പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ

പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ നിർവചനം

ഒരു പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്റർ എന്നത് രണ്ട് പാരലൽ പ്ലേറ്റുകൾ അല്ലെങ്കിൽ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ അടങ്ങുന്ന ഒരു കപ്പാസിറ്ററാണ്, ഓരോ പ്ലേറ്റിനും ഒരേ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ ഏരിയ (A) ഉണ്ട്, രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ ഇടതുവശത്തുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു നിശ്ചിത ദൂരം (d) കൊണ്ട് വേർതിരിക്കുന്നു. ഈ ലേഖനത്തിൽ, രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ ഒരു വാക്വം കൊണ്ട് വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് കരുതുക. ചിത്രത്തിൽ, കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളിൽ ഒന്ന് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു (+Q) അതേസമയം മറ്റേ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു (-Q), ഇവിടെ ഓരോ പ്ലേറ്റിലെയും വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് തുല്യമാണ്.

രണ്ട് കണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുത ചാർജിലെ വ്യത്യാസം ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലവും അവയ്ക്കിടയിൽ ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസവും സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത പ്ലേറ്റിന് ഉയർന്ന പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ട്, അതേസമയം നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത പ്ലേറ്റിന് കുറഞ്ഞ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ട്. വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യലിനെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനത്തിൽ വിശദീകരിച്ചതുപോലെ , രണ്ട് കപ്പാസിറ്റർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസമുണ്ടെങ്കിൽ, കപ്പാസിറ്ററിൽ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി ഉണ്ട്. ഒരു കപ്പാസിറ്ററിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിക്ക് നിരവധി ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട്.

ഒരു സമാന്തര പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിനെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ

കപ്പാസിറ്ററുകൾ തുടക്കത്തിൽ ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടാത്തവയാണ്, അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുതപരമായി നിഷ്പക്ഷമാണ്. അവയെ ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിന്, കേബിളുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ബാറ്ററി പോലുള്ള ഒരു വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സിലേക്ക് ബന്ധിപ്പിച്ചാണ് അവ ചാർജ് ചെയ്യുന്നത്. ഒരു കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് ബാറ്ററിയുടെ പോസിറ്റീവ് ടെർമിനലുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, മറ്റേ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ടെർമിനലുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

ചാർജുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി അവ ആകർഷിക്കപ്പെടുന്നു, എന്നാൽ സമാന ചാർജുകൾ അകറ്റുന്നു എന്നത് ഓർമ്മിക്കുക. ഇലക്ട്രോണുകൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളവയാണ്, അവ ആറ്റത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതിനാൽ എളുപ്പത്തിൽ ചലിക്കുന്നു, അതേസമയം പ്രോട്ടോണുകൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളവയാണ്, അവ ന്യൂക്ലിയസിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതിനാൽ ചലിക്കാൻ കഴിയില്ല. ഒരു ചാലക പ്ലേറ്റിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, പ്ലേറ്റ് പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്. നേരെമറിച്ച്, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്.

കപ്പാസിറ്റർ ബാറ്ററിയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച ശേഷം, ബാറ്ററിയുടെ പോസിറ്റീവ് പോൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ ആകർഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അതേസമയം ബാറ്ററിയുടെ നെഗറ്റീവ് പോൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ഇലക്ട്രോണുകളെ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിലേക്ക് പിന്തിരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ബാറ്ററിക്കും കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിനും ഇടയിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റം ഇലക്ട്രോണുകൾ നഷ്ടപ്പെടുന്ന കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകുന്നതിനും ഇലക്ട്രോണുകൾ സ്വീകരിക്കുന്ന കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആകുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു. രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം രണ്ട് ബാറ്ററി ടെർമിനലുകൾ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് തുല്യമാകുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റം നിലയ്ക്കുന്നു.

കപ്പാസിറ്ററുകൾ വൈദ്യുത ചാർജും പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും സംഭരിക്കുന്നു . വൈദ്യുത ചാർജും പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും സംഭരിക്കാനുള്ള ഒരു കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കഴിവിന്റെ അളവിനെ കപ്പാസിറ്റൻസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. സംഭരിക്കപ്പെട്ട വൈദ്യുത ചാർജ് കൂടുന്തോറും പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും കപ്പാസിറ്റൻസും വർദ്ധിക്കും. ഒരു പാരലൽ-പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിനെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ ഏതാണ്?

- കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം

പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ അവയുടെ കണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്ലേറ്റുകളിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് സംഭരിക്കുന്നു. ഒരു ചെറിയ പ്ലേറ്റ് ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം എന്നാൽ കുറച്ച് ചാർജ് സംഭരിക്കപ്പെടുന്നു എന്നാണ്; ഒരു വലിയ പ്ലേറ്റ് ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം എന്നാൽ വലിയ ചാർജ് സംഭരിക്കപ്പെടുന്നു എന്നാണ്. കണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്ലേറ്റുകളിൽ കൂടുതൽ ചാർജ് സംഭരിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വൈദ്യുത സാധ്യതയുള്ള ഊർജ്ജം വർദ്ധിക്കും. അതിനാൽ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വൈദ്യുത സാധ്യതയുള്ള ഊർജ്ജം കൂടുന്തോറും അതിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിക്കും. ഈ അവലോകനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് (C) കണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്ലേറ്റുകളുടെ (A) ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തിന് ആനുപാതികമാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.

– രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം

രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ബാറ്ററിയുടെ രണ്ട് ധ്രുവങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് തുല്യമായതിനുശേഷം ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ചലനം നിലയ്ക്കുന്നു. രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളിലെ വൈദ്യുത ചാർജ് എങ്ങനെ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും? രണ്ട് കണ്ടക്ടർമാർക്കിടയിലുള്ള ദൂരം കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ് ഒരു മാർഗം (d കുറയ്ക്കുക). രണ്ട് കണ്ടക്ടറുകളും അടുത്തേക്ക് കൊണ്ടുവരുമ്പോൾ, വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് സ്ഥിരമായി തുടരും, അങ്ങനെ വൈദ്യുത ചാർജ് ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന് സ്ഥിരമായ മൂല്യം ലഭിക്കും. V = E d എന്ന സമവാക്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വൈദ്യുത മണ്ഡലം (E) സ്ഥിരമാകുമ്പോൾ, രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം കുറച്ചാൽ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം (V) കുറയുന്നു (d).

രണ്ട് കണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ബാറ്ററിയുടെ രണ്ട് ടെർമിനലുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തേക്കാൾ കുറയുന്നതുവരെ കുറയുന്നു. ഇത് ഓരോ കണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്ലേറ്റിലെയും വൈദ്യുത ചാർജ് വർദ്ധിക്കുന്നതുവരെ ഇലക്ട്രോണുകൾ വീണ്ടും ചലിക്കാൻ കാരണമാകുന്നു. രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ബാറ്ററിയുടെ രണ്ട് ടെർമിനലുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് തുല്യമാകുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ചലനം നിലയ്ക്കുന്നു.

രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം കുറയുമ്പോൾ, ഓരോ പ്ലേറ്റിലെയും വൈദ്യുത ചാർജ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ കപ്പാസിറ്ററിലെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും വർദ്ധിക്കുന്നു. കപ്പാസിറ്ററിലെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസും വർദ്ധിക്കുന്നു. ദൂരം കുറയുകയാണെങ്കിൽ, ചാർജ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിക്കുന്നു, ദൂരം വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ചാർജ് കുറയുന്നതിനാൽ കപ്പാസിറ്റൻസ് കുറയുന്നു. കപ്പാസിറ്ററിന്റെ (C) കപ്പാസിറ്റൻസ് രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ (d) തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.

ഒരു സമാന്തര പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിനുള്ള കപ്പാസിറ്റൻസ് സമവാക്യം

ഒരു പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യത്തെ ബാധിക്കുന്ന കാര്യങ്ങൾ മുമ്പ് വിശദീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. സമവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള കണക്കുകൂട്ടലുകളിലൂടെ കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യം വ്യക്തമായി അറിയാൻ കഴിയും. ഗാസിന്റെ നിയമം ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുത മണ്ഡലം നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനത്തിൽ, വൈദ്യുത ചാർജുള്ള ഒരു കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന് സമീപമുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലം കണക്കാക്കുന്നതിനുള്ള സൂത്രവാക്യം E = σ/ε _o ആണെന്ന് ചർച്ച ചെയ്തിട്ടുണ്ട് , ഇവിടെ σ = Q/A അതിനാൽ വൈദ്യുത മണ്ഡല സമവാക്യം E = Q/A ആയി മാറുന്നു: ε _o = Q/A x 1/ε _o = Q/Aε _o . വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ സമവാക്യം V = E d ആണ്, ഇവിടെ E = Q/Aε _o അതിനാൽ സമവാക്യം V = Qd/Aε _o ആയി മാറുന്നു . കപ്പാസിറ്റൻസ് സമവാക്യം C = Q/V ആണ്, ഇവിടെ V = Qd/Aε _o അതിനാൽ കപ്പാസിറ്റൻസ് സമവാക്യം C = Q ആയി മാറുന്നു: Qd/Aε _o = Q x Aε _o /Qd = Aε _o /d.

_{C = A ε o} / d എന്ന കപ്പാസിറ്റൻസ് സമവാക്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി , കപ്പാസിറ്റൻസ് (C) ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തിന് (A) ആനുപാതികമാണെന്നും രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള ദൂരത്തിന് (d) വിപരീത അനുപാതത്തിലാണെന്നും നിഗമനം ചെയ്യാം.

ഫോർമുല വിവരണം: E = വൈദ്യുത മണ്ഡലം, σ = ചാർജ് സാന്ദ്രത, ε _o = ശൂന്യസ്ഥലത്തിന്റെ പെർമിറ്റിവിറ്റി = 8,85 x 10 ^-12 F/m, Q = വൈദ്യുത ചാർജ്, A = കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, V = വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം.