सर्किट पदनाम "सी" वाला एक विशिष्ट संधारित्र एसी और डीसी सर्किट दोनों में काम करने वाले सबसे आम रेडियो घटकों की श्रेणी से संबंधित है। पहले मामले में, इसका उपयोग अवरोधक तत्व और कैपेसिटिव लोड के रूप में किया जाता है, और दूसरे में - स्पंदनशील धारा के साथ रेक्टिफायर सर्किट में फ़िल्टर लिंक के रूप में। एसी सर्किट में एक कैपेसिटर नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए जैसा दिखता है।

अवरोधक कहे जाने वाले एक अन्य सामान्य रेडियो घटक के विपरीत, एसी सर्किट में एक संधारित्र इसमें एक प्रतिक्रियाशील घटक पेश करता है, जिससे लागू ईएमएफ और इसके कारण होने वाले करंट के बीच एक चरण बदलाव होता है। आइए अधिक विस्तार से जानें कि प्रतिक्रियाशील घटक और कैपेसिटिव रिएक्शन क्या हैं।

सर्किट में साइनसॉइडल ईएमएफ का समावेश

समावेशन के प्रकार

जैसा कि ज्ञात है, एक प्रत्यक्ष धारा सर्किट में एक संधारित्र (एक वैकल्पिक घटक के बिना) काम नहीं कर सकता है।

टिप्पणी!यह कथन स्मूथिंग फिल्टर पर लागू नहीं होता है जहां स्पंदित धारा प्रवाहित होती है, साथ ही विशेष अवरोधक सर्किट भी।

यदि हम इस तत्व को एक प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में शामिल करने पर विचार करते हैं, तो एक पूरी तरह से अलग तस्वीर देखी जाती है, जिसमें यह अधिक सक्रिय रूप से व्यवहार करना शुरू कर देता है और एक साथ कई कार्य कर सकता है। इस मामले में, संधारित्र का उपयोग निम्नलिखित उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है:

• किसी भी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में हमेशा मौजूद डीसी घटक को ब्लॉक करने के लिए;
• संसाधित सिग्नल के उच्च-आवृत्ति (एचएफ) घटकों के प्रसार के मार्ग में प्रतिरोध पैदा करने के लिए;
• एक कैपेसिटिव लोड तत्व के रूप में जो सर्किट की आवृत्ति विशेषताओं को निर्धारित करता है;
• ऑसिलेटरी सर्किट और विशेष फिल्टर (एलएफ और एचएफ) के एक तत्व के रूप में।

उपरोक्त सभी से, यह तुरंत स्पष्ट है कि अधिकांश मामलों में, एक प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में एक संधारित्र का उपयोग आवृत्ति-निर्भर तत्व के रूप में किया जाता है जो इसके माध्यम से बहने वाले संकेतों पर एक निश्चित प्रभाव डाल सकता है।

समावेशन का सबसे सरल प्रकार

इस स्विचिंग के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं को नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

उन्हें हार्मोनिक (साइनसॉइडल) ईएमएफ की अवधारणा को प्रस्तुत करके वर्णित किया जा सकता है, जिसे इस प्रकार व्यक्त किया गया हैयू = यू ओ ओल ω टी, और इस तरह दिखें:

• जैसे-जैसे ईएमएफ वैरिएबल बढ़ता है, संधारित्र इसके माध्यम से बहने वाली विद्युत धारा I द्वारा चार्ज होता है, जो समय के शुरुआती क्षण में अधिकतम होता है। जैसे-जैसे क्षमता चार्ज होती है, चार्जिंग करंट का मूल्य धीरे-धीरे कम होता जाता है और उस समय पूरी तरह से शून्य हो जाता है जब ईएमएफ अपने अधिकतम तक पहुंच जाता है;

महत्वपूर्ण!करंट और वोल्टेज में इस तरह के बहुदिशात्मक परिवर्तन से उनके बीच इस तत्व की 90-डिग्री चरण शिफ्ट विशेषता का निर्माण होता है।

• यह आवधिक दोलन की पहली तिमाही को समाप्त करता है;
• इसके अलावा, साइनसॉइडल ईएमएफ धीरे-धीरे कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संधारित्र डिस्चार्ज होने लगता है, और इस समय सर्किट में आयाम में वृद्धि होने वाली धारा प्रवाहित होती है। इस मामले में, वही चरण अंतराल देखा जाता है जो अवधि की पहली तिमाही में था;
• इस चरण के पूरा होने पर, संधारित्र पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाता है (शून्य के बराबर ईएमएफ के साथ), और सर्किट में करंट अपने अधिकतम तक पहुंच जाता है;
• जैसे ही रिवर्स (डिस्चार्ज) करंट बढ़ता है, क्षमता रिचार्ज हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप करंट धीरे-धीरे शून्य हो जाता है, और ईएमएफ अपने चरम मूल्य पर पहुंच जाता है (अर्थात, पूरी प्रक्रिया शुरुआती बिंदु पर लौट आती है)।

इसके अलावा, सभी वर्णित प्रक्रियाओं को बाहरी ईएमएफ की आवृत्ति द्वारा निर्दिष्ट आवृत्ति के साथ दोहराया जाता है। करंट और ईएमएफ के बीच चरण बदलाव को संधारित्र पर वोल्टेज में बदलाव के लिए एक प्रकार के प्रतिरोध के रूप में माना जा सकता है (वर्तमान उतार-चढ़ाव के पीछे इसका अंतराल)।

समाई

क्षमता की अवधारणा

जब एक संधारित्र से जुड़े सर्किट में होने वाली प्रक्रियाओं का अध्ययन किया गया, तो यह पता चला कि इस तत्व के विभिन्न नमूनों के लिए चार्ज और डिस्चार्ज समय एक दूसरे से काफी भिन्न होते हैं। इस तथ्य के आधार पर, कैपेसिटेंस की अवधारणा पेश की गई थी, जिसे किसी दिए गए वोल्टेज के प्रभाव में चार्ज जमा करने के लिए संधारित्र की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया था:

इसके बाद, समय के साथ इसकी प्लेटों पर आवेश में परिवर्तन को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

लेकिन फिरक्यू= सी.यू., तो सरल गणनाओं के माध्यम से हमें मिलता है:

I = CxdU/dt = ω C Uo cos ω t = Io syn(ω t+90),

अर्थात्, संधारित्र के माध्यम से धारा इस प्रकार प्रवाहित होती है कि यह चरण में वोल्टेज को 90 डिग्री तक ले जाना शुरू कर देता है। इस विद्युत प्रक्रिया के लिए अन्य गणितीय दृष्टिकोणों का उपयोग करने पर वही परिणाम प्राप्त होता है।

वेक्टर प्रतिनिधित्व

अधिक स्पष्टता के लिए, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विचाराधीन प्रक्रियाओं के एक वेक्टर प्रतिनिधित्व का उपयोग करती है, और प्रतिक्रिया की मंदी को मापने के लिए, कैपेसिटेंस की अवधारणा पेश की जाती है (नीचे फोटो देखें)।

वेक्टर आरेख यह भी दर्शाता है कि संधारित्र सर्किट में धारा चरण में वोल्टेज से 90 डिग्री आगे है।

अतिरिक्त जानकारी।साइनसॉइडल करंट सर्किट में कॉइल के "व्यवहार" का अध्ययन करते समय, यह पता चला कि इसमें, इसके विपरीत, यह वोल्टेज के साथ चरण में पिछड़ जाता है।

दोनों मामलों में, प्रक्रियाओं की चरण विशेषताओं में अंतर होता है, जो वैकल्पिक ईएमएफ सर्किट में लोड की प्रतिक्रियाशील प्रकृति को दर्शाता है।

विभेदक गणनाओं को अनदेखा करना, जिनका वर्णन करना कठिन है, हमारे द्वारा प्राप्त कैपेसिटिव लोड के प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करने के लिए:

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि संधारित्र द्वारा निर्मित प्रतिरोध प्रत्यावर्ती सिग्नल की आवृत्ति और सर्किट में स्थापित तत्व की धारिता के व्युत्क्रमानुपाती होता है। यह निर्भरता आपको संधारित्र के आधार पर ऐसे आवृत्ति-निर्भर सर्किट बनाने की अनुमति देती है:

