برقی توانائی کیپسیٹرز میں محفوظ کی جاتی ہے۔

کیپسیٹرز میں ذخیرہ شدہ برقی توانائی کے بارے میں مضمون

کپیسیٹر دو کنڈکٹر پلیٹوں پر مشتمل ہوتا ہے اور دو کنڈکٹرز کے درمیان ایک ڈائی الیکٹرک ہوتا ہے ۔ سب سے پہلے، دو کنڈکٹر برقی طور پر غیر جانبدار ہیں. کیپسیٹر کے کام کرنے کے لیے، کنڈکٹر کی ہر پلیٹ یا شیٹ کو برقی طور پر چارج کیا جانا چاہیے، جہاں ہر کنڈکٹر میں برقی چارج کی مقدار برابر ہے لیکن قسم میں مختلف ہے۔ فرض کریں کہ چارج شدہ موصلوں میں سے ایک ہے Q = +10 Coulomb ، دوسرا موصل Q = -10 Coulomb ہے۔ دونوں کنڈکٹرز میں ایک ہی بڑے لیکن مخالف قسم کے برقی چارج کا وجود دو موصل پلیٹوں کے درمیان ایک برقی میدان پیدا کرتا ہے، جہاں برقی میدان کی سمت مثبت چارج سے منفی چارج کی طرف ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، دو کنڈکٹرز کے درمیان برقی صلاحیت کا فرق بھی ہے، جہاں مثبت طور پر چارج شدہ کنڈکٹرز میں برقی صلاحیت زیادہ ہوتی ہے جبکہ منفی چارج شدہ کنڈکٹرز میں برقی صلاحیت کم ہوتی ہے۔

دونوں کنڈکٹرز کو برقی طور پر چارج کرنے کے لیے، دونوں کنڈکٹرز پاور سورس سے جڑے ہوئے ہیں، جیسے کہ بیٹری یا دیگر پاور سورس۔ سب سے پہلے، دو موصل غیر جانبدار ہیں، جہاں منفی چارج شدہ الیکٹران اور مثبت چارج شدہ پروٹون کی تعداد برابر ہے۔ پھر الیکٹران ایک کنڈکٹر سے دوسرے کنڈکٹر میں منتقل ہوتے ہیں تاکہ الیکٹران کو کھونے والا کنڈکٹر مثبت طور پر چارج ہوجائے اور کنڈکٹر جو الیکٹران حاصل کرتا ہے وہ منفی چارج ہوجائے۔ منتقل کیے گئے الیکٹرانوں کی تعداد موصول ہونے والے الیکٹرانوں کی تعداد کے برابر ہے تاکہ ہر موصل پر ایک جیسا برقی چارج ہو۔ نوٹ کریں کہ جب کیپسیٹر بیٹری سے منسلک ہوتا ہے، تو بیٹری الیکٹران کو ایک کنڈکٹر سے دوسرے کنڈکٹر میں منتقل کرنے کا کام کرتی ہے۔

کنڈکٹر میں سے ایک منفی قطب سے جڑا ہوا ہے اور دوسرا کنڈکٹر مثبت قطب سے جڑا ہوا ہے۔ دو بیٹری کے کھمبوں کے درمیان الیکٹرک پوٹینشل فرق (V) کا وجود ایک موصل سے دوسرے میں الیکٹران (q) کی حرکت کا سبب بنتا ہے۔ دو کنڈکٹرز کے درمیان ممکنہ فرق بیٹری کے ممکنہ فرق کے برابر ہونے کے بعد الیکٹران کی حرکت رک جاتی ہے۔ سب سے پہلے، جب کنڈکٹر برقی طور پر چارج نہیں ہوتا ہے، الیکٹرانوں کو منتقل کرنے کے لئے کسی کام کی ضرورت نہیں ہے. ہر موصل پر برقی چارج ہونے کے بعد، الیکٹرانوں کو حرکت دینے کے لیے کام کرنا پڑتا ہے۔ ہر موصل میں برقی چارج جتنا زیادہ ہوگا، الیکٹرانوں کے درمیان ریپلیشن فورس کی وجہ سے الیکٹرانوں کو منتقل کرنے کا کام اتنا ہی زیادہ ہوگا۔

