کپیسیٹر کی گنجائش

اہلیت کو سمجھنا

ایک چھوٹا گلاس تھوڑی مقدار میں پانی رکھ سکتا ہے، جبکہ ایک بڑا گلاس زیادہ مقدار میں رکھ سکتا ہے۔ گلاس جتنا بڑا ہوگا، اتنا ہی زیادہ پانی رکھ سکتا ہے۔ لہذا، ہر گلاس کی ایک گنجائش ہے، یا اس کے پانی کے انعقاد کی صلاحیت کا پیمانہ ہے۔ شیشے کی طرح، کیپسیٹرز میں بھی برقی چارج اور برقی ممکنہ توانائی کو ذخیرہ کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ ایک کپیسیٹر کی صلاحیت، یا برقی چارج اور برقی ممکنہ توانائی کو ذخیرہ کرنے کی اس کی صلاحیت کا پیمانہ، capacitance کہلاتا ہے ۔

اہلیت کو متاثر کرنے والے عوامل

پانی کو رکھنے کے لیے شیشے کی صلاحیت کا سائز اس کے حجم سے طے ہوتا ہے۔ capacitors کے بارے میں کیا ہے؟ برقی چارج کو ذخیرہ کرنے کے لیے کیپسیٹر کی صلاحیت کے سائز کا کیا تعین کرتا ہے؟

نیچے دی گئی تصویر ایک سادہ کپیسیٹر کو دکھاتی ہے جس میں ایک مخصوص فاصلے سے الگ ہونے والی دو کنڈکٹنگ پلیٹیں ہوتی ہیں۔ وولٹیج کے منبع سے منسلک ہونے سے پہلے، جیسے کہ بیٹری، دونوں پلیٹیں چارج نہیں ہوتیں۔ پھر، ایک پلیٹ بیٹری کے مثبت ٹرمینل سے اور دوسری کو تاروں کے ذریعے منفی ٹرمینل سے جوڑ دیا جاتا ہے۔

بیٹری کے مثبت ٹرمینل سے منسلک ہونے کے بعد، بیٹری میں مثبت چارج پلیٹ پر منفی چارج شدہ الیکٹرانوں کو اپنی طرف متوجہ کرتا ہے، جس کی وجہ سے وہ بیٹری کے مثبت ٹرمینل کی طرف بڑھتے ہیں۔ اس کی وجہ سے پلیٹ میں الیکٹران کی کمی (منفی چارج) اور پروٹون (مثبت چارج) کی زیادتی ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں مثبت چارج ہوتا ہے۔

اسی طرح، پلیٹ کو بیٹری کے منفی ٹرمینل سے منسلک کرنے کے بعد، پلیٹ پر مثبت چارج بیٹری کے منفی ٹرمینل پر منفی چارج شدہ الیکٹرانوں کو اپنی طرف متوجہ کرتا ہے، جس کی وجہ سے الیکٹران پلیٹ میں منتقل ہو جاتے ہیں۔ اس کی وجہ سے پلیٹ میں الیکٹران کی زیادتی ہوتی ہے، جس سے یہ منفی چارج ہو جاتی ہے۔

پلیٹوں اور بیٹری کے درمیان الیکٹران کی منتقلی کا عمل اس وقت رک جاتا ہے جب دونوں پلیٹوں کے درمیان ممکنہ فرق بیٹری کے دو کھمبوں کے درمیان ممکنہ فرق کے برابر ہوتا ہے۔

دونوں کنڈکٹر پلیٹوں پر برقی چارج کیسے بڑھ سکتا ہے؟ دوسرے الفاظ میں، الیکٹران کی دوبارہ منتقلی کا سبب بننے کے لیے کیا کرنا چاہیے؟ الیکٹران کی منتقلی صرف اس وقت ہوتی ہے جب بیٹری کے دو کھمبوں کے درمیان برقی ممکنہ فرق دو کنڈکٹر پلیٹوں کے درمیان برقی ممکنہ فرق سے زیادہ ہو۔ الیکٹران کی منتقلی دوبارہ ہونے کے لیے تاکہ ہر کنڈکٹر پلیٹ پر برقی چارج بڑھ جائے، استعمال ہونے والی بیٹری کو دوسری بیٹری یا کسی اور وولٹیج کے ذریعہ سے تبدیل کیا جاتا ہے جس میں برقی صلاحیت کا زیادہ فرق ہوتا ہے۔ الیکٹران کی منتقلی اس وقت رک جاتی ہے جب وولٹیج کے ماخذ کا ممکنہ فرق کپیسیٹر کے ممکنہ فرق کے برابر ہوتا ہے، اس لیے اگر وولٹیج کے ماخذ کا ممکنہ فرق زیادہ ہے تو کیپسیٹر کا ممکنہ فرق بھی زیادہ ہے۔