• श्रृंखलाओं को एकीकृत और विभेदित करना (एक निष्क्रिय अवरोधक के साथ);
• एलएफ और एचएफ फिल्टर तत्व;
• बिजली उपकरणों की लोड विशेषताओं में सुधार के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रतिक्रियाशील सर्किट;
• श्रृंखला और समानांतर प्रकार के गुंजयमान सर्किट।

पहले मामले में, कैपेसिटेंस का उपयोग करके, आयताकार दालों के आकार को मनमाने ढंग से बदलना, उनकी अवधि (एकीकरण) बढ़ाना या इसे छोटा करना (विभेदन) करना संभव है।

फ़िल्टर श्रृंखला और गुंजयमान सर्किट का व्यापक रूप से विभिन्न वर्गों (एम्पलीफायर, कनवर्टर, जनरेटर और समान डिवाइस) के रैखिक सर्किट में उपयोग किया जाता है।

समाई ग्राफ

यह सिद्ध हो चुका है कि संधारित्र के माध्यम से धारा केवल हार्मोनिक रूप से भिन्न वोल्टेज के प्रभाव में प्रवाहित होती है। इस मामले में, सर्किट में वर्तमान ताकत किसी दिए गए तत्व की कैपेसिटेंस द्वारा निर्धारित की जाती है, इसलिए कैपेसिटर की कैपेसिटेंस जितनी अधिक होगी, उसका मूल्य उतना ही अधिक होगा।

लेकिन हम एक व्युत्क्रम संबंध का भी पता लगा सकते हैं, जिसके अनुसार संधारित्र का प्रतिरोध घटते आवृत्ति पैरामीटर के साथ बढ़ता है। उदाहरण के तौर पर, नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए ग्राफ़ पर विचार करें।

उपरोक्त निर्भरता से, निम्नलिखित महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

• एक स्थिर धारा (आवृत्ति = 0) के लिए Xc अनंत के बराबर है, जिसका अर्थ है कि यह इसमें प्रवाहित नहीं हो सकता है;
• बहुत उच्च आवृत्तियों पर, इस तत्व का प्रतिरोध शून्य हो जाता है;
• अन्य सभी चीजें समान होने पर, यह सर्किट में स्थापित कैपेसिटर की कैपेसिटेंस द्वारा निर्धारित किया जाता है।

संधारित्र सहित प्रत्यावर्ती धारा परिपथों में विद्युत ऊर्जा के वितरण के मुद्दे विशेष रुचि के हैं।

कैपेसिटिव लोड में कार्य (शक्ति)।

इंडक्शन के मामले के समान, जब चर ईएमएफ सर्किट में एक संधारित्र के "व्यवहार" का अध्ययन किया गया, तो यह पता चला कि यू और आई के चरण बदलाव के कारण उनमें कोई बिजली की खपत नहीं है। उत्तरार्द्ध को इस तथ्य से समझाया गया है कि प्रक्रिया के प्रारंभिक चरण में (चार्जिंग के दौरान) विद्युत ऊर्जा संधारित्र की प्लेटों के बीच संग्रहीत होती है, और दूसरे चरण में इसे स्रोत को वापस दे दी जाती है (नीचे चित्र देखें)।

परिणामस्वरूप, धारिता प्रतिक्रियाशील, या वाट रहित, भार की श्रेणी में आती है। हालाँकि, इस तरह के निष्कर्ष को विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक माना जा सकता है, क्योंकि वास्तविक सर्किट में हमेशा सामान्य निष्क्रिय तत्व होते हैं जिनका प्रतिक्रियाशील नहीं, बल्कि सक्रिय या वाट प्रतिरोध होता है। इसमे शामिल है:

• लीड तार प्रतिरोध;
• संधारित्र में ढांकता हुआ क्षेत्रों की चालकता;
• संपर्क प्रकीर्णन;
• कुंडल घुमावों आदि का सक्रिय प्रतिरोध।

इस संबंध में, किसी भी वास्तविक विद्युत सर्किट में हमेशा सक्रिय शक्ति (इसके अपव्यय) का नुकसान होता है, जो प्रत्येक मामले में व्यक्तिगत रूप से निर्धारित होता है।

प्लेटों (प्लेटों) के बीच ढांकता हुआ और खराब इन्सुलेशन के माध्यम से रिसाव से जुड़े आंतरिक नुकसान पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। आइए मामलों की वास्तविक स्थिति को ध्यान में रखते हुए निम्नलिखित परिभाषाओं की ओर मुड़ें। इस प्रकार, ढांकता हुआ की गुणात्मक विशेषताओं से जुड़े नुकसान को ढांकता हुआ कहा जाता है। प्लेटों के बीच इन्सुलेशन की अपूर्णता के कारण होने वाली ऊर्जा लागत को आमतौर पर संधारित्र तत्व में रिसाव के कारण होने वाले नुकसान के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

इस समीक्षा के अंत में, एक लोचदार यांत्रिक स्प्रिंग के साथ संधारित्र सर्किट में होने वाली प्रक्रियाओं का प्रतिनिधित्व करने वाले एक सादृश्य का पालन करना दिलचस्प है। और, वास्तव में, एक स्प्रिंग, इस तत्व की तरह, आवधिक दोलन के एक भाग के दौरान अपने आप में संभावित ऊर्जा जमा करता है, और दूसरे चरण में यह इसे गतिज रूप में वापस छोड़ देता है। इस सादृश्य के आधार पर, परिवर्तनीय ईएमएफ वाले सर्किट में संधारित्र के व्यवहार की पूरी तस्वीर प्रस्तुत की जा सकती है।

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कैपेसिटर के बारे में बहुत कुछ लिखा जा चुका है, क्या पहले से मौजूद लाखों शब्दों में कुछ हज़ार शब्द और जोड़ना उचित है? मैं इसे जोड़ दूँगा! मुझे विश्वास है कि मेरी प्रस्तुति उपयोगी होगी. आख़िर इसे ध्यान में रखकर ही काम किया जाएगा.

विद्युत संधारित्र क्या है

रूसी में बोलते हुए, कैपेसिटर को "स्टोरेज डिवाइस" कहा जा सकता है। इस तरह यह और भी स्पष्ट है. इसके अलावा, ठीक इसी तरह इस नाम का हमारी भाषा में अनुवाद किया जाता है। ग्लास को कैपेसिटर भी कहा जा सकता है. केवल यह अपने अंदर तरल पदार्थ जमा करता है। या एक बैग. हाँ, एक बैग. इससे पता चलता है कि यह एक स्टोरेज डिवाइस भी है। यह वह सब कुछ जमा कर लेता है जो हम वहां डालते हैं। विद्युत संधारित्र का इससे क्या लेना-देना है? यह एक गिलास या बैग के समान है, लेकिन यह केवल विद्युत आवेश जमा करता है।

एक चित्र की कल्पना करें: एक विद्युत धारा एक सर्किट से गुजरती है, प्रतिरोधक और कंडक्टर इसके पथ पर मिलते हैं और, बाम, एक संधारित्र (ग्लास) दिखाई देता है। क्या हो जाएगा? जैसा कि आप जानते हैं, करंट इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है, और प्रत्येक इलेक्ट्रॉन पर एक विद्युत आवेश होता है। इस प्रकार, जब कोई कहता है कि सर्किट से करंट प्रवाहित हो रहा है, तो आप कल्पना करते हैं कि सर्किट से लाखों इलेक्ट्रॉन प्रवाहित हो रहे हैं। यह वही इलेक्ट्रॉन हैं, जब कोई संधारित्र उनके पथ में आता है, जो जमा हो जाते हैं। हम कैपेसिटर में जितने अधिक इलेक्ट्रॉन डालेंगे, उसका चार्ज उतना ही अधिक होगा।

सवाल उठता है: इस तरह से कितने इलेक्ट्रॉन जमा किए जा सकते हैं, कितने संधारित्र में फिट होंगे और यह "पर्याप्त" कब होगा? चलो पता करते हैं। अक्सर, सरल विद्युत प्रक्रियाओं की सरलीकृत व्याख्या के लिए, पानी और पाइप के साथ तुलना का उपयोग किया जाता है। आइए इस दृष्टिकोण का भी उपयोग करें।

