क्या संधारित्र प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित करता है? विद्युत संधारित्र. कैपेसिटर के प्रकार. क्या संधारित्र गर्म हो जाएगा?

धारा की ताकत और उसकी दिशा में तेजी से बदलाव, जो प्रत्यावर्ती धारा की विशेषता है, एक श्रृंखला की ओर ले जाता है सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं, क्रिया को अलग करना प्रत्यावर्ती धाराप्रत्यक्ष धारा से. इनमें से कुछ विशेषताएं निम्नलिखित प्रयोगों में स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं।

1. संधारित्र से प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित करना। आइए हमारे पास 12 V के वोल्टेज वाला एक प्रत्यक्ष धारा स्रोत है ( संचायक बैटरी) और 12 वी के वोल्टेज के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा स्रोत। इनमें से प्रत्येक स्रोत से एक छोटा तापदीप्त प्रकाश बल्ब जोड़कर, हम देखेंगे कि दोनों बल्ब समान रूप से चमकते हुए जलते हैं (चित्र 298ए)। आइए अब एक उच्च क्षमता वाले संधारित्र को पहले और दूसरे दोनों प्रकाश बल्बों के सर्किट से कनेक्ट करें (चित्र 298, बी)। हम पाएंगे कि प्रत्यक्ष धारा की स्थिति में प्रकाश बल्ब बिल्कुल भी चमकता नहीं है, लेकिन प्रत्यावर्ती धारा की स्थिति में इसकी तापदीप्तता लगभग पहले जैसी ही रहती है। डीसी सर्किट में गरमागरम की अनुपस्थिति को समझना आसान है: संधारित्र की प्लेटों के बीच एक इन्सुलेट परत होती है, इसलिए सर्किट खुला होता है। प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में एक प्रकाश बल्ब की तीव्रता अद्भुत लगती है।

चावल। 298. एक संधारित्र के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा का मार्ग: ए) प्रत्यक्ष धारा सर्किट (दाहिनी ओर) या प्रत्यावर्ती धारा (बाईं ओर) से जुड़े प्रकाश बल्ब समान रूप से चमकते हैं; बी) जब एक संधारित्र सर्किट से जुड़ा होता है डी.सी.रुक जाता है, प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती रहती है और प्रकाश बल्ब चमकता रहता है

हालाँकि, यदि आप इसके बारे में सोचते हैं, तो इसमें कुछ भी रहस्यमय नहीं है। हमारे यहां कैपेसिटर को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने की सुप्रसिद्ध प्रक्रिया का केवल बारंबार दोहराव है। जब हम (चित्र 299, ए) एक संधारित्र को एक वर्तमान स्रोत से जोड़ते हैं (स्विच लीवर को बाईं ओर मोड़कर), तारों के माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित होती है जब तक कि संधारित्र प्लेटों पर जमा हुए आवेश एक संभावित अंतर पैदा नहीं करते हैं जो वोल्टेज को संतुलित करता है। स्रोत। यह संधारित्र में एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, जिसमें एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा केंद्रित होती है। जब हम चार्ज किए गए संधारित्र की प्लेटों को एक कंडक्टर से जोड़ते हैं, तो वर्तमान स्रोत को डिस्कनेक्ट कर देते हैं (स्विच लीवर को दाईं ओर मोड़कर), चार्ज कंडक्टर के माध्यम से एक प्लेट से दूसरे में प्रवाहित होगा, और एक अल्पकालिक करंट प्रवाहित होगा प्रकाश बल्ब को चालू करने वाले कंडक्टर के माध्यम से। संधारित्र में क्षेत्र गायब हो जाता है, और इसमें संग्रहीत ऊर्जा प्रकाश बल्ब को गर्म करने पर खर्च होती है।

चावल। 299. हर बार जब संधारित्र को रिचार्ज किया जाता है, तो प्रकाश बल्ब चमकता है: ए) संधारित्र को चार्ज करना (बाईं ओर की कुंजी) और इसे प्रकाश बल्ब के माध्यम से डिस्चार्ज करना (दाईं ओर की कुंजी); बी) कुंजी घुमाते समय कैपेसिटर की तेज़ चार्जिंग और डिस्चार्जिंग, प्रकाश चमकता है; ग) एक संधारित्र और एक प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में एक प्रकाश बल्ब

