इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये कॅपेसिटन्स म्हणजे काय

विद्युत क्षमता विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली चार्ज करण्यासाठी प्रवाहकीय शरीराची गुणधर्म दर्शवते आणि या शरीराच्या क्षेत्रात विद्युत ऊर्जा जमा करते.

हायड्रोस्टॅटिक्सच्या क्षेत्रातील विद्युत क्षमतेचे सादृश्य प्रति युनिट उंचीवरील जहाजाची विशिष्ट क्षमता असू शकते, जी संख्यात्मकदृष्ट्या जहाजाच्या क्षैतिज विभागाच्या क्षेत्राच्या समान असते.

एका उंच टाक्याची कल्पना करा. टाकीमध्ये साठवून ठेवता येणारे द्रवाचे प्रमाण (शरीरावरील विजेचे प्रमाण) त्याच्या भरण्याच्या उंचीवर (शरीर क्षमता) तसेच टाकीच्या प्रति युनिट उंचीवर (शरीर क्षमता) द्रवाचे प्रमाण अवलंबून असते. या द्रवपदार्थाचे प्रमाण, टाकीच्या क्षैतिज भागाच्या क्षेत्रावर - त्याच्या व्यासावर अवलंबून असते.

हा व्यास जितका मोठा असेल आणि त्यामुळे प्रति युनिट उंचीचा आवाज तितकाच टाकीच्या प्रत्येक उंचीवर विशिष्ट कॅपॅसिटन्स जास्त असेल (दोन प्लेट्समधील विद्युत कॅपॅसिटन्स प्लेट्सच्या क्षेत्रफळाच्या प्रमाणात असते, पहा — कॅपेसिटरची क्षमता काय ठरवते?).त्यानुसार, प्रति युनिट उंचीच्या द्रवाच्या व्हॉल्यूमचे मूल्य आणि टाकी भरण्यासाठी खर्च करणे आवश्यक असलेल्या कामावर अवलंबून असते.

समजा अंतराळात एकमेकांपासून ठराविक अंतरावर समान आकाराचे (लाल आणि निळे) दोन तांब्याचे गोळे आहेत. 9 व्होल्टची बॅटरी घ्या आणि ती विरुद्ध ध्रुवांसह या दोन चेंडूंशी जोडा म्हणजे «+» एका चेंडूला (निळ्याशी) आणि «-» दुसऱ्या चेंडूशी (लाल रंगाला) जोडला जाईल. बॉल्समध्ये बॅटरी व्होल्टेज V = 9 व्होल्ट्सच्या समान विद्युत संभाव्य फरक दिसून येईल.

या दोन तांब्याच्या बॉल्सच्या विद्युतीय अवस्था बॅटरी कनेक्ट होण्याआधीच्या ताबडतोब वेगळ्या झाल्या, कारण आता बॉल्सवर विरुद्ध विद्युत शुल्क आहेत जे परस्परसंवाद करतात, एकमेकांकडे आकर्षणाची शक्ती अनुभवतात.

आपण असे म्हणू शकतो की बॅटरीने सकारात्मक चार्ज + q डाव्या बॉलवरून उजवीकडे हस्तांतरित केला आहे आणि म्हणून बॉलमधील संभाव्य फरक V = 9 व्होल्ट झाला आहे. आता डाव्या चेंडूवर ऋण आकारले जाते -q.

जर आपण त्याच प्रकारची दुसरी बॅटरी सर्किटमध्ये मालिकेत जोडली, तर बॉलमधील संभाव्य फरक दुप्पट होईल, त्यांच्यामधील व्होल्टेज यापुढे 9 व्होल्ट नसेल, परंतु 18 व्होल्ट असेल आणि चार्ज वरून हलवेल. बॉल टू द बॉल देखील दुप्पट होईल (ते 2q होईल) तसेच व्होल्टेज. पण प्रत्येक वेळी व्होल्टेज 9 व्होल्टने वाढवणाऱ्या या चार्ज q ची परिमाण किती आहे?

साहजिकच, या शुल्काची परिमाण बॉलमध्ये निर्माण झालेल्या संभाव्य फरकाच्या प्रमाणात आहे. पण चार्ज आणि संभाव्य फरक किती अचूक संख्यात्मक गुणोत्तरामध्ये आहेत? येथे आपल्याला विद्युत क्षमता C सारखे कंडक्टरचे वैशिष्ट्य सादर करावे लागेल.

कॅपेसिटन्स हे कंडक्टरच्या इलेक्ट्रिकल चार्ज संचयित करण्याच्या क्षमतेचे मोजमाप आहे. हे समजून घेणे देखील महत्त्वाचे आहे की जेव्हा पहिली वायर चार्ज केली जाते तेव्हा त्याच्या सभोवतालच्या विद्युत क्षेत्राची ताकद वाढते. त्यानुसार, दुसऱ्या चार्ज केलेल्या वायरवर पहिल्या चार्ज केलेल्या वायरचा प्रभाव वाढेल, विशेषतः जर ते एकमेकांच्या जवळ येऊ लागले.

चार्ज केलेल्या तारांमधील अंतर कमी झाल्यास त्यांच्यातील परस्परसंवादाची शक्ती जास्त होते. याव्यतिरिक्त, तारांमधील माध्यमाच्या पॅरामीटर्सवर अवलंबून, त्यांच्या परस्परसंवादाची ताकद देखील भिन्न असू शकते.

