ධාරිත්රකවල ධාරිතාව අර්ථ දැක්වීම
කුඩා වීදුරුවක ජලය ස්වල්පයක් අඩංගු විය හැකි අතර, විශාල වීදුරුවක වැඩි ජල ප්රමාණයක් අඩංගු විය හැකිය. වීදුරු පරිමාව විශාල වන තරමට ජලය වැඩි ප්රමාණයක් අඩංගු විය හැකිය. එබැවින්, සෑම වීදුරුවකටම ජලය අඩංගු කිරීමේ හැකියාවේ ධාරිතාව හෝ ප්රමාණය ඇත. වීදුරු මෙන්, ධාරිත්රකවලට විද්යුත් ආරෝපණ සහ විද්යුත් විභව ශක්තිය ගබඩා කළ හැකිය. විද්යුත් ආරෝපණය සහ විද්යුත් විභව ශක්තිය ගබඩා කිරීමේ ධාරිත්රක ධාරිතාව ධාරණාව ලෙස හැඳින්වේ.
ධාරිතාවයට බලපාන සාධක
වීදුරුවේ ජලය රඳවා ගැනීමේ හැකියාවේ ප්රමාණය තීරණය වන්නේ වීදුරුවේ පරිමාව අනුව ය. ධාරිත්රක ගැන කුමක් කිව හැකිද, ධාරිත්රකයේ විද්යුත් ආරෝපණය ගබඩා කිරීමේ හැකියාවේ ප්රමාණය තීරණය කරන්නේ කුමක් ද?
පැත්තේ ඇති රූපයේ දැක්වෙන්නේ යම් දුරකින් වෙන් කරන ලද සන්නායක තහඩු දෙකකින් සමන්විත සරල ධාරිත්රකයක්. බැටරියක් වැනි වෝල්ටීයතා ප්රභවයකට සම්බන්ධ වීමට පෙර, තහඩු දෙක විද්යුත් වශයෙන් ආරෝපණය නොවේ. ඉන්පසු එක් තහඩුවක් බැටරියේ ධන ධ්රැවයට සම්බන්ධ කර ඇති අතර අනෙක් තහඩුව කේබලයක් භාවිතයෙන් බැටරියේ සෘණ ධ්රැවයට සම්බන්ධ කර ඇත.
බැටරියේ ධන ධ්රැවයට සම්බන්ධ වූ පසු, බැටරියේ ධන ආරෝපණය තහඩුව මත සෘණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්රෝන ඇද ගන්නා අතර එමඟින් ඉලෙක්ට්රෝන බැටරියේ ධන ධ්රැවයට ගමන් කරයි. මෙය තහඩු වල ඉලෙක්ට්රෝන (සෘණ ආරෝපණය) සහ අතිරික්ත ප්රෝටෝන (ධන ආරෝපණය) නොමැති වීමට හේතු වන අතර එමඟින් තහඩු ධන ආරෝපිත වේ.
බැටරියේ සෘණ ධ්රැවයට සම්බන්ධ කිරීමෙන් පසු, තහඩුවේ ඇති ධන ආරෝපණය බැටරියේ සෘණ ධ්රැවයේ ඇති සෘණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්රෝන ආකර්ෂණය කර ගන්නා අතර එමඟින් ඉලෙක්ට්රෝන තහඩුවට ගමන් කරයි. මෙය තහඩුව ඉලෙක්ට්රෝන අධික ලෙස පැටවීමට හේතු වන අතර එමඟින් තහඩුව සෘණ ආරෝපණය වේ. තහඩු දෙක අතර විභව වෙනස බැටරි ධ්රැව දෙක අතර විභව වෙනසට සමාන වූ පසු තහඩු සහ බැටරි අතර ඉලෙක්ට්රෝන චලනය කිරීමේ ක්රියාවලිය නතර වේ.
සන්නායක තහඩු දෙකෙහිම විද්යුත් ආරෝපණය වැඩි කරන්නේ කෙසේද? වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, බැටරියේ ධන ධ්රැවයට ඉලෙක්ට්රෝන මාරු කිරීමට සහ ඉන් පිටතට මාරු කිරීමට කුමක් කළ යුතුද? ඉලෙක්ට්රෝන විස්ථාපනය සිදුවන්නේ බැටරි ධ්රැව දෙක අතර විද්යුත් විභව වෙනස සන්නායක දෙක අතර විද්යුත් විභව වෙනසට වඩා වැඩි වූ විට පමණි. එක් එක් සන්නායක තහඩුවේ විද්යුත් ආරෝපණය වැඩි වන පරිදි ඉලෙක්ට්රෝනය නැවත චලනය කිරීම සඳහා, භාවිතා කරන බැටරිය වැඩි විද්යුත් විභව වෙනසක් ඇති වෙනත් වෝල්ටීයතා ප්රභවයකින් ප්රතිස්ථාපනය වේ. වෝල්ටීයතා ප්රභවයේ විභව වෙනස ධාරිත්රකයේ විභව වෙනසට සමාන වූ විට ඉලෙක්ට්රෝන විස්ථාපනය නතර වේ. එබැවින්, වෝල්ටීයතා ප්රභවයේ විභව වෙනස වැඩි නම්, ධාරිත්රක විභව වෙනස ද වැඩි වේ.
