ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની ઊર્જા, કેપેસિટરનો ઉપયોગ

ધાતુઓ વીજળીના ઉત્તમ વાહક છે. તેઓ વીજળીનું સંચાલન કરે છે કારણ કે તેમની પાસે વિદ્યુત ચાર્જ વિના મફત ઇલેક્ટ્રોન કેરિયર્સ છે. અને જો છેડા પર સંભવિત તફાવત બનાવવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, EMF ના સતત સ્ત્રોતની મદદથી તાંબાના વાયરનો, તો આવા વાયરમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉદભવશે - ઇએમએફના નકારાત્મક ટર્મિનલમાંથી ઇલેક્ટ્રોન આગળ આવશે. સ્ત્રોત - તેના હકારાત્મક ટર્મિનલ પર.

તેનાથી વિપરીત, ડાઇલેક્ટ્રિક્સ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના વાહક નથી, કારણ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના કોઈ મુક્ત વાહક નથી. ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જ કેરિયર્સ એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે અને કહેવાતા ઇલેક્ટ્રિક ડીપોલ્સ બનાવે છે, જે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં માત્ર ફેરવી શકે છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના પ્રભાવ હેઠળ ટ્રાન્સલેશનલી ખસેડવામાં અસમર્થ હોય છે.

આના પર વધુ: ધાતુઓ અને ડાઇલેક્ટ્રિક્સ વચ્ચેનો તફાવત, અને શા માટે ડાઇલેક્ટ્રિક્સ વીજળીનું સંચાલન કરતા નથી

ઉદાહરણ તરીકે, પીવીસી પાઇપના રૂપમાં ડાઇલેક્ટ્રિકનો ટુકડો લો (પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડ એ ડાઇલેક્ટ્રિક છે).ટ્યુબની બહારની સપાટીને ક્લિંગ ફિલ્મ વડે ઢાંકી દો અને અંદરથી વધુ ચોળાયેલ વરખમાં પેક કરો જેથી તે ટ્યુબની અંદરની દિવાલોને ચારે તરફ સ્પર્શે.

જો આપણે હવે EMF સ્ત્રોત લઈએ, તો કહો બેટરી 24 વોલ્ટના અને તેને નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે આંતરિક વરખ સાથે અને હકારાત્મક ધ્રુવ સાથે બાહ્ય સાથે જોડો, પછી વરખના બંને ભાગોને બેટરીમાંથી વિવિધ ચિહ્નોનો ચાર્જ પ્રાપ્ત થશે અને અંદરથી બહારથી નિર્દેશિત ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ પ્રાપ્ત થશે. પીવીસી પાઇપ દિવાલના સમગ્ર વોલ્યુમમાં કાર્ય કરો.

તેથી, આ વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં, ડાઇલેક્ટ્રિક પરમાણુઓ (PVC) વળશે, બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્ર અનુસાર પોતાને દિશા આપશે — ડાઇલેક્ટ્રિક પોલરાઇઝ્ડ છે જેથી તેના ઘટક અણુઓ તેમની નકારાત્મક બાજુઓને બહારની તરફ ફેરવે — અનુક્રમે, સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ (બેટરી વત્તા સાથે જોડાયેલા વરખ તરફ), તેમની હકારાત્મક બાજુઓ સાથે — અંદરની તરફ, નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ. ચાલો બેટરી દૂર કરીએ.

પોઝિટિવ ચાર્જ બાહ્ય વરખ પર રહે છે, કારણ કે તે હજી પણ પીવીસી પરમાણુઓની નકારાત્મક ચાર્જવાળી બાજુઓ દ્વારા બહારની તરફ અને અંદરની બાજુએ નકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે, કારણ કે તે ડાઇલેક્ટ્રિક પરમાણુઓની સકારાત્મક બાજુઓ દ્વારા પકડવામાં આવે છે, જે વળ્યાં છે. અંદરની તરફ બધું ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સના કાયદા અનુસાર સંપૂર્ણ રીતે થયું.

જો તમે હવે વરખના બાહ્ય અને આંતરિક ભાગોને પેઇરથી બંધ કરો છો, તો પછી બંધ થવાની ક્ષણે તમે એક નાનો સ્પાર્ક જોઈ શકો છો: પ્લેટોમાંથી વિપરીત ચાર્જ એકબીજાને આકર્ષે છે અને વાયર (ટોંગ્સ) અને ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા પ્રવાહનું કારણ બને છે. તેની મૂળ તટસ્થ સ્થિતિમાં પરત આવે છે.

