Single-wire transmission line
একটি একক তারের সঞ্চালন লাইন (বা একক তারের পদ্ধতি) হল শুধুমাত্র একটি বৈদ্যুতিক পরিবাহী ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক শক্তি বা সংকেত প্রেরণের একটি পদ্ধতি। এটি একটি সম্পূর্ণ সার্কিট সরবরাহকারী একজোড়া তারের স্বাভাবিক ব্যবহারের বিপরীতে, বা সেই উদ্দেশ্যে (কমপক্ষে) দুটি কন্ডাক্টর সম্বলিত একটি বৈদ্যুতিক তারের বিপরীত। একক-তারের ট্রান্সমিশন লাইনটি একক-তারের আর্থ রিটার্ন সিস্টেমের মতো নয়, যা এই নিবন্ধে অন্তর্ভুক্ত করা হয়নি। পরের সিস্টেমটি মাটির মধ্য দিয়ে একটি রিটার্ন কারেন্টের উপর নির্ভর করে, স্থল টার্মিনাল ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে দ্বিতীয় কন্ডাক্টর হিসাবে পৃথিবীকে ব্যবহার করে। একক তারের সঞ্চালন লাইনে কোনও ধরনের দ্বিতীয় পরিবাহী থাকে না। ইতিহাস 1780-এর দশকের গোড়ার দিকে লুইজি গালভানি প্রথম ব্যাঙের পা কাঁপিয়ে দেওয়ার ক্ষেত্রে স্থির বিদ্যুতের প্রভাব পর্যবেক্ষণ করেছিলেন এবং ব্যাঙের সাথে একটি সম্পূর্ণ সার্কিট জড়িত নির্দিষ্ট ধাতব যোগাযোগের কারণে একই প্রভাব তৈরি হয়েছিল। পরবর্তী প্রভাবটি আলেসান্দ্রো ভোল্টা সঠিকভাবে বুঝতে পেরেছিলেন যে এটি একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ যা অসাবধানতাবশত একটি ভোল্টাইক কোষ (ব্যাটারি) হিসাবে পরিচিত হবে। তিনি বুঝতে পেরেছিলেন যে এই ধরনের বিদ্যুৎ সঞ্চালনের জন্য একটি সম্পূর্ণ বর্তনীর প্রয়োজন, যদিও বৈদ্যুতিক স্রোতের প্রকৃত প্রকৃতি মোটেও বোঝা যায়নি (মাত্র এক শতাব্দী পরে ইলেক্ট্রন আবিষ্কৃত হবে)। বৈদ্যুতিক মোটর, আলো ইত্যাদির সমস্ত পরবর্তী বিকাশ। একটি সম্পূর্ণ বর্তনীর নীতির উপর নির্ভর করত, সাধারণত এক জোড়া তারের সাথে জড়িত, তবে কখনও কখনও দ্বিতীয় পরিবাহী হিসাবে মাটি ব্যবহার করে (বাণিজ্যিক টেলিগ্রাফির মতো)। ঊনবিংশ শতাব্দীর শেষের দিকে, নিকোলা টেসলা দেখিয়েছিলেন যে অনুরণনের জন্য সুর করা একটি বৈদ্যুতিক নেটওয়ার্ক ব্যবহার করে শুধুমাত্র একটি কন্ডাক্টর ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক শক্তি প্রেরণ করা সম্ভব, যার জন্য কোনও রিটার্ন ওয়্যারের প্রয়োজন নেই। এটিকে "ফেরত ছাড়াই একটি তারের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক শক্তির সংক্রমণ" হিসাবে বলা হত। নিকোলা টেসলা, [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uiug.30112109670726; ভিউ = 1আপ; সেকিউ = 157 গ্রহের সাথে কথা বলা]। কলিয়ার্স উইকলি, ফেব্রুয়ারি 19,1901, পৃষ্ঠা 4-5। "প্রায় দশ বছর আগে, আমি এই সত্যটি উপলব্ধি করেছিলাম যে বৈদ্যুতিক স্রোতকে দূরত্বে নিয়ে যাওয়ার জন্য রিটার্ন ওয়্যার ব্যবহার করার কোনও প্রয়োজন ছিল না, তবে একটি একক তার ব্যবহার করে যে কোনও পরিমাণ শক্তি প্রেরণ করা যেতে পারে। আমি অসংখ্য পরীক্ষার মাধ্যমে এই নীতিটি চিত্রিত করেছি, যা সেই সময়ে বৈজ্ঞানিক পুরুষদের মধ্যে যথেষ্ট মনোযোগ আকর্ষণ করেছিল। 