आवेशित संधारित्र की ऊर्जा, संधारित्रों का उपयोग

धातुएँ विद्युत की उत्कृष्ट चालक होती हैं। वे बिजली का संचालन करते हैं क्योंकि उनके पास बिना किसी विद्युत आवेश के मुक्त इलेक्ट्रॉन वाहक होते हैं। और अगर सिरों पर एक संभावित अंतर बनाया जाता है, उदाहरण के लिए, तांबे के तार में ईएमएफ के एक निरंतर स्रोत की मदद से, तो ऐसे तार में एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होगा - इलेक्ट्रॉन ईएमएफ के नकारात्मक टर्मिनल से आगे आएंगे स्रोत - इसके सकारात्मक टर्मिनल के लिए।

इसके विपरीत, डाइलेक्ट्रिक्स विद्युत प्रवाह के संवाहक नहीं होते हैं, क्योंकि उनमें विद्युत आवेश के मुक्त वाहक नहीं होते हैं। डाइलेक्ट्रिक्स में धनात्मक और ऋणात्मक आवेश वाहक आपस में जुड़े होते हैं और तथाकथित विद्युत द्विध्रुव बनाते हैं, जो एक बाहरी विद्युत क्षेत्र में केवल घूम सकते हैं, लेकिन एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में स्थानांतरित करने में असमर्थ होते हैं।

इस पर अधिक: धातुओं और डाइलेक्ट्रिक्स के बीच अंतर, और डाइलेक्ट्रिक्स बिजली का संचालन क्यों नहीं करते हैं

उदाहरण के लिए, पीवीसी पाइप के रूप में ढांकता हुआ का एक टुकड़ा लें (पॉलीविनाइल क्लोराइड एक ढांकता हुआ है)।क्लिंग फिल्म के साथ ट्यूब की बाहरी सतह को कवर करें और बस अंदर और अधिक टूटी हुई पन्नी में पैक करें ताकि यह ट्यूब की भीतरी दीवारों को चारों ओर से छू सके।

अगर अब हम ईएमएफ स्रोत लेते हैं, तो कहें बैटरी 24 वोल्ट का और इसे नेगेटिव पोल के साथ इनर फॉइल से और पॉजिटिव पोल को आउटर से कनेक्ट करें, फिर फॉइल के दोनों हिस्सों को बैटरी से अलग-अलग साइन्स का चार्ज मिलेगा और अंदर से बाहर की ओर निर्देशित एक इलेक्ट्रिक फील्ड होगा पीवीसी पाइप की दीवार की पूरी मात्रा में कार्य करें।

इसलिए, इस विद्युत क्षेत्र में, परावैद्युत अणु (पीवीसी) मुड़ेंगे, बाहरी विद्युत क्षेत्र के अनुसार खुद को उन्मुख करेंगे - ढांकता हुआ ध्रुवीकृत है ताकि इसके घटक अणु अपने नकारात्मक पक्षों को क्रमशः सकारात्मक इलेक्ट्रोड (बैटरी प्लस से जुड़े पन्नी के लिए) के साथ-साथ अपने सकारात्मक पक्षों के साथ-साथ नकारात्मक इलेक्ट्रोड को बाहर कर दें। चलो बैटरी हटाओ।

धनात्मक आवेश बाहरी पन्नी पर बना रहता है, क्योंकि यह अभी भी बाहर की ओर लगे पीवीसी अणुओं के ऋणात्मक रूप से आवेशित पक्षों द्वारा धारण किया जाता है, और आंतरिक पर एक ऋणात्मक आवेश होता है, क्योंकि यह ढांकता हुआ अणुओं के सकारात्मक पक्षों द्वारा धारण किया जाता है, जो मुड़ गए हैं अंदर। सब कुछ इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के नियम के अनुसार पूर्ण रूप से हुआ।

यदि अब आप पन्नी के बाहरी और भीतरी हिस्सों को सरौता से बंद करते हैं, तो बंद होने के क्षण में आप एक छोटी सी चिंगारी देख सकते हैं: प्लेटों से विपरीत आवेश एक दूसरे को आकर्षित करते हैं और तार (चिमटे) और ढांकता हुआ के माध्यम से करंट पैदा करते हैं अपनी मूल तटस्थ अवस्था में लौट आता है।

यह कहना सुरक्षित है कि इस उपकरण में, एक परावैद्युत ट्यूब और दो पन्नी प्लेटों से मिलकर, जब एक बैटरी को इससे जोड़ा जाता है, तो इसका संचयन होता है विद्युतीय ऊर्जा.

