இணைத் தட்டு மின்தேக்கிகள்

இணைத் தட்டு மின்தேக்கியின் வரையறை

இணைத் தகடு மின்தேக்கி என்பது, இடதுபுறம் உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒவ்வொரு தகடும் ஒரே குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவைக் (A) கொண்டு, இரண்டு தகடுகளும் ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தால் (d) பிரிக்கப்பட்டிருக்கும் இரண்டு இணைத் தகடுகள் அல்லது கடத்தித் தகடுகளைக் கொண்ட ஒரு மின்தேக்கி ஆகும். இந்தக் கட்டுரையில், இரண்டு கடத்தித் தகடுகளும் ஒரு வெற்றிடத்தால் பிரிக்கப்பட்டிருப்பதாகக் கருதுவோம். படத்தில், கடத்தித் தகடுகளில் ஒன்று நேர்மின்னூட்டம் (+Q) பெற்றதாகவும், மற்றொன்று எதிர்மின்னூட்டம் (-Q) பெற்றதாகவும் உள்ளது, இங்கு ஒவ்வொரு தகட்டிலும் உள்ள மின்னூட்டத்தின் அளவு சமமாக இருக்கும்.

இரண்டு கடத்தும் தகடுகளுக்கு இடையேயான மின்னூட்ட வேறுபாடு, அவற்றுக்கிடையே ஒரு மின்புலத்தையும் மின்னழுத்த வேறுபாட்டையும் உருவாக்குகிறது. நேர்மின்னூட்டம் பெற்ற தகடு அதிக மின்னழுத்தத்தையும், எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற தகடு குறைந்த மின்னழுத்தத்தையும் கொண்டுள்ளது. மின்னழுத்தம் பற்றிய கட்டுரையில் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி , இரண்டு மின்தேக்கித் தகடுகளுக்கு இடையே மின்னழுத்த வேறுபாடு இருந்தால், மின்தேக்கியில் நிலைமின் ஆற்றல் உருவாகிறது. ஒரு மின்தேக்கியில் சேமிக்கப்படும் நிலைமின் ஆற்றலுக்குப் பல பயன்கள் உள்ளன.

இணைத்தட்டு மின்தேக்கியின் மின்தேக்குத்திறனைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

மின்தேக்கிகள் தொடக்கத்தில் மின்னூட்டமற்றவை, அல்லது மின் நடுநிலை கொண்டவை. அவற்றை மின்னூட்டம் செய்ய, மின்கலம் போன்ற ஒரு மின்னழுத்த மூலத்துடன் கம்பி வடங்களைப் பயன்படுத்தி இணைக்கப்படுகின்றன. ஒரு கடத்தித் தகடு மின்கலத்தின் நேர்மின் முனையுடனும், மற்றொரு கடத்தித் தகடு எதிர்மின் முனையுடனும் இணைக்கப்படுகிறது.

ஒத்த மின்னூட்டங்கள் ஒன்றை ஒன்று விலக்கும், மாறுபட்ட மின்னூட்டங்கள் ஒன்றை ஒன்று ஈர்க்கும் என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள். எலக்ட்ரான்கள் அணுவின் மேற்பரப்பில் இருப்பதால் எதிர்மின்னூட்டம் பெற்று எளிதில் நகரும், அதேசமயம் புரோட்டான்கள் அணுக்கருவில் இருப்பதால் நேர்மின்னூட்டம் பெற்று நகர இயலாது. ஒரு கடத்தும் தட்டில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை விட அதிகமாக இருந்தால், அந்தத் தட்டு நேர்மின்னூட்டம் பெற்றிருக்கும். இதற்கு நேர்மாறாக, எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை விட அதிகமாக இருந்தால், அந்தத் தட்டு எதிர்மின்னூட்டம் பெற்றிருக்கும்.