एक पाइप की कल्पना करें जिसके माध्यम से पानी बहता है। पाइप के एक सिरे पर एक पंप लगा होता है जो पानी को जबरदस्ती इस पाइप में पंप करता है। फिर मानसिक रूप से पाइप के पार एक रबर झिल्ली रखें। क्या हो जाएगा? पाइप में पानी के दबाव (पंप द्वारा निर्मित दबाव) के प्रभाव में झिल्ली खिंचना और तनावग्रस्त होना शुरू हो जाएगी। यह खिंचेगा, खिंचेगा, खिंचेगा, और अंततः झिल्ली का लोचदार बल या तो पंप के बल को संतुलित करेगा और पानी का प्रवाह रुक जाएगा, या झिल्ली टूट जाएगी (यदि यह स्पष्ट नहीं है, तो एक गुब्बारे की कल्पना करें जो यदि इसे बहुत अधिक पंप किया जाए तो यह फट जाएगा)! विद्युत कैपेसिटर में भी यही होता है। केवल वहां, एक झिल्ली के बजाय, एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग किया जाता है, जो संधारित्र के चार्ज होने पर बढ़ता है और धीरे-धीरे बिजली स्रोत के वोल्टेज को संतुलित करता है।

इस प्रकार, संधारित्र के पास एक निश्चित सीमित चार्ज होता है जिसे वह जमा कर सकता है और, जिसके पार होने के बाद, यह घटित होगा एक संधारित्र में ढांकता हुआ टूटना यह टूट जाएगा और संधारित्र बनना बंद कर देगा। शायद अब आपको यह बताने का समय आ गया है कि कैपेसिटर कैसे काम करता है।

विद्युत संधारित्र कैसे कार्य करता है?

स्कूल में आपको बताया गया था कि कैपेसिटर एक ऐसी चीज़ है जिसमें दो प्लेटें और उनके बीच एक खाली जगह होती है। इन प्लेटों को कैपेसिटर प्लेट कहा जाता था और कैपेसिटर को वोल्टेज की आपूर्ति करने के लिए इनसे तार जुड़े होते थे। इसलिए आधुनिक कैपेसिटर बहुत अलग नहीं हैं। उन सभी में प्लेटें भी होती हैं और प्लेटों के बीच एक ढांकता हुआ होता है। ढांकता हुआ की उपस्थिति के लिए धन्यवाद, संधारित्र की विशेषताओं में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, इसकी क्षमता.

आधुनिक कैपेसिटर विभिन्न प्रकार के डाइलेक्ट्रिक्स (इस पर अधिक जानकारी नीचे) का उपयोग करते हैं, जो कुछ विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए सबसे परिष्कृत तरीकों से कैपेसिटर प्लेटों के बीच भरे जाते हैं।

संचालन का सिद्धांत

ऑपरेशन का सामान्य सिद्धांत काफी सरल है: वोल्टेज लागू होता है और चार्ज जमा होता है। अभी जो भौतिक प्रक्रियाएँ हो रही हैं, उनमें आपकी अधिक रुचि नहीं होनी चाहिए, लेकिन यदि आप चाहें, तो आप इसके बारे में इलेक्ट्रोस्टैटिक्स अनुभाग में भौतिकी की किसी भी पुस्तक में पढ़ सकते हैं।

डीसी सर्किट में संधारित्र

यदि हम अपने संधारित्र को एक विद्युत परिपथ (नीचे चित्र) में रखते हैं, इसके साथ श्रृंखला में एक एमीटर जोड़ते हैं और सर्किट में प्रत्यक्ष धारा लागू करते हैं, तो एमीटर सुई थोड़ी देर के लिए हिल जाएगी, और फिर स्थिर हो जाएगी और 0A दिखाएगी - सर्किट में कोई धारा नहीं। क्या हुआ है?

हम मान लेंगे कि सर्किट में करंट लागू होने से पहले, कैपेसिटर खाली (डिस्चार्ज) था, और जब करंट लगाया जाता था, तो यह बहुत तेज़ी से चार्ज होने लगता था, और जब इसे चार्ज किया जाता था (कैपेसिटर प्लेटों के बीच का विद्युत क्षेत्र शक्ति स्रोत को संतुलित करता था) ), फिर करंट रुक गया (यहां कैपेसिटर चार्ज का ग्राफ है)।

इसीलिए वे कहते हैं कि एक संधारित्र प्रत्यक्ष धारा को गुजरने की अनुमति नहीं देता है। वास्तव में, यह गुजरता है, लेकिन बहुत कम समय के लिए, जिसकी गणना सूत्र t = 3*R*C का उपयोग करके की जा सकती है (संधारित्र को नाममात्र मात्रा के 95% तक चार्ज करने का समय। R सर्किट प्रतिरोध है, C है संधारित्र की धारिता) इस प्रकार संधारित्र डीसी सर्किट धारा में व्यवहार करता है यह एक परिवर्तनीय सर्किट में पूरी तरह से अलग व्यवहार करता है!

एसी सर्किट में संधारित्र

प्रत्यावर्ती धारा क्या है? ऐसा तब होता है जब इलेक्ट्रॉन पहले वहां "दौड़ते" हैं, फिर वापस। वे। उनके आंदोलन की दिशा हर समय बदलती रहती है। फिर, यदि संधारित्र के साथ परिपथ में प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती है, तो इसकी प्रत्येक प्लेट पर या तो "+" चार्ज या "-" चार्ज जमा हो जाएगा। वे। एसी करंट वास्तव में प्रवाहित होगा। इसका मतलब यह है कि संधारित्र के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा "अबाधित" प्रवाहित होती है।

इस पूरी प्रक्रिया को हाइड्रोलिक एनालॉग्स की विधि का उपयोग करके मॉडल किया जा सकता है। नीचे दी गई तस्वीर एक एसी सर्किट का एनालॉग दिखाती है। पिस्टन द्रव को आगे और पीछे धकेलता है। इससे प्ररित करनेवाला आगे-पीछे घूमने लगता है। यह तरल का एक प्रत्यावर्ती प्रवाह (हम प्रत्यावर्ती धारा पढ़ते हैं) बनता है।

आइए अब बल के स्रोत (पिस्टन) और प्ररित करनेवाला के बीच एक झिल्ली के रूप में एक संधारित्र मेडल रखें और विश्लेषण करें कि क्या परिवर्तन होगा।

ऐसा लगता है जैसे कुछ भी नहीं बदलेगा. जिस प्रकार द्रव दोलनशील गति करता है, उसी प्रकार वह ऐसा करता रहता है, जिस प्रकार इसके कारण प्ररित करनेवाला दोलन करता है, उसी प्रकार वह दोलन करता रहेगा। इसका मतलब यह है कि हमारी झिल्ली परिवर्तनशील प्रवाह में बाधा नहीं है। इलेक्ट्रॉनिक कैपेसिटर के लिए भी यही सच होगा।

तथ्य यह है कि भले ही एक श्रृंखला में चलने वाले इलेक्ट्रॉन संधारित्र की प्लेटों के बीच ढांकता हुआ (झिल्ली) को पार नहीं करते हैं, संधारित्र के बाहर उनकी गति दोलनशील (आगे और पीछे) होती है, यानी। प्रत्यावर्ती धारा प्रवाह. एह!

इस प्रकार, संधारित्र प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित करता है और प्रत्यक्ष धारा को अवरुद्ध करता है। यह बहुत सुविधाजनक है जब आपको सिग्नल में डीसी घटक को हटाने की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, ऑडियो एम्पलीफायर के आउटपुट/इनपुट पर या जब आपको केवल सिग्नल के परिवर्तनीय भाग (डीसी के आउटपुट पर तरंग) को देखने की आवश्यकता होती है वोल्टेज स्रोत)।

संधारित्र प्रतिक्रिया

संधारित्र में प्रतिरोध होता है! सिद्धांत रूप में, यह इस तथ्य से माना जा सकता है कि प्रत्यक्ष धारा इससे होकर नहीं गुजरती है, जैसे कि यह बहुत उच्च प्रतिरोध वाला कोई अवरोधक हो।

प्रत्यावर्ती धारा एक और मामला है - यह गुजरती है, लेकिन संधारित्र से प्रतिरोध का अनुभव करती है:

एफ - आवृत्ति, सी - संधारित्र की धारिता। यदि आप सूत्र को ध्यान से देखें, तो आप देखेंगे कि यदि धारा स्थिर है, तो f = 0 और फिर (उग्रवादी गणितज्ञ मुझे क्षमा कर सकते हैं!) X c = अनंत।और संधारित्र के माध्यम से कोई प्रत्यक्ष धारा नहीं है।

लेकिन प्रत्यावर्ती धारा का प्रतिरोध इसकी आवृत्ति और संधारित्र की धारिता के आधार पर बदल जाएगा। धारा की आवृत्ति और संधारित्र की धारिता जितनी अधिक होगी, वह इस धारा का प्रतिरोध उतना ही कम करेगा और इसके विपरीत। उतनी ही तेजी से वोल्टेज बदलता है
वोल्टेज, संधारित्र के माध्यम से धारा जितनी अधिक होगी, यह बढ़ती आवृत्ति के साथ एक्ससी में कमी की व्याख्या करता है।

वैसे, कैपेसिटर की एक और विशेषता यह है कि यह बिजली नहीं छोड़ता और गर्म नहीं होता! इसलिए, इसका उपयोग कभी-कभी वोल्टेज को कम करने के लिए किया जाता है जहां अवरोधक धूम्रपान करेगा। उदाहरण के लिए, नेटवर्क वोल्टेज को 220V से घटाकर 127V करना। और आगे:

किसी संधारित्र में धारा उसके टर्मिनलों पर लागू वोल्टेज की गति के समानुपाती होती है

कैपेसिटर का उपयोग कहाँ किया जाता है?

हां, जहां भी उनके गुणों की आवश्यकता होती है (प्रत्यक्ष धारा को गुजरने की अनुमति नहीं देना, विद्युत ऊर्जा जमा करने और आवृत्ति के आधार पर उनके प्रतिरोध को बदलने की क्षमता), फिल्टर में, ऑसिलेटरी सर्किट में, वोल्टेज मल्टीप्लायरों में, आदि।

कैपेसिटर कितने प्रकार के होते हैं?

उद्योग कई अलग-अलग प्रकार के कैपेसिटर का उत्पादन करता है। उनमें से प्रत्येक के कुछ फायदे और नुकसान हैं। कुछ में कम लीकेज करंट होता है, अन्य में बड़ी क्षमता होती है, और अन्य में कुछ और होता है। इन संकेतकों के आधार पर, कैपेसिटर का चयन किया जाता है।

रेडियो के शौकीन, विशेष रूप से हमारे जैसे शुरुआती, बहुत अधिक चिंता नहीं करते हैं और वे जो पा सकते हैं उस पर दांव नहीं लगाते हैं। फिर भी, आपको पता होना चाहिए कि प्रकृति में मुख्य प्रकार के कैपेसिटर मौजूद हैं।

चित्र कैपेसिटर का एक बहुत ही पारंपरिक पृथक्करण दिखाता है। मैंने इसे अपने स्वाद के अनुसार संकलित किया है और मुझे यह पसंद है क्योंकि यह तुरंत स्पष्ट हो जाता है कि क्या परिवर्तनीय कैपेसिटर मौजूद हैं, किस प्रकार के स्थायी कैपेसिटर हैं, और सामान्य कैपेसिटर में कौन से डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग किया जाता है। सामान्य तौर पर, वह सब कुछ जो एक रेडियो शौकिया को चाहिए।

उनके पास कम लीकेज करंट, छोटे आयाम, कम प्रेरकत्व है, और उच्च आवृत्तियों और डीसी, स्पंदनशील और प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में काम करने में सक्षम हैं।

वे ऑपरेटिंग वोल्टेज और क्षमताओं की एक विस्तृत श्रृंखला में उत्पादित होते हैं: 2 से 20,000 पीएफ तक और, डिजाइन के आधार पर, 30 केवी तक वोल्टेज का सामना कर सकते हैं। लेकिन अक्सर आपको 50V तक के ऑपरेटिंग वोल्टेज वाले सिरेमिक कैपेसिटर मिलेंगे।

ईमानदारी से कहूं तो, मुझे नहीं पता कि उन्हें अब रिहा किया जा रहा है या नहीं। लेकिन पहले, अभ्रक का उपयोग ऐसे कैपेसिटर में ढांकता हुआ के रूप में किया जाता था। और संधारित्र में स्वयं अभ्रक प्लेटों का एक पैकेट होता था, जिनमें से प्रत्येक पर दोनों तरफ प्लेटें लगाई जाती थीं, और फिर ऐसी प्लेटों को एक "पैकेज" में एकत्र किया जाता था और एक मामले में पैक किया जाता था।

उनमें आम तौर पर कई हज़ार से लेकर दसियों हज़ार पिकोफ़ोराड की क्षमता होती थी और वे 200 V से 1500 V तक वोल्टेज रेंज में संचालित होते थे।

कागज कैपेसिटर

ऐसे कैपेसिटर में ढांकता हुआ के रूप में कैपेसिटर पेपर और प्लेटों के रूप में एल्यूमीनियम स्ट्रिप्स होते हैं। एल्यूमीनियम फ़ॉइल की लंबी पट्टियों को उनके बीच में कागज़ की एक पट्टी के साथ लपेटकर एक आवरण में पैक किया जाता है। यही युक्ति है.

ऐसे कैपेसिटर हजारों पिकोफ़ोरैड से लेकर 30 माइक्रोफ़ोरैड तक की क्षमता में आते हैं, और 160 से 1500 V तक वोल्टेज का सामना कर सकते हैं।

अफवाह यह है कि वे अब ऑडियोफाइल्स द्वारा बेशकीमती हैं। मैं आश्चर्यचकित नहीं हूं - उनके पास एक तरफा कंडक्टर तार भी हैं...

सिद्धांत रूप में, ढांकता हुआ के रूप में पॉलिएस्टर के साथ साधारण कैपेसिटर। 50 V से 1500 V तक के ऑपरेटिंग वोल्टेज पर कैपेसिटेंस की सीमा 1 nF से 15 mF तक होती है।

इस प्रकार के कैपेसिटर के दो निर्विवाद फायदे हैं। सबसे पहले, उन्हें केवल 1% की बहुत छोटी सहनशीलता के साथ बनाया जा सकता है। इसलिए, यदि यह 100 pF कहता है, तो इसकी धारिता 100 pF +/- 1% है। और दूसरा यह कि उनका ऑपरेटिंग वोल्टेज 3 kV तक पहुंच सकता है (और कैपेसिटेंस 100 pF से 10 mF तक)

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर

ये कैपेसिटर अन्य सभी कैपेसिटर से इस मायने में भिन्न हैं कि इन्हें केवल प्रत्यक्ष या स्पंदित धारा सर्किट से ही जोड़ा जा सकता है। वे ध्रुवीय हैं. उनके पास एक प्लस और एक माइनस है। यह उनके डिज़ाइन के कारण है। और अगर ऐसे संधारित्र को उल्टा चालू किया जाए, तो सबसे अधिक संभावना है कि यह सूज जाएगा। और इससे पहले कि वे भी प्रसन्नतापूर्वक, लेकिन असुरक्षित रूप से विस्फोट करते। एल्यूमीनियम और टैंटलम से बने इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर हैं।

एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर लगभग पेपर कैपेसिटर की तरह डिज़ाइन किए जाते हैं, एकमात्र अंतर यह है कि ऐसे कैपेसिटर की प्लेटें पेपर और एल्यूमीनियम स्ट्रिप्स होती हैं। कागज को इलेक्ट्रोलाइट से संसेचित किया जाता है, और एल्यूमीनियम पट्टी पर ऑक्साइड की एक पतली परत लगाई जाती है, जो ढांकता हुआ के रूप में कार्य करती है। यदि आप ऐसे संधारित्र पर प्रत्यावर्ती धारा लागू करते हैं या इसे वापस आउटपुट ध्रुवीयता में बदल देते हैं, तो इलेक्ट्रोलाइट उबल जाएगा और संधारित्र विफल हो जाएगा।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की क्षमता काफी बड़ी होती है, यही कारण है कि, उदाहरण के लिए, इन्हें अक्सर रेक्टिफायर सर्किट में उपयोग किया जाता है।

शायद बस इतना ही. पर्दे के पीछे पॉलीकार्बोनेट, पॉलीस्टायरीन और संभवतः कई अन्य प्रकारों से बने ढांकता हुआ कैपेसिटर हैं। लेकिन मुझे लगता है कि यह अतिश्योक्तिपूर्ण होगा.

