कपॅसिटर परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा – समस्या आणि उपाय

कपॅसिटर परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा – समस्या आणि उपाय

1. निश्चित करा विद्युत ऊर्जा खालील आकृतीत दाखवलेल्या सर्किटमध्ये (1 µF = 10-6 F)

ज्ञात :

संधारित्र १ (सी1) = ३ µF कपॅसिटर परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा – समस्या आणि उपाय १

कपॅसिटर २ (सी2) = ३ µF

कपॅसिटर २ (सी3) = ३ µF

कपॅसिटर २ (सी4) = ३ µF

कपॅसिटर २ (सी5) = ३ µF

विद्युत व्होल्टेज (V) = ५ व्होल्ट

पाहिजे आहे : परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा

उपाय:

समतुल्य कपॅसिटर:

कपॅसिटर २ आणि कपॅसिटर ३ समांतर जोडणीत आहेत.समतुल्य कपॅसिटर:

CA = सी2 + सी3 = 1 + 2 = 3 µF

कपॅसिटर १, कपॅसिटर ए आणि कपॅसिटर ४ हे एकसर जोडणीत आहेत.समतुल्य कपॅसिटर:

९१४७७९५९४/सीB = 1/C1 + १/सीA + १/सी4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6

CB = ६/५ µF

कपॅसिटर B आणि कपॅसिटर 5 समांतर जोडणीत आहेत. समतुल्य कपॅसिटर:

C = CB + सी5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5.2 µF

C = 5.2 x 10-6 फराद

परिपथातील विद्युत ऊर्जा:

E = ½ CV2 = ½ (5.2 x 10-6(१०)2) = (2.6 x 10-6)(१)

ई = 65 x 10-6 जूल

2. निर्धारित करा कपॅसिटर परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे (1 µF = 10-6 F)

ज्ञात :

कपॅसिटर २ (सी1) = ३ µF कपॅसिटर परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा – समस्या आणि उपाय १

कपॅसिटर २ (सी2) = ३ µF

कपॅसिटर २ (सी3) = ३ µF

कपॅसिटर २ (सी4) = ३ µF

कपॅसिटर २ (सी5) = ३ µF

विद्युत व्होल्टेज (V) = ४० व्होल्ट

पाहिजे आहे : परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा

उपाय:

समतुल्य कपॅसिटर:

कपॅसिटर १, कपॅसिटर २ आणि कपॅसिटर ३ हे एकसर जोडणीत आहेत. समतुल्य कपॅसिटर:

९१४७७९५९४/सीA = 1/C1 + १/सी2 + १/सी3 = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12

हे सुद्धा पहा  थर्मोडायनामिक्स – समस्या आणि उपाय

CA = २०/२ = १० µF

कपॅसिटर ४ आणि कपॅसिटर ५ एकसर जोडणीत आहेत. समतुल्य कपॅसिटर:

९१४७७९५९४/सीB = 1/C4 + १/सी5 = १/६ + १/६ = २/६

CB = २०/२ = १० µF

कपॅसिटर A आणि कपॅसिटर B समांतर जोडणीत आहेत. समतुल्य कपॅसिटर:

C = CA + सीB = 2 + 1 = 3 µF

C = 3 x 10-6 फराद

परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा:

E = ½ CV2 = ½ (3 x 10-6(१०)2) = (1.5 x 10-6)(१)

ई = 2400 x 10-6 = ०.२ x १-3 जूल

३. टी निश्चित कराविद्युत परिपथात साठवलेली ऊर्जा खालील आकृतीत दाखवली आहे.w.

ज्ञात :

कपॅसिटर २ (सी1) = ६ एफ कपॅसिटर परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा – समस्या आणि उपाय १

कपॅसिटर २ (सी2) = ६ एफ

कपॅसिटर २ (सी3) = ६ एफ

कपॅसिटर २ (सी4) = ६ एफ

कपॅसिटर २ (सी5) = ६ एफ

विद्युत व्होल्टेज (V) = ४० व्होल्ट

पाहिजे आहे : परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा

उपाय:

समतुल्य कपॅसिटर:

कपॅसिटर १, कपॅसिटर २ आणि कपॅसिटर ३ समांतर जोडणीत आहेत. समतुल्य कपॅसिटर:

CA = सी1 + सी2 + सी3 = ४ + ४ + ४ = १२ फॅ

कपॅसिटर ४ आणि कपॅसिटर ५ समांतर जोडणीत आहेत. समतुल्य कपॅसिटर:

CB = सी4 + सी5 = ४ + २ = ६ एफ

कपॅसिटर A आणि कपॅसिटर B एकसर जोडणीत आहेत. समतुल्य कपॅसिटर:

1/C = 1/CA + १/सीB = १/६ + १/४ = २/१२ + ३/१२ = ५/१२

C = 12/3 = 4 फॅरड

परिपथांमधील विद्युत ऊर्जा:

E = ½ CV2 = ½ (4)(122) = (2)(144)

E = २८८ जूल

1. प्रश्न: कपॅसिटरमध्ये ऊर्जा कशी साठवली जाते?

