సమాంతర ప్లేట్ కెపాసిటర్లు

సమాంతర పలక కెపాసిటర్ యొక్క నిర్వచనం

సమాంతర పలకల కెపాసిటర్ అనేది రెండు సమాంతర పలకలు లేదా వాహక పలకలను కలిగి ఉండే ఒక కెపాసిటర్. ఇందులో ప్రతి పలకకు సమానమైన అడ్డుకోత వైశాల్యం (A) ఉంటుంది మరియు ఆ రెండు పలకలు ఒక నిర్దిష్ట దూరం (d) ద్వారా వేరు చేయబడి ఉంటాయి, ఇది ఎడమ వైపున ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది. ఈ వ్యాసంలో, ఆ రెండు వాహక పలకల మధ్య శూన్యం ఉందని భావిద్దాం. చిత్రంలో, ఒక వాహక పలక ధనావేశం (+Q) కలిగి ఉండగా, మరొక వాహక పలక రుణావేశం (-Q) కలిగి ఉంది, ఇక్కడ ప్రతి పలకపై ఉన్న విద్యుత్ ఆవేశం మొత్తం సమానంగా ఉంటుంది.

రెండు వాహక పలకల మధ్య ఉండే విద్యుత్ ఆవేశంలోని తేడా వాటి మధ్య ఒక విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని మరియు పొటెన్షియల్ భేదాన్ని సృష్టిస్తుంది. ధనావేశం గల పలక అధిక పొటెన్షియల్‌ను కలిగి ఉండగా, రుణావేశం గల పలక తక్కువ పొటెన్షియల్‌ను కలిగి ఉంటుంది. విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌పై ఉన్న వ్యాసంలో వివరించినట్లుగా , రెండు కెపాసిటర్ పలకల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటే, కెపాసిటర్‌లో విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి ఉంటుంది. కెపాసిటర్‌లో నిల్వ ఉండే విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తికి అనేక ఉపయోగాలు ఉన్నాయి.

సమాంతర పలక కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను ప్రభావితం చేసే కారకాలు

కెపాసిటర్లు ప్రారంభంలో ఆవేశరహితంగా, లేదా విద్యుత్ పరంగా తటస్థంగా ఉంటాయి. వాటిని ఆవేశపరచడానికి, కేబుల్స్ ఉపయోగించి బ్యాటరీ వంటి వోల్టేజ్ మూలానికి వాటిని కలుపుతారు. ఒక వాహక పలకను బ్యాటరీ యొక్క ధనాంతక టెర్మినల్‌కు, మరొక వాహక పలకను రుణాంతక టెర్మినల్‌కు కలుపుతారు.

సజాతి ఆవేశాలు వికర్షిస్తాయని, విజాతి ఆవేశాలు ఆకర్షిస్తాయని గుర్తుంచుకోండి. ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువు ఉపరితలంపై ఉండటం వలన అవి రుణావేశం కలిగి సులభంగా కదులుతాయి, అయితే ప్రోటాన్లు కేంద్రకంలో ఉండటం వలన అవి ధనావేశం కలిగి కదలలేవు. ఒక వాహక పలకపై ప్రోటాన్ల సంఖ్య ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను మించి ఉంటే, ఆ పలక ధనావేశం పొందుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ప్రోటాన్ల సంఖ్యను మించి ఉంటే, ఆ పలక రుణావేశం పొందుతుంది.

కెపాసిటర్‌ను బ్యాటరీకి అనుసంధానించిన తర్వాత, బ్యాటరీ యొక్క ధనావేశ ధ్రువం ధనాత్మకంగా ఆవేశం పొంది, వాహక పలక నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆకర్షిస్తుంది, అదే సమయంలో బ్యాటరీ యొక్క రుణాత్మక ధ్రువం రుణాత్మకంగా ఆవేశం పొంది, ఎలక్ట్రాన్‌లను వాహక పలక వైపుకు వికర్షిస్తుంది. బ్యాటరీ మరియు వాహక పలక మధ్య జరిగే ఈ ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ వలన, ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయిన వాహక పలక ధనాత్మకంగా మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లను స్వీకరించిన వాహక పలక రుణాత్మకంగా ఆవేశం పొందుతాయి. రెండు వాహక పలకల మధ్య ఉన్న విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం, రెండు బ్యాటరీ టెర్మినల్స్ మధ్య ఉన్న విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదానికి సమానమైనప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ ఆగిపోతుంది.

కెపాసిటర్లు విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు స్థితిశక్తిని నిల్వ చేస్తాయి . విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు స్థితిశక్తిని నిల్వ చేయగల కెపాసిటర్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని కొలవడాన్ని కెపాసిటెన్స్ అంటారు. నిల్వ చేయబడిన విద్యుత్ ఆవేశం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, స్థితిశక్తి అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు కెపాసిటెన్స్ కూడా అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఒక సమాంతర ఫలక కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను ఏ కారకాలు ప్రభావితం చేస్తాయి?