त्यामुळे जर तारांच्या दरम्यान व्हॅक्यूम असेल तर त्यांच्या चार्जेसमधील आकर्षणाचे बल एक असेल, परंतु जर नायलॉन व्हॅक्यूमऐवजी तारांच्या दरम्यान ठेवले तर इलेक्ट्रोस्टॅटिक परस्परसंवादाचे बल तिप्पट होईल, कारण नायलॉन एक विद्युत क्षेत्र स्वतःद्वारे हवेपेक्षा 3 पट चांगले आहे आणि प्रत्यक्षात विद्युत क्षेत्रामुळे, चार्ज केलेल्या तारा एकमेकांशी संवाद साधतात.

जर चार्ज केलेल्या तारा एकमेकांपासून वेगवेगळ्या दिशेने पसरू लागल्या, तर ते कमी संवाद साधतील, समान शुल्कासाठी संभाव्य फरक जास्त असेल, म्हणजेच, अशा प्रणालीची क्षमता तारांच्या पृथक्करणाने कमी होईल. काम विद्युत क्षमतेच्या कल्पनेवर आधारित आहे कॅपेसिटर.

कॅपेसिटर

डायलेक्ट्रिकद्वारे विभक्त केलेल्या एकमेकांच्या इलेक्ट्रिक फील्डद्वारे इलेक्ट्रोस्टॅटिकली एकमेकांशी संवाद साधण्यासाठी चार्ज केलेल्या कंडक्टरचा गुणधर्म कॅपेसिटरमध्ये वापरला जातो.

संरचनात्मकदृष्ट्या, कॅपेसिटर दोन प्लेट्स असतात ज्याला प्लेट्स म्हणतात. प्लेट्स डायलेक्ट्रिकद्वारे विभक्त केल्या जातात.जास्तीत जास्त संभाव्य क्षमता प्राप्त करण्यासाठी, प्लेट्सची पृष्ठभाग मोठी असणे आवश्यक आहे आणि त्यांच्यातील अंतर कमी आहे.

इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमधील कॅपेसिटर हे विद्युत क्षेत्रामध्ये विद्युत उर्जेचे संचयक म्हणून काम करतात जे कॅपेसिटरच्या प्लेट्समध्ये ठेवलेल्या डायलेक्ट्रिकच्या व्हॉल्यूममध्ये केंद्रित असतात, ज्यामुळे चार्ज जमा होतो किंवा काढून टाकला जातो (विद्युत प्रवाहाच्या स्वरूपात).

सीलबंद घराच्या आत दोन प्लेट थोड्या अंतरावर ठेवल्या जातात. सिरॅमिक, पॉलीप्रोपीलीन, इलेक्ट्रोलाइटिक, टॅंटलम इ. - प्लेट्समधील डायलेक्ट्रिक प्रकारात कॅपेसिटर भिन्न असतात.

कॅपेसिटर उच्च व्होल्टेज आणि कमी व्होल्टेज आहेत, डायलेक्ट्रिक शक्तीवर अवलंबून.

प्लेट्सचे क्षेत्रफळ आणि वापरलेल्या डायलेक्ट्रिकच्या डायलेक्ट्रिक स्थिरांकावर अवलंबून, मोठ्या क्षमतेचे कॅपेसिटर आहेत, जे शेकडो फॅराड्स (सुपरकॅपॅसिटर) पर्यंत पोहोचतात आणि लहान क्षमता - पिकोफॅरॅड्सची एकके आहेत.

इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये विद्युत क्षमतेचा वापर

विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये कॅपेसिटिव्ह सिस्टीमचा गुणधर्म मोठ्या प्रमाणात वापरला जातो वैकल्पिक चालू तंत्रज्ञानामध्ये, विशेषत: उच्च आणि अतिउच्च फ्रिक्वेन्सीच्या क्षेत्रात.

DC तंत्रज्ञानामध्ये, कॅपेसिटन्सचा वापर स्थायी चुंबक चुंबकीय उपकरणांमध्ये, स्पंदित इलेक्ट्रिक वेल्डिंग, स्पंदित डायलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन चाचण्या, रेक्टिफायर्समध्ये वर्तमान वक्र स्मूथिंग इत्यादींसाठी केला जातो.

पृथक् कंडक्टिंग बॉडीजच्या कोणत्याही प्रणालीची क्षमता, जी पूर्णपणे शून्यापर्यंत कमी केली जाऊ शकत नाही, काही प्रकरणांमध्ये विद्युत उपकरणांच्या वैशिष्ट्यांवर (हस्तक्षेप, कॅपेसिटिव्ह गळती इ.) वर अवांछित प्रभाव पडू शकतो.

आपण अशा प्रभावापासून मुक्त होऊ शकता किंवा त्याच्या प्रभावाची योग्य भरपाई करून (सामान्यतः इंडक्टन्स वापरणे), किंवा अशी परिस्थिती निर्माण करून ज्यामध्ये आजूबाजूच्या वस्तूंच्या संदर्भात सिस्टमच्या विशिष्ट शरीराच्या संभाव्यतेचे किमान मूल्य असते (उदाहरणार्थ, शरीरांपैकी एकाचे ग्राउंडिंग).