करने के लिए जारी...

भाग दो में मैं कैपेसिटर के विशिष्ट उपयोग के उदाहरण दिखाने की योजना बना रहा हूं।

लगातार वोल्टेज और उसके मगरमच्छों पर वोल्टेज को 12 वोल्ट पर सेट करें। हम एक 12 वोल्ट का बल्ब भी लेते हैं. अब हम बिजली आपूर्ति की एक जांच और प्रकाश बल्ब के बीच एक संधारित्र डालते हैं:

नहीं, यह जलता नहीं है.

लेकिन यदि आप इसे सीधे करते हैं, तो यह प्रकाशमान हो जाता है:

इससे यह निष्कर्ष निकलता है: संधारित्र से DC धारा प्रवाहित नहीं होती!

ईमानदारी से कहें तो, वोल्टेज लागू करने के शुरुआती क्षण में, करंट अभी भी एक सेकंड के विभाजन के लिए प्रवाहित होता है। यह सब संधारित्र की धारिता पर निर्भर करता है।

एसी सर्किट में संधारित्र

तो, यह पता लगाने के लिए कि कैपेसिटर के माध्यम से एसी करंट प्रवाहित हो रहा है या नहीं, हमें एक अल्टरनेटर की आवश्यकता है। मुझे लगता है कि यह फ़्रीक्वेंसी जनरेटर ठीक काम करेगा:

चूँकि मेरा चीनी जनरेटर बहुत कमजोर है, एक लाइट बल्ब लोड के बजाय हम एक साधारण 100 ओम जनरेटर का उपयोग करेंगे। आइए 1 माइक्रोफ़ारड की क्षमता वाला एक संधारित्र भी लें:

हम कुछ इस तरह सोल्डर करते हैं और फ़्रीक्वेंसी जनरेटर से एक सिग्नल भेजते हैं:

फिर वह व्यवसाय में लग जाता है। आस्टसीलस्कप क्या है और इसके साथ क्या प्रयोग किया जाता है, यहां पढ़ें। हम एक साथ दो चैनलों का उपयोग करेंगे. एक स्क्रीन पर एक साथ दो सिग्नल प्रदर्शित होंगे। यहां स्क्रीन पर आप पहले से ही 220 वोल्ट नेटवर्क से हस्तक्षेप देख सकते हैं। ध्यान मत दीजिए।

जैसा कि पेशेवर इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर कहते हैं, हम इनपुट और आउटपुट पर वैकल्पिक वोल्टेज लागू करेंगे और सिग्नलों पर नजर रखेंगे। इसके साथ ही।

यह सब कुछ इस तरह दिखेगा:

इसलिए, यदि हमारी आवृत्ति शून्य है, तो इसका मतलब निरंतर धारा है। जैसा कि हम पहले ही देख चुके हैं, संधारित्र प्रत्यक्ष धारा को गुजरने की अनुमति नहीं देता है। ऐसा लगता है कि इसे सुलझा लिया गया है. लेकिन यदि आप 100 हर्ट्ज़ की आवृत्ति वाला साइनसॉइड लगाते हैं तो क्या होता है?

ऑसिलोस्कोप डिस्प्ले पर मैंने सिग्नल आवृत्ति और आयाम जैसे पैरामीटर प्रदर्शित किए: एफ आवृत्ति है एमए - आयाम (ये पैरामीटर एक सफेद तीर से चिह्नित हैं)। धारणा में आसानी के लिए पहले चैनल को लाल रंग से और दूसरे चैनल को पीले रंग से चिह्नित किया गया है।

लाल साइन तरंग वह संकेत दिखाती है जो चीनी आवृत्ति जनरेटर हमें देता है। पीली साइन लहर वह है जो हमें पहले से ही लोड पर मिलती है। हमारे मामले में, भार एक अवरोधक है। खैर वह सब है।

जैसा कि आप ऊपर दिए गए ऑसिलोग्राम में देख सकते हैं, मैं जनरेटर से 100 हर्ट्ज़ की आवृत्ति और 2 वोल्ट के आयाम के साथ एक साइनसॉइडल सिग्नल की आपूर्ति करता हूं। रोकनेवाला पर हम पहले से ही समान आवृत्ति (पीला सिग्नल) के साथ एक सिग्नल देखते हैं, लेकिन इसका आयाम लगभग 136 मिलीवोल्ट है। इसके अलावा, सिग्नल कुछ हद तक "झबरा" निकला। यह तथाकथित "" के कारण है। शोर छोटे आयाम और यादृच्छिक वोल्टेज परिवर्तन वाला एक संकेत है। यह स्वयं रेडियो तत्वों के कारण हो सकता है, या यह आसपास के स्थान से पकड़ा गया हस्तक्षेप भी हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक अवरोधक बहुत अच्छी तरह से "शोर करता है"। इसका मतलब यह है कि सिग्नल की "झबरापन" साइनसॉइड और शोर का योग है।

पीले सिग्नल का आयाम छोटा हो गया है और यहां तक ​​कि पीले सिग्नल का ग्राफ भी बायीं ओर शिफ्ट हो गया है, यानी लाल सिग्नल से आगे है या वैज्ञानिक भाषा में कहें तो ऐसा प्रतीत होता है चरण में बदलाव. यह चरण है जो आगे है, संकेत नहीं।यदि सिग्नल स्वयं आगे होता, तो हमें संधारित्र के माध्यम से उस पर लागू सिग्नल की तुलना में अवरोधक पर सिग्नल समय से पहले दिखाई देता। इसका परिणाम किसी प्रकार की समय यात्रा होगी :-), जो निस्संदेह असंभव है।

चरण में बदलाव- यह दो मापी गई मात्राओं के प्रारंभिक चरणों के बीच अंतर. इस मामले में तनाव. चरण बदलाव को मापने के लिए, एक शर्त होनी चाहिए कि ये संकेत समान आवृत्ति. आयाम कोई भी हो सकता है. नीचे दिया गया चित्र इसी चरण परिवर्तन को दर्शाता है या, जैसा कि इसे भी कहा जाता है, चरण अंतर:

आइए जनरेटर पर आवृत्ति को 500 हर्ट्ज तक बढ़ाएं

अवरोधक को पहले ही 560 मिलीवोल्ट प्राप्त हो चुका है। चरण परिवर्तन कम हो जाता है।

हम आवृत्ति को 1 किलोहर्ट्ज़ तक बढ़ाते हैं

आउटपुट पर हमारे पास पहले से ही 1 वोल्ट है।

आवृत्ति को 5 किलोहर्ट्ज़ पर सेट करें

आयाम 1.84 वोल्ट है और चरण बदलाव स्पष्ट रूप से छोटा है

10 किलोहर्ट्ज़ तक बढ़ाएँ

आयाम लगभग इनपुट के समान ही है। चरण परिवर्तन कम ध्यान देने योग्य है।

हमने 100 किलोहर्ट्ज़ निर्धारित किया:

लगभग कोई चरण परिवर्तन नहीं है। आयाम लगभग इनपुट के समान है, यानी 2 वोल्ट।

यहां से हम गहन निष्कर्ष निकालते हैं:

आवृत्ति जितनी अधिक होगी, संधारित्र का प्रत्यावर्ती धारा के प्रति प्रतिरोध उतना ही कम होगा। बढ़ती आवृत्ति के साथ चरण बदलाव लगभग शून्य हो जाता है। असीम रूप से कम आवृत्तियों पर इसका परिमाण 90 डिग्री या होता हैπ/2 .