1891, 1892 এবং 1893 সালে কলম্বিয়া কলেজ, এন. ওয়াই. সি, আই. ই. ই, লন্ডন, ফ্রাঙ্কলিন ইনস্টিটিউট, ফিলাডেলফিয়া এবং ন্যাশনাল ইলেকট্রিক লাইট অ্যাসোসিয়েশন, সেন্ট লুইসে এ. আই. ই. ই-এর আগে বৈদ্যুতিক দোলকের সাথে প্রদর্শনী বক্তৃতাগুলি দেখানো হয়েছিল যে বৈদ্যুতিক মোটর এবং একক-টার্মিনাল ভাস্বর বাতিগুলি রিটার্ন ওয়্যার ছাড়াই একক পরিবাহীর মাধ্যমে পরিচালিত হতে পারে। যদিও আপাতদৃষ্টিতে একটি সম্পূর্ণ বর্তনীর অভাব রয়েছে, এই ধরনের টপোলজি কার্যকরভাবে লোডের স্ব-ক্ষমতা এবং উচ্চ সম্ভাব্যতা এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির বিকল্প প্রবাহ, ইনস্টিটিউট অফ ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ার্স অ্যাড্রেস, লন্ডন, ফেব্রুয়ারি 1892-এর সাথে পরজীবী capacitance.Experiments-এর কারণে একটি রিটার্ন সার্কিট অর্জন করে। একটি যন্ত্রকে "পুড়িয়ে ফেলার" চূড়ান্ত উল্লেখটি ছিল একটি যথাযথ প্রতিবন্ধকতা ম্যাচ দেওয়া একটি বড় শক্তি প্রেরণ করার জন্য এই ধরনের ব্যবস্থার ক্ষমতার উপর জোর দেওয়া, যা বৈদ্যুতিক অনুরণনের মাধ্যমে প্রাপ্ত করা যেতে পারে। তত্ত্ব এই পর্যবেক্ষণটি বেশ কয়েকবার পুনরায় আবিষ্কৃত হয়েছে এবং উদাহরণস্বরূপ, 1993 সালের একটি পেটেন্টে বর্ণনা করা হয়েছে। এই অর্থে একক-তারের সঞ্চালন সরাসরি বিদ্যুৎ ব্যবহার করে সম্ভব নয় এবং স্ট্যান্ডার্ড 50-60 Hz পাওয়ার লাইনের ফ্রিকোয়েন্সিগুলির মতো কম ফ্রিকোয়েন্সি বিকল্প বিদ্যুৎগুলির জন্য সম্পূর্ণরূপে অবাস্তব। যাইহোক, অনেক বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে, রিটার্ন সার্কিটের (যা সাধারণত দ্বিতীয় তারের মাধ্যমে সংযুক্ত থাকে) পক্ষে একটি বড় পরিবাহী বস্তুর স্ব-এবং পরজীবী ধারণক্ষমতা ব্যবহার করা সম্ভব, সম্ভবত লোডের আবাসন নিজেই। যদিও এমনকি বড় বস্তুর স্ব-ক্যাপ্যাসিট্যান্স সাধারণ অর্থে ছোট, যেমন টেসলা নিজেই প্রশংসা করেছিলেন যে পর্যাপ্ত পরিমাণে বড় ইন্ডাক্টর (ব্যবহৃত ফ্রিকোয়েন্সির উপর নির্ভর করে) ব্যবহার করে সেই ক্যাপ্যাসিট্যান্সকে অনুরণিত করা সম্ভব, এই ক্ষেত্রে সেই ক্যাপ্যাসিট্যান্সের বড় প্রতিক্রিয়া বাতিল হয়ে যায়। এটি একটি অত্যন্ত উচ্চ ভোল্টেজ উৎসের প্রয়োজন ছাড়াই একটি বড় বিদ্যুৎ প্রবাহ (এবং লোডে একটি বড় শক্তি সরবরাহ করা) করতে দেয়। যদিও বিদ্যুৎ সঞ্চালনের এই পদ্ধতিটি দীর্ঘকাল ধরে বোঝা গেছে, তবে বিদ্যুৎ সঞ্চালনের জন্য এই নীতির কোনও বাণিজ্যিক প্রয়োগ হয়েছে কিনা তা স্পষ্ট নয়। 