संधारित्र को चार्ज करना और डिस्चार्ज करना

1 चार्जिंग ढांकता हुआ संधारित्र

संधारित्र के संचालन की वर्तमान व्याख्या की भ्रांति विशेष रूप से स्पष्ट है। यह विद्युत परिपथ में धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों की उपस्थिति पर आधारित है। इन आवेशों के वाहक ज्ञात हैं: प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन। हालाँकि, वे हजारों बार दूर से भी एक-दूसरे की उपस्थिति को महसूस करने के लिए जाने जाते हैं। बड़ा आकारइलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन के आकार का दस लाख गुना। यहां तक ​​कि इतना दूर का पड़ोस भी हाइड्रोजन परमाणुओं के निर्माण की प्रक्रिया के साथ समाप्त होता है, जो केवल 5000 C तक के तापमान पर प्लाज्मा अवस्था में मौजूद होते हैं। उदाहरण के लिए, सूर्य से इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को हटाने और उनके बाद के संयोजन की प्रक्रियाओं में ऐसा होता है। हाइड्रोजन परमाणुओं में. इसलिए कंडक्टरों में मुक्त अवस्था में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संयुक्त उपस्थिति को पूरी तरह से बाहर रखा गया है, इसलिए ढांकता हुआ संधारित्र की प्लेटों पर सकारात्मक और नकारात्मक क्षमता भौतिकविदों की एक गलती है। आइए इसे ठीक करें.

अब हम देखेंगे कि परावैद्युत संधारित्र की प्लेटें विपरीत विद्युत ध्रुवों से नहीं, बल्कि विपरीत चुंबकीय ध्रुवों से आवेशित होती हैं। इस मामले में, प्लस फ़ंक्शन इलेक्ट्रॉन के दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव से संबंधित है, और माइनस फ़ंक्शन उत्तर से संबंधित है। ये ध्रुव ध्रुवता बनाते हैं, लेकिन विद्युत नहीं, बल्कि चुंबकीय। आइए एक ढांकता हुआ संधारित्र की चार्जिंग प्रक्रिया का पालन करें और देखें कि एक इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय ध्रुव इसकी प्लेटों की चुंबकीय ध्रुवता कैसे बनाते हैं। यह ज्ञात है कि ढांकता हुआ संधारित्र की प्लेटों के बीच ढांकता हुआ डी (चित्र 1, ए) होता है।

ढांकता हुआ संधारित्र को चार्ज करने का प्रायोगिक आरेख चित्र में दिखाया गया है। 1, ए. आरेख के लिए सबसे महत्वपूर्ण आवश्यकता इसका दक्षिण (एस) से उत्तर (एन) की ओर उन्मुखीकरण है। चार्ज करने के बाद कैपेसिटर को नेटवर्क से पूरी तरह अलग करने के लिए इसका उपयोग करने की सलाह दी जाती है विद्युत प्लग, 220 वी पावर आउटलेट में प्लग किया गया।

डायोड के तुरंत बाद, कंपास 1 (K) दिखाया गया है, जो कैपेसिटर सी पर जाने वाले तार पर रखा गया है। इस कंपास का तीर, प्लग चालू होने पर दाईं ओर विचलित होकर, इलेक्ट्रॉनों की गति की दिशा दिखाता है (चित्र) . 1) बिंदु S से संधारित्र की निचली प्लेट तक। यहां चित्र में प्रस्तुत तारों में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार के बारे में जानकारी की व्यापकता पर ध्यान देना उचित है। 1.

चावल। 1. हमारे कैपेसिटर चार्जिंग प्रयोग की योजना

ऊपर कम्पास 1 (चित्र 1) एक दिशा आरेख है चुंबकीय क्षेत्रएक तार के चारों ओर जो इलेक्ट्रॉनों के घूमने से बनता है।

इस प्रकार, डायोड से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉन उन्मुख स्पिन वैक्टर के साथ संधारित्र की निचली प्लेट पर पहुंचते हैं