மின்தேக்கியை மின்கலத்துடன் இணைத்த பிறகு, மின்கலத்தின் நேர்மின் முனை நேர்மறையாக மின்னூட்டம் பெற்று, கடத்தித் தகட்டிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை ஈர்க்கிறது; அதே நேரத்தில், மின்கலத்தின் எதிர்மின் முனை எதிர்மறையாக மின்னூட்டம் பெற்று, கடத்தித் தகட்டை நோக்கி எலக்ட்ரான்களை விலக்குகிறது. மின்கலத்திற்கும் கடத்தித் தகட்டிற்கும் இடையே நிகழும் இந்த எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தால், எலக்ட்ரான்களை இழக்கும் கடத்தித் தகடு நேர்மறையாகவும், எலக்ட்ரான்களைப் பெறும் கடத்தித் தகடு எதிர்மறையாகவும் மின்னூட்டம் பெறுகிறது. இரண்டு கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, மின்கலத்தின் இரண்டு முனைகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டிற்குச் சமமாகும்போது, ​​இந்த எலக்ட்ரான் பரிமாற்றம் நின்றுவிடுகிறது.

மின்தேக்கிகள் மின்னூட்டத்தையும் நிலை ஆற்றலையும் சேமிக்கின்றன . ஒரு மின்தேக்கியின் மின்னூட்டத்தையும் நிலை ஆற்றலையும் சேமிக்கும் திறனின் அளவு மின்தேக்குத்திறன் என்று அழைக்கப்படுகிறது. சேமிக்கப்பட்ட மின்னூட்டம் அதிகமாக இருந்தால், நிலை ஆற்றலும் அதிகமாக இருக்கும், மின்தேக்குத்திறனும் அதிகமாக இருக்கும் . ஒரு இணைத்தட்டு மின்தேக்கியின் மின்தேக்குத்திறனை என்னென்ன காரணிகள் பாதிக்கின்றன?

– கடத்தித் தகட்டின் மேற்பரப்புப் பரப்பளவு

இணைத் தகடு மின்தேக்கிகள் அவற்றின் கடத்தும் தகடுகளில் மின்னூட்டத்தைச் சேமிக்கின்றன. ஒரு சிறிய தகடு மேற்பரப்பு என்பது குறைந்த அளவு மின்னூட்டம் சேமிக்கப்படுகிறது என்பதையும், ஒரு பெரிய தகடு மேற்பரப்பு என்பது அதிக அளவு மின்னூட்டம் சேமிக்கப்படுகிறது என்பதையும் குறிக்கிறது. கடத்தும் தகடுகளில் எவ்வளவு அதிக மின்னூட்டம் சேமிக்கப்படுகிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக மின்தேக்கியின் நிலை ஆற்றல் இருக்கும். எனவே, மின்தேக்கியின் நிலை ஆற்றல் எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக அதன் மின்தேக்குத்திறன் இருக்கும். இந்த ஆய்வின் அடிப்படையில், மின்தேக்கியின் மின்தேக்குத்திறன் (C) ஆனது கடத்தும் தகடுகளின் மேற்பரப்புக்கு (A) நேர் விகிதத்தில் உள்ளது என்று முடிவு செய்யலாம்.

– இரண்டு கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான தூரம்

இரண்டு கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, மின்கலத்தின் இரு முனைகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டிற்குச் சமமான பிறகு எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம் நின்றுவிடுகிறது. இரண்டு கடத்தித் தகடுகளில் உள்ள மின்னூட்டத்தை எவ்வாறு அதிகரிக்க முடியும்? ஒரு வழி, இரண்டு கடத்திகளுக்கு இடையேயான தூரத்தைக் குறைப்பதாகும் (d-ஐக் குறைப்பது). இரண்டு கடத்திகளும் நெருக்கமாகக் கொண்டுவரப்படும்போது, ​​மின்னூட்டத்தின் அளவு மாறாமல் இருக்கும், அதனால் மின்னூட்டத்தால் உருவாக்கப்படும் மின்புலம் ஒரு நிலையான மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும். V = E d என்ற சமன்பாட்டின் அடிப்படையில், மின்புலம் (E) நிலையானதாக இருக்கும்போது, ​​இரண்டு கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான தூரம் (d) குறைக்கப்பட்டால், மின்னழுத்த வேறுபாடு (V) குறைகிறது.

