ক্যাপাসিট্যান্স কি, কিভাবে এটি 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 একক পরিবাহীর ক্যাপাসিট্যান্স সম্পর্কে কথা বলতে পারেন, আপনি দুটি বা ততোধিক পরিবাহীর সিস্টেমের ক্যাপাসিট্যান্স সম্পর্কে কথা বলতে পারেন। শারীরিক প্রক্রিয়া একই রকম।

ক্যাপাসিট্যান্স সম্পর্কিত মৌলিক ধারণা

যদি একটি পরিবাহী 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

সহগ C এবং বলা হয় বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স। যদি আমরা বেশ কয়েকটি কন্ডাক্টরের (সাধারণত দুটি) একটি সিস্টেমের কথা বলছি, যখন একটি কন্ডাক্টরকে (ক্ল্যাডিং) চার্জ দেওয়া হয়, তখন একটি সম্ভাব্য পার্থক্য বা ভোল্টেজ U থাকে:

U=Cq, তাই C=U/q

ক্যাপাসিট্যান্সকে চার্জের সম্ভাব্য পার্থক্যের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে যা এটি ঘটায়। এসআই-এর ক্ষমতার একক হল ফ্যারাড (তারা ফ্যারাড বলত)। 1 F = 1 V/1 Cl.অন্য কথায়, যে সিস্টেমে 1 কুলম্বের চার্জ 1 ভোল্টের সম্ভাব্য পার্থক্যের জন্ম দেয় তার ক্ষমতা 1 ফ্যারাড। 1 ফ্যারাড একটি খুব বড় মান। অনুশীলনে, ভগ্নাংশের মান - পিকোফ্যারাডস, ন্যানোফ্যারাডস, মাইক্রোফ্যারাডস - সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়।

অনুশীলনে, এই সংযোগটি এমন একটি ব্যাটারির জন্য অনুমতি দেয় যা একটি একক কোষের চেয়ে উচ্চতর ডাইলেকট্রিক ব্রেকডাউন ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে।

ক্যাপাসিটরের ক্ষমতা গণনা

অনুশীলনে, সাধারণ বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স সহ উপাদান হিসাবে, সর্বাধিক ব্যবহৃত হয় ক্যাপাসিটার, দুটি ফ্ল্যাট কন্ডাক্টর (টার্মিনাল) নিয়ে গঠিত, একটি অস্তরক দ্বারা পৃথক করা হয়। এই ধরনের ক্যাপাসিটরের বৈদ্যুতিক ক্যাপাসিট্যান্স গণনা করার সূত্রটি নিম্নরূপ:

C=(S/d)*ε*ε₀

কোথায়:

• C হল ক্যাপাসিট্যান্স, F;
• S হল সন্নিবেশের ক্ষেত্রফল, sq.m;
• d হল কভারগুলির মধ্যে দূরত্ব, m;
• ε₀ - বৈদ্যুতিক ধ্রুবক, ধ্রুবক, 8.854*10⁻¹² F/m;
• ε - অস্তরক পারমিটিভিটি, মাত্রাহীন মান।

এটি থেকে এটি বোঝা সহজ যে ক্যাপাসিট্যান্সটি কভারগুলির ক্ষেত্রফলের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক এবং পরিবাহীর মধ্যে দূরত্বের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। ক্যাপাসিট্যান্স সেই উপাদান দ্বারা প্রভাবিত হয় যার সাথে কভারগুলি আলাদা করা হয়।

ক্যাপাসিট্যান্স নির্ধারণ করে যে পরিমাণগুলি একটি ক্যাপাসিটরের চার্জ সঞ্চয় করার ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে তা বোঝার জন্য, আপনি সর্বোচ্চ সম্ভাব্য ক্যাপাসিট্যান্স সহ একটি ক্যাপাসিটর তৈরি করার জন্য একটি মানসিক পরীক্ষা করতে পারেন।