यह बिल्कुल स्वाभाविक है कि इलेक्ट्रॉन दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों (एस) के साथ उन्मुख नेटवर्क से संधारित्र की ऊपरी प्लेट की आंतरिक सतह पर आएंगे। इसका प्रमाण ऊपरी कम्पास सुई 2 (K) के दाईं ओर विचलन का प्रायोगिक तथ्य है (चित्र 1)। इसका मतलब यह है कि नेटवर्क से संधारित्र की ऊपरी प्लेट की ओर जाने वाले इलेक्ट्रॉन गति की दिशा में अपने दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों (एस) के साथ उन्मुख होते हैं (चित्र 2)।

इस प्रकार, ढांकता हुआ संधारित्र की प्लेटों पर इलेक्ट्रॉनों का अभिविन्यास ढांकता हुआ के माध्यम से उनके चुंबकीय क्षेत्र की पारगम्यता द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। संधारित्र प्लेटों पर विभव एक-नकारात्मक और दो चुंबकीय ध्रुव हैं: उत्तरी और दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव।

चित्र में. चित्र 2 एक आरेख दिखाता है जो संधारित्र सी की प्लेटों की ओर जाने वाले इलेक्ट्रॉनों के अभिविन्यास को समझाता है। इलेक्ट्रॉन संधारित्र की निचली प्लेट पर अपने उत्तरी चुंबकीय ध्रुवों (एन) के साथ इसकी आंतरिक सतह की ओर उन्मुख होते हैं (चित्र 2)। दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों (एस) से उन्मुख इलेक्ट्रॉन संधारित्र की ऊपरी प्लेट की आंतरिक सतह पर पहुंचते हैं।

चावल। 2. ढांकता हुआ संधारित्र की प्लेटों में इलेक्ट्रॉनों की गति का आरेख

तो इलेक्ट्रॉन, तारों में बिजली के एकमात्र वाहक, संधारित्र प्लेटों पर विद्युत ध्रुवता के विपरीत नहीं, बल्कि चुंबकीय ध्रुवता के विपरीत बनते हैं। ढांकता हुआ संधारित्र की प्लेटों पर कोई प्रोटॉन नहीं होते हैं - सकारात्मक चार्ज के वाहक।

2 ढांकता हुआ संधारित्र का निर्वहन

प्रतिरोध के लिए एक ढांकता हुआ संधारित्र का निर्वहन करने की प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन के पहचाने गए मॉडल की वास्तविकता के अनुरूप होने और इसके विपरीत प्रचलित विचारों की भ्रांति का अगला प्रायोगिक प्रमाण है विद्युत शुल्क(चित्र 3) .

कम्पास सुइयों (K) 1, 2, 3 और 4 का विक्षेपण आरेख, जब स्विच 5 चालू होने पर संधारित्र को प्रतिरोध R पर डिस्चार्ज किया जाता है, चित्र में दिखाया गया है। 3.

जैसा कि आप देख सकते हैं (चित्र 1 और 3), जिस समय कैपेसिटर डिस्चार्ज प्रक्रिया चालू होती है, कैपेसिटर प्लेटों पर चुंबकीय ध्रुवता विपरीत में बदल जाती है और इलेक्ट्रॉन, घूमते हुए, प्रतिरोध आर (चित्र) की ओर बढ़ना शुरू कर देते हैं। 2, 3).

चावल। 3. संधारित्र डिस्चार्ज के समय कम्पास सुइयों (K) के विक्षेपण का आरेख

चावल। 4. संधारित्र प्लेटों से प्रतिरोध तक इलेक्ट्रॉनों की गति का आरेख आर ढांकता हुआ संधारित्र का निर्वहन करते समय

संधारित्र की ऊपरी प्लेट से आने वाले इलेक्ट्रॉन गति की दिशा में दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों की ओर उन्मुख होते हैं, और नीचे से - उत्तर की ओर उन्मुख होते हैं (चित्र 4)। दक्षिण से उत्तर की ओर उन्मुख वीए तारों के एक सेट पर स्थापित कम्पास 3 और 4, तीरों को दाईं ओर विक्षेपित करके इस तथ्य को स्पष्ट रूप से रिकॉर्ड करते हैं, जिससे यह साबित होता है कि इन तारों में सभी इलेक्ट्रॉनों के स्पिन और चुंबकीय क्षणों के वेक्टर निर्देशित होते हैं दक्षिण से उत्तर (चित्र 3, 4)।

