संधारित्र चार्जिंग समय. सापेक्ष ढांकता हुआ स्थिरांक. संधारित्र उपकरण. क्षमता किस पर निर्भर करती है?

लेकिन ऐसे अन्य घटक भी हैं जो संचय करने का काम करते हैं विद्युतीय ऊर्जा, अर्थात् संधारित्र जिसे हम आज पेश करेंगे और प्रारंभ करनेवाला जिसे हम बाद में पेश करेंगे। ये दो घटक "अभिकर्मक" नामक एक समूह बनाते हैं, और जब वे आदर्श होते हैं, यानी, उनका कोई नुकसान नहीं होता है, जिसे प्रतिरोधी घटक माना जा सकता है, तो वे कभी गर्म नहीं होते हैं। वे अपने बीच ऊर्जा का संचय और आदान-प्रदान करते हैं।

याद रखें जब हम किसी धातु पिंड पर धनात्मक और ऋणात्मक आवेश लगाते हैं? और फिर हम उन्हें एक धातु की छड़ से जोड़ते हैं। जब तक दोनों एक ही स्थिति में नहीं आ गए तब तक नकारात्मक से सकारात्मक शरीर में इलेक्ट्रॉनों को प्रसारित करके अंगों को छुट्टी दे दी गई विद्युतीय संभाव्यता. आंतरिक संरचनाकैपेसिटर हमें इस अनुभव की याद दिलाता है। अंजीर में. 1 आप दो धातु की गेंदों को एक मौलिक संधारित्र बनाते हुए देख सकते हैं।

इसकी मदद से सरल उपकरणहम कुछ बहुत सटीक अवधारणाएँ स्थापित करने जा रहे हैं। अपने डिवाइस को चार्ज करने के लिए, हम इसके शीर्ष बार को बैटरी के सकारात्मक सिरे पर और इसके टर्मिनल को नकारात्मक सिरे के नीचे रख सकते हैं। तुरंत, इलेक्ट्रॉन स्टैक से निचली गेंद तक और ऊपरी गेंद से स्टैक तक प्रसारित होते हैं।

यह परिसंचरण केवल तात्कालिक होता है जब बार बनाए रखा जाता है; कुछ समय बाद परिसंचरण रुक जाता है क्योंकि आवेशों का संतुलन बन जाता है। यदि हम अनंत मीटर का उपयोग करके दो छड़ों के बीच वोल्टेज को माप सकते हैं आंतरिक प्रतिरोध, हम देखेंगे कि धातु की गेंदों में संभावित अंतर होता है, वोल्टेज के बराबरकोशिकाएं.

सबसे दिलचस्प बात यह है कि जिस वोल्टेज पर प्राथमिक संधारित्र को चार्ज किया गया था वह बैटरी से डिवाइस को डिस्कनेक्ट करने के बाद भी कभी नहीं खोता है। यदि गठित संधारित्र सही है और मीटर में अनंत प्रतिरोध है, तो यह हर दूसरे घंटे उसी वोल्टेज को माप सकता है।

जैसा कि आप हमारी विशेषज्ञता से जानते हैं, हर किसी का एक आरेख के माध्यम से प्रतिनिधित्व होता है। चित्र 2 में हम अपने प्राथमिक संधारित्र का एक अत्यंत विशिष्ट आकार के साथ एक सर्किट बनाते हुए एक प्रतिनिधित्व देख सकते हैं जो हमें संधारित्र को चार्ज और डिस्चार्ज करने की अनुमति देगा। वह तत्व जो चार्ज सर्किट को डिस्चार्ज सर्किट में परिवर्तित करता है उसे इन्वर्टर स्विच कहा जाता है और इसमें एक धातु फ़ॉइल होता है जो सर्किट के एक या दूसरे अनुभाग के साथ भौतिक संपर्क में होता है।

