वोल्टेज संधारित्र की विद्युत क्षमता क्या है? संधारित्र की धारिता: सार और मुख्य विशेषताएं

समतल संधारित्रआमतौर पर फ्लैट कंडक्टिंग प्लेटों की एक प्रणाली कहा जाता है - एक ढांकता हुआ द्वारा अलग की गई प्लेटें। ऐसे संधारित्र के डिजाइन की सादगी इसकी विद्युत क्षमता की गणना करना और प्रयोगात्मक परिणामों के साथ मेल खाने वाले मान प्राप्त करना अपेक्षाकृत आसान बनाती है।

आइए दो धातु की प्लेटों को इंसुलेटिंग स्टैंड पर बांधें और उन्हें इलेक्ट्रोमीटर से जोड़ दें ताकि एक प्लेट इलेक्ट्रोमीटर की रॉड से और दूसरी उसकी मेटल बॉडी से जुड़ जाए (चित्र 4.71)। इस कनेक्शन के साथ, इलेक्ट्रोमीटर प्लेटों के बीच संभावित अंतर को मापेगा, जो दो प्लेटों से एक फ्लैट कैपेसिटर बनाते हैं। शोध करते समय यह याद रखना आवश्यक है

प्लेटों के आवेश के स्थिर मान पर, संभावित अंतर में कमी संधारित्र की विद्युत क्षमता में वृद्धि को इंगित करती है, और इसके विपरीत।

आइए हम प्लेटों को विपरीत आवेश दें और इलेक्ट्रोमीटर सुई के विचलन को नोट करें। प्लेटों को एक-दूसरे के करीब लाने (उनके बीच की दूरी कम करने) से, हम संभावित अंतर में कमी देखेंगे। इस प्रकार, जैसे-जैसे संधारित्र की प्लेटों के बीच की दूरी कम होती जाती है, इसकी विद्युत क्षमता बढ़ती जाती है। जैसे-जैसे दूरी बढ़ती है, इलेक्ट्रोमीटर सुई की रीडिंग बढ़ती है, जो विद्युत क्षमता में कमी का प्रमाण है।

इसकी प्लेटों के बीच की दूरी व्युत्क्रमानुपाती होती है।

सी~ 1 / डी,

कहाँ डी-प्लेटों के बीच की दूरी.

इस निर्भरता को व्युत्क्रमानुपाती निर्भरता के ग्राफ द्वारा दर्शाया जा सकता है (चित्र 4.72)।

हम प्लेटों को उनके बीच की दूरी को बदले बिना समानांतर विमानों में एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित करेंगे।

इस स्थिति में, प्लेटों का ओवरलैप क्षेत्र कम हो जाएगा (चित्र 4.73)। इलेक्ट्रोमीटर द्वारा नोट किए गए संभावित अंतर में वृद्धि विद्युत क्षमता में कमी का संकेत देगी।

परतों के ओवरलैप का क्षेत्र बढ़ने से क्षमता में वृद्धि होगी।

विद्युत क्षमता फ्लैट संधारित्र ओवरलैप करने वाली प्लेटों के क्षेत्रफल के समानुपाती।

सी~एस,

कहाँ एस-प्लेट क्षेत्र.

इस निर्भरता को प्रत्यक्ष आनुपातिक निर्भरता के ग्राफ द्वारा दर्शाया जा सकता है (चित्र 4.74)।

प्लेटों को उनकी प्रारंभिक स्थिति में लौटाने के बाद, हम उनके बीच की जगह में एक फ्लैट ढांकता हुआ पेश करते हैं। इलेक्ट्रोमीटर प्लेटों के बीच संभावित अंतर में कमी को नोट करेगा, जो संधारित्र की विद्युत क्षमता में वृद्धि का संकेत देता है। यदि प्लेटों के बीच एक और ढांकता हुआ रखा जाए, तो विद्युत क्षमता में परिवर्तन अलग होगा।

एक फ्लैट संधारित्र की विद्युत धारिता परावैद्युत के परावैद्युत स्थिरांक पर निर्भर करता है।

सी ~ ε ,

कहाँ ε ढांकता हुआ का ढांकता हुआ स्थिरांक है। साइट से सामग्री

यह निर्भरता चित्र में ग्राफ़ में दिखाई गई है। 4.75.

प्रयोगात्मक परिणामों को इस रूप में संक्षेपित किया जा सकता है एक फ्लैट संधारित्र की धारिता के लिए सूत्र:

सी=εε 0 एस/डी,

कहाँ एस— प्लेट क्षेत्र; डी- उनके बीच की दूरी; ε - ढांकता हुआ का ढांकता हुआ स्थिरांक; ε 0 - विद्युत स्थिरांक.