1. আপনি windings এর এলাকা বাড়ানোর চেষ্টা করতে পারেন। এটি ডিভাইসের আকার এবং ওজন একটি নাটকীয় বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করবে। ডাইইলেক্ট্রিকের সাহায্যে স্তরগুলির আকার হ্রাস করার জন্য, সেগুলিকে গুটিয়ে নেওয়া হয় (একটি নল, ফ্ল্যাট ব্রিকেট ইত্যাদিতে)।
2. আরেকটি উপায় হল কভারের মধ্যে দূরত্ব কমানো। কন্ডাক্টরগুলিকে একে অপরের খুব কাছাকাছি রাখা সবসময় সম্ভব নয়, কারণ ডাইইলেকট্রিক স্তরটি অবশ্যই কভারগুলির মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সম্ভাব্য পার্থক্য সহ্য করতে সক্ষম হবে।বেধ যত ছোট হবে, অন্তরক ফাঁকের বৈদ্যুতিক শক্তি তত কম হবে। যদি আমরা এইভাবে ব্যবহার করি, এমন একটি মুহূর্ত আসবে যখন এই ধরনের ক্যাপাসিটরের ব্যবহারিক প্রয়োগ অর্থহীন হয়ে যাবে - এটি শুধুমাত্র অত্যন্ত কম ভোল্টেজে কাজ করতে পারে।
3. অস্তরক বৈদ্যুতিক ব্যাপ্তিযোগ্যতা বৃদ্ধি. এই ভাবে বর্তমান উৎপাদন প্রযুক্তির উন্নয়নের উপর নির্ভর করে। অন্তরক উপাদানের শুধুমাত্র একটি উচ্চ ব্যাপ্তিযোগ্যতা মানই নয়, ভাল অস্তরক বৈশিষ্ট্যও থাকতে হবে এবং প্রয়োজনীয় ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে এর পরামিতিগুলি বজায় রাখতে হবে (যেহেতু ক্যাপাসিটরটি কাজ করে যে ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ে, অস্তরক বৈশিষ্ট্যগুলি হ্রাস পায়)।

গোলাকার বা নলাকার ক্যাপাসিটারগুলি কিছু বিশেষায়িত বা গবেষণা ইনস্টলেশনে ব্যবহার করা যেতে পারে।

একটি গোলাকার ক্যাপাসিটর নির্মাণ

একটি গোলাকার ক্যাপাসিটরের ক্ষমতা সূত্র দ্বারা গণনা করা যেতে পারে

C=4*π*ε₀ *R1R2/(R2-R1)

যেখানে R হল গোলকের ব্যাসার্ধ এবং π=3.14।

নলাকার ক্যাপাসিটরের নকশা

একটি নলাকার ক্যাপাসিটর ডিজাইনের 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।

নীতিগতভাবে, উভয় সূত্রই ফ্ল্যাট ক্যাপাসিটরের সূত্র থেকে আলাদা নয়। ক্যাপাসিট্যান্স সবসময় টার্মিনালের রৈখিক মাত্রা, তাদের মধ্যকার দূরত্ব এবং অস্তরক বৈশিষ্ট্য দ্বারা নির্ধারিত হয়।

সিরিজ এবং সমান্তরাল মধ্যে ক্যাপাসিটার সংযোগ

ক্যাপাসিটার সংযুক্ত করা যেতে পারে সিরিজে বা সমান্তরালে, নতুন বৈশিষ্ট্য সহ একটি সেট তৈরি করা।

সমান্তরাল সংযোগ

যদি ক্যাপাসিটরগুলি সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে, তাহলে ফলস্বরূপ ব্যাটারির মোট ক্যাপাসিট্যান্স তার উপাদানগুলির সমস্ত ক্যাপাসিট্যান্সের যোগফলের সমান। যদি একটি ব্যাটারিতে একই ডিজাইনের ক্যাপাসিটর থাকে, তবে এটি সমস্ত প্লেটের ক্ষেত্রফল যোগ করার কথা ভাবা যেতে পারে। এই ক্ষেত্রে, ব্যাটারির প্রতিটি উপাদানের ভোল্টেজ একই হবে এবং চার্জ যোগ হবে। সমান্তরালভাবে সংযুক্ত তিনটি ক্যাপাসিটারের জন্য:

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

সিরিজে সংযোগ

সিরিজে সংযুক্ত হলে, প্রতিটি ক্যাপাসিট্যান্সের চার্জ একই হবে:

q₁=q₂=q₃=q

মোট ভোল্টেজ অনুপাতে বিতরণ করা হয় ক্যাপাসিটারের ক্যাপাসিট্যান্স পর্যন্ত:

• উ₁=q/ গ₁;
• উ₂=q/ গ₂;
• উ₃= q/C₃.

