కెపాసిటర్ సామర్థ్యం

కెపాసిటెన్స్‌ను అర్థం చేసుకోవడం

ఒక చిన్న గ్లాసులో తక్కువ పరిమాణంలో త్రాగునీరు పడుతుంది, అయితే ఒక పెద్ద గ్లాసులో ఎక్కువ పడుతుంది. గ్లాసు ఎంత పెద్దగా ఉంటే, అది అంత ఎక్కువ నీటిని పట్టుకోగలదు. కాబట్టి ప్రతి గ్లాసుకు ఒక సామర్థ్యం, ​​లేదా నీటిని పట్టుకోగల దాని సామర్థ్యానికి ఒక కొలమానం ఉంటుంది. గ్లాసుల వలె, కెపాసిటర్లకు కూడా విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు విద్యుత్ స్థితిశక్తిని నిల్వ చేసే సామర్థ్యం ఉంటుంది. ఒక కెపాసిటర్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని, లేదా విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు విద్యుత్ స్థితిశక్తిని నిల్వ చేయగల దాని సామర్థ్యానికి కొలమానాన్ని అంటారు. కెపాసిటెన్స్.

కెపాసిటెన్స్‌ను ప్రభావితం చేసే కారకాలు

ఒక గ్లాసు నీటిని నిలుపుకునే సామర్థ్యం దాని ఘనపరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మరి కెపాసిటర్ల సంగతేంటి? ఒక కెపాసిటర్ విద్యుత్ ఆవేశాన్ని నిల్వచేసే సామర్థ్యాన్ని ఏది నిర్ణయిస్తుంది?

కింది పటంలో, కొంత దూరంలో వేరు చేయబడిన రెండు వాహక పలకలతో కూడిన ఒక సాధారణ కెపాసిటర్ చూపబడింది. బ్యాటరీ వంటి వోల్టేజ్ మూలానికి అనుసంధానించడానికి ముందు, రెండు పలకలు ఆవేశరహితంగా ఉంటాయి. ఆ తర్వాత, ఒక పలకను బ్యాటరీ యొక్క ధనాంతక టెర్మినల్‌కు మరియు మరొక పలకను రుణాంతక టెర్మినల్‌కు తీగలను ఉపయోగించి అనుసంధానిస్తారు.

బ్యాటరీ యొక్క ధనాత్మక టెర్మినల్‌కు అనుసంధానించబడిన తర్వాత, బ్యాటరీలోని ధనాత్మక ఆవేశం ప్లేట్‌పై ఉన్న రుణాత్మక ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆకర్షిస్తుంది, దీనివల్ల అవి బ్యాటరీ యొక్క ధనాత్మక టెర్మినల్ వైపు కదులుతాయి. ఈ కారణంగా ప్లేట్‌లో ఎలక్ట్రాన్‌ల కొరత (రుణాత్మక ఆవేశం) మరియు ప్రోటాన్‌ల అధిక్యం (ధనాత్మక ఆవేశం) ఏర్పడి, ఫలితంగా ధనాత్మక ఆవేశం వస్తుంది.

అదేవిధంగా, ప్లేట్‌ను బ్యాటరీ యొక్క నెగటివ్ టెర్మినల్‌కు అనుసంధానించిన తర్వాత, ప్లేట్‌పై ఉన్న ధనాత్మక ఆవేశం, బ్యాటరీ యొక్క నెగటివ్ టెర్మినల్‌పై ఉన్న రుణాత్మక ఆవేశం గల ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆకర్షిస్తుంది, దీనివల్ల ఎలక్ట్రాన్‌లు ప్లేట్ వైపు కదులుతాయి. ఈ కారణంగా ప్లేట్‌లో ఎలక్ట్రాన్‌లు అధికంగా ఉండి, అది రుణాత్మకంగా ఆవేశం పొందుతుంది.

రెండు ప్లేట్ల మధ్య ఉన్న పొటెన్షియల్ తేడా, బ్యాటరీ యొక్క రెండు ధ్రువాల మధ్య ఉన్న పొటెన్షియల్ తేడాకు సమానమైన తర్వాత, ప్లేట్లు మరియు బ్యాటరీ మధ్య ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ ప్రక్రియ ఆగిపోతుంది.

రెండు వాహక పలకలపై విద్యుత్ ఆవేశం ఎలా పెరుగుతుంది? మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఎలక్ట్రాన్ బదిలీని మళ్లీ జరగడానికి ఏమి చేయాలి? బ్యాటరీ యొక్క రెండు ధ్రువాల మధ్య ఉన్న విద్యుత్ పొటెన్షియల్ తేడా, రెండు వాహక పలకల మధ్య ఉన్న విద్యుత్ పొటెన్షియల్ తేడా కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ జరుగుతుంది. ప్రతి వాహక పలకపై విద్యుత్ ఆవేశం పెరిగే విధంగా ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ మళ్లీ జరగాలంటే, ఉపయోగించిన బ్యాటరీని తీసివేసి, దాని స్థానంలో ఎక్కువ విద్యుత్ పొటెన్షియల్ తేడా ఉన్న మరొక బ్యాటరీని లేదా మరొక వోల్టేజ్ మూలాన్ని పెట్టాలి. వోల్టేజ్ మూలం యొక్క పొటెన్షియల్ తేడా కెపాసిటర్ యొక్క పొటెన్షియల్ తేడాకు సమానమైనప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ ఆగిపోతుంది, కాబట్టి వోల్టేజ్ మూలం యొక్క పొటెన్షియల్ తేడా ఎక్కువగా ఉంటే, కెపాసిటర్ యొక్క పొటెన్షియల్ తేడా కూడా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