مندرجہ بالا جائزے کی بنیاد پر، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ ہر کنڈکٹر پلیٹ پر جتنا زیادہ برقی چارج ذخیرہ ہوتا ہے، دونوں کنڈکٹر پلیٹوں کے درمیان برقی ممکنہ فرق اتنا ہی زیادہ ہوتا ہے۔ لہذا، برقی چارج (Q) برقی ممکنہ فرق (V) کے متناسب ہے۔ برقی چارج اور برقی ممکنہ فرق کے درمیان تعلق کو درج ذیل تناسب میں ظاہر کیا گیا ہے:
Q α V
مندرجہ بالا تناسب تناسب مسلسل C کو شامل کرکے مساوات میں تبدیل کیا جاتا ہے:
Q = CV یا C = Q / V
تفصیل: Q = الیکٹرک چارج (کولمب)، V = الیکٹرک پوٹینشل فرق یا الیکٹرک وولٹیج (وولٹ)، C = تناسب مستقل، جسے کپیسیٹر کا کپیسیٹینس کہا جاتا ہے۔

اہلیت کی قیمت الیکٹرک چارج اور وولٹیج پر منحصر نہیں ہے بلکہ کنڈکٹر پلیٹ کی شکل اور سائز پر منحصر ہے۔ ریاضیاتی ثبوت کہ اہلیت کنڈکٹر پلیٹ کی شکل اور سائز پر منحصر ہوتی ہے اس مضمون میں کنڈکٹر پلیٹ کی شکل کی بنیاد پر کیپسیٹرز کی اقسام پر وضاحت کی گئی ہے، یعنی متوازی پلیٹ کیپسیٹر, بیلناکار کیپسیٹر سے کروی کیپیسیٹر. اس مضمون میں، یہ فرض کیا گیا ہے کہ دو موصل کے ٹکڑوں کے درمیان ایک خلا ہے۔

ایک کپیسیٹر کی اہلیت کا انحصار دو کنڈکٹنگ پلیٹوں کے درمیان مواد کی خصوصیات پر بھی ہوتا ہے۔ دو کنڈکٹنگ پلیٹوں کے درمیان موجود مواد کو کہا جاتا ہے۔ ڈائی الیکٹرک. ایک کیپیسیٹر کی گنجائش جس میں ڈائی الیکٹرک ہے اس کے بارے میں مضمون میں گہرائی سے جائزہ لیا گیا ہے۔ ڈائی الیکٹرک مستقل.

اہلیت کی اکائی

الیکٹرک چارج کی اکائی کولمب ہے اور الیکٹرک پوٹینشل فرق کی اکائی وولٹ ہے، لہذا اوپر دی گئی گنجائش کی مساوات کی بنیاد پر، اہلیت کی اکائی کولمب فی وولٹ (C/V) ہے، جسے Farad (F) بھی کہا جاتا ہے جو کہ برطانوی سائنسدان مائیکل فیراڈے (1791-1867) کے نام سے آیا ہے۔ تو 1 فراد = 1 کولمب/وولٹ۔

مثال کے طور پر، ایک کپیسیٹر کی قدر 2 فراڈز ہوتی ہے، یعنی کیپیسیٹر کنڈکٹر پلیٹوں میں سے ایک پر +2 کولمبس اور دوسری کنڈکٹر پلیٹ پر -2 کولمبس کا برقی چارج رکھتا ہے، جہاں دو کنڈکٹر پلیٹوں میں 1 وولٹ کا ممکنہ فرق ہوتا ہے۔ اگر 12 وولٹ کی بیٹری کیپسیٹر سے منسلک ہے، تو کنڈکٹر پلیٹوں میں سے ایک کا الیکٹرک چارج Q = CV = (2) (12 وولٹ) = +24 کولمبس ہوگا جبکہ دوسری کنڈکٹر پلیٹ میں -24 کولمبس کا چارج ہوگا۔

واضح رہے کہ فراد اہلیت کی ایک بہت بڑی اکائی ہے، اس لیے عام طور پر ایک چھوٹی اکائی استعمال کی جاتی ہے، یعنی مائیکرو فاراد، مختصراً μF (10)^-6 فاراد) سے پیکوفراد کا مخفف pF (10^12- فراد)۔ ریاضیاتی حسابات یہ ظاہر کرنے کے لیے کہ فاراد ایک بہت بڑی اکائی ہے اس میں بحث کی گئی ہے۔ متوازی پلیٹ کیپسیٹر سوالات کی مثال.