1899 সালের গোড়ার দিকে, আর্নল্ড সমারফেল্ড একটি গবেষণাপত্র প্রকাশ করেছিলেন যা পৃষ্ঠ তরঙ্গ হিসাবে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি শক্তি প্রচারের জন্য একক নলাকার কন্ডাক্টর (তার) ব্যবহারের পূর্বাভাস দিয়েছিল। সমরফেল্ডের "তারের তরঙ্গ" একটি প্রচারমূলক পদ্ধতি হিসাবে তাত্ত্বিক আগ্রহের বিষয় ছিল, তবে এই ধরনের যে কোনও পরীক্ষার জন্য পর্যাপ্ত উচ্চ রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি তৈরির জন্য প্রযুক্তি বিদ্যমান থাকার কয়েক দশক আগে, ব্যবহারিক প্রয়োগগুলি তো দূরের কথা। আরও কী, সমাধানটি তার মধ্যে (বা বাইরে) শক্তির সংযোগ বিবেচনা না করে একটি অসীম সংক্রমণ লাইনের বর্ণনা দিয়েছে। বিশেষ ব্যবহারিক আগ্রহের বিষয় ছিল, যদিও, একটি সমাক্ষ তারের কেন্দ্র পরিবাহী হিসাবে একই তারের ব্যবহারের তুলনায় যথেষ্ট কম সংকেত ক্ষীণকরণের পূর্বাভাস। একটি তারের মাধ্যমে একটি ধ্রুপদী স্রোতের কারণে পূর্ণ সঞ্চারিত শক্তির পূর্ববর্তী ব্যাখ্যার বিপরীতে, এই ক্ষেত্রে পরিবাহীর মধ্যে স্রোতগুলি অনেক ছোট, একটি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গ (রেডিও তরঙ্গ) আকারে সঞ্চারিত শক্তি সহ। কিন্তু এই ক্ষেত্রে, তারের উপস্থিতি সেই তরঙ্গকে দূরে বিকিরণ করার পরিবর্তে লোডের দিকে পরিচালিত করার কাজ করে। কোক্স (বা অন্যান্য দুই-তারের ট্রান্সমিশন লাইন) ব্যবহারের তুলনায় ওহমিক ক্ষতি হ্রাস বিশেষত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে একটি সুবিধা যেখানে এই ক্ষতিগুলি খুব বড় হয়ে যায়। ব্যবহারিকভাবে বলতে গেলে, মাইক্রোওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সিগুলির নিচে এই ট্রান্সমিশন মোডের ব্যবহার তারের চারপাশে খুব প্রসারিত ক্ষেত্রের নিদর্শনগুলির কারণে খুব সমস্যাযুক্ত। পরিবাহী বরাবর পৃষ্ঠ তরঙ্গের সাথে যুক্ত ক্ষেত্রগুলি অনেক পরিবাহী ব্যাসের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, তাই এই অঞ্চলে অসাবধানতাবশত উপস্থিত ধাতব বা এমনকি অস্তরক পদার্থগুলি মোডের প্রসারণকে বিকৃত করবে এবং সাধারণত প্রসারণের ক্ষতি বাড়িয়ে তুলবে। যদিও আড়াআড়ি দিকে এই মাত্রার উপর কোনও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের নির্ভরতা নেই, প্রসারণের দিকে পরিবাহক দৈর্ঘ্যের ন্যূনতম অর্ধ তরঙ্গ থাকা প্রয়োজন যাতে প্রসারণ মোডটি সম্পূর্ণরূপে সমর্থন করা যায়। এই কারণগুলির জন্য, এবং প্রায় 1950 সালের আগে উপলব্ধ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে, এই ধরনের সংক্রমণের ব্যবহারিক অসুবিধাগুলি তারের সীমাবদ্ধ পরিবাহিতা কারণে হ্রাসকৃত ক্ষতির চেয়ে সম্পূর্ণরূপে বেশি ছিল। 1950 সালে জর্জ গৌবাউ একটি তারের সাথে একটি পৃষ্ঠ তরঙ্গ মোডের সোমারফেল্ডের আবিষ্কার পুনর্বিবেচনা করেছিলেন, তবে এর কার্যকারিতা বাড়ানোর অভিপ্রায় নিয়ে। একটি প্রধান লক্ষ্য ছিল পরিবাহীর চারপাশের ক্ষেত্রগুলির ব্যাপ্তি হ্রাস করা যাতে এই ধরনের তারের জন্য অযৌক্তিকভাবে বড় ছাড়পত্রের প্রয়োজন না হয়। আরেকটি সমস্যা ছিল যে সমারফেল্ডের তরঙ্গ ঠিক আলোর গতিতে (বা বাতাসে আলোর সামান্য কম গতিতে, বায়ু দ্বারা বেষ্টিত একটি তারের জন্য) প্রচারিত হয়েছিল। তার মানে বিকিরণের ক্ষতি হবে। সোজা তারটি একটি দীর্ঘ তারের অ্যান্টেনা হিসাবে কাজ করে, নির্দেশিত মোড