ධාරිත්‍රකවල විද්‍යුත් ශක්ති ගබඩා ද්‍රව්‍ය
ධාරිත්‍රකයක් සන්නායක තහඩු/පත්ර දෙකකින් සමන්විත වන අතර සන්නායක දෙක අතර පාර විද්‍යුත් ද්‍රව්‍යයක් ඇත . මුලදී, සන්නායක දෙකම විද්‍යුත් වශයෙන් ආරෝපණය නොවේ. ධාරිත්‍රකය ක්‍රියා කිරීමට නම්, සෑම තහඩුවක්/සන්නායක පත්‍රයක්ම විද්‍යුත් වශයෙන් ආරෝපණය කළ යුතු අතර, එහිදී එක් එක් සන්නායකයේ විද්‍යුත් ආරෝපණ ප්‍රමාණය සමාන නමුත් විවිධ වර්ග වේ. උදාහරණයක් ලෙස, එක් සන්නායකයක ආරෝපණය Q = +10 කූලෝම්බ් වන අතර අනෙක් සන්නායකයේ ආරෝපණය Q = -10 කූලෝම්බ් වේ. සන්නායක දෙකෙහිම එකම විශාලත්වයේ නමුත් ප්‍රතිවිරුද්ධ ආකාරයේ විද්‍යුත් ආරෝපණ පැවතීම සන්නායක තහඩු දෙක අතර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් නිර්මාණය කරයි , එහිදී විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ දිශාව ධන ආරෝපණයේ සිට සෘණ ආරෝපණය දක්වා වේ. ඊට අමතරව, සන්නායක දෙක අතර විද්‍යුත් විභව වෙනසක් ද පැන නගී, එහිදී ධන ආරෝපිත සන්නායකයට ඉහළ විද්‍යුත් විභවයක් ඇති අතර සෘණ ආරෝපිත සන්නායකයට අඩු විද්‍යුත් විභවයක් ඇත.
සන්නායක දෙකම ආරෝපණය කිරීම සඳහා, ඒවා බැටරියක් හෝ වෙනත් බල ප්‍රභවයක් වැනි බල ප්‍රභවයකට සම්බන්ධ කර ඇත. මුලදී, සන්නායක දෙකම උදාසීන වන අතර, සෘණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ ධන ආරෝපිත ප්‍රෝටෝන සමාන සංඛ්‍යාවක් ඇත. එවිට ඉලෙක්ට්‍රෝන එක් සන්නායකයකින් තවත් සන්නායකයකට මාරු කරනු ලැබේ, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සන්නායකය ඉලෙක්ට්‍රෝන අහිමි කර ධන ආරෝපිත කර සන්නායකය ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබා ගනිමින් සෘණ ආරෝපිත කරයි. මාරු කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන ලැබුණු ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණනට සමාන වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සෑම සන්නායකයකටම එකම විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ඇත. ධාරිත්‍රකයක් බැටරියකට සම්බන්ධ කළ විට, බැටරිය සන්නායකයක් ලෙස ක්‍රියා කරන අතර, එක් සන්නායකයකින් තවත් සන්නායකයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන මාරු කරන බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය.
එක් සන්නායකයක් සෘණ ධ්‍රැවයට සම්බන්ධ කර ඇති අතර අනෙක් සන්නායකය ධන ධ්‍රැවයට සම්බන්ධ කර ඇත. බැටරි අග්‍ර දෙක අතර විද්‍යුත් විභව වෙනසක් (V) පැවතීම එක් සන්නායකයක සිට තවත් සන්නායකයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන (q) මාරු කිරීමට හේතු වේ. සන්නායක දෙක අතර විභව වෙනස බැටරියේ විභව වෙනසට සමාන වූ පසු ඉලෙක්ට්‍රෝන මාරු කිරීම නතර වේ. මුලදී, සන්නායක විද්‍යුත් වශයෙන් ආරෝපණය කර නොමැති විට, ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය කිරීමට කිසිදු කාර්යයක් අවශ්‍ය නොවේ. එක් එක් සන්නායකය මත විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ඇති වූ පසු, ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය කිරීමට වැඩ කිරීම අවශ්‍ය වේ. එක් එක් සන්නායකය මත විද්‍යුත් ආරෝපණය වැඩි වන තරමට, ඉලෙක්ට්‍රෝන අතර ඇති විකර්ෂක බලය හේතුවෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය කිරීමට අවශ්‍ය කාර්යය වැඩි වේ.