कैपेसिटर, जिसमें दो प्लेटें होती हैं, व्यवहार में बहुत कम उपयोग किए जाते हैं। एक नियम के रूप में, कैपेसिटर में एक निश्चित पैटर्न के अनुसार कई प्लेटें एक दूसरे से जुड़ी होती हैं।

इस पृष्ठ पर निम्नलिखित विषयों पर सामग्री है:

• एक फ्लैट संधारित्र की विद्युत क्षमता बनाम उसकी प्लेटों के क्षेत्रफल का ग्राफ़

• प्लेटों के ओवरलैप क्षेत्र में वृद्धि के साथ, संधारित्र प्लेटों पर चार्ज

• फ्लैट कैपेसिटर का सिद्धांत

• ढांकता हुआ विद्युत क्षमता को कैसे प्रभावित करता है?

• विद्युत क्षमता विषय पर संदेश

इस सामग्री के बारे में प्रश्न:

• समानांतर प्लेट संधारित्र की संरचना क्या है?

• प्रयोग में किस मान को बदलकर हम विद्युत क्षमता में परिवर्तन के बारे में निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

• संधारित्र की धारिता – भौतिक मात्रा, एक ढांकता हुआ परत द्वारा अलग किए गए कंडक्टरों को चार्ज करने की प्रक्रिया की विशेषता। इसका उपयोग कई गणितीय गणनाओं में किया जाता है और इसे उत्पाद के मुख्य भाग पर अंकित किया जाता है।

  सूत्रों

  संधारित्र की विद्युत क्षमता आमतौर पर लागू वोल्टेज यू पर संग्रहीत चार्ज क्यू के संदर्भ में व्यक्त की जाती है:

  जहाँ तक सूत्र की उत्पत्ति का प्रश्न है, एक रहस्य है। हम केवल गॉस के तनाव प्रमेय से जानते हैं विद्युत क्षेत्रआइए संधारित्र की विद्युत क्षमता ज्ञात करें। यह कहीं भी नहीं बताया गया है कि गणना किसने की। भौतिक मात्रा फैराड शुरू में जीएचएस प्रणाली से अनुपस्थित थी; 1861 में इसे भौतिकविदों द्वारा गठित एक विशेष आयोग द्वारा पेश किया गया था।

  कुछ जानकारी के अनुसार, यह पहली बार था कि किसी संधारित्र की विद्युत क्षमता उस व्यक्ति द्वारा निर्धारित की गई थी जिसने शर्तों को उपयोग में लाया था। हमारा मतलब एलेसेंड्रो वोल्टा से है। 70 के दशक के उत्तरार्ध (XVIII सदियों) में, वैज्ञानिक ने इस मुद्दे पर बहुत सारे शोध समर्पित किए और स्थापित किया: विद्युत क्षमता को संचित चार्ज और इलेक्ट्रोड पर लागू वोल्टेज के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है।

  इसके अलावा, आप अक्सर एक फ्लैट कैपेसिटर की विद्युत क्षमता का सूत्र पा सकते हैं:

  लेखक यह निर्णय लेने से बचते हैं कि अभिव्यक्ति की गणना में कौन शामिल था। तार्किक रूप से कहें तो, पोलाक के आविष्कार के जन्म से पहले शायद ही किसी को फ्लैट-प्लेट कैपेसिटर की विद्युत क्षमता में दिलचस्पी थी। लेडेन जार चार्ज को अलग तरह से वितरित करते हैं। तर्कशीलता 20वीं सदी की शुरुआत की ओर ले जाती है। शायद टेस्ला और हर्ट्ज़ ने इस मुद्दे से निपटा। कम संभावना - पोपोव।

  अंतिम नाम रुचि मानदंडों के आधार पर रखे गए हैं प्रत्यावर्ती धारा. टेस्ला ने बिजली की सुरक्षा, लंबी दूरी के ट्रांसमिशन और डिज़ाइन किए गए इंजनों का अध्ययन किया। हर्ट्ज़ और पोपोव ने ऐसे एंटेना का अध्ययन किया जो स्पष्ट रूप से एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर ट्यून किए गए हैं, जो एक ऑसिलेटिंग सर्किट का उपयोग करके प्राप्त करना आसान है। नतीजतन, वैज्ञानिकों को कैपेसिटर और इंडक्टर्स की विद्युत क्षमता का अंदाजा होना चाहिए।

