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कंडेनसर। एक चार्ज संधारित्र की ऊर्जा
बिजली के अध्ययन की शुरुआत के बाद से, इसकी संचय और संरक्षण की समस्या का समाधान केवल 1745 में एवलल्ड जुर्गेन वॉन क्लिस्ट और पीटर वैन मूसब्रुक ने किया था। डच लेडन डिवाइस में निर्मित विद्युत ऊर्जा को जमा करने और यदि आवश्यक हो तो इसका इस्तेमाल करने की अनुमति दी गई।
लीडेन बैंक एक कंडेनसर का एक प्रोटोटाइप है। भौतिक प्रयोगों में इसके उपयोग ने बिजली के अध्ययन को आगे बढ़ाया है, इसने एक विद्युतीय प्रवाह का एक प्रोटोटाइप बनाना संभव बना दिया है।
संधारित्र क्या है
संधारित्र का मुख्य उद्देश्य इलेक्ट्रिक चार्ज और बिजली एकत्र करना है यह आम तौर पर दो पृथक कंडक्टर की एक प्रणाली होती है जो एक दूसरे के करीब संभव के रूप में स्थित होती है कंडक्टर के बीच की जगह एक ढांकता हुआ से भरा है। कंडक्टर पर जमा शुल्क एक अलग शुल्क के साथ चुना जाता है। आकर्षित किए गए आरोपों की तुलना में संपत्ति इसके अधिक से अधिक संचय में योगदान करती है। ढांकता हुआ एक दोहरी भूमिका है: अधिक से अधिक ढांकता हुआ निरंतर, अधिक से अधिक विद्युत क्षमता, प्रभार बाधा को दूर नहीं कर सकते और तटस्थ बन सकते हैं।
बिजली की क्षमता मुख्य भौतिक मात्रा है जो एक प्रभारी जमा करने की संधारित्र क्षमता को दर्शाती है। कंडक्टर को प्लेट्स कहा जाता है, उन दोनों के बीच संधारित्र केंद्रों का विद्युत क्षेत्र।
एक चार्ज संधारित्र की ऊर्जा, जाहिरा तौर पर, अपने समाई पर निर्भर होना चाहिए।
बिजली की क्षमता
ऊर्जा क्षमता यह (बड़े विद्युत समाई) कैपेसिटर का उपयोग करना संभव बनाता है एक कम-से-कम वर्तमान नाड़ी को लागू करने के लिए, यदि आवश्यक हो, तो एक चार्ज संधारित्र की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
विद्युत क्षमता के मूल्य क्या हैं? संधारित्र चार्ज करने की प्रक्रिया अपनी प्लेटों के कनेक्शन के साथ वर्तमान स्रोत के खंभे से शुरू होती है। एक प्लेट पर जमा प्रभार (मूल्य का क्यू है) कैपेसिटर का प्रभारी माना जाता है। प्लेटों के बीच केंद्रित बिजली के क्षेत्र में यू के संभावित अंतर हैं।
विद्युत क्षमता (सी) एक कंडक्टर पर केंद्रित बिजली की मात्रा पर निर्भर करती है, और फील्ड वोल्टेज: सी = क्यू / यू।
यह मान Φ (फार्ड्स) में मापा जाता है।
संपूर्ण पृथ्वी का समाई संधारित्र के समाई के मुकाबले नहीं जाता है , जिसका मूल्य लगभग नोटबुक से है संचित शक्तिशाली शुल्क इंजीनियरिंग में इस्तेमाल किया जा सकता है।
हालांकि, प्लेटों पर असीमित मात्रा में बिजली जमा करने की कोई संभावना नहीं है। जब वोल्टेज अधिकतम मूल्य तक बढ़ जाता है, तो संधारित्र का एक विघटन हो सकता है। प्लेट्स को निष्कासित कर दिया जाता है, जिससे डिवाइस को नुकसान हो सकता है। आरोप लगाया संधारित्र की ऊर्जा इस प्रकार गर्मी के लिए पूरी तरह से उपयोग की जाती है।
ऊर्जा मूल्य
संधारित्र का ताप विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा के आंतरिक रूप में परिवर्तित होने के कारण होता है। चार्ज करने के लिए कार्य करने के लिए संधारित्र की क्षमता से बिजली की पर्याप्त आपूर्ति की उपलब्धता का संकेत मिलता है। यह निर्धारित करने के लिए कि एक चार्ज संधारित्र की ऊर्जा कितनी बड़ी है, आइए इसके मुक्ति की प्रक्रिया पर विचार करें। एक वोल्टेज यू द्वारा विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, एक प्लेट से दूसरे तक की क्यू प्रवाह का प्रभार। परिभाषा के अनुसार, क्षेत्र का कार्य प्रभार की मात्रा से संभावित अंतर के उत्पाद के बराबर है: ए = qU यह संबंध केवल वोल्टेज के निरंतर मूल्य के लिए मान्य है, लेकिन संधारित्र की प्लेटों पर डिस्चार्ज की प्रक्रिया में, यह धीरे-धीरे शून्य हो जाती है। गलतताओं से बचने के लिए, हम इसका औसत मूल्य यू / 2 लेते हैं।
बिजली की क्षमता के लिए सूत्र से, हमारे पास: q = cu
इसलिए आरोपित संधारित्र की ऊर्जा को सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:
डब्ल्यू = सीयू 2/2