ඉහත සමාලෝචනය මත පදනම්ව, එක් එක් සන්නායක තහඩුව තුළ ගබඩා කර ඇති විද්යුත් ආරෝපණය වැඩි වන තරමට සන්නායක තහඩු දෙක අතර විද්යුත් විභව වෙනස වැඩි වන බව නිගමනය කළ හැකිය. එබැවින්, විද්යුත් ආරෝපණය (Q) විද්යුත් විභව වෙනසට (V) සමානුපාතික වේ. විද්යුත් ආරෝපණයක් සහ විද්යුත් විභව වෙනසක් අතර සම්බන්ධතාවය පහත සංසන්දනයෙන් දක්වා ඇත:
ප්රශ්නය α වී
ඉහත සැසඳීම් නියත C එකතු කිරීමෙන් සමීකරණ බවට පරිවර්තනය වේ:
Q = CV හෝ C = Q / V
Q = විද්යුත් ආරෝපණය (කූලොම්බ්), V = විද්යුත් විභව වෙනස හෝ වෝල්ටීයතාවය (වෝල්ට්), C = නියතය වන අතර එය ධාරිත්රක ධාරිතාව ලෙස හැඳින්වේ.
ධාරණ අගය විද්යුත් ආරෝපණය සහ විද්යුත් වෝල්ටීයතාවය මත රඳා නොපවතින නමුත් සන්නායක තහඩුවේ හැඩය සහ ප්රමාණය මත රඳා පවතී. ධාරණාව සන්නායක තහඩුවේ හැඩය සහ ප්රමාණය මත රඳා පවතින බවට ගණිතමය සාක්ෂි සමාන්තර තහඩු ධාරිත්රකය යන මාතෘකාවෙන් පැහැදිලි කෙරේ. මාතෘකාව තුළ, සන්නායක දෙක අතර රික්තයක් ඇති බව උපකල්පනය කෙරේ.
ධාරිත්රකයක ධාරණාව ද සන්නායක තහඩු දෙක අතර ඇති ද්රව්යයේ ස්වභාවය මත රඳා පවතී. සන්නායක තහඩු දෙක අතර ඇති ද්රව්යය පාර විද්යුත් ද්රව්යයක් ලෙස හැඳින්වේ. පාර විද්යුත් ද්රව්ය ඇති ධාරිත්රකවල ධාරණාව පාර විද්යුත් නියතයන් යන මාතෘකාව යටතේ ගැඹුරින් සාකච්ඡා කෙරේ.
ධාරණ ඒකකය
විද්යුත් ආරෝපණ ඒකකය කූලෝම්බ් වන අතර විද්යුත් විභව වෙනසෙහි ඒකකය වෝල්ට් වේ, එබැවින් එය ඉහත ධාරණ සමීකරණය මත පදනම් වේ. ධාරණ ඒකකය කූලෝම්බ් පර් වෝල්ට් (C/V) වන අතර එය ෆැරඩ් (F) ලෙසද හැඳින්වේ, එය බ්රිතාන්ය විද්යාඥ මයිකල් ෆැරඩේ (1791-1867) ගේ නමින් පැමිණේ. එබැවින්, 1 ෆැරඩ් = 1 කූලෝම්බ්/වෝල්ට්.
ෆැරඩ් 2 ක අගයක් ඇති ධාරිත්රකයක් යනු ධාරිත්රකය සන්නායක තහඩුවකින් එකක කූලෝම්බ +2 ක විද්යුත් ආරෝපණයක් සහ අනෙක් සන්නායක තහඩුව මත කූලෝම්බ -2 ක විද්යුත් ආරෝපණයක් ගබඩා කරන බව උපකල්පනය කරමු. සන්නායක තහඩු දෙකෙහි වෝල්ට් 1 ක විභව වෙනසක් ඇත. වෝල්ට් 12 බැටරිය ධාරිත්රකයට සම්බන්ධ කර ඇත්නම්, විද්යුත් වශයෙන් ආරෝපිත සන්නායක තහඩු වලින් එකක් Q = CV = (2) (වෝල්ට් 12) = +24 කූලෝම්බ වන අතර අනෙක් සන්නායක තහඩුව -24 කූලෝම්බ වේ.
ෆැරඩ් යනු විශාල ධාරණ ඒකකයක් බව කරුණාවෙන් සලකන්න, එබැවින් එය සාමාන්යයෙන් කුඩා ඒකකයක් ලෙස භාවිතා කරයි, එනම් මයික්රොෆැරඩ් සංක්ෂිප්ත μF (10 -6 ෆැරඩ් ) හෝ පිකොෆරාඩ් සංක්ෂිප්ත pF (10 -12 ෆැරඩ්) ලෙස ය. ෆැරඩ් යනු යෝධ ඒකකයක් බව පෙන්වීමට ගණිතමය ගණනය කිරීම්, සමාන්තර තහඩු ධාරිත්රකය යන මාතෘකාවේදී සාකච්ඡා කෙරේ.