– వాహక పలక యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం

సమాంతర పలకల కెపాసిటర్లు వాటి వాహక పలకలపై విద్యుత్ ఆవేశాన్ని నిల్వ చేస్తాయి. పలక ఉపరితల వైశాల్యం తక్కువగా ఉంటే తక్కువ ఆవేశం నిల్వ ఉంటుంది; పలక ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువగా ఉంటే ఎక్కువ ఆవేశం నిల్వ ఉంటుంది. వాహక పలకలపై ఎంత ఎక్కువ ఆవేశం నిల్వ చేయబడితే, కెపాసిటర్ యొక్క విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, కెపాసిటర్ యొక్క విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, దాని కెపాసిటెన్స్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ సమీక్ష ఆధారంగా, కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ (C) అనేది వాహక పలకల ఉపరితల వైశాల్యం (A) కు అనుపాతంలో ఉంటుందని నిర్ధారించవచ్చు.

– రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరం

రెండు వాహక పలకల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం, బ్యాటరీ యొక్క రెండు ధ్రువాల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదానికి సమానమైనప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల చలనం ఆగిపోతుంది. రెండు వాహక పలకలపై విద్యుత్ ఆవేశం ఎలా పెరుగుతుంది? ఒక మార్గం రెండు వాహకాల మధ్య దూరాన్ని తగ్గించడం (d తగ్గించడం). రెండు వాహకాలను దగ్గరగా తీసుకువచ్చినప్పుడు, విద్యుత్ ఆవేశం పరిమాణం స్థిరంగా ఉంటుంది, అందువల్ల విద్యుత్ ఆవేశం ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ క్షేత్రం స్థిరమైన విలువను కలిగి ఉంటుంది. V = E d సమీకరణం ఆధారంగా, విద్యుత్ క్షేత్రం (E) స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరాన్ని (d) తగ్గిస్తే విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం (V) తగ్గుతుంది.

రెండు వాహక పలకల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం, బ్యాటరీ యొక్క రెండు టెర్మినల్స్ మధ్య ఉన్న పొటెన్షియల్ భేదం కంటే తక్కువ అయ్యే వరకు తగ్గుతుంది. దీనివల్ల, ప్రతి వాహక పలకపై విద్యుత్ ఆవేశం పెరిగే వరకు ఎలక్ట్రాన్లు మళ్లీ కదలడం ప్రారంభిస్తాయి. రెండు పలకల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం, బ్యాటరీ యొక్క రెండు టెర్మినల్స్ మధ్య పొటెన్షియల్ భేదానికి సమానం అయినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక ఆగిపోతుంది.

రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరం తగ్గినప్పుడు, ప్రతి పలకపై విద్యుత్ ఆవేశం పెరుగుతుంది, తద్వారా కెపాసిటర్‌లోని విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి కూడా పెరుగుతుంది. కెపాసిటర్‌లోని విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి పెరిగితే, కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ కూడా పెరుగుతుంది. దూరం తగ్గితే, ఆవేశం పెరిగి కెపాసిటెన్స్ పెరుగుతుంది, దూరం పెరిగితే, ఆవేశం తగ్గి కెపాసిటెన్స్ తగ్గుతుంది. కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ (C) రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరం (d) కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని నిర్ధారించవచ్చు.

సమాంతర పలక కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం

ఇంతకుముందు, సమాంతర పలక కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ విలువను ప్రభావితం చేసే విషయాలు వివరించబడ్డాయి. సమీకరణాలను ఉపయోగించి చేసే గణనల ద్వారా కెపాసిటెన్స్ విలువను స్పష్టంగా తెలుసుకోవచ్చు. గాస్ నియమాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని నిర్ధారించడం గురించిన వ్యాసంలో, విద్యుత్ ఆవేశం గల వాహక పలక దగ్గర విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని లెక్కించే సూత్రం E = σ/εo అని చర్చించబడింది _, ఇక్కడ σ = Q/A కాబట్టి విద్యుత్ క్షేత్ర సమీకరణం E = Q/A గా మారుతుంది: εo ₌ Q/A x 1/εo ₌ Q/Aεo _. విద్యుత్ పొటెన్షియల్ సమీకరణం V = Ed, ఇక్కడ E = Q/Aεo _{కాబట్టి} సమీకరణం V = Qd/Aεo గా మారుతుంది _. కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం C = Q/V, ఇక్కడ V = Qd/Aεo _{కాబట్టి} కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం C = Q గా మారుతుంది: Qd/Aεo ₌ Q x Aεo _/ Qd = Aεo _/ d.

_{కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం C = A ε o} / d ఆధారంగా , కెపాసిటెన్స్ (C) ఉపరితల వైశాల్యం (A) కు అనులోమానుపాతంలో మరియు రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరం (d) కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని నిర్ధారించవచ్చు.

సూత్ర వివరణ: E = విద్యుత్ క్షేత్రం, σ = ఆవేశ సాంద్రత, ε _o = శూన్య ప్రదేశం యొక్క పెర్మిటివిటీ = 8,85 x 10 ^-12 F/m, Q = విద్యుత్ ఆవేశం, A = వాహక పలక యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం, V = విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం.