বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স কি, কি পরিমাপ করা হয় এবং এটি কিসের উপর নির্ভর করে

বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক্সের মৌলিক ধারণাগুলির মধ্যে একটি। এই শব্দটি একটি বৈদ্যুতিক চার্জ জমা করার ক্ষমতা বোঝায়। আপনি একটি পৃথক কন্ডাক্টরের ক্ষমতা সম্পর্কে কথা বলতে পারেন, আপনি দুটি বা ততোধিক কন্ডাক্টরের সিস্টেমের ক্ষমতা সম্পর্কে কথা বলতে পারেন। শারীরিক প্রক্রিয়া একই রকম।

বৈদ্যুতিক ক্ষমতা সম্পর্কিত মৌলিক ধারণা

যদি কন্ডাক্টর একটি চার্জ q পেয়েছে, তাহলে তার উপর একটি সম্ভাব্য φ দেখা দেয়। এই সম্ভাব্যতা জ্যামিতি এবং পরিবেশের উপর নির্ভর করে - বিভিন্ন পরিবাহী এবং অবস্থার জন্য, একই চার্জ একটি ভিন্ন সম্ভাব্যতা সৃষ্টি করবে। কিন্তু φ সবসময় q এর সমানুপাতিক হয়:

φ=Cq

সি সহগকে বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স বলা হয়।আমরা যদি বেশ কয়েকটি কন্ডাক্টরের (সাধারণত দুটি) একটি সিস্টেমের কথা বলি, তবে যখন একটি কন্ডাক্টরকে (প্লেট) চার্জ দেওয়া হয়, তখন একটি সম্ভাব্য পার্থক্য বা ভোল্টেজ U ঘটে:

U=Cq, তাই С=U/q

ক্যাপাসিট্যান্সকে চার্জের সম্ভাব্য পার্থক্যের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে যা এটি ঘটায়। ক্যাপাসিট্যান্সের জন্য এসআই একক হল ফ্যারাড (তারা ফ্যারাড বলত)। 1 F \u003d 1 V / 1 C। অন্য কথায়, একটি সিস্টেমের ধারণক্ষমতা 1 ফ্যারাড, যেখানে, যখন 1 কুলম্ব চার্জ দেওয়া হয়, তখন 1 ভোল্টের সম্ভাব্য পার্থক্য দেখা দেয়। 1 ফ্যারাড একটি খুব বড় মান। অনুশীলনে, ভগ্নাংশের মানগুলি প্রায়শই ব্যবহৃত হয় - পিকোফ্যারাড, ন্যানোফ্যারাড, মাইক্রোফ্যারাড।

অনুশীলনে, এই জাতীয় সংযোগ এমন একটি ব্যাটারি প্রাপ্ত করা সম্ভব করে যা একটি একক কোষের তুলনায় ডাইইলেকট্রিকের একটি বড় ব্রেকডাউন ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে।

ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্সের গণনা

অনুশীলনে, একটি স্বাভাবিক বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স সহ উপাদান হিসাবে, প্রায়শই ব্যবহৃত হয় ক্যাপাসিটার, দুটি ফ্ল্যাট কন্ডাক্টর (প্লেট) নিয়ে গঠিত, একটি অস্তরক দ্বারা পৃথক করা হয়। এই জাতীয় ক্যাপাসিটরের বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স গণনা করার সূত্রটি এইরকম দেখাচ্ছে:

C=(S/d)*ε*ε₀

কোথায়:

• সি - ক্ষমতা, এফ;
• S হল মুখের ক্ষেত্রফল, sq.m;
• d হল প্লেটের মধ্যে দূরত্ব, m;
• ε₀ - বৈদ্যুতিক ধ্রুবক, ধ্রুবক, 8.854 * 10⁻¹² f/m;
• ε হল ডাইলেকট্রিকের বৈদ্যুতিক অনুমতি, একটি মাত্রাবিহীন পরিমাণ।

এটি থেকে এটি বোঝা সহজ যে ক্যাপাসিট্যান্স প্লেটগুলির ক্ষেত্রফলের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক এবং কন্ডাক্টরগুলির মধ্যে দূরত্বের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। এছাড়াও, প্লেটগুলিকে আলাদা করে এমন উপাদান দ্বারা ক্ষমতা প্রভাবিত হয়।

ক্যাপাসিট্যান্স নির্ধারণকারী পরিমাণগুলি চার্জ সঞ্চয় করার ক্যাপাসিটরের ক্ষমতাকে কীভাবে প্রভাবিত করে তা বোঝার জন্য, আপনি সম্ভাব্য বৃহত্তম ক্যাপাসিট্যান্স সহ একটি ক্যাপাসিটর তৈরি করতে একটি চিন্তা পরীক্ষা করতে পারেন।

1. আপনি প্লেটের এলাকা বাড়ানোর চেষ্টা করতে পারেন। এটি ডিভাইসের মাত্রা এবং ওজনে তীব্র বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করবে। একটি অস্তরক সঙ্গে আস্তরণের আকার কমাতে তাদের পৃথক, তারা পাকানো হয় (একটি টিউব মধ্যে, ফ্ল্যাট ব্রিকেট, ইত্যাদি)।
2. আরেকটি উপায় হল প্লেটের মধ্যে দূরত্ব কমানো। কন্ডাক্টরগুলিকে খুব কাছাকাছি রাখা সবসময় সম্ভব নয়, যেহেতু অস্তরক স্তরটি প্লেটের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সম্ভাব্য পার্থক্য সহ্য করতে হবে। বেধ যত ছোট হবে, অন্তরক ফাঁকের অস্তরক শক্তি তত কম হবে। আপনি যদি এই পথটি গ্রহণ করেন তবে এমন একটি সময় আসবে যখন এই জাতীয় ক্যাপাসিটরের ব্যবহারিক ব্যবহার অর্থহীন হয়ে যাবে - এটি কেবলমাত্র অত্যন্ত কম ভোল্টেজে কাজ করতে পারে।
3. অস্তরক এর বৈদ্যুতিক ব্যাপ্তিযোগ্যতা বৃদ্ধি. এই পথটি এই মুহূর্তে বিদ্যমান উৎপাদন প্রযুক্তির বিকাশের উপর নির্ভর করে। অন্তরক উপাদানের শুধুমাত্র একটি উচ্চ ব্যাপ্তিযোগ্যতা মান থাকতে হবে না, তবে ভাল অস্তরক বৈশিষ্ট্যও থাকতে হবে এবং প্রয়োজনীয় ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে এর পরামিতিগুলিও বজায় রাখতে হবে (ক্যাপাসিটর যে ফ্রিকোয়েন্সিটি কাজ করে তার বৃদ্ধির সাথে, ডাইলেক্ট্রিকের বৈশিষ্ট্যগুলি হ্রাস পায়)।

কিছু বিশেষায়িত বা গবেষণা ইনস্টলেশন গোলাকার বা নলাকার ক্যাপাসিটার ব্যবহার করতে পারে।

একটি গোলাকার ক্যাপাসিটর নির্মাণ

একটি গোলাকার ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স সূত্র দ্বারা গণনা করা যেতে পারে

C=4*π*ε*ε₀ *R1R2/(R2-R1)

যেখানে R হল গোলকের ব্যাসার্ধ, এবং π=3.14।

একটি নলাকার ক্যাপাসিটরের নকশা

একটি নলাকার ক্যাপাসিটরের জন্য, ক্যাপাসিট্যান্স হিসাবে গণনা করা হয়:

C=2*π*ε*ε₀ *l/ln(R2/R1)

l হল সিলিন্ডারের উচ্চতা, এবং R1 এবং R2 হল তাদের ব্যাসার্ধ।

মৌলিকভাবে, উভয় সূত্রই ফ্ল্যাট ক্যাপাসিটরের সূত্র থেকে আলাদা নয়। ক্যাপাসিট্যান্স সর্বদা প্লেটের রৈখিক মাত্রা, তাদের মধ্যে দূরত্ব এবং অস্তরক বৈশিষ্ট্য দ্বারা নির্ধারিত হয়।

ক্যাপাসিটারের সিরিজ এবং সমান্তরাল সংযোগ

ক্যাপাসিটার সংযুক্ত করা যেতে পারে সিরিজে বা সমান্তরালে, নতুন বৈশিষ্ট্য সহ একটি সেট প্রাপ্তি.

সমান্তরাল সংযোগ

আপনি যদি সমান্তরালভাবে ক্যাপাসিটারগুলিকে সংযুক্ত করেন, তবে ফলাফলপ্রাপ্ত ব্যাটারির মোট ক্ষমতা তার উপাদানগুলির সমস্ত ক্ষমতার সমষ্টির সমান। যদি ব্যাটারিতে একই ডিজাইনের ক্যাপাসিটার থাকে তবে এটিকে প্লেটগুলির ক্ষেত্রফলের সংযোজন হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। এই ক্ষেত্রে, ব্যাটারির প্রতিটি কক্ষের ভোল্টেজ একই হবে এবং চার্জগুলি যোগ হবে। সমান্তরালভাবে সংযুক্ত তিনটি ক্যাপাসিটারের জন্য:

• U=U₁=ইউ₂=ইউ₃;
• q=q₁+q₂+q₃;
• C=C₁+গ₂+গ₃.