যদি সমস্ত ক্যাপাসিটার একই হয়, তবে একই ভোল্টেজ প্রতিটিতে পড়ে। মোট ক্যাপাসিট্যান্স পাওয়া যায়:

C=q/( U₁+উ₂+উ₃), তাই 1/C=( U₁+উ₂+উ₃)/q=1/C₁+1/সি₂+1/সি₃.

প্রকৌশলে ক্যাপাসিটারের প্রয়োগ

বৈদ্যুতিক শক্তির সঞ্চয়কারী হিসাবে ক্যাপাসিটারগুলি ব্যবহার করা বোধগম্য। যেমন, তারা অল্প সঞ্চিত শক্তির কারণে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উৎসের (গ্যালভানিক ব্যাটারি, ক্যাপাসিটর) সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করতে পারে না এবং ডাইইলেকট্রিক মাধ্যমে চার্জ ফুটো হওয়ার কারণে দ্রুত স্ব-নিঃসরণ হয়। কিন্তু দীর্ঘ সময়ের জন্য শক্তি সঞ্চয় করার এবং তারপর প্রায় তাৎক্ষণিকভাবে তা দেওয়ার ক্ষমতা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি ফটোগ্রাফির জন্য ফ্ল্যাশ ল্যাম্পে বা লেজারের উত্তেজনার জন্য ল্যাম্পগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

রেডিও ইঞ্জিনিয়ারিং এবং ইলেকট্রনিক্সে ক্যাপাসিটারগুলি খুব সাধারণ। ক্যাপাসিটারগুলি সার্কিটের ফ্রিকোয়েন্সি-ধারণকারী উপাদানগুলির মধ্যে একটি হিসাবে অনুরণিত সার্কিটে ব্যবহৃত হয় (আরেকটি উপাদান হল ইন্ডাকট্যান্স)। এসি কম্পোনেন্টকে আটকে না রেখে সরাসরি কারেন্ট বন্ধ রাখার ক্যাপাসিটরের ক্ষমতাও ব্যবহার করা হয়। এক পর্যায়ের ডিসি মোডের প্রভাব অন্য পর্যায়ে দূর করার জন্য পরিবর্ধক পর্যায়গুলিকে ভাগ করার জন্য এই ধরনের একটি অ্যাপ্লিকেশন সাধারণ। উচ্চ-ক্ষমতার ক্যাপাসিটারগুলি বিদ্যুৎ সরবরাহে মসৃণ ফিল্টার হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও অন্যান্য ক্যাপাসিটর অ্যাপ্লিকেশনের অগণিত রয়েছে যেখানে তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি কার্যকর প্রমাণিত হয়।

কিছু ব্যবহারিক ক্যাপাসিটর ডিজাইন

বিভিন্ন ফ্ল্যাট ক্যাপাসিটর ডিজাইন অনুশীলনে ব্যবহৃত হয়। ডিভাইসের নকশা তার বৈশিষ্ট্য এবং অ্যাপ্লিকেশন নির্ধারণ করে।

পরিবর্তনশীল ক্যাপাসিটর

একটি সাধারণ ধরণের পরিবর্তনশীল ক্যাপাসিটর (AC ক্যাপাসিটর) বায়ু দ্বারা পৃথক করা চলমান এবং স্থির প্লেটের একটি ব্লক বা একটি কঠিন অন্তরক নিয়ে গঠিত।চলমান প্লেটগুলি একটি অক্ষের চারপাশে ঘোরে, ওভারল্যাপিং এলাকা বৃদ্ধি বা হ্রাস করে। যখন চলমান ইউনিট প্রত্যাহার করা হয়, তখন আন্তঃইলেকট্রোডের ব্যবধান অপরিবর্তিত থাকে, তবে প্লেটের মধ্যে গড় দূরত্বও বৃদ্ধি পায়। ইনসুলেটরের অস্তরক ধ্রুবকও অপরিবর্তিত থাকে। কভারের ক্ষেত্রফল এবং তাদের মধ্যে গড় দূরত্ব পরিবর্তন করে ক্যাপাসিট্যান্স সামঞ্জস্য করা হয়।

