કેપેસિટરનું કેપેસિટીન્સ

કેપેસિટરના કેપેસીટન્સની વ્યાખ્યા

નાના ગ્લાસમાં થોડું પાણી હોઈ શકે છે, જ્યારે મોટા ગ્લાસમાં વધુ પાણી હોઈ શકે છે. ગ્લાસનું કદ જેટલું મોટું હશે, તેટલું વધુ પાણી તેમાં સમાઈ શકે છે. તેથી, દરેક ગ્લાસમાં પાણી સમાવવાની ક્ષમતા અથવા કદ હોય છે. કાચની જેમ, કેપેસિટર્સ પણ વિદ્યુત ચાર્જ અને વિદ્યુત સ્થિતિ ઊર્જાનો સંગ્રહ કરી શકે છે. કોપેસિટર વિદ્યુત ચાર્જ અને વિદ્યુત સ્થિતિ ઊર્જા સંગ્રહિત કરવાની ક્ષમતાને કહેવાય છે વીજધારિતા.

કેપેસીટન્સ પર અસર કરતા પરિબળો

કાચની પાણી સમાવવાની ક્ષમતાનું કદ કાચના જથ્થા દ્વારા નક્કી થાય છે. કેપેસિટર્સ વિશે શું, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સંગ્રહિત કરવાની કેપેસિટરની ક્ષમતાનું કદ શું નક્કી કરે છે?

બાજુની આકૃતિમાં એક સરળ કેપેસિટર બતાવવામાં આવ્યું છે જેમાં બે-વાહક પ્લેટો ચોક્કસ અંતરથી અલગ પડે છે. બેટરી જેવા વોલ્ટેજ સ્ત્રોત સાથે જોડાતા પહેલા, બે પ્લેટો વિદ્યુત રીતે ચાર્જ થતી નથી. પછી એક પ્લેટ બેટરીના ધન ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે અને બીજી પ્લેટ કેબલનો ઉપયોગ કરીને બેટરીના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે.

બેટરીના ધન ધ્રુવ સાથે જોડાયા પછી, બેટરી પરનો ધન ચાર્જ પ્લેટ પર નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે જેથી ઇલેક્ટ્રોન બેટરીના ધન ધ્રુવ પર જાય છે. આના કારણે પ્લેટોમાં ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ (નકારાત્મક ચાર્જ) અને વધારાનો પ્રોટોન (ધન ચાર્જ) રહે છે જેથી પ્લેટો હકારાત્મક ચાર્જ બને છે.

બેટરીના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયા પછી, પ્લેટ પરનો ધન ચાર્જ બેટરીના નકારાત્મક ધ્રુવ પર નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષે છે જેથી ઇલેક્ટ્રોન પ્લેટ તરફ જાય છે. આના કારણે પ્લેટ ઇલેક્ટ્રોનને ઓવરલોડ કરે છે જેથી પ્લેટ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થઈ જાય છે. પ્લેટો અને બેટરીઓ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોનને ખસેડવાની પ્રક્રિયા બે પ્લેટો વચ્ચેના સંભવિત તફાવત જેટલો થયા પછી બંધ થઈ જાય છે.

બંને વાહક પ્લેટો પર વિદ્યુત ચાર્જ કેવી રીતે વધારવો? બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, બેટરીના ધન ધ્રુવ પર અને તેમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે શું કરવું જોઈએ? ઇલેક્ટ્રોન વિસ્થાપન ત્યારે જ થાય છે જ્યારે બે બેટરી ધ્રુવો વચ્ચેનો વિદ્યુત સંભવિત તફાવત બે વાહક વચ્ચેના વિદ્યુત સંભવિત તફાવત કરતા વધારે હોય. ઇલેક્ટ્રોન ફરીથી ખસેડવા માટે જેથી દરેક વાહક પ્લેટમાં વિદ્યુત ચાર્જ વધે, વપરાયેલી બેટરીને બીજા વોલ્ટેજ સ્ત્રોત દ્વારા બદલવામાં આવે છે જેમાં વધુ વિદ્યુત સંભવિત તફાવત હોય છે. જ્યારે વોલ્ટેજ સ્ત્રોતમાં વિદ્યુત સંભવિત તફાવત કેપેસિટરના વિદ્યુત સંભવિત તફાવત જેટલો હોય ત્યારે ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાપન અટકે છે. તેથી, જો વોલ્ટેજ સ્ત્રોતમાં વિદ્યુત સંભવિત તફાવત કરતાં વધુ હોય, તો કેપેસિટર વિદ્યુત સંભવિત તફાવત પણ વધારે હોય છે.