সিরিয়াল সংযোগ

সিরিজে সংযুক্ত হলে, প্রতিটি ক্যাপাসিট্যান্সের চার্জ একই হবে:

q₁=q₂=q₃=q

মোট ভোল্টেজ আনুপাতিকভাবে বিতরণ করা হয় ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিটেন্স:

• উ₁=q/C₁;
• উ₂=q/C₂;
• উ₃= q/C₃.

যদি সমস্ত ক্যাপাসিটার একই হয়, তবে প্রতিটি জুড়ে সমান ভোল্টেজ ড্রপ হয়। মোট ক্ষমতা হিসাবে পাওয়া যায়:

С=q/( U₁+উ₂+উ₃), তাই 1/С=( U₁+উ₂+উ₃)/q=1/C₁+1/এস₂+1/এস₃.

প্রযুক্তিতে ক্যাপাসিটরের ব্যবহার

বৈদ্যুতিক শক্তি স্টোরেজ ডিভাইস হিসাবে ক্যাপাসিটর ব্যবহার করা যৌক্তিক। এই ক্ষমতায়, তারা অল্প সঞ্চিত শক্তির কারণে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উত্স (গ্যালভানিক ব্যাটারি, ক্যাপাসিটর) এর সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে না এবং ডাইইলেকট্রিকের মাধ্যমে চার্জ ফুটো হওয়ার কারণে বরং দ্রুত স্ব-স্রাব হয়।কিন্তু তাদের দীর্ঘ সময়ের জন্য শক্তি সঞ্চয় করার ক্ষমতা, এবং তারপর প্রায় তাত্ক্ষণিকভাবে তা দূরে দেওয়ার ক্ষমতা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি ফটোগ্রাফির জন্য ফ্ল্যাশ ল্যাম্প বা লেজারের উত্তেজনার জন্য ল্যাম্পগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

ক্যাপাসিটারগুলি রেডিও ইঞ্জিনিয়ারিং এবং ইলেকট্রনিক্সে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ক্যাপাসিট্যান্সগুলি অনুনাদিত সার্কিটের অংশ হিসাবে সার্কিটের ফ্রিকোয়েন্সি-সেটিং উপাদানগুলির মধ্যে একটি হিসাবে ব্যবহৃত হয় (অন্য উপাদানটি হল ইন্ডাকট্যান্স)। এটি পরিবর্তনশীল উপাদানকে বিলম্ব না করে সরাসরি কারেন্ট পাস না করার জন্য ক্যাপাসিটারগুলির ক্ষমতাও ব্যবহার করে। এক পর্যায়ের ডিসি মোডের প্রভাব অন্য পর্যায়ে বাদ দেওয়ার জন্য অ্যামপ্লিফাইং পর্যায়গুলিকে আলাদা করার জন্য এই ধরনের একটি অ্যাপ্লিকেশন সাধারণ। বড় ক্যাপাসিটারগুলি বিদ্যুৎ সরবরাহে মসৃণ ফিল্টার হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও ক্যাপাসিটরগুলির বিপুল সংখ্যক অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে যেখানে তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি কার্যকর।

কিছু ব্যবহারিক ক্যাপাসিটর ডিজাইন

অনুশীলনে, ফ্ল্যাট ক্যাপাসিটারের বিভিন্ন ডিজাইন ব্যবহার করা হয়। ডিভাইসের নকশা তার বৈশিষ্ট্য এবং সুযোগ নির্ধারণ করে।

পরিবর্তনশীল ক্যাপাসিটর

একটি সাধারণ ধরনের পরিবর্তনশীল ক্যাপাসিটর (VPC) বায়ু দ্বারা পৃথক করা চলমান এবং স্থির প্লেটের একটি ব্লক বা একটি কঠিন অন্তরক নিয়ে গঠিত। চলমান প্লেটগুলি অক্ষের চারপাশে ঘোরে, ওভারল্যাপ এলাকা বৃদ্ধি বা হ্রাস করে। যখন চলমান ব্লকটি সরানো হয়, তখন আন্তঃইলেকট্রোডের ব্যবধান অপরিবর্তিত থাকে, তবে প্লেটের মধ্যে গড় দূরত্বও বৃদ্ধি পায়। ইনসুলেটরের অস্তরক ধ্রুবকও অপরিবর্তিত থাকে। প্লেটের ক্ষেত্রফল এবং তাদের মধ্যে গড় দূরত্ব পরিবর্তন করে ক্ষমতা নিয়ন্ত্রিত হয়।