3 चार्जिंग विद्युत - अपघटनी संधारित्र

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की चार्जिंग प्रक्रिया का विश्लेषण करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज वाले आयन होते हैं, जो इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की प्लेटों पर संभावित गठन की प्रक्रिया को नियंत्रित करते हैं। अब हम देखेंगे कि संधारित्र में इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति से तारों में धनात्मक आवेश वाहक यानी प्रोटॉन की उपस्थिति नहीं होती है।

एक इलेक्ट्रॉन एक खोखला टोरस होता है जिसमें दो घुमाव होते हैं: समरूपता के अक्ष के सापेक्ष और टोरस के कुंडलाकार अक्ष के सापेक्ष। टोरस के कुंडलाकार अक्ष के सापेक्ष घूर्णन इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करता है, और इस क्षेत्र की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशाएँ दो चुंबकीय ध्रुव बनाती हैं: उत्तरी एन और दक्षिणी एस।

केंद्रीय अक्ष के चारों ओर इलेक्ट्रॉन का घूर्णन गतिज बलाघूर्ण द्वारा नियंत्रित होता है

चित्र में. 5, और आयन अभिविन्यास को एक उदाहरण के रूप में दिखाया गया है

आइए ध्यान दें मुख्य विशेषताहाइड्रोजन परमाणु की संरचनाएँ: इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षणों के सदिश

यदि इलेक्ट्रोड की भूमिका चित्र में दिखाई गई है। 5, ए, संधारित्र की प्लेटें बनाई जाती हैं, फिर जब इसे चार्ज किया जाता है, तो बाहरी नेटवर्क से आने वाले इलेक्ट्रॉन संधारित्र की बाईं प्लेट पर दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों और दाहिनी प्लेट पर उत्तरी चुंबकीय ध्रुवों के साथ उन्मुख होते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि इलेक्ट्रॉन अपने विपरीत चुंबकीय ध्रुवों को एक साथ लाते हैं, और एक इलेक्ट्रॉन का प्रोटॉन तक पहुंच उसी नाम के चुंबकीय ध्रुवों द्वारा सीमित होता है।

चावल। 5. ए) - आयन का आरेख; दो आयनों के समूह का आरेख

चित्र में. 6, और आयन अभिविन्यास को एक उदाहरण के रूप में दिखाया गया है

चलो उलटा करें विशेष ध्यानइस तथ्य के कारण कि संधारित्र की ऊपरी प्लेट (चित्र 6, ए) में दोनों तरफ इलेक्ट्रॉन होते हैं और इसलिए ऐसा लगता है कि वे एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। हालाँकि, यह ध्यान में रखना चाहिए कि जब इलेक्ट्रॉनों के समूह बनते हैं, तो वे विपरीत चुंबकीय ध्रुवों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं, और समान विद्युत आवेश उनके दृष्टिकोण को सीमित करते हैं, इसलिए संधारित्र की ऊपरी प्लेट के साथ आयन का संपर्क सुनिश्चित होता है इलेक्ट्रॉनों के विपरीत चुंबकीय ध्रुवों द्वारा। संधारित्र की निचली प्लेट में विपरीत विद्युत आवेश होते हैं, जो हाइड्रोजन परमाणु के प्रोटॉन और संधारित्र प्लेट के इलेक्ट्रॉन को एक साथ करीब लाते हैं। लेकिन यह मेल-मिलाप उनके एक ही नाम के चुंबकीय ध्रुवों तक ही सीमित है। यह इन स्पष्ट विरोधाभासों की व्याख्या करता है।

चावल। 6. ए) इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में आयन अभिविन्यास का आरेख; बी ) कैपेसिटर चार्जिंग सर्किट

इस प्रकार, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की प्लेटें एक ही समय में विपरीत विद्युत ध्रुवता और विपरीत चुंबकीय ध्रुवता से चार्ज होती हैं। इस मामले में, प्लस फ़ंक्शन इलेक्ट्रॉन के दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव से संबंधित है, और माइनस फ़ंक्शन उत्तर से संबंधित है। ये ध्रुव संधारित्र प्लेटों पर विद्युत और चुंबकीय दोनों ध्रुवों का निर्माण करते हैं। आइए एक संधारित्र की चार्जिंग प्रक्रिया का अनुसरण करके देखें कि इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन के चुंबकीय ध्रुव इसकी प्लेटों के चुंबकीय और विद्युत ध्रुवों को कैसे बनाते हैं।

