समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरहरू

समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरको परिभाषा

समानान्तर प्लेट क्यापेसिटर भनेको दुई समानान्तर प्लेटहरू वा कन्डक्टर प्लेटहरू मिलेर बनेको क्यापेसिटर हो, प्रत्येक प्लेटमा समान क्रस-सेक्शनल क्षेत्र (A) हुन्छ र दुई प्लेटहरू निश्चित दूरी (d) द्वारा छुट्याइएका हुन्छन्, जस्तै बायाँको चित्रमा। यस लेखमा, मान्नुहोस् कि दुई कन्डक्टर प्लेटहरू भ्याकुमद्वारा छुट्याइएको छ। चित्रमा, एउटा कन्डक्टर प्लेटहरू धनात्मक रूपमा चार्ज गरिएको छ (+Q) जबकि अर्को कन्डक्टर प्लेट ऋणात्मक रूपमा चार्ज गरिएको छ (-Q), जहाँ प्रत्येक प्लेटमा विद्युतीय चार्जको मात्रा समान छ।

दुई चालक प्लेटहरू बीचको विद्युतीय चार्जको भिन्नताले विद्युतीय क्षेत्र र तिनीहरू बीच सम्भाव्य भिन्नता सिर्जना गर्दछ। धनात्मक रूपमा चार्ज गरिएको प्लेटमा उच्च सम्भाव्यता हुन्छ, जबकि नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको प्लेटमा कम सम्भाव्यता हुन्छ। विद्युतीय सम्भाव्यता सम्बन्धी लेखमा व्याख्या गरिएझैं , यदि दुई क्यापेसिटर प्लेटहरू बीच सम्भाव्यता भिन्नता छ भने, क्यापेसिटरमा विद्युतीय सम्भाव्यता ऊर्जा हुन्छ। क्यापेसिटरमा भण्डारण गरिएको विद्युतीय सम्भाव्यता ऊर्जाको धेरै प्रयोगहरू हुन्छन्।

समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरको क्यापेसिटेन्सलाई असर गर्ने कारकहरू

क्यापेसिटरहरू सुरुमा चार्ज नगरिएका हुन्छन्, वा विद्युतीय रूपमा तटस्थ हुन्छन्। तिनीहरूलाई चार्ज गर्न, केबलहरू प्रयोग गरेर ब्याट्री जस्ता भोल्टेज स्रोतमा जडान गरेर चार्ज गरिन्छ। एउटा कन्डक्टर प्लेट ब्याट्रीको सकारात्मक टर्मिनलमा जोडिएको हुन्छ, जबकि अर्को कन्डक्टर प्लेट नकारात्मक टर्मिनलमा जोडिएको हुन्छ।

याद राख्नुहोस् कि जस्तै चार्जहरूले घृणा गर्छन्, जबकि विपरीत चार्जहरूले आकर्षित गर्छन्। इलेक्ट्रोनहरू नकारात्मक रूपमा चार्ज हुन्छन् र सजिलै सर्छन् किनभने तिनीहरू परमाणुको सतहमा अवस्थित हुन्छन्, जबकि प्रोटोनहरू सकारात्मक रूपमा चार्ज हुन्छन् र तिनीहरू केन्द्रकमा अवस्थित भएकाले सार्न सक्दैनन्। यदि चालक प्लेटमा प्रोटोनहरूको संख्या इलेक्ट्रोनहरूको संख्याभन्दा बढी छ भने, प्लेट सकारात्मक रूपमा चार्ज हुन्छ। यसको विपरीत, यदि इलेक्ट्रोनहरूको संख्या प्रोटोनहरूको संख्याभन्दा बढी छ भने, प्लेट नकारात्मक रूपमा चार्ज हुन्छ।

क्यापेसिटर ब्याट्रीमा जडान भएपछि, ब्याट्रीको सकारात्मक ध्रुव सकारात्मक रूपमा चार्ज हुन्छ, जसले कन्डक्टर प्लेटबाट इलेक्ट्रोनहरूलाई आकर्षित गर्छ, जबकि ब्याट्रीको नकारात्मक ध्रुव नकारात्मक रूपमा चार्ज हुन्छ, जसले इलेक्ट्रोनहरूलाई कन्डक्टर प्लेटमा भगाउँछ। ब्याट्री र कन्डक्टर प्लेट बीच इलेक्ट्रोनहरूको स्थानान्तरणले इलेक्ट्रोनहरू गुमाउने कन्डक्टर प्लेटलाई सकारात्मक रूपमा चार्ज गर्छ र इलेक्ट्रोनहरू प्राप्त गर्ने कन्डक्टर प्लेटलाई नकारात्मक रूपमा चार्ज गर्छ। दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको विद्युतीय सम्भाव्य भिन्नता दुई ब्याट्री टर्मिनलहरू बीचको विद्युतीय सम्भाव्य भिन्नता बराबर हुँदा इलेक्ट्रोनहरूको स्थानान्तरण रोकिन्छ।

क्यापेसिटरहरूले विद्युतीय चार्ज र सम्भाव्य ऊर्जा भण्डारण गर्छन् । क्यापेसिटरको विद्युतीय चार्ज र सम्भाव्य ऊर्जा भण्डारण गर्ने क्षमताको मापनलाई क्यापेसिटेन्स भनिन्छ। भण्डारण गरिएको विद्युतीय चार्ज जति ठूलो हुन्छ, सम्भाव्य ऊर्जा त्यति नै बढी हुन्छ र क्यापेसिटेन्स पनि त्यति नै ठूलो हुन्छ। समानान्तर-प्लेट क्यापेसिटरको क्यापेसिटेन्सलाई कुन कारकहरूले असर गर्छ?

