సమాంతర పలక కెపాసిటర్ యొక్క నిర్వచనం
సమాంతర పలక కెపాసిటర్ అనేది ఎడమ వైపు చిత్రంలో చూపిన విధంగా, సమాన అడ్డుకోత వైశాల్యం (A) కలిగిన రెండు సమాంతర వాహక పలకలను కలిగి ఉండి, ఆ రెండు పలకలు ఒక నిర్దిష్ట దూరం (d)తో వేరు చేయబడిన ఒక కెపాసిటర్. వాహక పలకలలో ఒకటి ధనాత్మకంగా (+Q) ఆవేశం పొంది ఉండగా, మరొకటి రుణాత్మకంగా (-Q) ఆవేశం పొంది ఉంటుంది, ఇక్కడ ఆవేశం యొక్క పరిమాణం విద్యుత్ ఛార్జ్ ప్రతి ప్లేట్‌పై ఆవేశం సమానంగా ఉంటుంది. ఆవేశం గాలి అణువులకు బదిలీ కాకుండా ఉండేందుకు, కెపాసిటర్‌ను పరిసరాల నుండి వేరుచేస్తారు, మరియు రెండు ప్లేట్ల మధ్య శూన్యం ఉంటుంది.
రెండు వాహక పలకలలోని విద్యుత్ ఆవేశాల రకాలలోని వ్యత్యాసం, ఆ రెండు పలకల మధ్య ఒక విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదాన్ని సృష్టిస్తుంది. ధనావేశం గల పలక అధిక విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌ను కలిగి ఉండగా, రుణావేశం గల పలక తక్కువ విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌ను కలిగి ఉంటుంది. విద్యుత్ పొటెన్షియల్ అనే అంశంలో వివరించినట్లుగా, కెపాసిటర్ యొక్క రెండు పలకల మధ్య విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం ఉంటే, కెపాసిటర్‌లో విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి ఉంటుంది. కెపాసిటర్లలో నిల్వ ఉండే విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తికి అనేక ఉపయోగాలు ఉన్నాయి.
సమాంతర పలక కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను ప్రభావితం చేసే కారకాలు
కెపాసిటర్ మొదట విద్యుత్ పరంగా ఆవేశితంగా లేదా విద్యుత్ పరంగా తటస్థంగా ఉండదు. కెపాసిటర్‌ను ఆవేశితం చేయడానికి, దానిని ఒక కేబుల్ ఉపయోగించి బ్యాటరీ వంటి వోల్టేజ్ మూలానికి కలుపుతారు. వాహక పలకలలో ఒకదానిని బ్యాటరీ యొక్క ధనావేశ ధ్రువానికి, మరొకదానిని బ్యాటరీ యొక్క రుణావేశ ధ్రువానికి కలుపుతారు.
సజాతి ఆవేశాలు ఒకదానికొకటి వికర్షించుకుంటాయని, విజాతి ఆవేశాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షించుకుంటాయని గుర్తుంచుకోండి. ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువు ఉపరితలంపై ఉండటం వల్ల రుణాత్మక ఆవేశం కలిగి సులభంగా కదలగలవు, అయితే ప్రోటాన్లు పరమాణు కేంద్రకంలో ఉండటం వల్ల ధనాత్మక ఆవేశం కలిగి కదలలేవు. వాహక పలకలో ఎలక్ట్రాన్ల కంటే ప్రోటాన్లు ఎక్కువగా ఉంటే, ఆ పలక ధనాత్మక ఆవేశం కలిగి ఉంటుంది, దీనికి విరుద్ధంగా, ప్రోటాన్ల కంటే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ఎక్కువగా ఉంటే, ఆ పలక రుణాత్మక ఆవేశం కలిగి ఉంటుంది.
కెపాసిటర్‌ను బ్యాటరీకి అనుసంధానించిన తర్వాత, బ్యాటరీ యొక్క ధనావేశం పొంది, వాహక పలక నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆకర్షిస్తుంది. అదే సమయంలో, బ్యాటరీ యొక్క రుణావేశం వల్ల అది వాహక పలక నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లను తిరస్కరిస్తుంది. బ్యాటరీ మరియు వాహక పలక మధ్య జరిగే ఈ విద్యుత్ స్థానభ్రంశం కారణంగా, వాహక పలక ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయి ధనావేశం పొందుతుంది, మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లను గ్రహించి రుణావేశం పొందుతుంది. రెండు వాహక పలకల మధ్య ఉన్న విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం, రెండు బ్యాటరీ ధ్రువాల మధ్య ఉన్న విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదానికి సమానమైనప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల చలనం ఆగిపోతుంది.