यह एक शुरुआतकर्ता के लिए एक कठिन सर्किट है; तो आइए इसे विस्तार से समझाते हैं। ये ब्लेड बाईं ओर के दो टर्मिनलों पर घूमते हैं और बारी-बारी से दाईं ओर के ऊपर या नीचे के टर्मिनलों को जोड़ते हैं। लुइस डेविला को "मल्टीमीटर का उपयोग करना" शीर्षक के साथ। वास्तव में, एक आस्टसीलस्कप आपको यह देखने की अनुमति देता है कि समय के साथ संधारित्र में वोल्टेज कैसे बदलता है। हम कह सकते हैं कि यह एक घनत्व आलेखक है, जो हर सेकंड एक काउंटर से मापने और परिणाम को आलेखित करने के बराबर है।

किसी प्रक्रिया को शब्दों में समझाना बेहद कठिन है, इसलिए हम प्रतीकात्मक रूप में संक्षेपित प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। अंत में, बैटरी ट्रांसफर पर बायाँ-क्लिक करें और डेस्कटॉप पर जाएँ जहाँ आप बैटरी ढूंढना चाहते हैं। फिर पिछले पाठ में दर्शाए अनुसार आरेख पर जाएँ।

सर्किट को असेंबल करने के बाद या प्रत्येक घटक को चिपकाने के समय, आपको इसे एक मान निर्दिष्ट करने की आवश्यकता है। चयनित घटक पर डबल क्लिक करें और एक डायलॉग बॉक्स दिखाई देगा जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। उसी तरह, हम कैपेसिटर पर डबल क्लिक करते हैं और चित्र 5 में संवाद बॉक्स बिजली इकाइयों के साथ दिखाई देगा। ऐसा करने के लिए, रंगीन पट्टियों वाले आइकन का चयन करें और फिर रूपरेखा के नीचे ग्राफ़िक खोलें। जब आप छवि पर क्लिक करते हैं, तो एक स्क्रीन दिखाई देती है जो आपको स्केल चुनने की अनुमति देती है।

उसे अगली ड्राइंग के लिए प्रवृत्त करना। वांछित प्लॉट चित्र 7 में देखा जा सकता है। वास्तव में, संधारित्र डिस्चार्ज नहीं होता है, हमेशा ऐसे मान पर चार्ज रहता है जो पहले 1 μS वाले मान से 38.4% कम हो जाता है। इस प्रकार के वक्र को घातीय कहा जाता है और यह हमेशा तब होता है जब एक प्रतिक्रियाशील घटक एक प्रतिरोधी घटक के साथ जुड़ता है। हमारे चार्ज और डिस्चार्ज सर्किट में, हम अपने कैपेसिटर के दो टर्मिनलों को डिस्कनेक्ट करने के लिए एक डबल स्विच का उपयोग करते हैं।

संधारित्र चार्ज वक्र

वास्तव में, बैटरी के नकारात्मक टर्मिनल और अवरोधक के निचले टर्मिनल और संधारित्र के निचले टर्मिनल दोनों को स्थायी रूप से जमीन से जोड़ा जा सकता है, क्योंकि यह करंट को रोकने के लिए सर्किट में एक बिंदु पर रुकावट डालने के लिए पर्याप्त है। जिस तरह एक कैपेसिटर तेजी से डिस्चार्ज होता है, उसी तरह जब बैटरी और कैपेसिटर के बीच कोई अवरोधक होता है तो यह भी तेजी से चार्ज होता है। ज्ञात मूल्य. अंजीर में. 10, एक सर्किट देखा जा सकता है जिसमें स्विच को हिलाने पर कैपेसिटर को 10V स्रोत से चार्ज किया जाता है या जमीन पर डिस्चार्ज किया जाता है।

जब स्विच उठाया जाता है तो कैपेसिटर चार्ज हो जाता है और वोल्टेज बढ़ जाता है, जब यह गिरता है तो रेसिस्टर जुड़ा होता है और वोल्टेज कम हो जाता है। यहां हमें सिमुलेशन के बारे में दो बहुत महत्वपूर्ण बातें समझाने की जरूरत है। आप वास्तव में अपनी इच्छित कुंजी का चयन कर सकते हैं क्योंकि कुंजी पर डबल-क्लिक करने पर, एक संवाद बॉक्स दिखाई देगा जो आपसे पूछेगा कि आप किस कुंजी को नियंत्रित करना चाहते हैं। दूसरे, किसी कुंजी को एक सेकंड के दो लाखवें हिस्से में खोलना और बंद करना असंभव है। निःसंदेह हम दबाने और दबाने के बीच कुछ सेकंड का समय लेते हैं।