ઉપરોક્ત સમીક્ષાના આધારે, એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે દરેક વાહક પ્લેટમાં સંગ્રહિત વિદ્યુત ચાર્જ જેટલો મોટો હશે, બે વાહક પ્લેટો વચ્ચેનો વિદ્યુત સંભવિત તફાવત તેટલો મોટો હશે. તેથી, વિદ્યુત ચાર્જ (Q) વિદ્યુત સંભવિત તફાવત (V) ના પ્રમાણસર છે. વિદ્યુત ચાર્જ અને વિદ્યુત સંભવિત તફાવત વચ્ચેનો સંબંધ નીચેની સરખામણીમાં દર્શાવવામાં આવ્યો છે:

Q α V

ઉપરોક્ત સરખામણીઓ સ્થિરાંક C ઉમેરીને સમીકરણોમાં રૂપાંતરિત થાય છે:

Q = CV અથવા C = Q / V

Q = ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ (કૂલોમ્બ), V = ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત તફાવત અથવા વોલ્ટેજ (વોલ્ટ), C = સ્થિરાંક જેને કેપેસિટર કેપેસિટન્સ કહેવાય છે.

કેપેસિટેન્સ મૂલ્ય વિદ્યુત ચાર્જ અને વિદ્યુત વોલ્ટેજ પર આધારિત નથી, પરંતુ કંડક્ટર પ્લેટના આકાર અને કદ પર આધારિત છે. કેપેસિટેન્સ કંડક્ટર પ્લેટના આકાર અને કદ પર આધારિત છે તેનો ગાણિતિક પુરાવો સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટરના વિષયમાં સમજાવવામાં આવ્યો છે. વિષયમાં, એવું માનવામાં આવે છે કે બે વાહક વચ્ચે શૂન્યાવકાશ છે.

કેપેસિટરની કેપેસિટન્સ બે વાહક પ્લેટો વચ્ચેના પદાર્થની પ્રકૃતિ પર પણ આધાર રાખે છે. બે વાહક પ્લેટો વચ્ચેના પદાર્થને ડાઇલેક્ટ્રિક કહેવામાં આવે છે. ડાઇલેક્ટ્રિક્સ ધરાવતા કેપેસિટરની કેપેસિટન્સ વિશે ઊંડાણપૂર્વક ચર્ચા " ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકો.

કેપેસીટન્સનો એકમ

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું એકમ કુલોમ્બ છે અને ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત તફાવતનું એકમ વોલ્ટ છે, તેથી તે ઉપરોક્ત કેપેસિટેન્સ સમીકરણ પર આધારિત છે. કેપેસિટેન્સ એકમ કુલોમ્બ પ્રતિ વોલ્ટ (C/V) છે, જેને ફેરાડ (F) પણ કહેવાય છે જે બ્રિટીશ વૈજ્ઞાનિક માઈકલ ફેરાડે (1791-1867) ના નામ પરથી આવે છે. તેથી, 1 ફેરાડ = 1 કુલોમ્બ/વોલ્ટ.

ધારો કે 2 ફેરાડ મૂલ્ય ધરાવતા કેપેસિટરનો અર્થ એ છે કે કેપેસિટર એક વાહક પ્લેટ પર +2 કુલોમ્બ અને બીજી વાહક પ્લેટ પર -2 કુલોમ્બનો વિદ્યુત ચાર્જ સંગ્રહ કરે છે. જ્યાં બે વાહક પ્લેટોમાં 1 વોલ્ટનો સંભવિત તફાવત હોય છે. જો 12 વોલ્ટની બેટરી કેપેસિટર સાથે જોડાયેલ હોય, તો વિદ્યુત ચાર્જ થયેલ વાહક પ્લેટોમાંથી એક Q = CV = (2) (12 વોલ્ટ) = +24 કુલોમ્બ છે જ્યારે બીજી વાહક પ્લેટ -24 કુલોમ્બ છે.

કૃપા કરીને નોંધ લો કે ફેરાડ એક વિશાળ કેપેસિટેન્સ એકમ છે તેથી તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નાના એકમ તરીકે થાય છે, એટલે કે માઇક્રોફેરડ સંક્ષિપ્ત μF (10^-6 ફરાદ) અથવા પિકોફારાડ જેને સંક્ષિપ્તમાં pF (10) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે^-12 ફેરાડ). ફેરાડ એક વિશાળ એકમ છે તે દર્શાવવા માટે ગાણિતિક ગણતરીઓ, જેની ચર્ચા સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટરના વિષયમાં કરવામાં આવી છે.