সর্বাধিক (বাম) এবং সর্বনিম্ন (ডান) ক্যাপাসিট্যান্স অবস্থান

অক্সাইড ক্যাপাসিটর

এই ধরনের ক্যাপাসিটরকে ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর বলা হত। এটি ইলেক্ট্রোলাইটে ভেজানো একটি কাগজ অস্তরক দ্বারা পৃথক করা ফয়েলের দুটি স্ট্রিপ নিয়ে গঠিত। প্রথম স্ট্রিপটি একটি কভার এবং দ্বিতীয়টি ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে কাজ করে। অস্তরক হল একটি ধাতব স্ট্রিপের উপর অক্সাইডের একটি পাতলা স্তর, এবং দ্বিতীয় স্ট্রিপটি বর্তমান সংগ্রাহক হিসাবে কাজ করে।

যেহেতু অক্সাইড স্তরটি খুব পাতলা এবং ইলেক্ট্রোলাইট এটির কাছাকাছি, এটি মাঝারি আকারের সাথে বেশ বড় ক্ষমতা পাওয়া সম্ভব ছিল। এর জন্য মূল্য হল কম অপারেটিং ভোল্টেজ - অক্সাইড স্তরের উচ্চ বৈদ্যুতিক শক্তি নেই। অপারেটিং ভোল্টেজ বাড়ার সাথে সাথে ক্যাপাসিটরের আকার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে হবে।

আরেকটি সমস্যা হল যে অক্সাইডের একটি একমুখী পরিবাহিতা রয়েছে, তাই এই ধরনের ক্যাপাসিটারগুলি শুধুমাত্র ডিসি সার্কিটে মেরুত্ব পালনের সাথে 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 হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তবুও এটি মূলত একটি ক্যাপাসিটর।

ডাবল বৈদ্যুতিক স্তর ব্যবহারের মাধ্যমে কয়েলগুলির মধ্যে দূরত্ব মারাত্মকভাবে হ্রাস করা হয়। বিপরীত চার্জযুক্ত আয়নগুলির স্তরগুলি স্তর হিসাবে কাজ করে। ফেনা ছিদ্রযুক্ত উপকরণগুলির কারণে কভারগুলির পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে মারাত্মকভাবে বৃদ্ধি করা সম্ভব।ফলস্বরূপ, শত শত ফ্যারাড পর্যন্ত ক্ষমতা সহ সুপারক্যাপাসিটরগুলি পাওয়া সম্ভব। এই ধরনের ডিভাইসের সহজাত রোগ হল কম অপারেটিং ভোল্টেজ (সাধারণত 10 ভোল্টের মধ্যে)।

প্রযুক্তির বিকাশ স্থির থাকে না - অনেক অঞ্চলের বাতিগুলি বাইপোলার ট্রানজিস্টর দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছে, সেগুলি ঘুরে, ইউনিপোলার ট্রায়োড দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছে। ইন্ডাক্টররা সার্কিট ডিজাইনে যেখানেই সম্ভব পরিত্রাণ পাচ্ছে। এবং ক্যাপাসিটাররা দ্বিতীয় শতাব্দীর জন্য তাদের অবস্থান ছেড়ে দেয় না, লেইডেন জার আবিষ্কারের পর থেকে তাদের নকশা মৌলিকভাবে পরিবর্তিত হয়নি এবং তাদের কর্মজীবনের শেষের সম্ভাবনা পরিলক্ষিত হয় না।

একটি ক্যাপাসিটর কি, এটি কোথায় ব্যবহার করা হয় এবং এটি কিসের জন্য

অস্তরক ধ্রুবক কি?

সিরিজ বা সমান্তরালে ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স নির্ধারণ - সূত্র

আমি কিভাবে একটি মাল্টিমিটার দিয়ে একটি ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স পরিমাপ করব?

ক্যাপাসিটর কি, ক্যাপাসিটরের প্রকারভেদ এবং তাদের প্রয়োগ

ইন্ডাকট্যান্স কি, কিভাবে মাপা হয়, মৌলিক সূত্র