ऐसा होता है कि सिमुलेशन वास्तविक समय में नहीं चलता है। वास्तव में, सर्किट वास्तव में असेंबल नहीं किया जाता है, बल्कि समीकरणों को हल करता है, लेकिन इतनी गति से कि उन्हें एक ग्राफ पर दर्शाया जा सके; हालाँकि वास्तविक समय में नहीं. सिम्युलेटेड समय को स्क्रीन के नीचे पढ़ा जा सकता है जहां यह "समय" कहता है। क्या आप आसानी से समझा सकते हैं कि संधारित्र के डिस्चार्ज होने पर वोल्टेज तेजी से क्यों बदलता है? इसे साबित करने के लिए आपको गणित का उपयोग करना होगा, लेकिन विशुद्ध रूप से अकादमिक प्रदर्शन करने से पहले मकसद का अनुमान लगाना बेहतर होगा।

हमारे उदाहरण का विश्लेषण करते हुए, हम कह सकते हैं कि जब एक संधारित्र को 10V पर चार्ज किया जाता है और 1 ओम अवरोधक इसके पार जुड़ा होता है, तो रोकनेवाला के माध्यम से बहने वाली धारा 10A होती है और इसलिए रोकनेवाला पर वोल्टेज ड्रॉप स्रोत वोल्टेज के बराबर होता है। जब कोई संधारित्र किसी प्रतिरोधक पर डिस्चार्ज होता है, तो वोल्टेज कम होता है और इसलिए हर बार यह कम धारा खींचता है, और फिर यह समझ में आता है कि संधारित्र को डिस्चार्ज होने में अधिक समय लगता है। उदाहरण के लिए, जब एक माइक्रोसेकंड 3.8 V का वोल्टेज और एक अवरोधक द्वारा केवल 3.8 A का प्रतिरोध पारित करता है।

क्या संधारित्र को रैखिक रूप से चार्ज करना संभव है? ज़रूर, लेकिन इसे निरंतर चालू स्रोत द्वारा चार्ज किया जाना चाहिए, बैटरी की तरह निरंतर वोल्टेज स्रोत से नहीं। निरंतर चालू स्रोत क्या है? एक स्थिर वोल्टेज स्रोत एक वोल्टेज है जिसका आउटपुट वोल्टेज लोड करंट के साथ नहीं बदलता है। इसके बजाय स्रोत एकदिश धाराकोई भी ऐसा स्रोत है जो लोड प्रतिरोध की परवाह किए बिना निरंतर आउटपुट करंट प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, एक 1A DC स्रोत इस धारा को या तो 1 ओम चार्ज में या 10 ओम लोड में वितरित करेगा।

ध्यान दें कि एक संधारित्र को स्थिर धारा पर चार्ज करते समय, घातीय वक्र एक सीधी रेखा में परिवर्तित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कई परिणाम होते हैं उपयोगी योजनाएँजिसे हम धीरे-धीरे सीखते हैं। डीसी स्रोत प्रतीक का उपयोग करके समान परिणाम प्राप्त किया जा सकता है। वास्तव में, यदि आप चाहें, तो आप डीसी आपूर्ति को केवल एक इलेक्ट्रॉनिक अमूर्त मान सकते हैं, क्योंकि वे वास्तविक घटक के रूप में मौजूद नहीं हैं। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 11, सर्किट परिवर्तन निरंतर वर्तमान स्रोत के साथ काम कर सकता है।

क्योंकि छात्र यह देख सकता है कि सर्किट संधारित्र पर समान संकेत उत्पन्न करते हैं और इसलिए समतुल्य हैं। इस पाठ में हमारी मुलाकात इलेक्ट्रॉनिक्स के दूसरे सबसे महत्वपूर्ण चरित्र से हुई। वास्तव में, हम इसे केवल इसलिए प्रस्तुत कर रहे हैं क्योंकि हमने अभी तक यह नहीं बताया है कि वास्तविक संधारित्र कैसे बनाया जाता है।