  जेम्स मैक्सवेल, लॉर्ड केल्विन, विल्हेम वेबर ने सुधार पर बहुत ध्यान दिया एकीकृत प्रणालीभौतिक राशियों का मापन कुछ संभावना है कि कैपेसिटर के अध्ययन में किसी का हाथ हो सकता है। एक बात स्पष्ट है - जब रूसी भाषा के स्रोतों की बात आती है तो प्राकृतिक विज्ञान के विश्व इतिहास में कई रिक्त स्थान हैं। वशटेक्निक पोर्टल घटित घटनाओं की सही समझ के क्षेत्र में नवीनतम शोध प्रकाशित करने वाले पहले पोर्टलों में से एक होगा।

  कहानी

  अधीर पाठकों के लिए, हम तुरंत रिपोर्ट करते हैं: एलेसेंड्रो वोल्टा ने वास्तव में क्षमता शब्द की शुरुआत की। यह ठीक से ज्ञात नहीं है कि पहले किसी ने इसका उपयोग किया था या नहीं, लेकिन अपने काम में इतालवी वैज्ञानिक, इलेक्ट्रोफोरस को कैपेसिटर कहते हुए, साथ ही इसमें कैपेसिटेंस शब्द भी लागू करते हैं। एक बर्तन की तरह जिसमें आप एक कंटेनर से चार्ज "डाल" सकते हैं। इसे संधारित्र कहा जाता है क्योंकि यह प्रक्रिया वाष्प जमाव के समान है: हम धीरे-धीरे मनमाने ढंग से बिजली की मात्रा प्राप्त करेंगे। और तक सब मिलाकरयह सही है।

  संधारित्र शब्द

  ऐतिहासिक रूप से, लेडेन जार को पहला संधारित्र माना जाना चाहिए। आज तक, इस बात पर बहस चल रही है कि उपकरण का आविष्कार किसने किया, क्योंकि दोनों वैज्ञानिक, घटनाओं से प्रभावित होकर, साफ-सुथरे रिकॉर्ड रखने से बचते थे; एक बात निर्विवाद है - उपकरण की विद्युत क्षमता को मापा नहीं जा सका, "की कोई संगत अवधारणा नहीं थी" संधारित्र की विद्युत क्षमता।"

  
  

  वोल्टा के ग्रंथ, 1782 के मुद्रित संस्करण का स्क्रीनशॉट

  जिस व्यक्ति ने यह शब्द गढ़ा था, वह 1782 में इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के क्षेत्र में शोध पर रॉयल साइंटिफिक सोसाइटी को रिपोर्ट करते समय एलेसेंड्रो वोल्टा से पहले इस शब्द का उच्चारण करने में असमर्थ था। यह समझने के लिए कि बिजली कहाँ से आती है। यह ज्ञात है कि अगले पांच वर्षों में, लुइगी गैलवानी ने "पशु बिजली" की खोज की, जिसने वोल्टा को सीधे पहली बैटरी के निर्माण के लिए प्रेरित किया। समाज को रिपोर्ट करते हुए, युवा वैज्ञानिक उल्लिखित ज्ञान से वंचित है, प्रकाशमान यह समझने की कोशिश करता है कि आरोप कहाँ से आता है। वह कुछ इस तरह तर्क देता है: “आज तक, अस्तित्व के बहुत सारे सबूत हैं वायुमंडलीय बिजली. लोग उपस्थिति के निशान ढूंढने में असमर्थ हैं। इसका मतलब यह हो सकता है: मौजूदा इलेक्ट्रोस्कोप बहुत कमजोर हैं, ऐसे सूक्ष्म पदार्थ का पता लगाने में असमर्थ हैं। इसलिए, हमें हवा से तरल पदार्थ बाहर निकालने का एक तरीका खोजने की जरूरत है।

  जो कहा गया है उसे व्यावहारिक रूप से आगे बढ़ाते हुए, एलेसेंड्रो वोल्टा ने इलेक्ट्रोफोरस नामक एक उपकरण का प्रस्ताव रखा है (भ्रमित नहीं होना चाहिए)। यह उपकरण वायुमंडलीय कंडक्टर (वायु) से तरल पदार्थ लेता है। वोल्टा की सेवा का सिद्धांत संघनन की प्रक्रिया से मिलता जुलता है: यह बिजली एकत्र करता है।

  इलेक्ट्रोफोरस

  पश्चिम इलेक्ट्रोफोरस को कैपेसिटिव प्रकार का जनरेटर कहता है। उपरोक्त से पता चलता है कि ऐसी परिभाषा को इंग्लिश रॉयल सोसाइटी द्वारा लिखी गई वोल्टा की बदौलत अपनाया गया था। इस उपकरण का आविष्कार एक अन्य व्यक्ति - स्वीडिश भौतिक विज्ञानी जॉन क्लार्क विल्के ने किया था। यह दो दशक पहले हुआ था - 1762।