- कन्डक्टर प्लेटको सतह क्षेत्रफल

समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरहरूले आफ्नो चालक प्लेटहरूमा विद्युतीय चार्ज भण्डारण गर्छन्। सानो प्लेट सतह क्षेत्रफलको अर्थ थोरै चार्ज भण्डारण गरिएको छ; ठूलो प्लेट सतह क्षेत्रफलको अर्थ ठूलो चार्ज भण्डारण गरिएको छ। चालक प्लेटहरूमा जति धेरै चार्ज भण्डारण गरिएको छ, क्यापेसिटरको विद्युतीय सम्भाव्य ऊर्जा त्यति नै बढी हुन्छ। त्यसकारण, क्यापेसिटरको विद्युतीय सम्भाव्य ऊर्जा जति ठूलो हुन्छ, यसको क्षमता त्यति नै बढी हुन्छ। यस समीक्षाको आधारमा, यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि क्यापेसिटरको क्षमता (C) चालक प्लेटहरू (A) को सतह क्षेत्रफलसँग समानुपातिक छ।

- दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको दूरी

दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको सम्भाव्य भिन्नता ब्याट्रीको दुई ध्रुवहरू बीचको सम्भाव्य भिन्नता बराबर भएपछि इलेक्ट्रोनहरूको चाल रोकिन्छ। दुई कन्डक्टर प्लेटहरूमा विद्युतीय चार्ज कसरी बढाउन सकिन्छ? एउटा तरिका भनेको दुई कन्डक्टरहरू बीचको दूरी घटाउनु हो (d घटाउनुहोस्)। जब दुई कन्डक्टरहरू एकसाथ ल्याइन्छ, विद्युतीय चार्जको मात्रा स्थिर रहन्छ ताकि विद्युतीय चार्जद्वारा उत्पादित विद्युतीय क्षेत्रको स्थिर मान हुन्छ। समीकरण V = E d को आधारमा, जब विद्युतीय क्षेत्र (E) स्थिर हुन्छ, दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको दूरी घटाइयो भने विद्युतीय सम्भाव्य भिन्नता (V) घट्छ (d)।

दुई चालक प्लेटहरू बीचको सम्भाव्य भिन्नता ब्याट्रीको दुई टर्मिनलहरू बीचको सम्भाव्य भिन्नता भन्दा कम नभएसम्म घट्छ। यसले प्रत्येक चालक प्लेटमा विद्युतीय चार्ज नबढेसम्म इलेक्ट्रोनहरू फेरि सर्छन्। दुई प्लेटहरू बीचको सम्भाव्य भिन्नता ब्याट्रीको दुई टर्मिनलहरू बीचको सम्भाव्य भिन्नता बराबर भएपछि इलेक्ट्रोनको चाल रोकिन्छ।

जब दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको दूरी घटाइन्छ, प्रत्येक प्लेटमा विद्युतीय चार्ज बढ्छ जसले गर्दा क्यापेसिटरमा विद्युतीय सम्भाव्य ऊर्जा पनि बढ्छ। यदि क्यापेसिटरमा विद्युतीय सम्भाव्य ऊर्जा बढ्छ भने, क्यापेसिटरको क्षमता पनि बढ्छ। यदि दूरी घटाइयो भने, चार्ज बढ्छ जसले गर्दा क्यापेसिटर बढ्छ, यदि दूरी बढाइयो भने, चार्ज घट्छ जसले गर्दा क्यापेसिटर घट्छ। यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि क्यापेसिटर (C) को क्षमता दुई कन्डक्टर प्लेटहरू (d) बीचको दूरीको विपरीत समानुपातिक छ।

समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरको लागि क्यापेसिटेन्स समीकरण

पहिले, समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरको क्यापेसिटेन्स मानलाई असर गर्ने कुराहरू व्याख्या गरिएको छ। समीकरणहरू प्रयोग गरेर गणना मार्फत क्यापेसिटेन्स मान स्पष्ट रूपमा जान्न सकिन्छ। गौसको नियम प्रयोग गरेर विद्युतीय क्षेत्र निर्धारण गर्ने बारे लेखमा, विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएको कन्डक्टर प्लेट नजिकैको विद्युतीय क्षेत्र गणना गर्ने सूत्र E = σ/ε _o हो भनेर छलफल गरिएको छ , जहाँ σ = Q/A ताकि विद्युतीय क्षेत्र समीकरण E = Q/A मा परिवर्तन होस् : ε _o = Q/A x 1/ε _o = Q/Aε _o । विद्युतीय सम्भाव्य समीकरण V = E d हो, जहाँ E = Q/Aε _o ताकि समीकरण V = Qd/Aε _o मा परिवर्तन होस् । क्यापेसिटेन्स समीकरण C = Q/V हो, जहाँ V = Qd/Aε _o ताकि क्यापेसिटेन्स समीकरण C = Q मा परिवर्तन होस् : Qd/Aε _o = Q x Aε _o /Qd = Aε _o /d।

_{क्यापेसिटन्स समीकरण C = A ε o} / d को आधारमा यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि क्यापेसिटन्स (C) सतह क्षेत्रफल (A) सँग समानुपातिक र दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको दूरी (d) सँग विपरीत समानुपातिक हुन्छ।

सूत्र विवरण: E = विद्युत क्षेत्र, σ = चार्ज घनत्व, ε _o = खाली ठाउँको अनुमति = ८.८५ x १० ^-१२ F/m, Q = विद्युतीय चार्ज, A = कन्डक्टर प्लेटको सतह क्षेत्रफल, V = विद्युतीय सम्भाव्य भिन्नता।