இரண்டு கடத்தும் தகடுகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, மின்கலத்தின் இரண்டு முனைகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டை விடக் குறைவாகும் வரை குறைகிறது. இதனால், ஒவ்வொரு கடத்தும் தகட்டிலும் உள்ள மின்னூட்டம் அதிகரிக்கும் வரை எலக்ட்ரான்கள் மீண்டும் நகரத் தொடங்குகின்றன. இரண்டு தகடுகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாடு, மின்கலத்தின் இரண்டு முனைகளுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டிற்குச் சமமானவுடன் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம் நின்றுவிடுகிறது.

இரண்டு கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான தூரம் குறைக்கப்படும்போது, ​​ஒவ்வொரு தகட்டிலும் உள்ள மின்னூட்டம் அதிகரிக்கிறது, அதனால் மின்தேக்கியில் உள்ள நிலை ஆற்றலும் அதிகரிக்கிறது. மின்தேக்கியில் நிலை ஆற்றல் அதிகரித்தால், மின்தேக்கியின் மின்தேக்குதிறனும் அதிகரிக்கிறது. தூரம் குறைக்கப்பட்டால், மின்னூட்டம் அதிகரித்து மின்தேக்குதிறன் அதிகரிக்கிறது; தூரம் அதிகரிக்கப்பட்டால், மின்னூட்டம் குறைந்து மின்தேக்குதிறன் குறைகிறது. எனவே, மின்தேக்கியின் மின்தேக்குதிறன் (C), இரண்டு கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான தூரத்திற்கு (d) நேர்மாறு விகிதத்தில் உள்ளது என்று முடிவு செய்யலாம்.

இணைத்தட்டு மின்தேக்கிக்கான மின்தேக்கச் சமன்பாடு

முன்னதாக, ஒரு இணைத் தட்டு மின்தேக்கியின் மின்தேக்க மதிப்பை பாதிக்கும் காரணிகள் விளக்கப்பட்டுள்ளன. சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கீடுகள் மூலம் மின்தேக்க மதிப்பைத் தெளிவாக அறியலாம். காஸ் விதியைப் பயன்படுத்தி மின்புலத்தைக் கண்டறிவது பற்றிய கட்டுரையில், மின்னூட்டம் பெற்ற கடத்தித் தட்டின் அருகே உள்ள மின்புலத்தைக் கணக்கிடுவதற்கான சூத்திரம் E = σ/ε _o என விவாதிக்கப்பட்டுள்ளது , இங்கு σ = Q/A என்பதால், மின்புலச் சமன்பாடு E = Q/A என மாறுகிறது: ε _o = Q/A x 1/ε _o = Q/Aε _o . மின்னழுத்தச் சமன்பாடு V = E d ஆகும், இங்கு E = Q/Aε _o என்பதால், சமன்பாடு V = Qd/Aε _o என மாறுகிறது . மின்தேக்கச் சமன்பாடு C = Q/V ஆகும், இங்கு V = Qd/Aε _o என்பதால், மின்தேக்கச் சமன்பாடு C = Q என மாறுகிறது: Qd/Aε _o = Q x Aε _o /Qd = Aε _o /d.

_{C = A ε o} / d என்ற மின்தேக்கச் சமன்பாட்டின் அடிப்படையில், மின்தேக்கம் (C) என்பது இரண்டு கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான மேற்பரப்புப் பரப்பிற்கு (A) நேர் விகிதத்திலும், தூரத்திற்கு (d) எதிர் விகிதத்திலும் இருக்கும் என்று முடிவு செய்யலாம்.

சூத்திர விளக்கம்: E = மின்புலம், σ = மின்னூட்ட அடர்த்தி, εo ₌ வெற்றிடத்தின் மின்கடத்துத்திறன் = 8,85 x 10⁻¹² ^F /m, Q = மின் மின்னூட்டம், A = கடத்தித் தகட்டின் பரப்பளவு, V = மின்னழுத்த வேறுபாடு.