Capacitors کی Capacitance کی تعریف
ایک چھوٹے گلاس میں تھوڑا سا پانی ہو سکتا ہے جبکہ بڑے گلاس میں زیادہ پانی ہو سکتا ہے۔ شیشے کا حجم جتنا بڑا ہوگا، اتنا ہی زیادہ پانی رکھا جا سکتا ہے۔ لہذا، ہر گلاس میں پانی رکھنے کی صلاحیت یا سائز کی صلاحیت ہوتی ہے۔ شیشے کی طرح، کیپسیٹرز بھی برقی چارجز اور برقی ممکنہ توانائی کو ذخیرہ کر سکتے ہیں۔ برقی چارج اور برقی پوٹینشل انرجی کو ذخیرہ کرنے کی کپیسیٹر کی صلاحیت کو کپیسیٹینس کہا جاتا ہے ۔
اہلیت کو متاثر کرنے والے عوامل
پانی پر مشتمل شیشے کی صلاحیت کا سائز شیشے کے حجم سے طے ہوتا ہے۔ Capacitors کے بارے میں کیا ہے، بجلی کے چارج کو ذخیرہ کرنے کے لئے capacitor کی صلاحیت کے سائز کا کیا تعین کرتا ہے؟
طرف کی شکل ایک سادہ کپیسیٹر دکھاتی ہے جس میں دو کنڈکٹر پلیٹوں پر مشتمل ہوتا ہے جو ایک خاص فاصلے سے الگ ہوتا ہے۔ وولٹیج کے ذریعہ، جیسے کہ بیٹری سے جڑنے سے پہلے، دونوں پلیٹیں برقی طور پر چارج نہیں ہوتی ہیں۔ پھر ایک پلیٹ بیٹری کے مثبت قطب سے منسلک ہوتی ہے اور دوسری پلیٹ کو کیبل کے ذریعے بیٹری کے منفی قطب سے جوڑ دیا جاتا ہے۔
بیٹری کے مثبت قطب سے منسلک ہونے کے بعد، بیٹری پر مثبت چارج پلیٹ پر منفی چارج شدہ الیکٹرانوں کو کھینچتا ہے تاکہ الیکٹران بیٹری کے مثبت قطب میں چلے جائیں۔ اس کی وجہ سے پلیٹوں میں الیکٹران (منفی چارج) اور اضافی پروٹون (مثبت چارج) کی کمی ہوتی ہے تاکہ پلیٹیں مثبت طور پر چارج ہو جائیں۔
بیٹری کے منفی قطب سے منسلک ہونے کے بعد، پلیٹ پر مثبت چارج بیٹری کے منفی قطب پر منفی چارج شدہ الیکٹرانوں کو اپنی طرف متوجہ کرتا ہے تاکہ الیکٹران پلیٹ میں چلے جائیں۔ اس کی وجہ سے پلیٹ الیکٹران کو اوورلوڈ کرتی ہے تاکہ پلیٹ منفی چارج ہو جائے۔ پلیٹوں اور بیٹریوں کے درمیان الیکٹران کو حرکت دینے کا عمل اس وقت رک جاتا ہے جب دو پلیٹوں کے درمیان ممکنہ فرق دو بیٹری کے کھمبوں کے درمیان ممکنہ فرق کے برابر ہو جاتا ہے۔
آپ دونوں کنڈکٹر پلیٹوں پر برقی چارج کیسے بڑھاتے ہیں؟ دوسرے لفظوں میں، بیٹری کے مثبت قطب میں اور اس سے الیکٹران کی منتقلی کے لیے کیا کرنا چاہیے؟ الیکٹران کی نقل مکانی صرف اس وقت ہوتی ہے جب دو بیٹری کے کھمبوں کے درمیان برقی ممکنہ فرق دو کنڈکٹرز کے درمیان برقی امکانی فرق سے زیادہ ہو۔ الیکٹران کے دوبارہ حرکت کرنے کے لیے تاکہ ہر کنڈکٹر پلیٹ میں برقی چارج بڑھ جائے، استعمال ہونے والی بیٹری کو دوسرے وولٹیج ذریعہ سے بدل دیا جاتا ہے جس میں زیادہ برقی امکانی فرق ہوتا ہے۔ الیکٹران کی نقل مکانی اس وقت رک جاتی ہے جب وولٹیج کے منبع میں ممکنہ فرق کیپسیٹر کے ممکنہ فرق کے برابر ہو۔ لہذا، اگر وولٹیج کے ماخذ میں ممکنہ فرق اس سے زیادہ ہے تو، کیپسیٹر ممکنہ فرق بھی زیادہ ہے۔