সর্বোচ্চ (বাম) এবং সর্বনিম্ন (ডান) ক্ষমতার অবস্থানে KPI

অক্সাইড ক্যাপাসিটর

পূর্বে, এই ধরনের ক্যাপাসিটরকে ইলেক্ট্রোলাইটিক বলা হত। এটি একটি ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা গর্ভবতী একটি কাগজ অস্তরক দ্বারা পৃথক করা ফয়েলের দুটি স্ট্রিপ নিয়ে গঠিত। প্রথম ফালা একটি প্লেট হিসাবে কাজ করে, দ্বিতীয় প্লেট একটি ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে কাজ করে। ডাইইলেক্ট্রিক হল ধাতব স্ট্রিপের একটিতে অক্সাইডের একটি পাতলা স্তর এবং দ্বিতীয় স্ট্রিপটি বর্তমান সংগ্রাহক হিসাবে কাজ করে।

অক্সাইড স্তরটি খুব পাতলা এবং ইলেক্ট্রোলাইট এটিকে ঘনিষ্ঠভাবে সংযুক্ত করার কারণে, মাঝারি আকারের সাথে পর্যাপ্ত পরিমাণে বড় ক্ষমতা পাওয়া সম্ভব হয়েছিল। এর জন্য মূল্য একটি কম অপারেটিং ভোল্টেজ ছিল - অক্সাইড স্তরের উচ্চ বৈদ্যুতিক শক্তি নেই। অপারেটিং ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে, ক্যাপাসিটরের মাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করা প্রয়োজন।

আরেকটি সমস্যা হল যে অক্সাইডের একতরফা পরিবাহিতা রয়েছে, তাই এই ধরনের পাত্রগুলি শুধুমাত্র পোলারিটি সহ ডিসি সার্কিটে ব্যবহার করা হয়।

আয়নিস্টর

উপরে দেখানো হিসাবে, বৃদ্ধির ঐতিহ্যগত পদ্ধতি ক্যাপাসিটার প্রাকৃতিক সীমাবদ্ধতা আছে। অতএব, আসল অগ্রগতি ছিল আয়নিস্টর সৃষ্টি।

যদিও এই ডিভাইসটিকে একটি ক্যাপাসিটর এবং একটি ব্যাটারির মধ্যে একটি মধ্যবর্তী লিঙ্ক হিসাবে বিবেচনা করা হয়, সারমর্মে এটি এখনও একটি ক্যাপাসিটর।

দ্বৈত বৈদ্যুতিক স্তর ব্যবহারের জন্য প্লেটগুলির মধ্যে দূরত্ব মারাত্মকভাবে হ্রাস পেয়েছে। প্লেটগুলি বিপরীত চার্জ সহ আয়নগুলির স্তর। ফোমযুক্ত ছিদ্রযুক্ত উপকরণগুলির কারণে প্লেটের ক্ষেত্রটি তীব্রভাবে বৃদ্ধি করা সম্ভব হয়েছিল। ফলস্বরূপ, শত শত ফ্যারাড পর্যন্ত ক্ষমতা সহ সুপারক্যাপাসিটরগুলি পাওয়া সম্ভব।এই ধরনের ডিভাইসের একটি জন্মগত রোগ হল কম অপারেটিং ভোল্টেজ (সাধারণত 10 ভোল্টের মধ্যে)।

প্রযুক্তির বিকাশ স্থির থাকে না - অনেক অঞ্চলের প্রদীপগুলি বাইপোলার ট্রানজিস্টর দ্বারা বাস্তুচ্যুত হয়, সেগুলি ঘুরে, ইউনিপোলার ট্রায়োড দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। সার্কিট ডিজাইন করার সময়, তারা যেখানেই সম্ভব ইনডাক্টেন্স পরিত্রাণ পেতে চেষ্টা করে। এবং ক্যাপাসিটাররা দ্বিতীয় শতাব্দীর জন্য তাদের অবস্থান হারায়নি, লেইডেন জার আবিষ্কারের পর থেকে তাদের নকশা মৌলিকভাবে পরিবর্তিত হয়নি এবং তাদের কর্মজীবন শেষ করার কোন সম্ভাবনা নেই।

একটি ক্যাপাসিটর কি, এটি কোথায় ব্যবহার করা হয় এবং কেন এটি প্রয়োজন

অস্তরক ধ্রুবক কি?

সিরিজ বা সমান্তরাল ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স নির্ধারণ - সূত্র

মাল্টিমিটার দিয়ে ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স কিভাবে পরিমাপ করা যায়?

ক্যাপাসিটর কি, ক্যাপাসিটরের প্রকারভেদ এবং তাদের প্রয়োগ

ইন্ডাকট্যান্স কি, এটা কিসে মাপা হয়, মৌলিক সূত্র