కెపాసిటర్లు, కెపాసిటెన్స్ మరియు ఛార్జ్‌కి పరిచయం

కెపాసిటర్లు ఎలక్ట్రానిక్స్ రంగంలో ప్రాథమిక భాగాలు మరియు వివిధ ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్‌లలో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. కెపాసిటెన్స్ మరియు ఛార్జ్ యొక్క భావనలను అర్థం చేసుకోవడం ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ రంగాన్ని పరిశోధించాలనుకునే ఎవరికైనా అవసరం. ఈ ఆర్టికల్‌లో, కెపాసిటర్‌లకు సంక్షిప్త పరిచయం ఉంటుంది, కెపాసిటెన్స్‌ను వివరిస్తాము మరియు వాటి ప్రవర్తనను నియంత్రించే సమీకరణాన్ని పరిశీలిస్తాము.

కెపాసిటర్ అంటే ఏమిటి

కెపాసిటర్ అనేది నిష్క్రియాత్మక రెండు-టెర్మినల్ ఎలక్ట్రానిక్ భాగం, ఇది విద్యుత్ క్షేత్రంలో విద్యుత్ శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది. కెపాసిటర్ యొక్క నిర్మాణం రెండు వాహక పలకలను కలిగి ఉంటుంది, సాధారణంగా లోహంతో కూడి ఉంటుంది, ఇవి వాటి మధ్య విద్యుద్వాహక పదార్థంతో వేరుగా ఉంటాయి. కెపాసిటర్ యొక్క టెర్మినల్స్‌లో వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం వర్తించినప్పుడు, అది దాని ప్లేట్‌లపై ఛార్జ్‌ను కూడగట్టుకుంటుంది, వాటి మధ్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది.

కెపాసిటెన్స్ అంటే ఏమిటి

కెపాసిటెన్స్ అనేది పరికరం లేదా కాంపోనెంట్‌లో వోల్టేజ్ యూనిట్‌కు ఎంత విద్యుత్ శక్తిని నిల్వ చేయగలదో కొలమానం. కెపాసిటెన్స్ యూనిట్ ఫారడ్.

ఛార్జ్ అంటే ఏమిటి

ఛార్జ్ అనేది విద్యుత్ శక్తి ఉనికిగా వర్ణించబడింది. దీని చిహ్నం Q మరియు దాని యూనిట్ కూలంబ్.

కెపాసిటర్ల పని

కెపాసిటర్ యొక్క టెర్మినల్స్ అంతటా విద్యుత్ వోల్టేజ్ ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, ప్లేట్ల మధ్య ఏర్పాటు చేయబడిన విద్యుత్ క్షేత్రం ఎలక్ట్రాన్ల కదలికను ప్రారంభిస్తుంది. కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతికూల ప్లేట్ వోల్టేజ్ మూలం యొక్క ప్రతికూల టెర్మినల్ నుండి తరలించబడిన ఎలక్ట్రాన్ల కోసం ఒక సేకరణ పాయింట్ అవుతుంది.

అదే సమయంలో, సమాన సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లు కెపాసిటర్ యొక్క పాజిటివ్ ప్లేట్‌ను వదిలి వోల్టేజ్ మూలం యొక్క సానుకూల టెర్మినల్‌కు తిరిగి వస్తాయి.

కెపాసిటర్ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయ్యే వరకు ఛార్జ్ యొక్క ఈ చేరడం మరియు పునఃపంపిణీ కొనసాగుతుంది, ఆ సమయంలో ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం ఆగిపోతుంది, కెపాసిటర్‌లో నిల్వ చేయబడిన ఛార్జ్ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి నిర్ణయించబడుతుంది:

ఇచ్చిన సమీకరణంలో, 'Q' అనేది ది ఆరోపణ లోపల సంచితం కెపాసిటర్ , 'C'ని సూచిస్తుంది కెపాసిటెన్స్ , మరియు 'V' అనేది కెపాసిటర్‌పై వర్తించే వోల్టేజ్‌ని సూచిస్తుంది.

ఈ సమీకరణం కెపాసిటెన్స్ మరియు అప్లైడ్ వోల్టేజ్ మధ్య అనుపాత సంబంధాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, కెపాసిటర్‌లో ఉంచబడిన ఛార్జ్ మొత్తం ఈ రెండు వేరియబుల్స్‌కు నేరుగా సంబంధించినదని చూపిస్తుంది. అందువల్ల, కెపాసిటెన్స్ లేదా వోల్టేజీని పెంచడం వలన అధిక ఛార్జ్ చేరడం జరుగుతుంది.