जब किसी संधारित्र से प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती है तो क्या होता है, यह चित्र में दर्शाए गए प्रयोग द्वारा बहुत स्पष्ट रूप से समझाया गया है। 299, बी. स्विच लीवर को दाईं ओर मोड़कर, हम संधारित्र को वर्तमान स्रोत से जोड़ते हैं, और प्लेट 1 को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और प्लेट 2 को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। जब स्विच मध्य स्थिति में होता है, जब सर्किट खुला होता है, तो कैपेसिटर को प्रकाश बल्ब के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाता है। जब स्विच नॉब को बाईं ओर घुमाया जाता है, तो कैपेसिटर फिर से चार्ज हो जाता है, लेकिन इस बार प्लेट 1 को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है और प्लेट 2 को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। स्विच लीवर को तेजी से पहले एक दिशा में, फिर दूसरी दिशा में घुमाकर, हम देखेंगे कि संपर्क के प्रत्येक परिवर्तन के साथ प्रकाश बल्ब एक पल के लिए चमकता है, यानी, एक अल्पकालिक करंट इसके माध्यम से गुजरता है। यदि आप पर्याप्त तेज़ी से स्विच करते हैं, तो प्रकाश बल्ब एक-दूसरे के पीछे इतनी तेज़ी से चमकते हैं कि यह लगातार जलते रहेंगे; उसी समय, इसमें एक धारा प्रवाहित होती है, जो अक्सर अपनी दिशा बदलती रहती है। इस मामले में, संधारित्र में विद्युत क्षेत्र हर समय बदलता रहेगा: यह या तो बनेगा, फिर गायब हो जाएगा, फिर विपरीत दिशा में फिर से बनाया जाएगा। यही बात तब होती है जब हम किसी संधारित्र को प्रत्यावर्ती धारा परिपथ से जोड़ते हैं (चित्र 299c)।

2. उच्च प्रेरण के साथ एक कुंडल के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा का मार्ग। आइए इसे चित्र में दिखाए गए सर्किट से कनेक्ट करें। 298, बी, एक संधारित्र के बजाय, एक कुंडल से बना है तांबे का तारबड़ी संख्या में घुमावों के साथ, जिसके अंदर एक लोहे का कोर रखा जाता है (चित्र 300)। ऐसे कॉइल्स को उच्च प्रेरकत्व (§ 144) के लिए जाना जाता है। ऐसे कुंडल का प्रत्यक्ष धारा पर प्रतिरोध छोटा होगा, क्योंकि यह काफी मोटे तार से बना होता है। प्रत्यक्ष धारा (चित्र 300, ए) के मामले में, प्रकाश बल्ब चमकीला जलता है, लेकिन प्रत्यावर्ती धारा (चित्र 300, बी) के मामले में, चमक लगभग अगोचर होती है। प्रत्यक्ष धारा के साथ अनुभव स्पष्ट है: चूंकि कुंडल का प्रतिरोध छोटा है, इसकी उपस्थिति लगभग धारा को नहीं बदलती है, और प्रकाश बल्ब चमकीला जलता है। कुण्डली प्रत्यावर्ती धारा को कमजोर क्यों करती है? हम धीरे-धीरे कुंडल से लोहे की कोर को बाहर निकालेंगे। हम पाएंगे कि प्रकाश बल्ब अधिक से अधिक गर्म होता जाता है, यानी जैसे-जैसे कोर फैलता है, सर्किट में करंट बढ़ता जाता है। जब कोर पूरी तरह से हटा दिया जाता है, तो प्रकाश बल्ब लगभग सामान्य तीव्रता तक पहुंच सकता है यदि कुंडल घुमावों की संख्या बहुत बड़ी नहीं है। लेकिन कोर का विस्तार करने से कुंडल का प्रेरकत्व कम हो जाता है। इस प्रकार हम देखते हैं कि कम प्रतिरोध लेकिन उच्च प्रेरण का एक कुंडल, जो एक प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में जुड़ा हुआ है, इस धारा को काफी कमजोर कर सकता है।

चावल। 300. एक प्रकाश बल्ब प्रत्यक्ष (ए) और प्रत्यावर्ती (बी) धारा सर्किट से जुड़ा है। एक कुंडल प्रकाश बल्ब के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। प्रत्यक्ष धारा के साथ प्रकाश बल्ब तेजी से जलता है, प्रत्यावर्ती धारा के साथ यह मंद रोशनी में जलता है।

प्रत्यावर्ती धारा पर उच्च-प्रेरकत्व कुंडल के प्रभाव को समझाना भी आसान है। प्रत्यावर्ती धारा वह धारा है जिसकी शक्ति तेजी से बदलती है, कभी बढ़ती है और कभी घटती है। सर्किट में इन परिवर्तनों के साथ, ई.एम. होता है। डी.एस. स्व-प्रेरण, जो सर्किट के प्रेरण पर निर्भर करता है। इस ई की दिशा. डी.एस. (जैसा कि हमने § 139 में देखा) ऐसा है कि इसकी क्रिया धारा में परिवर्तन को रोकती है, अर्थात यह धारा के आयाम को कम कर देती है, और इसलिए इसकी प्रभावी मूल्य. जबकि तारों का प्रेरण छोटा है, यह अतिरिक्त ई. डी.एस. यह भी छोटा है और इसका प्रभाव लगभग अगोचर है। लेकिन बड़े प्रेरण की उपस्थिति में, यह अतिरिक्त ई. डी.एस. प्रत्यावर्ती धारा की शक्ति को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है।

संधारित्र के आवेश के बारे में.

आइए सर्किट बंद करें। सर्किट के माध्यम से एक कैपेसिटर चार्जिंग करंट प्रवाहित होगा। इसका मतलब यह है कि संधारित्र की बायीं प्लेट से कुछ इलेक्ट्रॉन तार में जायेंगे, और उतने ही इलेक्ट्रॉन तार से दाहिनी प्लेट में जायेंगे। दोनों प्लेटों पर समान परिमाण के विपरीत चार्ज लगाए जाएंगे।

ढांकता हुआ में प्लेटों के बीच एक विद्युत क्षेत्र होगा।

अब सर्किट खोलते हैं। कैपेसिटर चार्ज रहेगा. आइए तार के एक टुकड़े से इसकी लाइनिंग को शॉर्ट-सर्किट करें। कैपेसिटर तुरंत डिस्चार्ज हो जाएगा। इसका मतलब यह है कि इलेक्ट्रॉनों की अधिकता दाहिनी प्लेट से तार में चली जाएगी, और इलेक्ट्रॉनों की कमी तार से बाईं प्लेट में चली जाएगी। दोनों प्लेटों पर समान मात्रा में इलेक्ट्रॉन होंगे, और संधारित्र डिस्चार्ज हो जाएगा।

संधारित्र किस वोल्टेज पर चार्ज होता है?

यह उस वोल्टेज से चार्ज होता है जो बिजली स्रोत से इस पर लागू होता है।

संधारित्र प्रतिरोध.

आइए सर्किट बंद करें। संधारित्र ने चार्ज करना शुरू कर दिया और तुरंत करंट, वोल्टेज, ई.एम.एस. का स्रोत बन गया। चित्र से पता चलता है कि संधारित्र का ई.एम.एस. इसे चार्ज करने वाले वर्तमान स्रोत के विपरीत निर्देशित होता है।

विरोध वैद्युतवाहक बलकिसी संधारित्र के आवेशित होने पर, इस संधारित्र पर लगने वाले आवेश को धारिता कहा जाता है।

कैपेसिटेंस पर काबू पाने के लिए वर्तमान स्रोत द्वारा खर्च की गई सभी ऊर्जा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है विद्युत क्षेत्रसंधारित्र जब संधारित्र को डिस्चार्ज किया जाता है, तो विद्युत क्षेत्र की सारी ऊर्जा ऊर्जा के रूप में सर्किट में वापस आ जाएगी विद्युत प्रवाह. इस प्रकार, धारिता प्रतिक्रियाशील है, अर्थात। जिससे अपरिवर्तनीय ऊर्जा हानि न हो।

संधारित्र से दिष्ट धारा क्यों नहीं गुजरती, लेकिन प्रत्यावर्ती धारा गुजरती है?

आइए डीसी सर्किट चालू करें। दीपक चमकेगा और बुझ जायेगा, क्यों? क्योंकि एक कैपेसिटर चार्जिंग करंट सर्किट से होकर गुजरता है। जैसे ही कैपेसिटर को बैटरी वोल्टेज से चार्ज किया जाएगा, सर्किट में करंट आना बंद हो जाएगा।

अब AC सर्किट को बंद कर देते हैं। अवधि की पहली तिमाही में, जनरेटर पर वोल्टेज 0 से अधिकतम तक बढ़ जाता है। सर्किट में एक कैपेसिटर चार्जिंग करंट होता है। अवधि की दूसरी तिमाही में, जनरेटर पर वोल्टेज घटकर शून्य हो जाता है। संधारित्र को जनरेटर के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाता है। इसके बाद कैपेसिटर को फिर से चार्ज और डिस्चार्ज किया जाता है। इस प्रकार, संधारित्र की चार्ज और डिस्चार्ज धाराएं सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होती हैं। लाइट लगातार जलती रहेगी.

संधारित्र वाले सर्किट में, संधारित्र के ढांकता हुआ सहित पूरे बंद सर्किट में धारा प्रवाहित होती है। चार्जिंग कैपेसिटर में एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है जो ढांकता हुआ को ध्रुवीकृत करता है। ध्रुवीकरण परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों का लम्बी कक्षाओं में घूमना है।

बड़ी संख्या में परमाणुओं के एक साथ ध्रुवीकरण से एक धारा बनती है जिसे कहा जाता है विस्थापन धारा. इस प्रकार में तार आ रहे हैंपरावैद्युत में धारा समान परिमाण की होती है।

संधारित्र की धारिता सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

ग्राफ़ को देखकर, हम निष्कर्ष निकालते हैं: विशुद्ध रूप से कैपेसिटिव रिएक्शन वाले सर्किट में करंट वोल्टेज को 90 0 तक ले जाता है।

सवाल उठता है: सर्किट में करंट जनरेटर पर वोल्टेज से कैसे आगे निकल सकता है? सर्किट दो वर्तमान स्रोतों से बारी-बारी से जनरेटर और कैपेसिटर से करंट प्रवाहित करता है। जब जनरेटर पर वोल्टेज शून्य होता है, तो सर्किट में करंट अधिकतम होता है। यह कैपेसिटर डिस्चार्ज करंट है।

वास्तविक संधारित्र के बारे में

एक वास्तविक संधारित्र में एक साथ दो प्रतिरोध होते हैं: सक्रिय और कैपेसिटिव.उन्हें श्रृंखला में जुड़ा हुआ माना जाना चाहिए।

जनरेटर द्वारा सक्रिय प्रतिरोध पर लागू वोल्टेज और सक्रिय प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धारा चरण में होती है।

जनरेटर द्वारा कैपेसिटिव रिएक्शन पर लागू वोल्टेज और कैपेसिटिव रिएक्शन के माध्यम से बहने वाली धारा को 90 0 द्वारा चरण में स्थानांतरित किया जाता है। जनरेटर द्वारा संधारित्र पर लगाए गए परिणामी वोल्टेज को समांतर चतुर्भुज नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।

पर सक्रिय प्रतिरोधवोल्टेज यू एक्ट और करंट I चरण में हैं। कैपेसिटिव रिएक्शन पर, वोल्टेज यूसी वर्तमान I से 90 0 पीछे रहता है। जनरेटर द्वारा संधारित्र पर लगाया गया परिणामी वोल्टेज समांतर चतुर्भुज नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह परिणामी वोल्टेज धारा I से कुछ कोण φ से पीछे रहता है, हमेशा 90 0 से कम।

परिणामी संधारित्र प्रतिरोध का निर्धारण

किसी संधारित्र का परिणामी प्रतिरोध उसके सक्रिय और कैपेसिटिव प्रतिरोधों के मूल्यों को जोड़कर नहीं पाया जा सकता है। यह सूत्र के अनुसार किया जाता है