ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં ક્ષમતા શું છે

ઇલેક્ટ્રીક ક્ષમતા ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના પ્રભાવ હેઠળ ચાર્જ કરવા માટે વાહક સંસ્થાઓની મિલકતની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે, અને આ સંસ્થાઓના ક્ષેત્રમાં ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જા એકઠા કરે છે.

હાઇડ્રોસ્ટેટિક્સ ક્ષેત્રમાં વિદ્યુત ક્ષમતાની સામ્યતા એ એકમ ઊંચાઈ દીઠ જહાજની ચોક્કસ ક્ષમતા હોઈ શકે છે, જે સંખ્યાત્મક રીતે વહાણના આડી વિભાગના ક્ષેત્રફળ જેટલી હોય છે.

એક ઊંચા કુંડની કલ્પના કરો. ટાંકીમાં સંગ્રહિત કરી શકાય તેવા પ્રવાહીની માત્રા (શરીર પર વીજળીનો જથ્થો) તેના ભરવાની ઊંચાઈ (શરીરની સંભવિતતા) તેમજ ટાંકીની ઊંચાઈ (શરીરની ક્ષમતા) દીઠ એકમ પ્રવાહીની માત્રા પર આધારિત છે. પ્રવાહીનું આ પ્રમાણ, બદલામાં, ટાંકીના આડા ભાગના ક્ષેત્ર પર - તેના વ્યાસ પર આધારિત છે.

આ વ્યાસ જેટલો મોટો છે, અને તેથી એકમ ઊંચાઈ દીઠ વોલ્યુમ, ટાંકીની ઊંચાઈ દીઠ ચોક્કસ કેપેસીટન્સ વધારે છે (બે પ્લેટો વચ્ચેની વિદ્યુત ક્ષમતા પ્લેટોના ક્ષેત્રફળના પ્રમાણસર છે, જુઓ — કેપેસિટરની ક્ષમતા શું નક્કી કરે છે?).તદનુસાર, તે એકમ ઊંચાઈ દીઠ પ્રવાહીના જથ્થાના મૂલ્ય અને ટાંકી ભરવા માટે ખર્ચવામાં આવતા કામ પર આધાર રાખે છે.

ધારો કે અવકાશમાં એકબીજાથી ચોક્કસ અંતરે સમાન કદના બે તાંબાના દડા (લાલ અને વાદળી) છે. 9 વોલ્ટની બેટરી લો અને તેને આ બે દડા સાથે વિરોધી ધ્રુવો સાથે જોડો જેથી «+» એક બોલ (વાદળી સાથે) અને «-» બીજા (લાલ સાથે) સાથે જોડાયેલ હોય. બેટરી વોલ્ટેજ V = 9 વોલ્ટ જેટલો વિદ્યુત સંભવિત તફાવત બોલની વચ્ચે દેખાશે.

આ બે તાંબાના દડાની વિદ્યુત અવસ્થાઓ બૅટરી જોડાઈ તે પહેલાં કરતાં તરત જ અલગ થઈ ગઈ, કારણ કે હવે દડાઓ પર વિરોધી વિદ્યુત ચાર્જ છે જે એકબીજા પ્રત્યે આકર્ષણના બળનો અનુભવ કરીને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

આપણે કહી શકીએ કે બેટરીએ ડાબા બોલમાંથી જમણી તરફ પોઝિટિવ ચાર્જ + q ટ્રાન્સફર કર્યો છે અને તેથી દડા વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત V = 9 વોલ્ટ થઈ ગયો છે. હવે ડાબો બોલ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે -q.

જો આપણે શ્રેણીમાં સર્કિટમાં સમાન પ્રકારની બીજી બેટરી ઉમેરીએ, તો દડાઓ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત બમણો મોટો થઈ જશે, તેમની વચ્ચેનો વોલ્ટેજ હવે 9 વોલ્ટ નહીં, પરંતુ 18 વોલ્ટનો હશે, અને ચાર્જ તેમાંથી આગળ વધશે. બોલ ટુ ધ બોલ પણ બમણો થશે (તે 2q બનશે) તેમજ વોલ્ટેજ. પરંતુ આ ચાર્જ q ની તીવ્રતા શું છે જે દર વખતે જ્યારે વોલ્ટેજ 9 વોલ્ટથી વધે છે ત્યારે ખસે છે?

દેખીતી રીતે, આ ચાર્જની તીવ્રતા દડાઓ વચ્ચેના સંભવિત તફાવતના પ્રમાણસર છે. પરંતુ ચાર્જ અને સંભવિત તફાવત કયા ચોક્કસ આંકડાકીય ગુણોત્તરમાં છે? અહીં આપણે વાહકની વિદ્યુત ક્ષમતા C જેવી લાક્ષણિકતા રજૂ કરવી પડશે.

કેપેસીટન્સ એ વિદ્યુત ચાર્જ સંગ્રહિત કરવાની કંડક્ટરની ક્ષમતાનું માપ છે. તે સમજવું પણ જરૂરી છે કે જ્યારે પ્રથમ વાયર ચાર્જ થાય છે, ત્યારે તેની આસપાસના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ વધે છે. તદનુસાર, બીજા ચાર્જ કરેલ વાયર પર પ્રથમ ચાર્જ કરેલ વાયરની અસર વધશે, ખાસ કરીને જો તેઓ એકબીજાની નજીક આવવાનું શરૂ કરે.

ચાર્જ થયેલ વાયરો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું બળ વધારે બને છે જો તેમની વચ્ચેનું અંતર ઓછું થાય. વધુમાં, વાયર વચ્ચેના માધ્યમના પરિમાણોના આધારે, તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની મજબૂતાઈ પણ અલગ હોઈ શકે છે.