එක් සන්නායකයකින් තවත් සන්නායකයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන මාරු කිරීම එකවර සිදු නොවන නමුත් ක්‍රමයෙන් සන්නායක දෙක අතර විද්‍යුත් වෝල්ටීයතාවය ද ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ. එබැවින් ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරුව අතරතුර මුළු කාර්යය (W) ගණනය කිරීම සඳහා, සාමාන්‍ය වෝල්ටීයතා අගය (V/2) භාවිතා වේ. එබැවින් ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය කිරීමට කරන කාර්යය W = Q (V/2) = 1/2 Q V වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය කිරීමට කරන කාර්යය ධාරිත්‍රකයේ ගබඩා කර ඇති විද්‍යුත් විභව ශක්තිය බවට වෙනස් වන බැවින්, ධාරිත්‍රකයේ ගබඩා කර ඇති විද්‍යුත් විභව ශක්තිය EP = 1/2 Q V වේ. Q = CV නිසා, සූත්‍රය EP = 1/2 QV = 1/2 (CV)(V) = 1/2 CV 2 සහ EP = 1/2 QV = 1/2 (Q)(Q/C) = 1/2 Q 2 /C ලෙස වෙනස් කළ හැකිය. තොරතුරු: Q = විද්‍යුත් ආරෝපණය, C = ධාරිතාව, V = විද්‍යුත් වෝල්ටීයතාවය.
විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක විද්‍යුත් ශක්තිය
ආරෝපණ ක්‍රියාවලියේදී, සෑම සන්නායකයක්ම ආරෝපණය වීමට පටන් ගන්නා විට, සන්නායක තහඩු/තහඩු දෙක අතර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් නිර්මාණය වේ. එබැවින්, සිදු කරන ලද කාර්යය සන්නායකය විද්‍යුත් වශයෙන් ආරෝපණය වීමට පමණක් නොව, සන්නායක තහඩු/තහඩු දෙක අතර වක්‍රව විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ද නිර්මාණය කරයි. කාර්යය ධාරිත්‍රකයේ ගබඩා කර ඇති විද්‍යුත් විභව ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වන බැවින්, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය තුළ ශක්තිය ගබඩා කර ඇති බව සැලකිය හැකිය.
විද්‍යුත් විභව ශක්තිය සහ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර අතර සම්බන්ධතාවය ගණිතමය වශයෙන් සනාථ කිරීම සඳහා පහත සූත්‍රය ව්‍යුත්පන්න කර ඇත.
සමාන්තර තහඩු ධාරිත්‍රක යන ලිපියේ , C = A ε o /s සූත්‍රය ව්‍යුත්පන්න කර ඇති අතර, විද්‍යුත් විභවය යන ලිපියේ, V = E s සූත්‍රය දක්වා ඇත. මීට පෙර, ධාරිත්‍රකයක ගබඩා කර ඇති විද්‍යුත් විභව ශක්තිය සඳහා සූත්‍රය ව්‍යුත්පන්න කර ඇත, එනම් EP = 1/2 CV 2.
සූත්‍ර විස්තරය: EP = විද්‍යුත් විභව ශක්තිය, A = පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය, s = දුර, A s = පරිමාව, E = විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය, EP/A s = ඒකක පරිමාවකට විද්‍යුත් විභව ශක්තිය = ශක්ති ඝනත්වය.
ඉහත සූත්‍රයේ සඳහන් වන්නේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක අවකාශයේ ඒකක පරිමාවකට විද්‍යුත් විභව ශක්තිය විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ වර්ගයට සමානුපාතික බවයි. සන්නායක තහඩු/පත්ර දෙක අතර පාර විද්‍යුත් ද්‍රව්‍යයක් තිබේ නම්, ε o (නිදහස් අවකාශයේ පාර විද්‍යුත්තාව) ද්‍රව්‍යයේ පාර විද්‍යුත්තාව (ε) මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය වේ. මෙම ශක්ති ඝනත්ව සමීකරණය සමාන්තර තහඩු ධාරිත්‍රක සමීකරණය භාවිතයෙන් ව්‍යුත්පන්න කර ඇතත්, මෙම සමීකරණය විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ඇති සියලුම අවකාශයන්ට ද අදාළ වේ.
