ڪيپيسٽرز ۾ بجلي جي توانائي جي اسٽوريج مواد
هڪ ڪيپيسيٽر ٻن پليٽن/ شيٽن جي ڪنڊڪٽرن تي مشتمل هوندو آهي ۽ ٻنهي ڪنڊڪٽرن جي وچ ۾ هڪ ڊائي اليڪٽرڪ هوندو آهي . شروعات ۾، ٻئي ڪنڊڪٽر برقي طور تي چارج نه هوندا آهن. ڪيپيسيٽر جي ڪم ڪرڻ لاءِ، ڪنڊڪٽر جي هر پليٽ/ شيٽ کي برقي طور تي چارج ڪيو ويندو آهي، جتي هر ڪنڊڪٽر تي برقي چارج جي مقدار ساڳي هوندي آهي پر مختلف قسمن جي هوندي آهي. مثال طور، هڪ ڪنڊڪٽر تي Q = +10 ڪولمب جو چارج هوندو آهي پوءِ ٻئي ڪنڊڪٽر تي Q = -10 ڪولمب جو چارج هوندو آهي. ٻنهي ڪنڊڪٽرن تي ساڳئي شدت پر مخالف قسمن جي برقي چارج جي موجودگي ٻن ڪنڊڪٽر پليٽن جي وچ ۾ هڪ برقي ميدان پيدا ڪري ٿي ، جتي برقي ميدان جي هدايت مثبت چارج کان منفي چارج تائين هوندي آهي. ان کان علاوه، ٻنهي ڪنڊڪٽرن جي وچ ۾ هڪ برقي امڪاني فرق پڻ پيدا ٿئي ٿو، جتي مثبت چارج ٿيل ڪنڊڪٽر ۾ وڌيڪ برقي صلاحيت هوندي آهي جڏهن ته منفي طور تي چارج ٿيل ڪنڊڪٽر ۾ گهٽ برقي صلاحيت هوندي آهي.
ٻنهي ڪنڊڪٽرن کي چارج ڪرڻ لاءِ، انهن کي هڪ پاور سورس سان ڳنڍيو ويندو آهي، جهڙوڪ بيٽري يا ٻيو پاور سورس. شروعات ۾، ٻئي ڪنڊڪٽر غير جانبدار هوندا آهن، جن ۾ منفي چارج ٿيل اليڪٽران ۽ مثبت چارج ٿيل پروٽان برابر هوندا آهن. پوءِ اليڪٽران هڪ ڪنڊڪٽر کان ٻئي ڪنڊڪٽر ڏانهن منتقل ڪيا ويندا آهن، جنهن جي نتيجي ۾ ڪنڊڪٽر اليڪٽران وڃائي مثبت چارج ٿي ويندو آهي ۽ حاصل ڪندڙ ڪنڊڪٽر منفي چارج ٿي ويندو آهي. منتقل ٿيل اليڪٽرانن جو تعداد حاصل ڪيل اليڪٽرانن جي تعداد جي برابر هوندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ هر ڪنڊڪٽر ۾ ساڳيو برقي چارج هوندو آهي. اهو ياد رکڻ گهرجي ته جڏهن هڪ ڪيپيسيٽر بيٽري سان ڳنڍيل هوندو آهي، ته بيٽري هڪ ڪنڊڪٽر طور ڪم ڪندي، هڪ ڪنڊڪٽر کان ٻئي ڪنڊڪٽر ڏانهن اليڪٽران منتقل ڪندي آهي.
هڪ ڪنڊڪٽر منفي قطب سان ڳنڍيل آهي ۽ ٻيو ڪنڊڪٽر مثبت قطب سان ڳنڍيل آهي. ٻن بيٽري ٽرمينلز جي وچ ۾ برقي امڪاني فرق (V) جي موجودگي هڪ ڪنڊڪٽر کان ٻئي ڪنڊڪٽر ڏانهن اليڪٽران (q) جي منتقلي جو سبب بڻجي ٿي. اليڪٽرانن جي منتقلي هڪ ڀيرو بند ٿي ويندي آهي جڏهن ٻنهي ڪنڊڪٽرن جي وچ ۾ امڪاني فرق بيٽري جي امڪاني فرق جي برابر هوندو آهي. شروعات ۾، جڏهن ڪنڊڪٽر برقي طور تي چارج نه هوندا آهن، ته اليڪٽرانن کي منتقل ڪرڻ لاءِ ڪنهن به ڪم جي ضرورت ناهي. هڪ ڀيرو هر ڪنڊڪٽر تي برقي چارج هوندو آهي، ته اليڪٽرانن کي منتقل ڪرڻ لاءِ ڪم جي ضرورت هوندي آهي. هر ڪنڊڪٽر تي برقي چارج جيترو وڌيڪ هوندو، اليڪٽرانن جي وچ ۾ رد ڪندڙ قوت جي ڪري اليڪٽرانن کي منتقل ڪرڻ لاءِ ڪم جي ضرورت اوترو ئي وڌيڪ هوندي.