यदि आप ग्राफ़ का एक टुकड़ा बनाते हैं, तो आपको कुछ इस तरह मिलेगा:

मैंने वोल्टेज को लंबवत और आवृत्ति को क्षैतिज रूप से प्लॉट किया।

तो, हमने सीखा है कि संधारित्र का प्रतिरोध आवृत्ति पर निर्भर करता है। लेकिन क्या यह केवल आवृत्ति पर निर्भर करता है? आइए 0.1 माइक्रोफ़ारड की क्षमता वाला एक संधारित्र लें, यानी पिछले वाले की तुलना में 10 गुना कम नाममात्र मूल्य, और इसे उसी आवृत्तियों पर फिर से चलाएं।

आइए मूल्यों को देखें और उनका विश्लेषण करें:

एक ही आवृत्ति पर पीले सिग्नल के आयाम मूल्यों की सावधानीपूर्वक तुलना करें, लेकिन विभिन्न संधारित्र मूल्यों के साथ। उदाहरण के लिए, 100 हर्ट्ज़ की आवृत्ति और 1 μF की संधारित्र रेटिंग पर, पीले सिग्नल का आयाम 136 मिलीवोल्ट था, और उसी आवृत्ति पर, पीले सिग्नल का आयाम, लेकिन 0.1 μF के संधारित्र के साथ, पहले से ही था 101 मिलीवोल्ट (वास्तव में, हस्तक्षेप के कारण और भी कम)। 500 हर्ट्ज़ की आवृत्ति पर - क्रमशः 560 मिलीवोल्ट और 106 मिलीवोल्ट, 1 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर - 1 वोल्ट और 136 मिलीवोल्ट, इत्यादि।

यहाँ से निष्कर्ष स्वयं पता चलता है: जैसे-जैसे संधारित्र का मान घटता है, इसका प्रतिरोध बढ़ता है।

भौतिक और गणितीय परिवर्तनों का उपयोग करके, भौतिकविदों और गणितज्ञों ने संधारित्र के प्रतिरोध की गणना के लिए एक सूत्र निकाला है। कृपया प्यार और सम्मान करें:

कहाँ, एक्स सीसंधारित्र का प्रतिरोध, ओम है

पी -स्थिर और लगभग 3.14 के बराबर है

एफ– आवृत्ति, हर्ट्ज़ में मापी गई

साथ– धारिता, फैराड में मापी गई

इसलिए, इस सूत्र में आवृत्ति को शून्य हर्ट्ज़ पर रखें। शून्य हर्ट्ज़ की आवृत्ति प्रत्यक्ष धारा है। क्या हो जाएगा? 1/0=अनंत या बहुत उच्च प्रतिरोध। संक्षेप में, एक टूटा हुआ सर्किट।

निष्कर्ष

आगे देखते हुए, मैं कह सकता हूँ कि इस प्रयोग में हमें (हाई-पास फ़िल्टर) प्राप्त हुआ। एक साधारण कैपेसिटर और रेसिस्टर का उपयोग करके, और ऑडियो उपकरण में कहीं स्पीकर पर ऐसा फ़िल्टर लगाने से, हम स्पीकर में केवल तेज़ आवाज़ सुनेंगे। लेकिन ऐसे फिल्टर से बास आवृत्ति कम हो जाएगी। आवृत्ति पर संधारित्र प्रतिरोध की निर्भरता रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में बहुत व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, विशेष रूप से विभिन्न फिल्टर में जहां एक आवृत्ति को दबाना और दूसरे को पास करना आवश्यक होता है।

प्रयोगों द्वारा इसकी पुष्टि आसानी से की जा सकती है। आप एक कैपेसिटर के माध्यम से एक प्रकाश बल्ब को एसी बिजली आपूर्ति से जोड़कर जला सकते हैं। लाउडस्पीकर या हैंडसेट काम करना जारी रखेंगे यदि वे रिसीवर से सीधे नहीं, बल्कि कैपेसिटर के माध्यम से जुड़े हों।

एक संधारित्र में दो या दो से अधिक धातु की प्लेटें होती हैं जो एक ढांकता हुआ द्वारा अलग की जाती हैं। यह ढांकता हुआ अक्सर अभ्रक, वायु या सिरेमिक होता है, जो सबसे अच्छा इन्सुलेटर होते हैं। यह बिल्कुल स्वाभाविक है कि ऐसे इन्सुलेटर से प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित नहीं हो सकती। लेकिन प्रत्यावर्ती धारा इससे क्यों गुजरती है? यह और भी अधिक अजीब लगता है क्योंकि समान सिरेमिक, उदाहरण के लिए, चीनी मिट्टी के रोलर्स, बारी-बारी से चालू तारों को पूरी तरह से इन्सुलेट करते हैं, और अभ्रक बिजली के इस्त्री और अन्य ताप उपकरणों में एक इन्सुलेटर के रूप में पूरी तरह से कार्य करता है जो वैकल्पिक चालू पर ठीक से काम करते हैं।

कुछ प्रयोगों के माध्यम से हम एक और भी अजीब तथ्य को "साबित" कर सकते हैं: यदि एक संधारित्र में तुलनात्मक रूप से खराब इन्सुलेट गुणों वाले एक ढांकता हुआ को एक अन्य ढांकता हुआ द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो एक बेहतर इन्सुलेटर है, तो संधारित्र के गुण बदल जाएंगे ताकि प्रत्यावर्ती धारा का मार्ग संधारित्र के माध्यम से बाधा नहीं आएगी, बल्कि इसके विपरीत, इसे सुगम बनाया जाएगा। उदाहरण के लिए, यदि आप एक प्रकाश बल्ब को कागज ढांकता हुआ एक संधारित्र के माध्यम से एक प्रत्यावर्ती धारा सर्किट से जोड़ते हैं और फिर कागज को ऐसे उत्कृष्ट इन्सुलेटर से बदल देते हैं; समान मोटाई के कांच या चीनी मिट्टी के बरतन की तरह, प्रकाश बल्ब अधिक तेज जलने लगेगा। इस तरह के प्रयोग से यह निष्कर्ष निकलेगा कि प्रत्यावर्ती धारा न केवल संधारित्र से होकर गुजरती है, बल्कि यह जितनी आसानी से गुजरती है, इसका ढांकता हुआ इन्सुलेटर उतना ही बेहतर होता है।

हालाँकि, ऐसे प्रयोगों की सभी स्पष्ट पुष्टि के बावजूद, विद्युत धारा - न तो प्रत्यक्ष और न ही प्रत्यावर्ती - संधारित्र से होकर नहीं गुजरती है। संधारित्र की प्लेटों को अलग करने वाला ढांकता हुआ वर्तमान के मार्ग में एक विश्वसनीय बाधा के रूप में कार्य करता है, चाहे वह कोई भी हो - प्रत्यावर्ती या प्रत्यक्ष। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि पूरे सर्किट में कोई करंट नहीं होगा जिसमें कैपेसिटर जुड़ा हुआ है।

कैपेसिटर में एक निश्चित भौतिक गुण होता है जिसे हम कैपेसिटेंस कहते हैं। इस गुण में प्लेटों पर विद्युत आवेश जमा करने की क्षमता शामिल है। विद्युत धारा के स्रोत की तुलना मोटे तौर पर एक पंप से की जा सकती है जो विद्युत आवेशों को एक सर्किट में पंप करता है। यदि धारा स्थिर है, तो विद्युत आवेश हर समय एक दिशा में पंप किए जाते हैं।

एक संधारित्र DC परिपथ में कैसा व्यवहार करेगा?