  आजकल यह माना जाता है कि वोल्टा ने अपने पसंदीदा को बिजली का शाश्वत जनरेटर कहकर डिवाइस को लोकप्रियता दी। यह भी मूलतः सही है; आप रबर को हजारों वर्षों तक रगड़ सकते हैं। "कैपेसिटर" अधिक निकटता से एक भारी सील जैसा दिखता है (चित्र देखें)। शीर्ष पर, मुख्य केंद्रीय हैंडल के अलावा, नकारात्मक क्षमता को हटाने के लिए एक साइड हैंडल भी है। हम तीन परतें देखते हैं:

  1. बैकिंग वैकल्पिक है; उस पर रबर चिपका हुआ है।
  2. रबर की एक पतली परत घर्षण द्वारा विद्युतीकरण के शरीर के रूप में कार्य करती है।
  3. शीर्ष पर धातु की एक पतली शीट है जो दो हैंडल से सुसज्जित है, एक (केंद्रीय) अछूता है।

  
  

  इलेक्ट्रोफोरस की उपस्थिति

  काम शुरू करने के बाद, आपको "सील" को हटाना होगा और रबर को ऊन से रगड़ना होगा। फिर चिकनी डिस्क को वापस रख दिया जाता है। मौजूद खुरदरेपन के कारण रबर के संपर्क का क्षेत्र छोटा होता है, सकारात्मक चार्ज जल्दी प्राप्त नहीं होता है। हमें इंतजार करना होगा. ऑपरेटर थोड़े समय के लिए साइड हैंडल के साथ ढक्कन को बंद कर देता है, नकारात्मक चार्ज को हटा देता है, और नीचे एक सकारात्मक चार्ज छोड़ देता है। जब आप धातु को एक हाथ से छूते हैं, तो आप स्पष्ट रूप से सुनाई देने वाली कर्कश ध्वनि सुन सकते हैं। ढक्कन उठाने के बाद, रबर में इलेक्ट्रॉनों की अधिकता होती है, जिससे प्रयोग को कई बार दोहराया जा सकता है (विश्वास करना मुश्किल है, कुछ स्रोतों का कहना है कि सैकड़ों दोहराव होते हैं)।

  तेज गति से इंसुलेटिंग हैंडल को खींचकर बॉडी को अलग करने से ऑपरेटर को स्थैतिक बिजली प्राप्त होती है। आविष्कार, काफी क्रांतिकारी, यह उल्लेखनीय है कि यह डायन शिकार कानून के उन्मूलन के कुछ ही वर्षों बाद सामने आया। वोल्टा के अनुसार, रबर का घेरा जितना संभव हो उतना पतला होना चाहिए, लगभग एक इंच का 50वाँ भाग। सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त करने में सफल होता है। धातु की एक शीट वास्तव में एक प्लेट भी है। अन्यथा, आपको कंडक्टर का वॉल्यूम भरने के लिए लंबे समय तक इंतजार करना होगा। आम बोलचाल की भाषा में, "कैपेसिटर" को रबर पाई कहा जाता है। धातु की फिलिंग से ढका हुआ एक पाई।

  क्या इलेक्ट्रोफोरस वास्तव में ऊर्जा का एक अटूट स्रोत है? में आदर्श स्थितियाँ, हालाँकि इस पर विश्वास करना कठिन है। रबर का नकारात्मक चार्ज धातु की प्लेट को ध्रुवीकृत करता है, जिससे एक निश्चित क्षमता पैदा होती है। जबरदस्ती बाहर निकाला गया बाहरी सतहग्राउंड इलेक्ट्रोड को छूने से इलेक्ट्रॉन निकल जाते हैं। यह इलेक्ट्रोफोरस के घटकों को अलग करने के लिए बनी हुई है। स्पर्श द्वारा धनात्मक आवेश को नष्ट करने और चिंगारी की आवाज सुनने के बाद, आप फिर से प्रयोग शुरू कर सकते हैं।

  इलेक्ट्रोफोरस वास्तव में एक संधारित्र जैसा दिखता है। अतिरिक्त नकारात्मक चार्ज को हटाने के बाद, यह वास्तव में उल्लिखित डिवाइस में बदल जाता है। संधारित्र को लंबे समय तक संग्रहीत नहीं किया जा सकता है, क्योंकि रबर से इलेक्ट्रॉन धीरे-धीरे धातु पर प्रवाहित होंगे। डिवाइस को डिस्चार्ज कर दिया जाएगा. दरअसल, रबर और धातु हवा द्वारा एक दूसरे से अलग होते हैं, जो ढांकता हुआ के रूप में कार्य करता है। रबर के स्थान पर हम विभिन्न पॉलिमर का उपयोग करते हैं, उदाहरण के लिए टेफ्लॉन।