కెపాసిటర్ విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది . విద్యుత్ ఆవేశాన్ని మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తిని నిల్వ చేయగల కెపాసిటర్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని కెపాసిటెన్స్ అంటారు. ఎంత ఎక్కువ విద్యుత్తు నిల్వ చేయబడితే, నిల్వ చేయబడిన విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి కూడా అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. సమాంతర పలకల కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను ఏ కారకాలు ప్రభావితం చేస్తాయి?
వాహక పలక యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం
సమాంతర పలకల కెపాసిటర్ వాహక పలకపై విద్యుత్ ఆవేశాన్ని నిల్వ చేస్తుంది. పలక ఉపరితల వైశాల్యం తక్కువగా ఉంటే కొద్ది విద్యుత్ ఆవేశం నిల్వ చేయబడుతుంది, అదే పలక ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువగా ఉంటే ఎక్కువ విద్యుత్ ఆవేశం నిల్వ చేయబడుతుంది. వాహక పలకపై ఎంత ఎక్కువ విద్యుత్ ఆవేశాలు నిల్వ చేయబడితే, కెపాసిటర్ కలిగి ఉండే విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి, కెపాసిటర్ యొక్క విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ సమీక్ష ఆధారంగా, కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ (C) వాహక పలక యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం (A) కు అనుపాతంలో ఉంటుందని నిర్ధారించవచ్చు.
రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరం
రెండు వాహక పలకల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం, రెండు బ్యాటరీ ధ్రువాల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదానికి సమానమైనప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ ఆగిపోతుంది. రెండు వాహక పలకలపై విద్యుత్ ఆవేశాన్ని ఎలా పెంచుతారు? ఒక మార్గం రెండు వాహకాల మధ్య దూరాన్ని తగ్గించడం (d ని కనిష్టం చేయడం). రెండు వాహకాలను దగ్గరకు తీసుకువచ్చినప్పుడు, విద్యుత్ ఆవేశం వల్ల ఏర్పడే విద్యుత్ క్షేత్రం స్థిరంగా ఉండేలా విద్యుత్ ఆవేశం పరిమాణం ఉంటుంది. V = E d సమీకరణం ప్రకారం, విద్యుత్ క్షేత్రం (E) స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరం (d) తగ్గితే విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం (V) తగ్గుతుంది.
రెండు వాహక పలకల మధ్య ఉన్న పొటెన్షియల్ భేదం, రెండు బ్యాటరీ ధ్రువాల మధ్య ఉన్న పొటెన్షియల్ భేదం కంటే తక్కువగా ఉండేలా తగ్గించబడుతుంది. దీనివల్ల, ప్రతి వాహక పలక యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం పెరిగే వరకు ఎలక్ట్రాన్లు మళ్ళీ స్థానభ్రంశం చెందుతాయి. రెండు పలకల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదం, రెండు బ్యాటరీ ధ్రువాల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదానికి సమానమైన తర్వాత ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ ఆగిపోతుంది.
రెండు వాహక పలకల మధ్య దూరం తగ్గినప్పుడు, ప్రతి పలకపై విద్యుత్ ఆవేశం పెరుగుతుంది, తద్వారా కెపాసిటర్ యొక్క విద్యుత్ పొటెన్షియల్ శక్తి కూడా పెరుగుతుంది. కెపాసిటర్ యొక్క 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 కెపాసిటర్ల కెపాసిటెన్స్‌ను ప్రభావితం చేసే విషయాలు వివరించబడ్డాయి. సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి చేసే గణనల ద్వారా కెపాసిటెన్స్ విలువను స్పష్టంగా తెలుసుకోవచ్చు. గాస్ నియమాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని నిర్ధారించే అంశంలో, విద్యుత్ ఆవేశం గల వాహక పలక దగ్గర విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని లెక్కించే సూత్రం E = σ / ε.o, ఇక్కడ σ = Q / A కాబట్టి విద్యుత్ క్షేత్ర సమీకరణం E = Q/A గా మారుతుంది: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoవిద్యుత్ పొటెన్షియల్ సమీకరణం V = E d, ఇక్కడ E = Q / A εo అందువల్ల సమీకరణం V = Q d / A ε గా మారుతుందిoకెపాసిటెన్స్ సమీకరణం C = Q/V, ఇక్కడ V = Q d / A εo అందువల్ల కెపాసిటెన్స్ సమీకరణం C = Q గా మారుతుంది: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo డి.
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.
E = విద్యుత్ క్షేత్రం, σ = ఆవేశ సాంద్రత, ε o = శూన్య పారగమ్యత = 8.85 x 10 -12 F/m, Q = విద్యుత్ ఆవేశం, A = వాహక పలక యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం, V = విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం.
