പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ നിർവചനം
ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, തുല്യമായ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ ഏരിയ (A) ഉം ഒരു നിശ്ചിത ദൂരം (d) കൊണ്ട് വേർതിരിച്ച രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളും ഉള്ള രണ്ട് സമാന്തര കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു കപ്പാസിറ്ററാണ് പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്റർ. കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളിൽ ഒന്ന് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു (+Q), മറ്റേ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു (-Q), ഇവിടെ തുക വൈദ്യുത ചാർജ് ഓരോ പ്ലേറ്റിലും തുല്യമാണ്. ചാർജ് വായു തന്മാത്രയിലേക്ക് നീങ്ങാതിരിക്കാൻ, കപ്പാസിറ്റർ പരിസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് ഒറ്റപ്പെടുന്നു, രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു വാക്വം ഉണ്ട്.
രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളിലെയും വൈദ്യുത ചാർജുകളുടെ തരങ്ങളിലെ വ്യത്യാസം രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലവും ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസവും സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത പ്ലേറ്റിന് ഉയർന്ന വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ട്, അതേസമയം നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത പ്ലേറ്റിന് കുറഞ്ഞ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ട്. വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എന്ന വിഷയത്തിൽ വിശദീകരിച്ചതുപോലെ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസമുണ്ടെങ്കിൽ, കപ്പാസിറ്ററിൽ ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി ഉണ്ട്. കപ്പാസിറ്ററുകളിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിക്ക് നിരവധി ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട്.
സമാന്തര പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിനെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ
ആദ്യം കപ്പാസിറ്റർ വൈദ്യുതമായി ചാർജ് ചെയ്തിട്ടില്ല അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുതമായി ന്യൂട്രൽ അല്ല. ചാർജ് ചെയ്യാൻ, ഒരു കേബിൾ ഉപയോഗിച്ച് ബാറ്ററി പോലുള്ള ഒരു വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സുമായി കപ്പാസിറ്ററിനെ ബന്ധിപ്പിച്ചാണ് കപ്പാസിറ്റർ ചാർജ് ചെയ്യുന്നത്. കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളിൽ ഒന്ന് ബാറ്ററിയുടെ പോസിറ്റീവ് പോളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, മറ്റേ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് ബാറ്ററിയുടെ നെഗറ്റീവ് പോളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.
സമാന ചാർജുകൾ പരസ്പരം അകറ്റുന്നുവെന്നും, വ്യത്യസ്ത ചാർജുകൾ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുന്നുവെന്നും ഓർമ്മിക്കുക. ഇലക്ട്രോണുകൾ ആറ്റത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലായതിനാൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതും ചലിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്, അതേസമയം പ്രോട്ടോണുകൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതും ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിലായതിനാൽ ചലിക്കാൻ കഴിയില്ല. കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിൽ ഇലക്ട്രോണുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ പ്രോട്ടോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, പ്ലേറ്റ് പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്, നേരെമറിച്ച്, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്.
കപ്പാസിറ്റർ ബാറ്ററിയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച ശേഷം, ബാറ്ററിയുടെ പോസിറ്റീവ് പോൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. അങ്ങനെ അത് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ വലിച്ചെടുക്കുന്നു, അതേസമയം ബാറ്ററിയുടെ നെഗറ്റീവ് പോൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അങ്ങനെ അത് ഇലക്ട്രോണുകളെ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിലേക്ക് നിരസിക്കുന്നു. ബാറ്ററിക്കും കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിനും ഇടയിലുള്ള വൈദ്യുത സ്ഥാനചലനം കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ നഷ്ടപ്പെടാൻ കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളെ സ്വീകരിക്കുന്നു. രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം രണ്ട് ബാറ്ററി പോളുകൾ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് തുല്യമാകുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ചലനം നിലയ്ക്കുന്നു.
വൈദ്യുത ചാർജും വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും സംഭരിക്കുന്നതിനുള്ള കപ്പാസിറ്റർ ഫംഗ്ഷൻ . വൈദ്യുത ചാർജും വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും സംഭരിക്കാനുള്ള കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കഴിവിന്റെ വലുപ്പത്തെ കപ്പാസിറ്റൻസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. കൂടുതൽ വൈദ്യുതി സംഭരിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, സംഭരിക്കപ്പെടുന്ന വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും വർദ്ധിക്കും, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസും വർദ്ധിക്കും. ഒരു പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിനെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ ഏതാണ്?
കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം
പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്റർ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിൽ വൈദ്യുത ചാർജ് സംഭരിക്കുന്നു. പ്ലേറ്റ് ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം ചെറുതാണെങ്കിൽ കുറച്ച് വൈദ്യുത ചാർജ് സംഭരിക്കപ്പെടുന്നു, അല്ലാത്തപക്ഷം പ്ലേറ്റ് ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം വലുതാണെങ്കിൽ ധാരാളം വൈദ്യുത ചാർജ് സംഭരിക്കപ്പെടുന്നു. കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിൽ കൂടുതൽ വൈദ്യുത ചാർജുകൾ സംഭരിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി വർദ്ധിക്കും. അതിനാൽ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി കൂടുന്തോറും കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസും വർദ്ധിക്കും. ഈ അവലോകനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ (സി) കപ്പാസിറ്റൻസ് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന്റെ (എ) ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തിന് ആനുപാതികമാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.
രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം
രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം രണ്ട് ബാറ്ററി പോളുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് തുല്യമായതിനുശേഷം ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റം നിർത്തുന്നു. രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളിലെയും വൈദ്യുത ചാർജ് എങ്ങനെ വർദ്ധിപ്പിക്കും? രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള ദൂരം കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ് ഒരു മാർഗം (d കുറയ്ക്കുന്നു). രണ്ട് കണ്ടക്ടറുകൾ അടുത്തേക്ക് കൊണ്ടുവരുമ്പോൾ, വൈദ്യുത ചാർജ് ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലം സ്ഥിരമാകുന്ന തരത്തിൽ വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് നിലനിൽക്കും. V = E d എന്ന സമവാക്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വൈദ്യുത മണ്ഡലം (E) സ്ഥിരമായിരിക്കുമ്പോൾ, രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം (d) കുറയുകയാണെങ്കിൽ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം (V) കുറയുന്നു.
രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം കുറയ്ക്കുന്നതിനാൽ അത് രണ്ട് ബാറ്ററി പോളുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തേക്കാൾ ചെറുതായിരിക്കും. ഓരോ കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന്റെയും വൈദ്യുത ചാർജ് വർദ്ധിക്കുന്നതുവരെ ഇത് വീണ്ടും ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്ഥാനചലനത്തിന് കാരണമാകുന്നു. രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം രണ്ട് ബാറ്ററി പോളുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് തുല്യമായതിനുശേഷം ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റം നിർത്തുന്നു.
രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം കുറയുമ്പോൾ, ഓരോ പ്ലേറ്റിലെയും വൈദ്യുത ചാർജ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും വർദ്ധിക്കുന്നു. കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസും വർദ്ധിക്കുന്നു. ദൂരം കുറയുകയാണെങ്കിൽ, ചാർജ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിക്കുന്നു, ദൂരം വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, ചാർജ് കുറയുന്നതിനാൽ കപ്പാസിറ്റൻസ് കുറയുന്നു. കപ്പാസിറ്ററിന്റെ (C) കപ്പാസിറ്റൻസ് രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ (d) തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.
സമാന്തര പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ സമവാക്യം
പാരലൽ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ കപ്പാസിറ്റൻസിനെ ബാധിക്കുന്ന കാര്യങ്ങൾ മുമ്പ് വിശദീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ചുള്ള കണക്കുകൂട്ടലുകളിലൂടെ കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യം വ്യക്തമായി അറിയാൻ കഴിയും. ഗാസ് നിയമം ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുത മണ്ഡലം നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു വിഷയത്തിൽ, വൈദ്യുത ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിനടുത്തുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലം കണക്കാക്കുന്നതിനുള്ള സൂത്രവാക്യം E = σ / ε ആണ്.o, ഇവിടെ σ = Q / A, അങ്ങനെ വൈദ്യുത മണ്ഡല സമവാക്യം E = Q/A ആയി മാറുന്നു: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εo. വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ സമവാക്യം V = E d ആണ്, ഇവിടെ E = Q / A εo അങ്ങനെ സമവാക്യം V = Q d / A ε ആയി മാറുന്നു.o. കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ സമവാക്യം C = Q/V ആണ്, ഇവിടെ V = Q d / A εo അങ്ങനെ കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ സമവാക്യം C = Q ആയി മാറുന്നു: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = എ εo / ഡി.
കപ്പാസിറ്റൻസ് C = A ε o / d എന്ന സമവാക്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി , കപ്പാസിറ്റൻസ് (C) ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തിന് (A) ആനുപാതികമാണെന്നും രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള ദൂരത്തിന് (d) വിപരീത അനുപാതത്തിലാണെന്നും നിഗമനം ചെയ്യാം.
E = വൈദ്യുത മണ്ഡലം, σ = ചാർജ് സാന്ദ്രത, ε o = വാക്വം പെർമിറ്റിവിറ്റി = 8.85 x 10 -12 F/m, Q = വൈദ്യുത ചാർജ്, A = കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, V = വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം.