  यह ध्यान दिया जाना बाकी है: वोल्टा के समय में, वे रबर को स्थैतिक चार्ज से मुक्त करने के तरीकों को नहीं जानते थे। संधारित्र का "अस्तर" हो सकता है कब काइलेक्ट्रॉनों का भार संग्रहित करें। वोल्टा नमूना नीचे रखने का सुझाव देता है सूरज की किरणें, या पास में एक जलती हुई मोमबत्ती ले जाएँ। आयनित लौ के माध्यम से, इलेक्ट्रॉन संधारित्र को छोड़ देते हैं। आज यह स्पष्ट है कि रबर को धोना पर्याप्त है ताकि स्थैतिक तनाव का कोई निशान न रह जाए। काम करने के लिए आपको इसे फिर से सुखाना होगा।

  लेडेन जार

  ऐसा माना जाता है कि फेलिक्स सेवरी ने ही गुंजयमान सर्किट के दोलनों की खोज की थी। तांबे के एक मुड़े हुए धागे के माध्यम से लेडेन जार को निकालते समय, मैंने कम्पास सुई की अनियमित गति देखी। 1826, जब इंग्लैंड, फ्रांस, जर्मनी और आंशिक रूप से इटली ने ओर्स्टेड द्वारा वैज्ञानिक दुनिया में लाई गई एक नई घटना की खोज की।

  
  

  सृष्टि का इतिहास संबंधित समीक्षा में पढ़ा जा सकता है। यह कहा जाना चाहिए कि किसी ने वास्तव में यह समझने की कोशिश नहीं की कि संधारित्र की विद्युत क्षमता क्या है। स्पष्ट कारणों से यह आवश्यक नहीं है: लेडेन जार का उपयोग मुख्य रूप से वैज्ञानिक समुदाय द्वारा विशिष्ट समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता था। फ़ेलिक्स सैवरी का अनुभव लंबे समय तक किसी का ध्यान नहीं गया...

  1842 में, हमारे पुराने मित्र, सर जोसेफ हेनरी, एक आविष्कारक और टेलीग्राफ उत्साही, ने ऑसिलेटरी सर्किट और एक संधारित्र की विद्युत क्षमता को उठाया। सावरी के नोट्स का अभ्यास में परीक्षण करने के बाद इसे लिखित रूप में रखें:

  “एक विसंगति जो इतने लंबे समय तक अस्पष्टीकृत रही, जो पहली नज़र में बिजली और चुंबकत्व के हमारे सिद्धांत के विपरीत मौजूद लगती है, सावधानीपूर्वक अध्ययन के बाद मैंने इसे अब तक अज्ञात घटना के रूप में वर्गीकृत किया है। स्राव अजीब तरीके से होता है (फ्रैंकलिन के सिद्धांत के विपरीत), ऐसा महसूस होता है कि, जार छोड़ने पर, तरल पदार्थ आगे-पीछे भटकना शुरू कर देता है। हमने जो देखा वह हमें स्वीकार करने के लिए मजबूर करता है: प्रक्रिया सामान्य तरीके से शुरू होती है, फिर दिशा में कई बदलाव होते हैं, हर बार आयाम छोटा हो जाता है, जब तक कि गतिविधियां पूरी तरह से खत्म नहीं हो जातीं। जाहिर है, इस घटना को आज समझाया नहीं जा सकता; भौतिक विज्ञानी उनसे (सावरी) मिले, लेकिन शक्तिहीन थे।

  जाहिर है, वैज्ञानिक को संधारित्र की विद्युत क्षमता में बिल्कुल भी दिलचस्पी नहीं है - उसके विचार उस विसंगति में लीन हैं जिसे वह तलाशना चाहता है। पांच साल बाद, भौतिक विज्ञानी हेल्महोल्ट्ज़, जिन्होंने बर्लिन फिजिकल सोसाइटी की एक बैठक में हेनरी की रिपोर्ट पढ़ी, ने कहा:

  “इलेक्ट्रोलिसिस करते समय, मैंने असामान्य उतार-चढ़ाव देखा। यह अहसास, दोलन की प्रक्रिया तब तक जारी रहती है, जब तक कि विज़ विवा स्वयं हमेशा के लिए गायब नहीं हो जाता, सर्किट के कुल प्रतिरोध द्वारा अवशोषित नहीं हो जाता। किसी को यह आभास होता है कि सर्किट में विपरीत दिशाओं की दो धाराएँ बहती हैं, पहले एक, फिर दूसरी उसकी जगह ले लेती है।''

  इस विवाद का अंत लार्ड केल्विन नामक प्रसिद्ध विलियम थॉमसन ने किया। गणितीय रूप से प्रक्रिया का अध्ययन करने के बाद, उन्होंने कहा: सर्किट में, जाहिर है, संधारित्र की विद्युत क्षमता और मुड़े हुए प्रेरण जैसी चीजें हैं तांबे का तार. क्षणिक विद्युत धाराओं पर एक क्लासिक बन गया है। हालाँकि लॉर्ड थॉमसन इंडक्शन को इलेक्ट्रोडायनामिक कैपेसिटेंस कहते हैं, लेकिन सूत्र का अर्थ स्पष्ट है। वैज्ञानिक यह कहने वाले पहले व्यक्ति थे: ऊर्जा एक संधारित्र और एक प्रारंभ करनेवाला के बीच स्थानांतरित होती है, धीरे-धीरे क्षीण होती जाती है सक्रिय प्रतिरोधजंजीरें

  चित्र में दिखाया गया सूत्र आधुनिक मूल्यों में दिया गया है, नोटेशन मानक हैं। C संधारित्र की विद्युत क्षमता है, L कुंडल का प्रेरकत्व है, q आवेश की मात्रा है, I सर्किट धारा है। अन्य प्रतीक विभेदीकरण संक्रियाओं को संदर्भित करते हैं। इंडक्शन शब्द को बहुत बाद में - 1886 में ओलिवर हेविसाइड द्वारा पेश किया गया था। FORMULA गुंजयमान आवृत्ति, जो संधारित्र की विद्युत धारिता और कुंडल के प्रेरण पर निर्भर करता है, 1868 में जेम्स मैक्सवेल द्वारा प्राप्त किया गया था।

  विद्युत क्षमता- किसी चालक की आवेश धारण करने की क्षमता का एक मात्रात्मक माप।

  विभिन्न नामों को अलग करने का सबसे सरल तरीका विद्युत शुल्क- विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण - निकायों की सतह पर थोड़ी मात्रा में मुक्त विद्युत आवेश प्राप्त करना संभव बनाते हैं। विपरीत विद्युत आवेशों की महत्वपूर्ण मात्रा जमा करने के लिए इनका उपयोग किया जाता है संधारित्र.

  संधारित्रएक ढांकता हुआ परत द्वारा अलग किए गए दो कंडक्टरों (प्लेटों) की एक प्रणाली है, जिसकी मोटाई कंडक्टर के आकार की तुलना में छोटी होती है। उदाहरण के लिए, दो सपाट धातु की प्लेटें समानांतर स्थित होती हैं और एक ढांकता हुआ परत द्वारा अलग की जाती हैं समतलसंधारित्र

  यदि किसी समतल संधारित्र की प्लेटों पर समान परिमाण का आवेश दिया जाता है विपरीत संकेत, तो प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र की ताकत एक प्लेट पर क्षेत्र की ताकत से दोगुनी मजबूत होगी। प्लेटों के बाहर, विद्युत क्षेत्र की ताकत शून्य है, क्योंकि समान आवेश होते हैं अलग संकेतदो प्लेटों पर, प्लेटों के बाहर विद्युत क्षेत्र निर्मित होते हैं, जिनकी ताकत परिमाण में समान लेकिन दिशा में विपरीत होती है।

  संधारित्र की धारिताएक भौतिक मात्रा है जो किसी एक प्लेट के चार्ज और संधारित्र की प्लेटों के बीच वोल्टेज के अनुपात से निर्धारित होती है:

  प्लेटों की एक स्थिर स्थिति के साथ, संधारित्र की विद्युत क्षमता प्लेटों पर किसी भी चार्ज के लिए एक स्थिर मूल्य है।

  SI प्रणाली में विद्युत क्षमता की इकाई फैराड है। 1 एफ ऐसे संधारित्र की विद्युत क्षमता है, जिनकी प्लेटों के बीच वोल्टेज 1 वी के बराबर होता है जब प्लेटों को 1 सी के विपरीत चार्ज दिया जाता है।

  
  
  

  एक फ्लैट संधारित्र की विद्युत क्षमता की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

  एस - संधारित्र प्लेटों का क्षेत्र

  डी - प्लेटों के बीच की दूरी

  - ढांकता हुआ का ढांकता हुआ स्थिरांक

  गेंद की विद्युत क्षमता की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

  आवेशित संधारित्र की ऊर्जा.

  यदि संधारित्र के अंदर क्षेत्र की ताकत E है, तो प्लेटों में से एक के चार्ज द्वारा बनाई गई क्षेत्र की ताकत E/2 है। एक प्लेट के एकसमान क्षेत्र में दूसरी प्लेट की सतह पर आवेश वितरित होता है। के लिए सूत्र के अनुसार संभावित ऊर्जाएक समान क्षेत्र में आवेश, संधारित्र की ऊर्जा बराबर होती है:

  संधारित्र की धारिता के लिए सूत्र का उपयोग करना:

  

  संधारित्र.

  यदि एक इंसुलेटेड कंडक्टर को चार्ज Dq दिया जाता है, तो इसकी क्षमता Dj से बढ़ जाएगी, और Dq/Dj का अनुपात स्थिर रहता है: Dq/Dj=C, जहां C है कंडक्टर की विद्युत क्षमता, अर्थात। परिमाण, संख्यात्मक रूप से चार्ज के बराबर, जिसकी क्षमता को एक (1V द्वारा) बढ़ाने के लिए कंडक्टर को सूचित किया जाना चाहिए। कंडक्टरों की विद्युत धारिता उनके आकार, आकृति, जिस माध्यम में उन्हें रखा गया है उसके ढांकता हुआ गुणों और आसपास के निकायों के स्थान पर निर्भर करती है, लेकिन कंडक्टर की सामग्री पर निर्भर नहीं करती है। प्रति यूनिट एसआई में विद्युत धारिता 1 फैराड (एफ): [सी]=1ए=1केएल/1वी=1ए 2 *एस 4 /किग्रा*एम 2। 1F के बराबर की धारिता बहुत बड़ी होती है, इसलिए व्यवहार में माइक्रोफ़ारड (1 μF = 10 -6 F) या पिकोफ़ारड (1 μF = 10 -12 F) की इकाइयाँ अधिक बार उपयोग की जाती हैं। कैपेसिटर दो कंडक्टरों (प्लेटों) की एक प्रणाली है जो एक दूसरे से जुड़े नहीं होते हैं। अक्सर प्लेटों के बीच एक ढांकता हुआ रखा जाता है। जब इन कंडक्टरों पर समान और विपरीत चार्ज लगाए जाते हैं, तो इन कंडक्टरों द्वारा बनाया गया क्षेत्र उनके बीच के स्थान में लगभग पूरी तरह से स्थानीयकृत हो जाता है। कैपेसिटर विद्युत आवेशों के लिए भंडारण उपकरण हैं। संधारित्र प्लेट पर आवेश और उनके बीच संभावित अंतर का अनुपात है स्थिर: q/(j 1 -j 2)=C.

  समतल संधारित्रइसमें क्षेत्र S की दो प्लेटें होती हैं, जो एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर स्थित होती हैं, प्लेटों पर +q और -q आवेश होते हैं। सामान्य तौर पर, यदि प्लेटों के बीच का स्थान ढांकता हुआ से भरा होता है पारद्युतिक स्थिरांकई, तो प्लेटों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत प्रत्येक प्लेट द्वारा बनाई गई क्षेत्र की ताकत के योग के बराबर है।

  ई=एस/ई 0 ई. एक फ्लैट संधारित्र की धारिता C=e 0 eS/d है।

  कैपेसिटर का समानांतर और श्रृंखला कनेक्शन. व्यवहार में, कैपेसिटर अक्सर जुड़े होते हैं विभिन्न तरीके. खोजो समतुल्य क्षमता- इसका मतलब ऐसी क्षमता का संधारित्र ढूंढना है, जो समान संभावित अंतर पर, कैपेसिटर के बैंक के समान चार्ज q जमा करेगा। पर सीरियल कनेक्शनएन कैपेसिटर, प्लेटों पर चार्ज समान है, कैपेसिटर की पूरी बैटरी पर वोल्टेज प्रत्येक कैपेसिटर पर अलग-अलग वोल्टेज के योग के बराबर है: यू कुल =यू 1 +यू 2 +यू 3 +...+यूएन N, और N कैपेसिटर की कुल धारिता 1/C कुल =1 /С 1 +1/С 2 +1/С 3 +...+1/С N है। पर समानांतर कनेक्शनकैपेसिटर, सभी कैपेसिटर पर वोल्टेज यू समान है और बैटरी की कुल क्षमता सी व्यक्तिगत कैपेसिटर की कैपेसिटेंस के योग के बराबर है, सी कुल = सी 1 + सी 2 + सी 3 +... + सी एन।