તેથી જો વાયરો વચ્ચે શૂન્યાવકાશ હોય, તો તેમના ચાર્જ વચ્ચેના આકર્ષણનું બળ એક હશે, પરંતુ જો નાયલોનને શૂન્યાવકાશને બદલે વાયરની વચ્ચે મૂકવામાં આવે, તો ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું બળ ત્રણ ગણું થઈ જશે, કારણ કે નાયલોન એક ચાર્જ પસાર કરે છે. ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ હવા કરતાં 3 ગણું સારું છે અને વાસ્તવમાં ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને કારણે ચાર્જ થયેલા વાયરો એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

જો ચાર્જ થયેલ વાયર એકબીજાથી જુદી જુદી દિશામાં ફેલાવવાનું શરૂ કરે છે, તો પછી તેઓ ઓછી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરશે, સમાન ચાર્જ માટે સંભવિત તફાવત વધુ હશે, એટલે કે, વાયરના વિભાજન સાથે આવી સિસ્ટમની ક્ષમતા ઘટશે. કામ વિદ્યુત ક્ષમતાના વિચાર પર આધારિત છે કેપેસિટર્સ.

કેપેસિટર્સ

ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા અલગ કરાયેલા એકબીજાના ઇલેક્ટ્રીક ક્ષેત્રો દ્વારા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિકલી એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે ચાર્જ કરેલ વાહકની મિલકતનો ઉપયોગ કેપેસિટરમાં થાય છે.

માળખાકીય રીતે, કેપેસિટર્સ બે પ્લેટો છે જેને પ્લેટ્સ કહેવાય છે. પ્લેટોને ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે.સૌથી વધુ સંભવિત ક્ષમતા મેળવવા માટે, તે જરૂરી છે કે પ્લેટોની સપાટી મોટી હોય અને તેમની વચ્ચેનું અંતર ન્યૂનતમ હોય.

વિદ્યુત ઇજનેરીમાં કેપેસિટર્સ વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં વિદ્યુત ઊર્જાના સંચયક તરીકે સેવા આપે છે જે કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચે મૂકવામાં આવેલા ડાઇલેક્ટ્રિકના જથ્થામાં કેન્દ્રિત હોય છે, જેના કારણે ચાર્જ સંચિત થાય છે અથવા દૂર થાય છે (ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના સ્વરૂપમાં).

સીલબંધ આવાસની અંદર બે પ્લેટો થોડા અંતરે મૂકવામાં આવે છે. સિરામિક, પોલીપ્રોપીલિન, ઇલેક્ટ્રોલિટીક, ટેન્ટેલમ, વગેરે. કેપેસિટર્સ પ્લેટો વચ્ચેના ડાઇલેક્ટ્રિકના પ્રકારમાં અલગ પડે છે.

કેપેસિટર્સ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અને નીચા વોલ્ટેજ છે, જે ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત પર આધાર રાખે છે.

પ્લેટોના ક્ષેત્રફળ અને ઉપયોગમાં લેવાતા ડાઇલેક્ટ્રિકના ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટના આધારે, ત્યાં મોટી ક્ષમતાવાળા કેપેસિટર્સ છે, જે સેંકડો ફેરાડ્સ (સુપરકેપેસિટર્સ) સુધી પહોંચે છે, અને નાની ક્ષમતા - પિકોફારાડ્સના એકમો.

ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં ઇલેક્ટ્રિકલ ક્ષમતાનો ઉપયોગ

વિદ્યુત ઇજનેરીમાં વૈકલ્પિક વર્તમાન તકનીકોમાં કેપેસિટીવ સિસ્ટમ્સની મિલકતનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ અને અલ્ટ્રાહાઇ ફ્રીક્વન્સીના ક્ષેત્રમાં.

ડીસી ટેક્નોલોજીમાં, કેપેસીટન્સનો ઉપયોગ કાયમી મેગ્નેટ મેગ્નેટાઈઝિંગ ઉપકરણોમાં થાય છે, પલ્સ્ડ ઈલેક્ટ્રીક વેલ્ડીંગ, સ્પંદિત ડાઈલેક્ટ્રીક બ્રેકડાઉન ટેસ્ટ, રેક્ટિફાયરમાં વર્તમાન કર્વ સ્મૂથિંગ વગેરે માટે.

અલગ વાહક સંસ્થાઓની કોઈપણ સિસ્ટમની ક્ષમતા, જે સંપૂર્ણપણે શૂન્ય સુધી ઘટાડી શકાતી નથી, તે કેટલાક કિસ્સાઓમાં વિદ્યુત ઉપકરણોની લાક્ષણિકતાઓ (દખલગીરી, કેપેસિટીવ લિકેજ, વગેરેના સ્વરૂપમાં) પર અનિચ્છનીય અસર કરી શકે છે.

તમે આવા પ્રભાવથી છૂટકારો મેળવી શકો છો અથવા તેની અસરને યોગ્ય રીતે વળતર આપી શકો છો (સામાન્ય રીતે ઇન્ડક્ટન્સનો ઉપયોગ કરીને), અથવા એવી પરિસ્થિતિઓ બનાવીને કે જેમાં આસપાસના પદાર્થોના સંદર્ભમાં સિસ્ટમના ચોક્કસ શરીરની સંભવિતતાઓનું લઘુત્તમ મૂલ્ય હોય (ઉદાહરણ તરીકે, એક શરીરનું ગ્રાઉન્ડિંગ).