अब तक हमारा संधारित्र दो धातु की गेंदें हैं जो एक इन्सुलेटर, जो हवा है, द्वारा अलग की जाती हैं। हम कभी भी 1uF कैपेसिटर बनाने के लिए आवश्यक इन गेंदों के आकार को निर्दिष्ट नहीं करते हैं जैसा कि हमने स्पष्टीकरण में उपयोग किया था। इस संधारित्र का व्यास लगभग कई किलोमीटर होना चाहिए। लेकिन सौभाग्य से, वर्तमान उद्योग हमें 3 मिमी गुणा 3 ऊंचाई के व्यास वाले सिलेंडर जितना छोटा समाधान प्रदान करता है।

अगले पाठ में हम यह समझाते हुए विषय समाप्त करेंगे कि यह क्या है सिरेमिक संधारित्र, पॉलिएस्टर और विद्युत - अपघटनी संधारित्र, और सबसे पहले, हम अंतिम पर ध्यान केंद्रित करेंगे, क्योंकि यह इसके घटकों में से एक है उच्चतम स्तरविफलताएं और इस तथ्य के लिए कि इसमें एक ध्रुवीकृत घटक होने की विशिष्टता है।

हमारे पास है फ्लैट संधारित्रगोलाकार रेडियो प्लेटें दूरी से अलग हो जाती हैं। संधारित्र में धारा प्रवाहित होती है। संधारित्र के अंदर बायस धारा की गणना करें। यह विद्युत क्षेत्र समय पर निर्भर है, और विस्थापन धारा इस क्षेत्र के विद्युत प्रवाह के समय व्युत्पन्न के समानुपाती होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि करंट ले जाने वाला चार्ज कैपेसिटर से नहीं गुजर सकता है और कैपेसिटर प्लेट पर जमा हो जाता है।

फिर हम मानते हैं कि संधारित्र की प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र एक समान और प्लेटों के लंबवत है। वेक्टर एक इकाई वेक्टर है जो धनात्मक से ऋणात्मक प्लेट की ओर आता है। अनुच्छेद 2 में हमने देखा कि समान निरपेक्ष मान के आवेश घनत्व वाली दो प्लेटों के बीच निर्मित क्षेत्र विपरीत संकेत, था।

जहां σ सतह आवेश घनत्व है। प्लेटों का क्षेत्रफल संधारित्र होता है। फिर प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र को लिखा जा सकता है। आइए संधारित्र के माध्यम से बहने वाली बायस धारा की गणना करें। प्लेटों के समानांतर सतह के माध्यम से विद्युत प्रवाह होता है।

चूँकि विद्युत क्षेत्र एक समान है, हमारे पास है। विस्थापन धारा. लेकिन यह मान प्लेटों तक पहुंचने वाले करंट के बराबर होता है। फिर हम देखते हैं कि संधारित्र की प्लेटों के बीच बायस धारा केबल में चालन धारा के बराबर है। यह तथ्य एम्पीयर-मैक्सवेल नियम को बंद वक्र द्वारा समर्थित किसी भी सतह पर लागू करता है।

एक आकृति प्रणाली में, एक बंद वक्र Γ पर समर्थित दो सतहों पर विचार करें। हालाँकि, अगर हम सतह पर दो करते हैं, तो हमारे पास है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि तथ्य यह है कि केबल में चालन धारा और संधारित्र के अंदर विस्थापन धारा संख्यात्मक रूप से बराबर है इसका मतलब यह नहीं है कि हम एम्पीयर-मैक्सवेल कानून भी लिख सकते हैं।

अग्रणी धारा और बायस धारा दिखाई देती है अलग - अलग जगहें. केबल में चालन और संधारित्र के अंदर विस्थापन। डायोड को इस तरह से जोड़ा जा सकता है कि वे आधे चक्रों में से एक का संकेत बदल दें। इस प्रकार, आधे-चक्र को समाप्त करने के बजाय, इसका उपयोग अधिकतम इनपुट वर्तमान आउटपुट प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।