તે કહેવું સલામત છે કે આ ઉપકરણમાં, જેમાં એક ડાઇલેક્ટ્રિક ટ્યુબ અને બે ફોઇલ પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે બેટરી તેની સાથે જોડાયેલ હોય છે, ત્યારે તે એકઠા થાય છે. વિદ્યુત ઊર્જા.

સમાન રૂપરેખાંકનવાળા ઉપકરણોને કહેવામાં આવે છે - એક બીજાથી અલગ વાહક પ્લેટો વચ્ચે બંધાયેલ ડાઇલેક્ટ્રિક ઇલેક્ટ્રિકલ કેપેસિટર્સ.

તે રસપ્રદ છે:કેપેસિટર્સ અને બેટરી - શું તફાવત છે?

ઐતિહાસિક રીતે, પ્રથમ પ્રોટોટાઇપ કેપેસિટર, લીડેન બેંક, 1745 માં જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી ઇવાલ્ડ જુર્ગેન વોન ક્લેઇસ્ટ દ્વારા અને સ્વતંત્ર રીતે ડચ ભૌતિકશાસ્ત્રી પીટર વાન મુશેનબ્રુક દ્વારા લીડેનમાં શોધાયું હતું.

ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની ઊર્જા વોલ્ટેજ (પ્લેટો વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત) પર આધાર રાખે છે કે જેના પર તે ચાર્જ કરવામાં આવે છે, કારણ કે આપણે એકબીજાથી અલગ પ્લેટો પર વિપરીત ચાર્જની સંભવિત ઊર્જા વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ.

તેથી, આ ઉર્જા તે કાર્ય જેટલી છે જે આ ચાર્જનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર જ્યારે તેઓ એકબીજાને આકર્ષિત કરે છે ત્યારે કરશે (અથવા કેપેસિટરના ચાર્જિંગ દરમિયાન જ્યારે તેઓ અલગ થયા હતા ત્યારે સ્ત્રોતે કર્યું હતું). ચાર્જના પ્રાથમિક ભાગને એક પ્લેટમાંથી બીજી પ્લેટમાં ખસેડવાનું પ્રાથમિક કાર્ય સમાન છે:

વિવિધ રૂપરેખાંકનોના કેપેસિટર, જ્યારે સમાન ચાર્જ સાથે ચાર્જ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્લેટો વચ્ચે વિવિધ સંભવિત તફાવતોનો અનુભવ થશે. એવું પણ કહી શકાય કે વિવિધ કેપેસિટર્સ માટે, પ્લેટો પર લાગુ વિવિધ વોલ્ટેજ જથ્થાત્મક રીતે અલગ ચાર્જમાં પરિણમશે.

વ્યવહારમાં, આનો અર્થ એ થાય છે કે દરેક કેપેસિટરનું ચોક્કસ સ્થિર મૂલ્ય હોય છે, એક લાક્ષણિકતા જે તે ચોક્કસ કેપેસિટરને લાક્ષણિકતા આપે છે, તેના રૂપરેખાંકન, પ્લેટોના આકાર, ડાઇલેક્ટ્રિકના ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ વગેરેથી સંબંધિત છે. આ પરિમાણ કહેવાય છે વિદ્યુત ક્ષમતા C. કેપેસિટર q પરનો ચાર્જ તેની પ્લેટ U વચ્ચેના સંભવિત તફાવત સાથે નીચે પ્રમાણે સંબંધિત છે:

તેથી, ચાર્જ થયેલ કેપેસિટરની કુલ ઉર્જા માટેની અભિવ્યક્તિ, એકવાર સંકલિત થયા પછી, નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

આજે, કેપેસિટરનો ઉપયોગ વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં થાય છે: વિદ્યુત ઉર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો તરીકે, વીજ પુરવઠામાં તરંગોને સરળ બનાવવા માટેના ફિલ્ટર તરીકે, ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના નિયંત્રણ આરસી સર્કિટ દરમિયાન, પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર વળતર ઉપકરણોમાં, ઇન્ડક્શન ઇન્સ્ટોલેશનમાં અને રેડિયો ઉપકરણોમાં. ઓસીલેટીંગ સર્કિટનું, શક્તિશાળી પલ્સ જનરેટરમાં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક એક્સિલરેટરમાં, હવાના ભેજ મીટરમાં, વગેરે.

વધુ વિગતો માટે અહીં જુઓ:વિદ્યુત સર્કિટમાં કેપેસિટર શા માટે વપરાય છે?