How capacitors work? केपेसीटर कैसे काम करता है?

केपेसीटर कैसे काम करता है?

केपेसीटर में दो धातु की प्लेट होती  हैं जो डाइलेक्ट्रिक पदार्थ से  अलग होती  हैं। इस की फिगर निचे दी गई है|

डाइलेक्ट्रिक  मटेरियल के रूप में  कुछ विशेष सामग्री जैसे वैक्यूम(हवा),चीनी मिट्टी के बरतन,पॉलियामाइड, माइलर, टेफ्लॉन, मीका, सेलूलोज़ और अन्य के रूप में उपयोग किया जाता है।

डाइलेक्ट्रिक कांस्टेंट को, मटेरियल की परमिटीविटी भी कही जाती है,जो मटेरियल की कॉन्स्टन  इलेक्ट्रोस्टेटिक  लाइन्स  और  फ्लक्स  एबिलिटी बताता है|

वास्तव में कहा जाये तो परमिटीविटी यह इलेक्ट्रिक फिल्ड  की उपस्थिति में विद्युत ऊर्जा को स्टोर करने की   क्षमता को प्रतिनिधित्व करता है|

प्रत्येक मटेरियल  की  permittivity परिभाषित है। किसी मटेरियल की  permeability को 

ε =εrε0 के रूप में परिभाषित किया जाता है, जहां ε पूर्ण  permeability  है,और εr relative permeability है। εr एक संख्या है जो हमेशा 1 से अधिक होती है, जिसका अर्थ यह है सभी मटेरियल मुक्त स्थान से अधिक तब अधिक एनर्जी संग्रहित करता है जब वह विद्युत क्षेत्र के अधीन होता है, यह प्रॉपटी कपैसिटर की एप्लीकेशन में काफी उपयोगी है|

विभिन्न materials की भिन्न relative permeability मूल्य होते हैं। यहां हम आमतौर पर कैपेसिटर्स में उपयोग की जाने वाली मटेरियल  की एक सूची प्रदान कर रहे  हैं, साथ ही कमरे के तापमान पर 1kHz की आवृत्ति पर उनके εr मूल्यों के साथ.

Material	εr
Vacuum	1
Water	30-88 (depending on temperature)
Glass	3.7-10
PTFE (Teflon)	2.1
Polyethylene (PE)	2.25
Polyimide	3.4
Polypropylene	2.2-2.36
Polystyrene	2.4-2.7
Titanium dioxide	86-173
Strontium titanate	310
Barium strontium titanate	500
Barium titanate	1250 – 10,000 (depending on temperature)
Conjugated polymers	1.8 up to 100,000 (depending on type)
Calcium copper titanate	>250,000

 हम पहले कैपेसिटर के  सूत्र को समझे

C यह इसका capacitance और, εr ये मटेरियल  की  relative परमाबिलिटी और ε० वैक्यूम की परमाबिलिटी दर्शाता है, A प्लेटों का क्षेत्र है और d प्लेटों के बीच की दूरी दर्शाता है।

εr  की वैल्यू जितनी ज्यादा ऊतना ही उसका कैपसिटेंस ज्यादा.

Capacitor in series and parallel 

जिस प्रकार प्रतिरोधों को  आवश्यकतानुसार श्रेणीक्रम या समान्तर क्रम में जोड़कर उचित मान (वैल्यू) तथा उचित रेटिंग (वाटेज, वोल्टता, धारा की रेटिंग आदि) प्राप्त कर ली जाती है, उसी प्रकार दो या अधिक capacitor को भी आवश्यकतानुसार संयोजित(Combined) किया जाता है।

श्रेणीक्रम में संयोजन/ series combination

श्रेणीक्रम में जुड़े हुए n संधारित्रों का तुल्य धारिता निम्नलिखित सूत्र से दी जाती है:

{\displaystyle {1 \over C_{z}}={1 \over C_{1}}+{1 \over C_{2}}+...+{1 \over C_{n}}=\sum _{i=1}^{n}{1 \over C_{i}}}

दो संधारित्र श्रेणीक्रम में जोड़े जाँय तो उनकी तुल्य धारिता निम्नलिखित सरल सूत्र से निकाला जा सकता है|

{\displaystyle C_{z}={C_{1}C_{2} \over C_{1}+C_{2}}}

और अगर दोनो संधारित्र समान मान वाले हों तो श्रेणीक्रम में संयोजित करने पर उनकी तुल्य धारिता प्रत्येक की धारिता की आधी हो जाती है। उदाहरण के लिये 1000 माइक्रोफैराड के दो संधारित्रों को श्रेणीक्रम में जोड़ने पर तुल्य धारिता 500 माइक्रोफैराड होगी।

समान्तरक्रम में संयोजन/ parallel combination

समान्तर क्रम में जुड़े संधारित्रों की कुल धारिता (तुल्य धारिता) उनकी धारिताओं के योग के बराबर होती है।

{\displaystyle C_{z}=C_{1}+C_{2}+...+C_{n}=\sum _{i=1}^{n}C_{i}}

उदाहरण के लिये 1000 माइक्रोफैराड वाले 2 (capacitor)संधारित्र समान्तरक्रम में जोड़ दिये जाँय तो उनकी कुल धारिता 2000 माइक्रोफैराड हो जाएगी।

संधारित्रों के प्रमुख उपयोग Application of capacitor

उर्जा भण्डारण के लिये

शक्ति गुणांक  को बेहतर बनाने के लिये

विभिन्न विद्युत फिल्टरों में

विद्युत परिपथों में समय-सम्बन्धी परिपथ (timing circuit) बनाने के लिये

पल्स-पॉवर एवं शस्त्र निर्माण

सेंसर के रूप में (जैसे CVT = कैपेसिटिव वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर)

पावर फैक्टर इंप्रूवमेंट

कैपेसिटर मोटर