  उद्योग और अंदर दोनों में रोजमर्रा की जिंदगीइसे बनाना अक्सर आवश्यक होता है बड़ी मात्रासकारात्मक एवं नकारात्मक यह स्पष्ट है कि निकायों के विद्युतीकरण की सहायता से ऐसा नहीं किया जा सकता है। यह पता चला है कि आपको एक विशेष उपकरण की आवश्यकता है। ऐसा उपकरण एक संधारित्र है।

  संधारित्र एक सरल प्रणाली है जिसमें दो प्लेटों को अलग करने वाला ढांकता हुआ होता है। इस मामले में, यह बहुत महत्वपूर्ण है कि इस ढांकता हुआ की मोटाई इन्हीं प्लेटों, यानी कंडक्टरों के आयामों की तुलना में छोटी हो।

  विद्युत कैपेसिटिव उपकरणों का सबसे सरल प्रकार वह है जो दो का एक कॉम्प्लेक्स है मेटल प्लेटकिसी प्रकार के ढांकता हुआ द्वारा अलग किया गया। अगर हम इन प्लेटों में लाते हैं बिजली, तो उनके बीच उत्पन्न होने वाले विद्युत क्षेत्र की तीव्रता का मात्रात्मक मान इनमें से किसी एक प्लेट के लिए समान तीव्रता से लगभग दोगुना बड़ा होगा।

  सबसे महत्वपूर्ण संकेतक विशेषता यह प्रणाली, इलेक्ट्रोमैकेनिक्स के बुनियादी सिद्धांतों के दृष्टिकोण से एक संधारित्र है, जो इस उपकरण के कंडक्टरों के बीच वोल्टेज के लिए उपयोग की जाने वाली प्लेटों में से एक के चार्ज के अनुपात के बराबर है। में सामान्य रूप से देखेंसंधारित्र की धारिता इस प्रकार दिखाई देगी:

  यदि अंतरिक्ष में प्लेटों की स्थिति लंबे समय तक अपरिवर्तित रहती है, तो संधारित्र की विद्युत क्षमता स्थिर रहती है (प्लेटों पर चार्ज के मात्रात्मक संकेतकों की परवाह किए बिना)।

  

  अंतर्राष्ट्रीय भौतिक मापन प्रणाली में, संधारित्र की विद्युत क्षमता को फैराड (एफ) में मापा जाता है। इस वर्गीकरण के अनुसार, एक फैराड एक उपकरण की विद्युत क्षमता को दर्शाता है जिसमें डाइलेक्ट्रिक्स के बीच वोल्टेज एक वोल्ट है, और प्लेटों को आपूर्ति की गई चार्ज की मात्रा एक कूलम्ब के बराबर है।

  वास्तव में, एक फैराड एक बहुत बड़ा मूल्य है, इसलिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली इकाइयाँ माइक्रोफ़ारड, नैनोफ़ारड और यहां तक ​​कि पिकोफ़ारड हैं।

  एक फ्लैट कैपेसिटर की विद्युत क्षमता सीधे उसकी प्लेटों के क्षेत्र पर निर्भर करेगी और उनके बीच की दूरी कम होने पर बढ़ेगी। इन उपकरणों की विद्युत क्षमता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के लिए, कंडक्टरों के बीच कुछ डाइलेक्ट्रिक्स पेश किए जाते हैं।

  
  

  अक्सर, कैपेसिटर के लिए इलेक्ट्रोड पतली पन्नी से बने होते हैं, और कागज, अभ्रक या सिरेमिक का उपयोग मुख्य गैसकेट के रूप में किया जाता है। यह उस सामग्री के अनुसार है जो डाइलेक्ट्रिक्स के आधार के रूप में कार्य करता है, कैपेसिटर को उनके नाम मिलते हैं - कागज, सिरेमिक, वायु, अभ्रक। में काफी व्यापक है हाल ही मेंप्राप्त इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर, जो अपने काफी कॉम्पैक्ट आयामों के बावजूद, महत्वपूर्ण विद्युत क्षमता रखते हैं। इन्हीं गुणों के कारण इनका प्रयोग सक्रिय रूप से किया जाता है घर का सामान, और विद्युत धारा दिष्टकारी के रूप में भी।

  कैपेसिटर सबसे अपरिहार्य में से एक हैं बिजली का सामान, जिसके बिना अधिकांश घरेलू और विद्युत माप उपकरण बनाना असंभव होगा।