हम देखते हैं कि इसकी तीव्रता अधिक है, उच्च विद्युत क्षमता और वोल्टेज। आरोप लगाए संधारित्र की ऊर्जा क्या है, इस सवाल का उत्तर देने के लिए, आइए हम अपने किस्मों के लिए मुड़ें।
कैपेसिटर के प्रकार
चूंकि संधारित्र के अंदर केंद्रित विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा सीधे अपने समाई से संबंधित होती है, और कैपेसिटर के संचालन उनकी डिजाइन सुविधाओं पर निर्भर करता है, विभिन्न प्रकार के भंडारण उपकरणों का उपयोग किया जाता है।
- प्लेटों का आकार: फ्लैट, बेलनाकार, गोलाकार, आदि।
- क्षमता को बदलकर: निरंतर (क्षमता में परिवर्तन नहीं होता है), वेरिएबल्स (भौतिक गुण बदलना, समाई बदलना), ट्रिम करें। क्षमता बदलने से तापमान, मैकेनिकल या इलेक्ट्रिकल वोल्टेज बदलकर किया जा सकता है । ट्रिमर कैपेसिटर का विद्युत समाई प्लेट्स के क्षेत्र में भिन्न होता है।
- ढांकता हुआ प्रकार: गैस, द्रव, एक ठोस ढांकता हुआ
- ढांकता हुआ प्रकार के प्रकार: विभिन्न संरचनाओं की फिल्मों से कांच, कागज, अभ्रक, धातु, चीनी मिट्टी, पतली फिल्म।
प्रकार के आधार पर, विभिन्न कैपेसिटर हैं एक चार्ज संधारित्र की ऊर्जा ढांकता हुआ गुणों पर निर्भर करती है। मुख्य मात्रा को permittivity कहा जाता है विद्युत क्षमता सीधे इसके लिए आनुपातिक है।
फ्लैट संधारित्र
इलेक्ट्रिक चार्ज इकट्ठा करने के लिए सबसे आसान डिवाइस पर विचार करें - एक फ्लैट संधारित्र यह दो समांतर प्लेटों की एक भौतिक प्रणाली है, जिसके बीच ढांकता हुआ की एक परत है।
प्लेट्स का आकार आयताकार और गोल हो सकता है। यदि एक चर कैपेसिटेंस प्राप्त करना आवश्यक है, तो प्लेट्स आधा डिस्क के रूप में ली गई हैं। प्लेट्स के क्षेत्र में परिवर्तन के लिए एक दूसरे की तुलना में सामना करना पड़ता है।
हम मानते हैं कि एक प्लेट का क्षेत्र एस है, प्लेटों के बीच की दूरी को डी के बराबर माना जाता है, भराव की अनुमितता ε है ऐसी प्रणाली की विद्युत क्षमता केवल संधारित्र की ज्यामिति पर निर्भर करती है।
सी = εε 0 एस / डी
एक फ्लैट संधारित्र की ऊर्जा
हम देखते हैं कि संधारित्र की क्षमता एक प्लेट के कुल क्षेत्र के सीधे आनुपातिक है और उनके बीच की दूरी के विपरीत व्युत्पन्न होती है। आनुपातिकता का गुणांक विद्युत निरंतर ε 0 है । ढांकता हुआ की ढांकता हुआ परमिट बढ़ने से विद्युत क्षमता में वृद्धि होगी। प्लेट्स के क्षेत्र में कमी से ट्यूनिंग कैपेसिटर प्राप्त करना संभव होता है। एक आरोप संधारित्र के विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा उसके ज्यामितीय पैरामीटर पर निर्भर करती है।
हम गणना सूत्र का उपयोग करते हैं: W = CU 2/2
सूत्र के अनुसार एक प्लानर आकृति के आरोप वाले संधारित्र की ऊर्जा का निर्धारण किया जाता है:
डब्ल्यू = एमएक्स 0 एसयू 2 / (2 डी)
कैपेसिटर का उपयोग
कैपेसिटर की क्षमता को आसानी से इलेक्ट्रिक चार्ज इकट्ठा करने और प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में इसे जल्दी से पर्याप्त प्रदान करने के लिए।
ऑडिटर्स के साथ कनेक्शन ऑस्केल्लटरी सर्किट, वर्तमान फिल्टर, फीडबैक सर्किट्स के निर्माण की अनुमति देता है।
फ्लैशबल्ब्स, बिजली के झटके, जिसमें लगभग तात्कालिक निर्वहन होता है, एक शक्तिशाली वर्तमान पल्स बनाने के लिए संधारित्र की क्षमता का उपयोग करें। संधारित्र को डीसी पावर स्रोत से चार्ज किया जाता है। कंडेनसर ही एक तत्व के रूप में कार्य करता है जो सर्किट को आँसू देता है। विपरीत दिशा में निर्वहन लगभग तुरंत एक छोटे ओमिक प्रतिरोध दीपक के माध्यम से होता है बिजली के झटके में, यह तत्व मानव शरीर है।
कंडेनसर या बैटरी
लंबे समय के लिए संचित चार्ज स्टोर करने की क्षमता से जानकारी या ऊर्जा भंडारण के भंडारण के रूप में उपयोग करने का एक शानदार अवसर मिलता है। रेडियो इंजीनियरिंग में यह संपत्ति व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।
बैटरी को बदलें, दुर्भाग्य से, कैपेसिटर सक्षम नहीं है, क्योंकि इसमें डिस्चार्ज करने की सुविधा है। इसके द्वारा संचित ऊर्जा कई सौ जूलों से अधिक नहीं है। बैटरी लंबे समय तक बिजली की बड़ी आपूर्ति बचा सकती है और व्यावहारिक रूप से नुकसान के बिना।
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