संधारित्र को चार्ज करने का प्रायोगिक आरेख चित्र में दिखाया गया है। 5, बी. आरेख के लिए सबसे महत्वपूर्ण आवश्यकता इसका दक्षिण (एस) से उत्तर (एन) की ओर उन्मुखीकरण है। डायोड के तुरंत बाद, कंपास 1 (K) दिखाया गया है, जो कैपेसिटर सी पर जाने वाले तार पर रखा गया है। इस कंपास का तीर, वोल्टेज चालू होने पर दाईं ओर विचलित होकर, इलेक्ट्रॉनों की गति की दिशा दिखाता है (चित्र) .5, बी) बिंदु एस से कैपेसिटर सी की निचली प्लेट तक। ऊपर दिए गए कंपास में एक तार के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का एक आरेख दिखाया गया है, जो इसमें घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनता है।

इस प्रकार, डायोड से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉन उन्मुख स्पिन वैक्टर के साथ संधारित्र की निचली प्लेट पर पहुंचते हैं

यह बिल्कुल स्वाभाविक है कि इलेक्ट्रॉन उन्मुख दक्षिण चुंबकीय ध्रुवों (एस) वाले नेटवर्क से संधारित्र की ऊपरी प्लेट पर आएंगे। इसका प्रमाण ऊपरी कम्पास सुई 2 (K) के दाईं ओर विचलन का प्रायोगिक तथ्य है (चित्र 5, बी)। इसका मतलब यह है कि तार के साथ संधारित्र की शीर्ष प्लेट तक जाने वाले इलेक्ट्रॉन गति की दिशा में अपने दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों (एस) के साथ उन्मुख होते हैं।

चित्र में. चित्र 4 एक आरेख दिखाता है जो कैपेसिटर सी के चार्ज होने पर उसकी प्लेटों में जाने वाले इलेक्ट्रॉनों के अभिविन्यास को समझाता है। इलेक्ट्रॉन संधारित्र की निचली प्लेट पर अपने उत्तरी चुंबकीय ध्रुवों (एन) के साथ इसकी आंतरिक सतह की ओर उन्मुख होकर पहुंचते हैं। इलेक्ट्रॉन उन्मुख दक्षिण चुंबकीय ध्रुवों (एस) के साथ संधारित्र की ऊपरी प्लेट की आंतरिक सतह पर पहुंचते हैं।

आइए हम इस तथ्य पर ध्यान दें कि जब इलेक्ट्रॉन एक ढांकता हुआ संधारित्र की प्लेटों की ओर बढ़ते हैं तो उनके अभिविन्यास की दिशाएँ (चित्र 4) एक इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र की प्लेटों की ओर जाने पर इलेक्ट्रॉनों के अभिविन्यास के समान होती हैं (चित्र 6)। , बी)।

तो इलेक्ट्रॉन, तारों में बिजली के एकमात्र वाहक, एक इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की प्लेटों पर एक ही समय में विपरीत विद्युत ध्रुवता (+ और -) और विपरीत चुंबकीय ध्रुवता (एस और एन) दोनों का निर्माण करते हैं।

4 इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का निर्वहन

किसी संधारित्र को प्रतिरोध में डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया तारों में इलेक्ट्रॉनों की गति की दिशा (चित्र 3) के बारे में नई व्याख्या की शुद्धता और प्रचलित विचारों की भ्रांति का अगला प्रायोगिक प्रमाण है कि केवल विपरीत विद्युत आवेश बनते हैं। संधारित्र प्लेटें.

स्विच 5 चालू होने पर संधारित्र को प्रतिरोध आर में डिस्चार्ज करते समय कम्पास सुइयों (के) 1, 2, 3 और 4 के विक्षेपण की योजनाएँ चित्र में दिखाई गई हैं। 3.

जैसा कि देखा जा सकता है (चित्र 2), जिस समय कैपेसिटर डिस्चार्ज प्रक्रिया चालू होती है, कैपेसिटर प्लेटों पर चुंबकीय और विद्युत ध्रुवताएं विपरीत दिशा में बदल जाती हैं और इलेक्ट्रॉन, घूमते हुए, प्रतिरोध आर (चित्र) की ओर बढ़ने लगते हैं। 2).