থেকে বিকিরণ শক্তি ছিনিয়ে নেয়। যদি প্রসারণ বেগ আলোর গতির নিচে হ্রাস করা যায় তবে আশেপাশের ক্ষেত্রগুলি ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে যায় এবং এইভাবে তারের আশেপাশের অঞ্চল থেকে দূরে শক্তি প্রচার করতে অক্ষম হয়। গৌবাউ এমন একটি তারের উপকারী প্রভাব তদন্ত করেছিলেন যার পৃষ্ঠটি কাঠামোগত (সঠিক সিলিন্ডারের পরিবর্তে) যেমন একটি থ্রেডেড তার ব্যবহার করে প্রাপ্ত করা হবে। আরও উল্লেখযোগ্যভাবে, গৌবাউ তারের চারপাশে একটি অস্তরক স্তর প্রয়োগের প্রস্তাব করেছিলেন। এমনকি একটি অস্তরকের একটি অপেক্ষাকৃত পাতলা স্তর (তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায়) আলোর গতির যথেষ্ট নিচে প্রসারণ বেগকে হ্রাস করবে, একটি দীর্ঘ সোজা তারের পৃষ্ঠ বরাবর একটি পৃষ্ঠ তরঙ্গ থেকে বিকিরণ ক্ষতি দূর করবে। এই পরিবর্তনটি তারের চারপাশে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের পদচিহ্নকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করার প্রভাব ফেলেছিল, যা অন্যান্য ব্যবহারিক উদ্বেগের সমাধান করে। অবশেষে, গৌবাউ এই ধরনের সঞ্চালন লাইন থেকে বৈদ্যুতিক শক্তি উৎক্ষেপণ (এবং গ্রহণ) করার জন্য একটি পদ্ধতি উদ্ভাবন করেন। পেটেন্ট করা গৌবাউ লাইন (বা "জি-লাইন") ডাইলেক্ট্রিক উপাদান দিয়ে আবৃত একটি একক কন্ডাক্টর নিয়ে গঠিত। প্রতিটি প্রান্তে একটি প্রশস্ত ডিস্ক রয়েছে যার মাঝখানে একটি গর্ত রয়েছে যার মধ্য দিয়ে ট্রান্সমিশন লাইনটি যায়। ডিস্কটি একটি শঙ্কু-এর ভিত্তি হতে পারে, যার সংকীর্ণ প্রান্তটি সাধারণত সমাক্ষ ফিড লাইনের ঢালের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং ট্রান্সমিশন লাইন নিজেই সমাক্ষের কেন্দ্র পরিবাহীর সাথে সংযুক্ত থাকে। এমনকি গৌবাউ-এর নকশায় পার্শ্ববর্তী ক্ষেত্রগুলির পরিমাণ হ্রাস পেলেও, এই ধরনের যন্ত্র শুধুমাত্র ইউ. এইচ. এফ ফ্রিকোয়েন্সি এবং তার উপরে ব্যবহারিক হয়ে ওঠে। টেরাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে প্রযুক্তিগত বিকাশের সাথে, যেখানে ধাতব ক্ষতি এখনও বেশি, পৃষ্ঠ তরঙ্গ এবং গৌবাউ লাইন ব্যবহার করে সংক্রমণের ব্যবহার আশাব্যঞ্জক বলে মনে হয়। ই-লাইন 2003 থেকে 2008 সাল পর্যন্ত সমারফেল্ডের আসল খালি (আনকোটেড) তার ব্যবহার করে একটি সিস্টেমের জন্য পেটেন্ট দায়ের করা হয়েছিল, তবে গৌবাউ দ্বারা বিকশিত অনুরূপ একটি লঞ্চার নিয়োগ করা হয়েছিল। এটি 2009 সাল পর্যন্ত "ই-লাইন" নামে প্রচারিত হয়েছিল। এই রেখাটি সম্পূর্ণরূপে অ-বিকিরণকারী বলে দাবি করা হয়, যা পূর্বে অবহেলিত আড়াআড়ি-চৌম্বকীয় (টিএম) তরঙ্গ দ্বারা শক্তি প্রচার করে। যোগাযোগের উদ্দেশ্যে বিদ্যমান বিদ্যুৎ লাইনগুলি ব্যবহার করে উচ্চ তথ্য হারের চ্যানেলগুলি উদ্দেশ্যমূলক প্রয়োগ। আরও দেখুন পাওয়ার লাইন যোগাযোগ সিঙ্গল-এন্ডেড সিগন্যালিং সিঙ্গল-ওয়্যার আর্থ রিটার্ন সারফেস ওয়েভ রেফারেন্স পাওয়ার কেবল বৈদ্যুতিক শক্তি বিতরণ