اہلیت کیا ہے، اس کی پیمائش کیسے کی جاتی ہے، اور یہ کس چیز پر منحصر ہے؟

الیکٹریکل کیپیسیٹینس الیکٹرو سٹیٹکس کے بنیادی تصورات میں سے ایک ہے۔ اس اصطلاح سے مراد برقی چارج جمع کرنے کی صلاحیت ہے۔ آپ ایک ہی کنڈکٹر کی گنجائش کے بارے میں بات کر سکتے ہیں، آپ دو یا دو سے زیادہ کنڈکٹرز کے نظام کی گنجائش کے بارے میں بات کر سکتے ہیں۔ جسمانی عمل ایک جیسے ہیں۔

اہلیت سے متعلق بنیادی تصورات

اگر ایک موصل کو چارج q موصول ہوا ہے، تو اس پر ایک ممکنہ φ پیدا ہوتا ہے۔ یہ پوٹینشل جیومیٹری اور ماحول پر منحصر ہے - مختلف موصلوں اور حالات کے لیے، ایک ہی چارج مختلف پوٹینشل کا سبب بنے گا۔ لیکن φ ہمیشہ q کے متناسب ہوتا ہے:

φ=Cq

گتانک C اور اسے برقی اہلیت کہا جاتا ہے۔ اگر ہم کئی کنڈکٹرز (عام طور پر دو) کے نظام کے بارے میں بات کر رہے ہیں، جب ایک کنڈکٹر (کلیڈنگ) کو چارج دیا جاتا ہے، تو ممکنہ فرق یا وولٹیج U ہوتا ہے:

U=Cq، لہذا C=U/q

اہلیت کو چارج کے ممکنہ فرق کے تناسب کے طور پر بیان کیا جاسکتا ہے جس کی وجہ سے یہ ہوا ہے۔ SI میں صلاحیت کی اکائی فراد ہے (وہ فراد کہتے تھے)۔ 1 F = 1 V/1 Cl۔دوسرے الفاظ میں، ایک نظام جس میں 1 کولمب کا چارج 1 وولٹ کے ممکنہ فرق کو جنم دیتا ہے اس کی گنجائش 1 فاراد ہوتی ہے۔ 1 فراد ایک بہت بڑی قدر ہے۔ عملی طور پر، جزوی قدریں - picofarads، nanofarads، microfarads - سب سے زیادہ استعمال ہوتی ہیں۔

عملی طور پر، یہ کنکشن ایک ایسی بیٹری کی اجازت دیتا ہے جو ایک سیل سے زیادہ ڈائی الیکٹرک بریک ڈاؤن وولٹیج کو برداشت کر سکتی ہے۔

کیپسیٹر کی صلاحیت کا حساب

عملی طور پر، نارملائزڈ برقی گنجائش والے عناصر کے طور پر، سب سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں۔ capacitors، دو فلیٹ کنڈکٹرز (ٹرمینلز) پر مشتمل ہے، جو ایک ڈائی الیکٹرک سے الگ ہوتے ہیں۔ اس طرح کے کپیسیٹر کی برقی اہلیت کا حساب لگانے کا فارمولا درج ذیل ہے:

C=(S/d)*ε*ε₀

کہاں:

• C capacitance ہے, F;
• S داخلوں کا رقبہ ہے، sq.m؛
• d کور کے درمیان فاصلہ ہے، m؛
• ε₀ - برقی مستقل، مستقل، 8.854*10⁻¹² F/m؛
• ε - ڈائی الیکٹرک پرمٹٹیویٹی، بغیر ڈائمینشن ویلیو۔

اس سے یہ سمجھنا آسان ہے کہ کیپیسیٹینس کور کے رقبے کے براہ راست متناسب ہے اور کنڈکٹرز کے درمیان فاصلے کے الٹا متناسب ہے۔ اہلیت بھی اس مواد سے متاثر ہوتی ہے جس کے ساتھ کور کو الگ کیا جاتا ہے۔

یہ سمجھنے کے لیے کہ کیپیسیٹینس کا تعین کرنے والی مقداریں کیپسیٹر کی چارج کو ذخیرہ کرنے کی صلاحیت کو کس طرح متاثر کرتی ہیں، آپ ایک ذہنی تجربہ کر سکتے ہیں تاکہ زیادہ سے زیادہ ممکنہ اہلیت کے ساتھ ایک کپیسیٹر تخلیق کیا جا سکے۔