समान विन्यास वाले उपकरणों को कहा जाता है - एक दूसरे से पृथक प्रवाहकीय प्लेटों के बीच संलग्न एक ढांकता हुआ विद्युत संधारित्र.

यह दिलचस्प है:कैपेसिटर और बैटरी - क्या अंतर है?

ऐतिहासिक रूप से, पहला प्रोटोटाइप कैपेसिटर, लीडेन बैंक, का आविष्कार 1745 में लीडेन में जर्मन भौतिक विज्ञानी इवाल्ड जुरगेन वॉन क्लेस्ट द्वारा और स्वतंत्र रूप से डच भौतिक विज्ञानी पीटर वैन मस्केनब्रुक द्वारा किया गया था।

चार्ज किए गए संधारित्र की ऊर्जा वोल्टेज (प्लेटों के बीच संभावित अंतर) पर निर्भर करती है, जिस पर इसे चार्ज किया जाता है, क्योंकि हम एक दूसरे से अलग प्लेटों पर विपरीत चार्ज की संभावित ऊर्जा के बारे में बात कर रहे हैं।

इसलिए, यह ऊर्जा उस कार्य के बराबर है जो इन आवेशों का विद्युत क्षेत्र तब करेगा जब वे एक दूसरे को आकर्षित करेंगे (या यह कि स्रोत ने तब किया जब वे संधारित्र के चार्ज होने के दौरान अलग हो गए थे)। आवेश के प्राथमिक भाग को एक प्लेट से दूसरी प्लेट में ले जाने का प्रारंभिक कार्य इसके बराबर होता है:

अलग-अलग कॉन्फ़िगरेशन के कैपेसिटर, जब चार्ज की समान मात्रा के साथ चार्ज किया जाता है, तो प्लेटों के बीच अलग-अलग संभावित अंतर का अनुभव होगा। यह भी कहा जा सकता है कि अलग-अलग कैपेसिटर के लिए, प्लेटों पर लगाए गए अलग-अलग वोल्टेज के परिणामस्वरूप मात्रात्मक रूप से अलग-अलग चार्ज होंगे।

व्यवहार में, इसका मतलब है कि प्रत्येक संधारित्र का एक निश्चित स्थिर मान होता है, एक विशेषता जो उस विशेष संधारित्र की विशेषता होती है, जो उसके विन्यास, प्लेटों के आकार, ढांकता हुआ के ढांकता हुआ स्थिरांक आदि से संबंधित होती है। इस पैरामीटर को कहा जाता है विद्युत क्षमता C. एक संधारित्र q पर आवेश इसकी प्लेटों U के बीच संभावित अंतर से निम्नानुसार संबंधित है:

इसलिए, आवेशित संधारित्र की कुल ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति, एक बार एकीकृत होने के बाद, निम्नानुसार लिखी जा सकती है:

आज, विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है: विद्युत ऊर्जा भंडारण उपकरणों के रूप में, बिजली की आपूर्ति में लहरों को चौरसाई करने के लिए फिल्टर के रूप में, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के आरसी सर्किट के नियंत्रण के दौरान, प्रतिक्रियाशील बिजली क्षतिपूर्ति उपकरणों में, प्रेरण प्रतिष्ठानों और रेडियो उपकरणों में भाग के रूप में एक दोलन सर्किट, शक्तिशाली पल्स जनरेटर में, विद्युत चुम्बकीय त्वरक में, वायु आर्द्रता मीटर में, आदि।

अधिक जानकारी के लिए यहां देखें:विद्युत परिपथों में कैपेसिटर का उपयोग क्यों किया जाता है?