संधारित्र की शीर्ष प्लेट से आने वाले इलेक्ट्रॉन गति की दिशा में दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों की ओर उन्मुख होते हैं, और नीचे से - उत्तर की ओर। दक्षिण से उत्तर की ओर उन्मुख, वीए तारों (छवि 3) के एक सेट पर स्थापित कम्पास 3 और 4, तीरों को दाईं ओर विक्षेपित करके तथ्य को स्पष्ट रूप से रिकॉर्ड करेंगे, जिससे यह साबित होगा कि सभी के स्पिन और चुंबकीय क्षणों के वैक्टर इन तारों में इलेक्ट्रॉन दक्षिण से उत्तर की ओर निर्देशित होते हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, ढांकता हुआ संधारित्र के निर्वहन के दौरान इलेक्ट्रॉन गति का पैटर्न इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र (चित्र 3) के निर्वहन के दौरान इलेक्ट्रॉन गति के पैटर्न के समान है।

आइए अब विद्युत सर्किट को खोलने या बंद करने के क्षणों की कल्पना करें, जिस पर, जैसा कि ज्ञात है, वोल्टेज तेजी से बढ़ता है। इस घटना का कारण यह है कि जिस समय विद्युत सर्किट खुलता है, उस समय एक चरण होता है जब इस सर्किट का हिस्सा वायु आयनों द्वारा बनता है। इन आयनों में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या तार में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या से काफी अधिक है। परिणामस्वरूप, उनमें वृद्धि होती है विद्युतीय संभाव्यताउस समयावधि के लिए जब विद्युत परिपथ वायु आयनों द्वारा बनता है। यह चित्र में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। 5, ए, जहां आयन दिखाया गया है

प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 6

संधारित्र को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया का अध्ययन करना

कार्य का लक्ष्य

कैपेसिटर को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने की प्रक्रियाओं का अध्ययन आर.सी.- सर्किट, स्पंदित इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी में प्रयुक्त उपकरणों के संचालन से परिचित होना।

कार्य का सैद्धांतिक आधार

आइए चित्र में दिखाए गए चित्र पर विचार करें। 1. सर्किट में एक स्रोत शामिल है एकदिश धारा, सक्रिय प्रतिरोध और संधारित्र, जिसमें हम चार्ज और डिस्चार्ज की प्रक्रियाओं पर विचार करेंगे। हम इन प्रक्रियाओं का अलग से विश्लेषण करेंगे।

संधारित्र निर्वहन.

मान लीजिए कि पहले एक वर्तमान स्रोत ई को एक प्रतिरोध आर के माध्यम से एक संधारित्र सी से जोड़ा जाता है। फिर संधारित्र चित्र में दिखाए अनुसार चार्ज होगा। 1. आइए कुंजी K को स्थिति 1 से स्थिति 2 पर ले जाएं। परिणामस्वरूप, संधारित्र को वोल्टेज से चार्ज किया जाता है इ, प्रतिरोध आर के माध्यम से निर्वहन करना शुरू कर देगा। जब इसे संधारित्र की सकारात्मक रूप से चार्ज की गई प्लेट से नकारात्मक चार्ज की ओर निर्देशित किया जाता है, तो वर्तमान को सकारात्मक मानते हुए, हम लिख सकते हैं

http://pandia.ru/text/78/025/images/image003_47.gif" width=”69 ऊंचाई=25” ऊंचाई=”25”>, , (1)

कहाँ मैं- सर्किट में करंट का तात्कालिक मान, जिसका ऋण चिह्न सर्किट में करंट की उपस्थिति को इंगित करता है मैंचार्ज में कमी के साथ जुड़ा हुआ है क्यूसंधारित्र पर;

क्यूऔर साथ- संधारित्र पर आवेश और वोल्टेज का तात्कालिक मान।

जाहिर है, पहले दो भाव क्रमशः वर्तमान और विद्युत क्षमता की परिभाषा का प्रतिनिधित्व करते हैं, और अंतिम सर्किट के एक खंड के लिए ओम का नियम है।

पिछले दो रिश्तों से हम मौजूदा मजबूती को जाहिर करते हैं मैंइस अनुसार:

http://pandia.ru/text/78/025/images/image006_31.gif' width='113' ऊंचाई='53 src='>. (2)

18. जैसा कि सर्किट आरेख में दिखाया गया है, इस इंस्टॉलेशन में कोई डीसी स्रोत क्यों नहीं है?

19. क्या इस संस्थापन में साइनसॉइडल वोल्टेज जनरेटर या सॉटूथ वोल्टेज जनरेटर का उपयोग करना संभव है?

20. जनरेटर को किस आवृत्ति और अवधि की दालों का उत्पादन करना चाहिए?

21. इस परिपथ में सक्रिय प्रतिरोध की आवश्यकता क्यों है? आर? इसका आकार क्या होना चाहिए?

22. इस इंस्टॉलेशन में किस प्रकार के कैपेसिटर और रेसिस्टर्स का उपयोग किया जा सकता है?

23. इस सर्किट में कैपेसिटेंस और प्रतिरोध के क्या मान हो सकते हैं?

24. ऑसिलोस्कोप सिग्नल सिंक्रोनाइज़ेशन की आवश्यकता क्यों है?

25. आप ऑसिलोस्कोप स्क्रीन पर सिग्नल की इष्टतम उपस्थिति कैसे प्राप्त करते हैं? कौन से समायोजन लागू होते हैं?

26. संधारित्र के चार्ज और डिस्चार्ज सर्किट के बीच क्या अंतर है?

27. संधारित्र की धारिता निर्धारित करने के लिए क्या माप लेने की आवश्यकता है? आर.सी.-जंजीरें?

28. संस्थापन के संचालन के दौरान माप त्रुटियों का मूल्यांकन कैसे करें?

29. विश्राम समय निर्धारित करने की सटीकता में सुधार कैसे करें आर.सी.-जंजीरें?

30. संधारित्र की धारिता निर्धारित करने की सटीकता में सुधार करने के तरीकों का नाम बताइए।

कार्य का उद्देश्य संधारित्र को सक्रिय प्रतिरोध में निर्वहन करने, विश्राम समय निर्धारित करने और संधारित्र की धारिता का अनुमान लगाने की प्रक्रिया का अध्ययन करना है।

उपकरण और सहायक उपकरण: प्रयोगशाला की स्थापना, बिजली की आपूर्ति, माइक्रोएमीटर, परीक्षण संधारित्र, स्टॉपवॉच।

एक विद्युत संधारित्र या बस एक संधारित्र एक उपकरण है जो विद्युत आवेशों को जमा करने और जारी करने (पुनर्वितरण) करने में सक्षम है। एक संधारित्र में दो या दो से अधिक कंडक्टर (प्लेटें) होते हैं जो एक ढांकता हुआ परत से अलग होते हैं। एक नियम के रूप में, प्लेटों के बीच की दूरी, ढांकता हुआ की मोटाई के बराबर, प्लेटों के रैखिक आयामों की तुलना में छोटी होती है, इसलिए विद्युत क्षेत्र, जो प्लेटों को वोल्टेज वाले स्रोत से जोड़ने पर होता है यू, प्लेटों के बीच लगभग पूरी तरह से केंद्रित है। प्लेटों के आकार के आधार पर, कैपेसिटर सपाट, बेलनाकार या गोलाकार होते हैं।

संधारित्र की मुख्य विशेषता उसकी क्षमता है सी, जो संख्यात्मक रूप से आवेश के बराबर है क्यूएकता के बराबर वोल्टेज पर प्लेटों में से एक:

मान लीजिए संधारित्र की क्षमता है सीविद्युत परिपथ में शामिल (चित्र 1),

चित्र .1

जिसमें एक स्थिर वोल्टेज स्रोत होता है उ0, चाबी कऔर अवरोधक (सक्रिय प्रतिरोध) आर. जब कुंजी बंद हो कसंधारित्र वोल्टेज पर चार्ज होगा उ0. यदि तब कुंजी कखुला, संधारित्र अवरोधक के माध्यम से डिस्चार्ज होना शुरू हो जाएगा आरऔर शृंखला में होगा बिजली मैं।यह धारा समय के साथ बदलती रहती है। सर्किट में होने वाली प्रक्रियाओं को अर्ध-स्थिर मानते हुए, हम इस सर्किट पर प्रत्यक्ष धारा के नियम लागू करते हैं।