సమాంతర ప్లేట్ కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్

కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ ప్లేట్ల యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం (A) మరియు వాటి మధ్య విభజన దూరం (d) ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, రెండు కారకాలు దాని మొత్తం కెపాసిటెన్స్‌ను ప్రభావితం చేస్తాయి. ప్లేట్ ప్రాంతం పెద్దది, ఎక్కువ కెపాసిటెన్స్, ప్లేట్ల మధ్య చిన్న దూరం కెపాసిటెన్స్‌కు దారితీస్తుంది. ఈ సంబంధం సమీకరణం ద్వారా వివరించబడింది:

కెపాసిటర్లు విద్యుత్ శక్తిని నిల్వ చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, దీని ద్వారా నిల్వ చేయబడిన శక్తి పరిమాణం (U) అనువర్తిత వోల్టేజ్ (V) మరియు కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ (C) రెండింటికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కెపాసిటర్‌లో నిల్వ చేయబడిన శక్తికి సమీకరణం ఇలా ఇవ్వబడింది:

సర్క్యూట్‌లను రూపొందించడానికి కెపాసిటర్‌లో నిల్వ చేయబడిన శక్తిని తెలుసుకోవడం చాలా అవసరం, ముఖ్యంగా శక్తి విడుదల లేదా తక్షణ శక్తి అవసరాలు ముఖ్యమైన అనువర్తనాల్లో.

గోళాకార కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్

గోళాకార కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను లెక్కించడానికి, మీరు అంతర్గత మరియు బాహ్య వాహక గోళాల వ్యాసార్థాన్ని తెలుసుకోవాలి. కెపాసిటర్ యొక్క ఆకారం మరియు గోళాల మధ్య ఉన్న పదార్థం యొక్క పర్మిటివిటీ కెపాసిటెన్స్‌ను నియంత్రిస్తాయి. గోళాకార కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను లెక్కించడానికి సూత్రం:

మరోవైపు, గోళాల మధ్య ఉన్న పదార్థం యొక్క సాపేక్ష పర్మిటివిటీ లేదా విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని సూచించడానికి “εᵣ” చిహ్నం ఉపయోగించబడుతుంది. అదనంగా, 'r₁' అనేది అంతర్గత గోళం యొక్క వ్యాసార్థాన్ని సూచిస్తుంది, అయితే 'r₂' అనేది బాహ్య గోళం యొక్క వ్యాసార్థాన్ని సూచిస్తుంది.

వ్యాసార్థం యొక్క విలువలు మరియు పదార్థం యొక్క పర్మిటివిటీని భర్తీ చేయడం ద్వారా, మీరు గోళాకార కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను లెక్కించవచ్చు. లోపలి గోళం అతితక్కువ వ్యాసార్థాన్ని కలిగి ఉంటే లేదా పాయింట్ ఛార్జ్‌గా పరిగణించబడితే, కెపాసిటెన్స్ ఫార్ములా సులభతరం చేస్తుంది:

ఈ సందర్భంలో, కెపాసిటెన్స్ బాహ్య గోళం యొక్క వ్యాసార్థం మరియు పదార్థం యొక్క పర్మిటివిటీ ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది.

స్థూపాకార కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్

స్థూపాకార కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను లెక్కించడానికి, మీరు కెపాసిటర్ (L), లోపలి కండక్టర్ యొక్క వ్యాసార్థం (r₁) మరియు బయటి కండక్టర్ యొక్క వ్యాసార్థం (r₂) గురించి తెలుసుకోవాలి. కెపాసిటర్ యొక్క ఆకారం మరియు గోళాల మధ్య ఉన్న పదార్థం యొక్క పర్మిటివిటీ కెపాసిటెన్స్‌ను నియంత్రిస్తాయి. స్థూపాకార కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌ను లెక్కించడానికి సూత్రం:

మరోవైపు, గోళాల మధ్య ఉన్న పదార్థం యొక్క సాపేక్ష పర్మిటివిటీ లేదా విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని సూచించడానికి “εᵣ” చిహ్నం ఉపయోగించబడుతుంది. అదనంగా, 'r₁' అనేది అంతర్గత గోళం యొక్క వ్యాసార్థాన్ని సూచిస్తుంది, అయితే 'r₂' అనేది బాహ్య గోళం యొక్క వ్యాసార్థాన్ని సూచిస్తుంది.

ముగింపు

ఎలక్ట్రానిక్స్ విషయానికి వస్తే కెపాసిటర్లు కీలకమైన భాగాలు, శక్తి నిల్వ మరియు వోల్టేజ్ నియంత్రణను ప్రారంభిస్తాయి. కెపాసిటెన్స్, ఫారడ్స్ (F)లో కొలుస్తారు, ఛార్జ్‌ని నిల్వ చేసే కెపాసిటర్ సామర్థ్యాన్ని గణిస్తుంది. ఇది నిల్వ చేయబడిన ఛార్జ్ (Q)కి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు కెపాసిటర్ యొక్క టెర్మినల్స్ అంతటా వోల్టేజ్ (V)కి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.