مندرجہ بالا جائزے کی بنیاد پر، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ ہر کنڈکٹر پلیٹ میں ذخیرہ شدہ برقی چارج جتنا زیادہ ہوگا، دونوں کنڈکٹر پلیٹوں کے درمیان برقی ممکنہ فرق اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ لہذا، برقی چارج (Q) برقی ممکنہ فرق (V) کے متناسب ہے۔ برقی چارج اور برقی ممکنہ فرق کے درمیان تعلق کو درج ذیل موازنہ میں بیان کیا گیا ہے:
Q α V
مندرجہ بالا موازنہ کو مستقل C کا اضافہ کرکے مساوات میں تبدیل کیا جاتا ہے:
Q = CV یا C = Q / V
Q = الیکٹرک چارج (کولمب)، V = الیکٹرک پوٹینشل فرق یا وولٹیج (وولٹ)، C = مستقل جسے کپیسیٹر کیپیسیٹینس کہا جاتا ہے۔
اہلیت کی قیمت برقی چارج اور برقی وولٹیج پر منحصر نہیں ہے، لیکن کنڈکٹر پلیٹ کی شکل اور سائز پر منحصر ہے. ریاضیاتی ثبوت کہ گنجائش کنڈکٹر پلیٹ کی شکل اور سائز پر منحصر ہے متوازی پلیٹ کیپسیٹر کے موضوع میں بیان کیا گیا ہے۔ موضوع میں، یہ فرض کیا جاتا ہے کہ دو موصلوں کے درمیان ایک خلا ہے.
کپیسیٹر کی اہلیت کا انحصار اس مواد کی نوعیت پر بھی ہوتا ہے جو دو موصل پلیٹوں کے درمیان ہے۔ وہ مواد جو دو موصل پلیٹوں کے درمیان ہوتا ہے اسے ڈائی الیکٹرک کہتے ہیں۔ ڈائی الیکٹرکس والے کیپسیٹرز کی گنجائش پر ڈائی الیکٹرک مستقل کے موضوع میں گہرائی میں بحث کی گئی ہے ۔
اہلیت کی اکائی
الیکٹرک چارج کی اکائی کولمب ہے اور الیکٹرک پوٹینشل فرق کی اکائی وولٹ ہے، لہذا یہ اوپر دی گئی گنجائش مساوات پر مبنی ہے۔ اہلیت کی اکائی کولمب فی وولٹ (C/V) ہے، جسے فاراد (F) بھی کہا جاتا ہے جو کہ برطانوی سائنسدان مائیکل فیراڈے (1791-1867) کے نام سے آیا ہے۔ تو، 1 فاراد = 1 کولمب/وولٹ۔
فرض کریں کہ ایک کپیسیٹر جس کی قیمت 2 فاراد ہے اس کا مطلب ہے کہ کیپسیٹر 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 ہے۔ اگر 12 وولٹ کی بیٹری کیپسیٹر سے منسلک ہے تو، برقی طور پر چارج شدہ کنڈکٹر پلیٹوں میں سے ایک Q = CV = (2) (12 وولٹ) = +24 کولمب ہے جبکہ دوسری کنڈکٹر پلیٹ -24 کولمب ہے۔
براہ کرم نوٹ کریں کہ فاراد ایک بہت بڑی گنجائش والی اکائی ہے اس لیے اسے عام طور پر ایک چھوٹی اکائی کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، یعنی مائیکروفراد مخفف μF (10 -6 Farad ) یا picofarad مخفف pF (10 -12 Farad)۔ ریاضیاتی حسابات یہ ظاہر کرنے کے لیے کہ فاراد ایک دیوہیکل اکائی ہے، جس پر متوازی پلیٹ کیپسیٹر کے موضوع پر بحث کی گئی ہے۔
