीच्या त्या गुणोत्तराच्या एक चतुर्थांश आहे किंवा ते ६ डेसिबेलने कमी आहे, असा होतो.

सोयीसाठी विवर्धकाचा गोंगाट-अंक मंडलातील प्रथम इलेक्ट्रॉन नलिका आणि तिच्या आदान मंडलावरून ठरविला जातो. कारण इतर नलिका आणि त्यांच्या मंडलांतून होणाऱ्या गोंगाटाचे कमी प्रमाणात विवर्धन होत असल्यामुळे त्यांचे महत्त्व तुलनात्मकदृष्ट्या कमी असते. अशा वेळी अंदाजे गोंगाट−अंक पुढील सूत्राने काढता येतो.

येथे R_eq= प्रथम नलिका व मंडलाचा सममूल्य रोध आणि R_i =  नलिकेचा अंतर्गत रोध आहे.

परिणामी गोंगाट तापमान : प्रमाणित तापणान २९०^० के असताना गोंगाट-अंकाची पुढीलप्रमाणे व्याख्या केली जाते.

येथे Δ_N – प्रणालीने उत्पन्न केलेला गोंगाट

यावरून परिणामी गोंगाट तापमान (T_e) ची व्याख्या करता येते.

या संकलपनेचा उपयोग मुख्यतः कमी गोंगाट असलेल्या प्रणालींसाठी होतो.

आदर्श प्रणालीचे परिणामी गोंगाट तापमान शून्य अंश असते. गोंगाट-अंक ३ डेसिबेल असलेल्या प्रणालीचे तापमान २९०^० के आणि १० डेसिबेल गोंगाट अंक असल्यास ते २,६१०^० अंश के असते.

पहा : अवगम सिद्धांत इलेक्ट्रॉनिकी विवर्धक गोंगाट छानक, विद्युत ध्वनि-मुद्रण व पुनरुत्पादन पुंज इलेक्ट्रॉनिकी रेडिओ तरंग प्रसारण.

संदर्भ : 1. Davenport, W. B. Root W. I. Introduction to random signals and Noise, New York, 1958.

           2. Schwartz M. information Transmission Modulation and Noise, New York, 1980.

           3. Van Der ziel A. Noise Sources Characterization and Measurement , New York, 1970.

शेंडे, अ. वा.

“