उत्तर: कपॅसिटरमधील ऊर्जा त्याच्या पट्ट्यांमधील विद्युत क्षेत्रात साठवली जाते. जेव्हा कपॅसिटरला व्होल्टेज लावले जाते, तेव्हा एका पट्टीवर धन प्रभार आणि विरुद्ध पट्टीवर ऋण प्रभार जमा होतात, ज्यामुळे विद्युत क्षेत्र निर्माण होते.

हे सुद्धा पहा  संवेग, आवेग आणि प्रक्षेप्य गती - समस्या आणि उपाय

2. प्रश्न: कपॅसिटरमध्ये साठवलेल्या ऊर्जेचे सूत्र काय आहे?

उत्तर: कपॅसिटरमध्ये साठवलेली ऊर्जा (U) खालीलप्रमाणे दिली जाते �=12��2 येथे C ही धारकता आहे आणि V हे कपॅसिटरमधील व्होल्टेज आहे.

3. प्रश्न: व्होल्टेज दुप्पट केल्यावर कपॅसिटरमध्ये साठवलेल्या ऊर्जेचे काय होते?

उत्तर: ऊर्जा ही व्होल्टेजच्या वर्गाच्या (V^2) समानुपाती असल्याने, व्होल्टेज दुप्पट केल्यावर ऊर्जा चार पटीने वाढते.

4. प्रश्न: व्होल्टेज स्रोतापासून डिस्कनेक्ट केलेले असले तरीही चार्ज केलेला कपॅसिटर धोकादायक का असू शकतो?

उत्तर: चार्ज केलेला कपॅसिटर व्होल्टेज स्रोतापासून डिस्कनेक्ट झाल्यावरही आपली साठवलेली ऊर्जा टिकवून ठेवू शकतो. जर एखादा वाहक (किंवा एखादी व्यक्ती) त्याच्या टर्मिनल्सच्या संपर्कात आला, तर साठवलेली ऊर्जा वेगाने मुक्त होऊ शकते, ज्यामुळे संभाव्यतः इजा किंवा नुकसान होऊ शकते.

5. प्रश्न: व्होल्टेज स्थिर ठेवून कपॅसिटन्स निम्मा केल्यास कपॅसिटरमध्ये साठवलेल्या ऊर्जेत काय बदल होतो?

उत्तर: जर धारकता निम्मी केली आणि व्होल्टेज स्थिर राहिले, तर साठवलेली ऊर्जा देखील निम्मी होईल, कारण ऊर्जा ही धारकतेच्या समानुपाती असते.

6. प्रश्न: कपॅसिटरमध्ये डायलेक्ट्रिक पदार्थाची भूमिका काय असते?

उत्तर: डायलेक्ट्रिक पदार्थ प्लेट्समधील प्रभावी विद्युत क्षेत्र कमी करून कपॅसिटरची कपॅसिटन्स वाढवतो आणि प्लेट्समधील चार्ज वहनास देखील प्रतिबंध करतो.

हे सुद्धा पहा  चेंडूच्या वाहकावरील विद्युत विभव – समस्या आणि उपाय

7. प्रश्न: सिरीज कपॅसिटर सर्किटमध्ये, एकूण कपॅसिटन्सची तुलना वैयक्तिक कपॅसिटन्सशी कशी असते?

उत्तर: मालिकी जोडणीमध्ये, एकूण धारकतेचा व्यस्त (1/C_total) हा वैयक्तिक धारकतेच्या व्यस्तांची बेरीज असतो. याचा अर्थ असा की, मालिकी जोडणीमधील एकूण धारकता ही नेहमी मालिकेतील सर्वात लहान धारकतेपेक्षा कमी असते.

8. प्रश्न: समांतर जोडणीत जोडलेल्या कपॅसिटरची एकूण धारकता कशी मोजली जाते?

उत्तर: समांतर जोडणीतील कपॅसिटर्सची एकूण कपॅसिटन्स ही त्यांच्या वैयक्तिक कपॅसिटन्सची बेरीज असते.

9. प्रश्न: कपॅसिटर दिष्ट प्रवाह (DC) का रोखतो, पण प्रत्यावर्ती प्रवाह (AC) का जाऊ देतो?

उत्तर: कपॅसिटर डीसी (DC) प्रवाह रोखतो, कारण एकदा तो पूर्णपणे चार्ज झाला की, त्यातून पुढे कोणताही विद्युत प्रवाह वाहू शकत नाही. याउलट, एसी (AC) प्रवाहामध्ये व्होल्टेज सतत बदलत असते, ज्यामुळे कपॅसिटर चार्ज आणि डिस्चार्ज होतो आणि परिणामी विद्युत प्रवाह वाहू शकतो.

10. प्रश्न: जर कपॅसिटर बॅटरीला जोडला आणि पूर्ण चार्ज होण्यापूर्वीच तो वेगळा केला, तर त्याच्या व्होल्टेजचे काय होते?

उत्तर: वीजपुरवठा खंडित झाल्याच्या क्षणी असलेले व्होल्टेज कपॅसिटर कायम ठेवेल आणि वीज स्रोताशी पुन्हा जोडल्याशिवाय तो पुढे चार्ज होणार नाही.