हमारा "इलेक्ट्रिक पंप" अपनी एक प्लेट पर चार्ज पंप करेगा और उन्हें दूसरी प्लेट से बाहर निकाल देगा। किसी संधारित्र की अपनी प्लेटों पर आवेशों की संख्या में एक निश्चित अंतर धारण करने की क्षमता उसकी क्षमता कहलाती है। संधारित्र की धारिता जितनी बड़ी होगी, एक प्लेट पर दूसरे की तुलना में उतना अधिक विद्युत आवेश हो सकता है।

जिस समय करंट चालू होता है, संधारित्र चार्ज नहीं होता है - इसकी प्लेटों पर चार्ज की संख्या समान होती है। लेकिन करंट चालू है. "इलेक्ट्रिक पंप" ने काम करना शुरू कर दिया। उसने आवेशों को एक प्लेट में डाला और दूसरे से बाहर निकालना शुरू कर दिया। एक बार जब सर्किट में आवेशों की गति शुरू हो जाती है, तो इसका मतलब है कि इसमें करंट प्रवाहित होने लगता है। जब तक कैपेसिटर पूरी तरह से चार्ज नहीं हो जाता तब तक करंट प्रवाहित होता रहेगा। एक बार यह सीमा पूरी हो जाने पर धारा रुक जाएगी।

इसलिए, यदि डीसी सर्किट में कोई कैपेसिटर है, तो इसे बंद करने के बाद, कैपेसिटर को पूरी तरह से चार्ज करने में जितना समय लगेगा, उसमें करंट प्रवाहित होता रहेगा।

यदि सर्किट का प्रतिरोध जिसके माध्यम से संधारित्र को चार्ज किया जाता है, अपेक्षाकृत छोटा है, तो चार्जिंग समय बहुत कम है: यह एक सेकंड के एक मामूली अंश तक रहता है, जिसके बाद वर्तमान प्रवाह बंद हो जाता है।

प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में स्थिति भिन्न है। इस सर्किट में, "पंप" विद्युत आवेशों को एक या दूसरी दिशा में पंप करता है। संधारित्र की एक प्लेट पर दूसरी प्लेट की संख्या की तुलना में बमुश्किल अधिक चार्ज उत्पन्न होने पर, पंप उन्हें विपरीत दिशा में पंप करना शुरू कर देता है। सर्किट में चार्ज लगातार प्रसारित होंगे, जिसका अर्थ है कि, एक गैर-संचालन संधारित्र की उपस्थिति के बावजूद, इसमें एक करंट होगा - कैपेसिटर का चार्ज और डिस्चार्ज करंट।

इस धारा का परिमाण किस पर निर्भर करेगा?

धारा परिमाण से हमारा तात्पर्य किसी चालक के अनुप्रस्थ काट से प्रति इकाई समय प्रवाहित होने वाले विद्युत आवेशों की संख्या से है। संधारित्र की धारिता जितनी अधिक होगी, उसे "भरने" के लिए उतने ही अधिक आवेशों की आवश्यकता होगी, जिसका अर्थ है कि सर्किट में धारा उतनी ही मजबूत होगी। संधारित्र की धारिता प्लेटों के आकार, उनके बीच की दूरी और उन्हें अलग करने वाले ढांकता हुआ के प्रकार, उसके ढांकता हुआ स्थिरांक पर निर्भर करती है। चीनी मिट्टी में कागज की तुलना में अधिक ढांकता हुआ स्थिरांक होता है, इसलिए जब संधारित्र में चीनी मिट्टी के साथ कागज को प्रतिस्थापित किया जाता है, तो सर्किट में करंट बढ़ जाता है, हालांकि चीनी मिट्टी कागज की तुलना में बेहतर इन्सुलेटर है।

धारा का परिमाण उसकी आवृत्ति पर भी निर्भर करता है। आवृत्ति जितनी अधिक होगी, धारा उतनी ही अधिक होगी। यह समझना आसान है कि ऐसा क्यों होता है, यह कल्पना करके कि हम एक कंटेनर को, उदाहरण के लिए 1 लीटर की क्षमता वाले, एक ट्यूब के माध्यम से पानी से भरते हैं और फिर इसे वहां से पंप करके बाहर निकालते हैं। यदि यह प्रक्रिया प्रति सेकंड एक बार दोहराई जाती है, तो ट्यूब से प्रति सेकंड 2 लीटर पानी बहेगा: 1 लीटर एक दिशा में और 1 लीटर दूसरी दिशा में। लेकिन यदि हम प्रक्रिया की आवृत्ति को दोगुना कर दें: हम बर्तन को प्रति सेकंड 2 बार भरते और खाली करते हैं, तो ट्यूब के माध्यम से प्रति सेकंड 4 लीटर पानी बहेगा - बर्तन की समान क्षमता के साथ प्रक्रिया की आवृत्ति बढ़ने से एक ट्यूब के माध्यम से बहने वाले पानी की मात्रा में तदनुसार वृद्धि।

जो कुछ कहा गया है, उससे निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं: विद्युत धारा - न तो प्रत्यक्ष और न ही प्रत्यावर्ती - संधारित्र से होकर नहीं गुजरती है। लेकिन एसी सोर्स को कैपेसिटर से जोड़ने वाले सर्किट में इस कैपेसिटर का चार्ज और डिस्चार्ज करंट प्रवाहित होता है। संधारित्र की धारिता जितनी बड़ी होगी और धारा की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, यह धारा उतनी ही प्रबल होगी।

प्रत्यावर्ती धारा की यह विशेषता रेडियो इंजीनियरिंग में अत्यंत व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। रेडियो तरंगों का उत्सर्जन भी इसी पर आधारित है। ऐसा करने के लिए, हम ट्रांसमिटिंग एंटीना में एक उच्च-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा को उत्तेजित करते हैं। लेकिन एंटीना में करंट क्यों प्रवाहित होता है, क्योंकि यह एक बंद सर्किट नहीं है? यह प्रवाहित होता है क्योंकि एंटीना और काउंटरवेट तारों या जमीन के बीच कैपेसिटेंस होता है। ऐन्टेना में करंट इस कैपेसिटर, इस कैपेसिटर के चार्ज और डिस्चार्ज करंट का प्रतिनिधित्व करता है।

इसमें बात हुई इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की. इनका उपयोग मुख्य रूप से डीसी सर्किट में, रेक्टिफायर में फिल्टर टैंक के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, आप ट्रांजिस्टर कैस्केड, स्टेबलाइजर्स और ट्रांजिस्टर फिल्टर के बिजली आपूर्ति सर्किट को अलग करने में उनके बिना नहीं कर सकते। साथ ही, जैसा कि लेख में कहा गया था, वे प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित नहीं करते हैं, और वे प्रत्यावर्ती धारा के साथ बिल्कुल भी काम नहीं करना चाहते हैं।

प्रत्यावर्ती धारा सर्किट के लिए गैर-ध्रुवीय कैपेसिटर हैं, और उनके कई प्रकार से संकेत मिलता है कि परिचालन की स्थिति बहुत विविध है। ऐसे मामलों में जहां मापदंडों की उच्च स्थिरता की आवश्यकता होती है और आवृत्ति पर्याप्त रूप से अधिक होती है, वायु और सिरेमिक कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है।

ऐसे कैपेसिटर के पैरामीटर बढ़ी हुई आवश्यकताओं के अधीन हैं। सबसे पहले, यह उच्च सटीकता (छोटी सहनशीलता) है, साथ ही टीकेई कैपेसिटेंस का एक महत्वहीन तापमान गुणांक भी है। एक नियम के रूप में, ऐसे कैपेसिटर रेडियो उपकरण प्राप्त करने और प्रसारित करने के ऑसिलेटरी सर्किट में रखे जाते हैं।

यदि आवृत्ति कम है, उदाहरण के लिए, प्रकाश नेटवर्क की आवृत्ति या ऑडियो रेंज की आवृत्ति, तो कागज और धातु-कागज कैपेसिटर का उपयोग करना काफी संभव है।

पेपर ढांकता हुआ कैपेसिटर में पतली धातु की पन्नी से बने अस्तर होते हैं, जो अक्सर एल्यूमीनियम होते हैं। प्लेटों की मोटाई 5...10 µm तक होती है, जो संधारित्र के डिज़ाइन पर निर्भर करती है। प्लेटों के बीच एक इन्सुलेट संरचना के साथ लगाए गए कैपेसिटर पेपर से बना ढांकता हुआ होता है।

कैपेसिटर के ऑपरेटिंग वोल्टेज को बढ़ाने के लिए कागज को कई परतों में बिछाया जा सकता है। इस पूरे पैकेज को कालीन की तरह लपेटकर एक गोल या आयताकार बॉडी में रखा जाता है। इस मामले में, बेशक, प्लेटों से निष्कर्ष निकाले जाते हैं, लेकिन ऐसे संधारित्र का शरीर किसी भी चीज़ से जुड़ा नहीं होता है।

पेपर कैपेसिटर का उपयोग उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज और महत्वपूर्ण धाराओं पर कम आवृत्ति वाले सर्किट में किया जाता है। ऐसा ही एक बहुत ही सामान्य अनुप्रयोग तीन-चरण मोटर को एकल-चरण नेटवर्क से जोड़ना है।

मेटल-पेपर कैपेसिटर में, प्लेटों की भूमिका धातु की एक पतली परत द्वारा निभाई जाती है, वही एल्यूमीनियम, जिसे कैपेसिटर पेपर पर वैक्यूम में स्प्रे किया जाता है। कैपेसिटर का डिज़ाइन पेपर कैपेसिटर के समान ही होता है, हालाँकि आयाम बहुत छोटे होते हैं। दोनों प्रकार के अनुप्रयोग का दायरा लगभग समान है: प्रत्यक्ष, स्पंदनशील और प्रत्यावर्ती धारा सर्किट।

कागज और धातु-कागज कैपेसिटर का डिज़ाइन, कैपेसिटेंस के अलावा, इन कैपेसिटर को महत्वपूर्ण प्रेरण भी प्रदान करता है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि कुछ आवृत्ति पर पेपर कैपेसिटर एक गुंजयमान ऑसिलेटरी सर्किट में बदल जाता है। इसलिए, ऐसे कैपेसिटर का उपयोग केवल 1 मेगाहर्ट्ज से अधिक की आवृत्ति पर नहीं किया जाता है। चित्र 1 यूएसएसआर में उत्पादित कागज और धातु-कागज कैपेसिटर दिखाता है।

चित्र 1।

प्राचीन धातु-कागज कैपेसिटर में टूटने के बाद स्वयं ठीक होने का गुण होता था। ये एमबीजी और एमबीजीसीएच प्रकार के कैपेसिटर थे, लेकिन अब उन्हें K10 या K73 प्रकार के सिरेमिक या कार्बनिक ढांकता हुआ कैपेसिटर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

कुछ मामलों में, उदाहरण के लिए, एनालॉग स्टोरेज डिवाइस, या अन्यथा, सैंपल-एंड-होल्ड डिवाइस (एसएसडी) में, कैपेसिटर पर विशेष आवश्यकताएं लगाई जाती हैं, विशेष रूप से, कम लीकेज करंट। फिर कैपेसिटर बचाव के लिए आते हैं, जिनमें से ढांकता हुआ उच्च प्रतिरोध वाली सामग्रियों से बने होते हैं। सबसे पहले, ये फ्लोरोप्लास्टिक, पॉलीस्टाइनिन और पॉलीप्रोपाइलीन कैपेसिटर हैं। अभ्रक, सिरेमिक और पॉलीकार्बोनेट कैपेसिटर का इन्सुलेशन प्रतिरोध थोड़ा कम होता है।

जब उच्च स्थिरता की आवश्यकता होती है तो इन्हीं कैपेसिटर का उपयोग पल्स सर्किट में किया जाता है। मुख्य रूप से विभिन्न समय विलंबों, एक निश्चित अवधि की दालों के निर्माण के साथ-साथ विभिन्न जनरेटर की ऑपरेटिंग आवृत्तियों को निर्धारित करने के लिए।

सर्किट के समय मापदंडों को और भी अधिक स्थिर बनाने के लिए, कुछ मामलों में उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज वाले कैपेसिटर का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है: वोल्टेज वाले सर्किट में 400 या 630V के ऑपरेटिंग वोल्टेज वाले कैपेसिटर को स्थापित करने में कुछ भी गलत नहीं है। 12V का. ऐसा संधारित्र, बेशक, अधिक जगह लेगा, लेकिन समग्र रूप से पूरे सर्किट की स्थिरता भी बढ़ जाएगी।

कैपेसिटर की विद्युत धारिता को फैराड एफ (F) में मापा जाता है, लेकिन यह मान बहुत बड़ा होता है। यह कहना पर्याप्त है कि पृथ्वी की क्षमता 1F से अधिक नहीं है। किसी भी स्थिति में, यह वही है जो भौतिकी की पाठ्यपुस्तकों में लिखा गया है। 1 फैराड वह धारिता है जिस पर, 1 कूलम्ब के आवेश q के साथ, संधारित्र प्लेटों में संभावित अंतर (वोल्टेज) 1V है।

अभी जो कहा गया है, उससे यह निष्कर्ष निकलता है कि फैराड एक बहुत बड़ा मूल्य है, इसलिए व्यवहार में छोटी इकाइयों का अधिक उपयोग किया जाता है: माइक्रोफ़ारड (μF, μF), नैनोफ़ारड (nF, nF) और पिकोफ़ारड (pF, pF)। ये मान उपगुणक और एकाधिक उपसर्गों का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं, जिन्हें चित्र 2 में तालिका में दिखाया गया है।

चित्र 2।

आधुनिक हिस्से छोटे होते जा रहे हैं, इसलिए उन पर पूर्ण चिह्न लगाना हमेशा संभव नहीं होता है; विभिन्न प्रतीक प्रणालियों का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। ये सभी प्रणालियाँ तालिकाओं और उनके स्पष्टीकरण के रूप में इंटरनेट पर पाई जा सकती हैं। एसएमडी माउंटिंग के लिए बनाए गए कैपेसिटर पर अक्सर कोई निशान नहीं होता है। उनके पैरामीटर पैकेजिंग पर पढ़े जा सकते हैं।

यह पता लगाने के लिए कि कैपेसिटर प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में कैसे व्यवहार करते हैं, कई सरल प्रयोग करने का प्रस्ताव है। इसी समय, कैपेसिटर के लिए कोई विशेष आवश्यकताएं नहीं हैं। सबसे आम कागज या धातु-कागज कैपेसिटर काफी उपयुक्त हैं।

कैपेसिटर प्रत्यावर्ती धारा का संचालन करते हैं

इसे अपनी आंखों से देखने के लिए, चित्र 3 में दिखाए गए एक साधारण सर्किट को इकट्ठा करना पर्याप्त है।

चित्र तीन।

सबसे पहले आपको समानांतर में जुड़े कैपेसिटर सी1 और सी2 के माध्यम से लैंप चालू करना होगा। दीपक चमकेगा, लेकिन बहुत तेज़ नहीं। यदि हम अब एक और कैपेसिटर C3 जोड़ते हैं, तो लैंप की चमक काफ़ी बढ़ जाएगी, जो इंगित करता है कि कैपेसिटर प्रत्यावर्ती धारा के पारित होने का विरोध करते हैं। इसके अलावा, एक समानांतर कनेक्शन, यानी। धारिता बढ़ाने से यह प्रतिरोध कम हो जाता है।

इसलिए निष्कर्ष: समाई जितनी बड़ी होगी, प्रत्यावर्ती धारा के पारित होने के लिए संधारित्र का प्रतिरोध उतना ही कम होगा। इस प्रतिरोध को कैपेसिटिव कहा जाता है और इसे सूत्रों में Xc के रूप में दर्शाया जाता है। Xc धारा की आवृत्ति पर भी निर्भर करता है; यह जितना अधिक होगा, Xc उतना ही कम होगा। इस पर थोड़ी देर बाद चर्चा की जाएगी.

एक अन्य प्रयोग बिजली मीटर का उपयोग करके किया जा सकता है, जिसमें पहले सभी उपभोक्ताओं का कनेक्शन काट दिया जाए। ऐसा करने के लिए, आपको तीन 1 μF कैपेसिटर को समानांतर में कनेक्ट करना होगा और बस उन्हें पावर आउटलेट में प्लग करना होगा। बेशक, आपको बेहद सावधान रहने की ज़रूरत है, या कैपेसिटर में एक मानक प्लग भी मिलाप करने की ज़रूरत है। कैपेसिटर का ऑपरेटिंग वोल्टेज कम से कम 400V होना चाहिए।

इस कनेक्शन के बाद, यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह जगह पर है, मीटर का निरीक्षण करना ही पर्याप्त है, हालांकि गणना के अनुसार, ऐसा संधारित्र लगभग 50 डब्ल्यू की शक्ति वाले गरमागरम लैंप के प्रतिरोध के बराबर है। सवाल यह है कि काउंटर क्यों नहीं मुड़ता? इस पर भी अगले लेख में चर्चा होगी.