ایک موصل سے دوسرے میں الیکٹران کی حرکت ایک ساتھ نہیں ہوتی بلکہ بتدریج ہوتی ہے تاکہ دو موصلوں کے درمیان برقی وولٹیج بھی بتدریج بڑھے۔ لہذا بجلی کی منتقلی کے دوران کل کام (W) کا حساب لگانے کے لیے، اوسط وولٹیج کی قدر (V/2) استعمال کی جاتی ہے۔ لہذا، الیکٹرانوں کو منتقل کرنے کے لیے کیا جانے والا کام W = Q (V/2) = 1/2 Q V ہے۔

چونکہ الیکٹرانوں کو منتقل کرنے کا کام کیپسیٹر میں ذخیرہ شدہ برقی پوٹینشل انرجی کو تبدیل کرتا ہے، اس لیے کپیسیٹر میں ذخیرہ شدہ برقی پوٹینشل انرجی PE = 1/2 Q V ہے۔

چونکہ Q = CV، فارمولہ PE = 1/2 QV کو PE = 1/2 QV = 1/2 (CV) (V) = 1/2 CV ² اور PE = 1/2 QV = 1/2 (Q) (Q/C) = 1/2 Q ² / C میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ جہاں Q = الیکٹرک چارج، C = الیکٹرک چارج، C = vol.

برقی میدان میں برقی توانائی

چارج فائل کرنے کے عمل کے دوران، جب ہر کنڈکٹر برقی طور پر چارج ہونے لگتا ہے، دو پلیٹوں یا چادروں کے درمیان، ایک برقی میدان پیدا ہوتا ہے۔ لہذا، کام کیا جاتا ہے، کنڈکٹر کو برقی طور پر چارج کرنے کے علاوہ، دو پلیٹوں یا کنڈکٹرز کی چادروں کے درمیان بالواسطہ طور پر ایک برقی میدان بھی پیش کرتا ہے۔ چونکہ کام کیپسیٹر میں ذخیرہ شدہ برقی امکانی توانائی میں تبدیلی آتی ہے، اس لیے یہ سمجھا جا سکتا ہے کہ توانائی برقی میدان میں ذخیرہ ہوتی ہے۔

درج ذیل فارمولہ ریاضیاتی طور پر برقی پوٹینشل انرجی اور برقی میدان کے درمیان تعلق کو ثابت کرتا ہے۔

متوازی پلیٹ کیپسیٹر کے بارے میں مضمون میں فارمولا C = A ε _o /d اخذ کیا گیا ہے اور برقی پوٹینشل کے بارے میں مضمون میں فارمولہ V = E d بتایا گیا ہے۔ اس سے پہلے، فارمولہ کیپسیٹر میں ذخیرہ شدہ برقی پوٹینشل انرجی سے اخذ کیا گیا ہے، PE = 1/2 CV ² ۔

PE = برقی امکانی توانائی، A = سطح کا رقبہ، d = فاصلہ، A d = حجم، E = برقی میدان، PE / A d = برقی ممکنہ توانائی فی یونٹ حجم = توانائی کی کثافت۔

مندرجہ بالا فارمولہ کہتا ہے کہ برقی میدان میں خلا کی فی یونٹ حجم برقی پوٹینشل انرجی برقی میدان کے مربع کے متناسب ہے۔ اگر کنڈکٹر کی دو پلیٹوں یا چادروں کے درمیان ایک ڈائی الیکٹرک ہے، تو εo (خلا کی اجازت) کو مواد کی اجازت (ε) سے بدل دیا جاتا ہے۔ اگرچہ توانائی کی کثافت کی یہ مساوات متوازی پلیٹوں کیپیسیٹر کی مساوات کا استعمال کرتے ہوئے اخذ کی گئی ہے، لیکن یہ مساوات ان تمام خالی جگہوں پر بھی لاگو ہوتی ہے جن میں برقی میدان ہے۔