هڪ ڪنڊڪٽر کان ٻئي ڪنڊڪٽر ڏانهن اليڪٽرانن جي منتقلي هڪ ئي وقت نه پر بتدريج ٿيندي آهي ته جيئن ٻنهي ڪنڊڪٽرن جي وچ ۾ برقي وولٽيج به بتدريج وڌي وڃي. تنهن ڪري اليڪٽران جي منتقلي دوران ڪل ڪم (W) کي ڳڻڻ لاءِ، سراسري وولٽيج ويليو (V/2) استعمال ڪيو ويندو آهي. تنهن ڪري اليڪٽرانن کي منتقل ڪرڻ لاءِ ڪيل ڪم W = Q (V/2) = 1/2 Q V آهي. ڇاڪاڻ ته اليڪٽرانن کي منتقل ڪرڻ جو ڪم ڪيپيسيٽر ۾ ذخيرو ٿيل برقي امڪاني توانائي ۾ تبديل ٿئي ٿو، ڪيپيسيٽر ۾ ذخيرو ٿيل برقي امڪاني توانائي EP = 1/2 Q V آهي. ڇاڪاڻ ته Q = CV، فارمولا EP = 1/2 QV کي EP = 1/2 QV = 1/2 (CV)(V) = 1/2 CV 2 ۽ EP = 1/2 QV = 1/2 (Q)(Q/C) = 1/2 Q 2 /C ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو. معلومات: Q = برقي چارج، C = گنجائش، V = برقي وولٽيج.
برقي ميدان ۾ برقي توانائي
چارجنگ جي عمل دوران، جڏهن هر ڪنڊڪٽر چارج ٿيڻ شروع ٿئي ٿو، ته ٻن ڪنڊڪٽر پليٽن/شيٽن جي وچ ۾ هڪ برقي ميدان پيدا ٿئي ٿو. تنهن ڪري، ڪيل ڪم نه رڳو ڪنڊڪٽر کي برقي طور تي چارج ڪرڻ جو سبب بڻائيندو آهي، پر اڻ سڌي طرح ٻن ڪنڊڪٽر پليٽن/شيٽن جي وچ ۾ هڪ برقي ميدان پڻ پيدا ڪري ٿو. ڇاڪاڻ ته ڪم ڪيپيسيٽر ۾ ذخيرو ٿيل برقي امڪاني توانائي ۾ تبديل ٿي ويندو آهي، اهو سمجهي سگهجي ٿو ته توانائي برقي ميدان اندر ذخيرو ٿيل آهي.
هيٺ ڏنل فارمولا برقي امڪاني توانائي ۽ برقي شعبن جي وچ ۾ تعلق کي رياضي طور تي ثابت ڪرڻ لاءِ نڪتل آهي.
متوازي پليٽ ڪيپيسٽرز جي عنوان واري مضمون ۾ ، فارمولا C = A ε o /s حاصل ڪيو ويو آهي ۽ برقي صلاحيت جي عنوان واري مضمون ۾، فارمولا V = E s بيان ڪيو ويو آهي. اڳ ۾، ڪيپيسيٽر ۾ ذخيرو ٿيل برقي امڪاني توانائي جو فارمولا حاصل ڪيو ويو آهي، يعني EP = 1/2 CV 2.
فارمولا جي وضاحت: EP = برقي امڪاني توانائي، A = مٿاڇري جو علائقو، s = فاصلو، A s = حجم، E = برقي ميدان، EP/A s = برقي امڪاني توانائي في يونٽ حجم = توانائي جي کثافت.
مٿي ڏنل فارمولا ۾ چيو ويو آهي ته برقي ميدان ۾ خلا جي في يونٽ حجم جي برقي امڪاني توانائي برقي ميدان جي چورس جي متناسب آهي. جيڪڏهن ٻن هلائيندڙ پليٽن/شيٽن جي وچ ۾ هڪ ڊائي اليڪٽرڪ آهي، ته پوءِ ε o (خالي جاءِ جي اجازت) کي مواد جي اجازت (ε) سان تبديل ڪيو ويندو آهي. جيتوڻيڪ هي توانائي جي کثافت مساوات متوازي پليٽ ڪيپيسيٽر مساوات استعمال ڪندي حاصل ڪئي وئي آهي، هي مساوات انهن سڀني جڳهن تي پڻ لاڳو ٿئي ٿي جن ۾ برقي ميدان آهي.