పై సమీక్ష ఆధారంగా, ప్రతి వాహక పలకపై నిల్వ చేయబడిన విద్యుత్ ఆవేశం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, ఆ రెండు వాహక పలకల మధ్య విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం అంత ఎక్కువగా ఉంటుందని నిర్ధారించవచ్చు. అందువల్ల, విద్యుత్ ఆవేశం (Q) విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదానికి (V) అనుపాతంలో ఉంటుంది. విద్యుత్ ఆవేశం మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం మధ్య సంబంధాన్ని ఈ క్రింది అనుపాతంలో వ్యక్తీకరించవచ్చు:
Q α V
పై అనుపాతాన్ని అనుపాత స్థిరాంకం C ని జోడించడం ద్వారా ఒక సమీకరణంగా మార్చవచ్చు:
Q = CV లేదా C = Q / V
వివరణ: Q = విద్యుత్ ఆవేశం (కూలంబ్), V = విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం లేదా విద్యుత్ వోల్టేజ్ (వోల్ట్), C = అనుపాత స్థిరాంకం, దీనిని కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ అంటారు.

కెపాసిటెన్స్ విలువ విద్యుత్ ఛార్జ్ మరియు వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడదు, కానీ కండక్టర్ ప్లేట్ యొక్క ఆకారం మరియు పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కండక్టర్ ప్లేట్ యొక్క ఆకారం ఆధారంగా కెపాసిటర్ల రకాలపై ఉన్న వ్యాసంలో, కెపాసిటెన్స్ కండక్టర్ ప్లేట్ యొక్క ఆకారం మరియు పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుందనడానికి గణిత రుజువు వివరించబడింది, అవి ఏవనగా సమాంతర పలక కెపాసిటర్, స్థూపాకార కెపాసిటర్ డాన్ గోళాకార కెపాసిటర్ఈ వ్యాసంలో, రెండు వాహక భాగాల మధ్య శూన్యం ఉందని భావించబడింది.

ఒక కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ రెండు వాహక పలకల మధ్య ఉండే పదార్థం యొక్క లక్షణాలపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది. రెండు వాహక పలకల మధ్య ఉండే పదార్థాన్ని అంటారు డైఎలెక్ట్రిక్డైఎలెక్ట్రిక్ కలిగిన కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ గురించి ఈ వ్యాసంలో లోతుగా సమీక్షించబడింది. విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం.

కెపాసిటెన్స్ యొక్క యూనిట్

విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క ప్రమాణం కూలంబ్ మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం యొక్క ప్రమాణం వోల్ట్, కాబట్టి పైన ఉన్న కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం ఆధారంగా, కెపాసిటెన్స్ యొక్క ప్రమాణం కూలంబ్ పర్ వోల్ట్ (C/V), దీనిని ఫారడ్ (F) అని కూడా అంటారు, ఇది బ్రిటిష్ శాస్త్రవేత్త మైఖేల్ ఫారడే (1791-1867) పేరు నుండి వచ్చింది. కాబట్టి 1 ఫారడ్ = 1 కూలంబ్/వోల్ట్.

ఉదాహరణకు, ఒక కెపాసిటర్ 2 ఫారడ్‌ల విలువను కలిగి ఉంది, అంటే ఆ కెపాసిటర్ ఒక వాహక పలకపై +2 కూలంబ్‌ల విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు మరొక వాహక పలకపై -2 కూలంబ్‌ల విద్యుత్ ఆవేశాన్ని నిల్వ చేస్తుంది, ఇక్కడ ఆ రెండు వాహక పలకల మధ్య 1 వోల్ట్ పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటుంది. ఒకవేళ కెపాసిటర్‌కు 12 వోల్ట్ బ్యాటరీని అనుసంధానిస్తే, ఒక వాహక పలకపై Q = CV = (2)(12 వోల్ట్‌లు) = +24 కూలంబ్‌ల విద్యుత్ ఆవేశం ఉండగా, మరొక వాహక పలకపై -24 కూలంబ్‌ల ఆవేశం ఉంటుంది.

ఫారడ్ అనేది కెపాసిటెన్స్‌కు చాలా పెద్ద ప్రమాణం అని గమనించాలి, కాబట్టి సాధారణంగా ఒక చిన్న ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తారు, అదే మైక్రోఫారడ్, దీనిని μF (10) గా సంక్షిప్తీకరిస్తారు.^-6 ఫారడ్) నుండి పికోఫారడ్ వరకు సంక్షిప్తంగా pF (10^-12 ఫారడ్). ఫారడ్ చాలా పెద్ద ప్రమాణం అని చూపించడానికి గణిత లెక్కలు చర్చించబడ్డాయి. సమాంతర పలక కెపాసిటర్ ప్రశ్నలకు ఉదాహరణ.