आइए डिस्चार्ज करंट की निर्भरता का पता लगाएं मैंसमय से टी. ऐसा करने के लिए, हम सर्किट पर लागू किरचॉफ के दूसरे नियम का उपयोग करेंगे आर-सी(अंक 2)। तब हमें मिलता है:

, (1)

कहाँ मैं- सर्किट में विद्युत प्रवाह, क्यू- संधारित्र प्रभार सी. डिस्चार्ज करंट के मान को समीकरण (1) में प्रतिस्थापित करना मैं = - डीक्यू / डीटी, हम पाते हैं अंतर समीकरणवियोज्य चर के साथ पहला क्रम:

. (2)

समीकरण (2) को एकीकृत करने के बाद हम पाते हैं

क्यू(टी) = प्र0 ई -टी/τ , (3)

कहाँ प्र0- आरंभिक मूल्य संधारित्र प्रभार, τ = आर.सी.- समय के आयाम वाला एक स्थिरांक। इसे विश्राम काल कहते हैं। समय के माध्यम से τ , संधारित्र पर आवेश e गुना कम हो जाता है।

विभेदित समीकरण (3) के बाद, हम डिस्चार्ज करंट में परिवर्तन का नियम पाते हैं यह):

मैं(टी)=ई -टी/τ .

मैं(टी) = मैं 0 ई-टी/τ, (4)

कहाँ मैं0= - प्रारंभिक वर्तमान मूल्य, यानी वर्तमान में टी = 0.

चित्र 3 डिस्चार्ज करंट की दो निर्भरताएँ दिखाता है मैंसमय से टी, दो के अनुरूप विभिन्न अर्थ सक्रिय प्रतिरोध आर 1 और आर 2 (τ 1 < τ 2).

प्रयोगशाला व्यवस्था का विवरण

इस प्रयोगशाला कार्य में, एक प्रायोगिक सेटअप का उपयोग करके संधारित्र को डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया का अध्ययन करना प्रस्तावित है, जिसका आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है।

इसमें एक स्थिर वोल्टेज स्रोत होता है उ0, कंटेनर सी, प्रतिरोधक आर 1 , आर 2 ,आर 3 और माइक्रोएमीटर। चूंकि प्रतिरोधक आर 1 , आर 2 ,आर 3 श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, सर्किट के सक्रिय प्रतिरोध को जंपर्स पी का उपयोग करके बदला जा सकता है, बदले में प्रतिरोधों को शॉर्ट-सर्किट किया जा सकता है आर 1 , आर 2 या दोनों एक साथ.

मापन क्रम. माप परिणामों का प्रसंस्करण

चित्र 4 में दिए गए आरेख के अनुसार एक विद्युत सर्किट को इकट्ठा करें और, शिक्षक के निर्देशों के अनुसार, सर्किट प्रतिरोध के आवश्यक मान का चयन करें। आर.

चाबी बंद करो कऔर कैपेसिटर को चार्ज करें सीतनाव के लिए उ0. जब संधारित्र पूरी तरह से चार्ज हो जाता है, तो माइक्रोएमीटर अधिकतम वर्तमान मान दिखाएगा मैं 0.

चाबी खोलो कऔर उसी समय स्टॉपवॉच शुरू करें। समय मापें टी 0, जिसके दौरान माइक्रोमीटर की रीडिंग 10 गुना कम हो जाएगी। समय अंतराल को परिभाषित करें Δ टी ≈ टी 0 / 10.

कुंजी को पुनः लॉक करें कऔर कैपेसिटर को चार्ज करें।

चाबी खोलो कऔर समय अंतराल पर माइक्रोएमीटर रीडिंग रिकॉर्ड करें Δt, 2Δt, 3Δt, वगैरह। समय तक 10Δt. ऐसे माप तीन बार करें और परिणामों को तालिका 1 में रिकॉर्ड करें।

गणना (औसत वर्तमान मूल्य) और अनुपात.

तालिका नंबर एक

विभिन्न मूल्यों के लिए प्रयोगों को तीन बार दोहराएं। आर.

नियंत्रण प्रश्न:

संधारित्र क्या है? एक समतल संधारित्र की धारिता का सूत्र प्राप्त करें।

गोलाकार संधारित्र की धारिता का सूत्र प्राप्त करें।