1. آپ windings کے علاقے کو بڑھانے کی کوشش کر سکتے ہیں. اس سے ڈیوائس کے سائز اور وزن میں ڈرامائی اضافہ ہوگا۔ ڈائی الیکٹرک کے ذریعے تہوں کے سائز کو کم کرنے کے لیے، انہیں لپیٹ دیا جاتا ہے (ایک ٹیوب، فلیٹ بریکٹ وغیرہ میں)۔
2. دوسرا طریقہ یہ ہے کہ کور کے درمیان فاصلے کو کم کیا جائے۔ کنڈکٹرز کو ایک دوسرے کے بہت قریب رکھنا ہمیشہ ممکن نہیں ہوتا، کیونکہ ڈائی الیکٹرک پرت کو کور کے درمیان ایک خاص ممکنہ فرق کو برداشت کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔موٹائی جتنی چھوٹی ہوگی، موصلیت کے خلا کی برقی طاقت اتنی ہی کم ہوگی۔ اگر ہم اس طرح استعمال کرتے ہیں، تو ایک لمحہ آئے گا جب اس طرح کے کپیسیٹر کا عملی استعمال بے معنی ہو جائے گا - یہ صرف انتہائی کم وولٹیج پر کام کر سکتا ہے۔
3. ڈائی الیکٹرک برقی پارگمیتا میں اضافہ۔ اس طرح موجودہ پیداوار ٹیکنالوجی کی ترقی پر منحصر ہے. انسولیٹنگ میٹریل میں نہ صرف ایک اعلی پارگمیتا قدر ہونی چاہیے، بلکہ اچھی ڈائی الیکٹرک خصوصیات بھی ہونی چاہئیں، اور اس کے پیرامیٹرز کو مطلوبہ فریکوئنسی رینج میں برقرار رکھنا چاہیے (کیونکہ جس فریکوئنسی پر کپیسیٹر کام کرتا ہے، ڈائی الیکٹرک خصوصیات میں کمی آتی ہے)۔

کروی یا بیلناکار کیپسیٹرز کو کچھ خصوصی یا تحقیقی تنصیبات میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔

کروی کپیسیٹر کی تعمیر

ایک کروی کپیسیٹر کی صلاحیت کا اندازہ فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے۔

C=4*π*ε₀ *R1R2/(R2-R1)

جہاں R کرہوں کا radii ہے اور π=3.14۔

بیلناکار کپیسیٹر ڈیزائن

ایک بیلناکار کپیسیٹر ڈیزائن کے لیے، اہلیت کا حساب اس طرح کیا جاتا ہے:

C=2*π*ε*ε₀ *l/ln(R2/R1)

l سلنڈر کی اونچائی ہے، اور R1 اور R2 ان کا ریڈی ہے۔

اصولی طور پر، دونوں فارمولے فلیٹ کیپسیٹر کے فارمولے سے مختلف نہیں ہیں۔ اہلیت کا تعین ہمیشہ ٹرمینلز کے لکیری طول و عرض، ان کے درمیان فاصلہ اور ڈائی الیکٹرک کی خصوصیات سے ہوتا ہے۔

کیپسیٹرز کو سیریز اور متوازی میں جوڑنا

Capacitors منسلک کیا جا سکتا ہے سلسلہ میں یا متوازی میں، نئی خصوصیات کے ساتھ ایک سیٹ بنانا۔

متوازی کنکشن

اگر کیپسیٹرز متوازی طور پر جڑے ہوئے ہیں تو، نتیجے میں آنے والی بیٹری کی کل گنجائش اس کے اجزاء کے تمام اہلیت کے مجموعے کے برابر ہے۔ اگر ایک بیٹری ایک ہی ڈیزائن کے کیپسیٹرز پر مشتمل ہو، تو اسے تمام پلیٹوں کے رقبے کو شامل کرنے کے بارے میں سوچا جا سکتا ہے۔ اس صورت میں، بیٹری کے ہر عنصر پر وولٹیج ایک جیسا ہو گا اور چارجز بڑھ جائیں گے۔ متوازی طور پر منسلک تین کیپسیٹرز کے لیے:

• U=U₁= یو₂= یو₃;
• q=q₁+q₂+q₃;
• C=C₁+C₂+C₃.

سلسلہ میں کنکشن

سیریز میں منسلک ہونے پر، ہر اہلیت کے چارجز ایک جیسے ہوں گے:

q₁=q₂=q₃=q

کل وولٹیج کے تناسب میں تقسیم کیا جاتا ہے capacitors کی گنجائش تک:

• یو₁=q/C₁;
• یو₂=q/C₂;
• یو₃= q/C₃.

اگر تمام کیپسیٹرز ایک جیسے ہیں، تو ہر ایک پر ایک ہی وولٹیج آتا ہے۔ کل گنجائش اس طرح پائی جاتی ہے:

C=q/( U₁+U₂+U₃)، لہذا 1/C=( U₁+U₂+U₃)/q=1/C₁+1/С₂+1/С₃.

انجینئرنگ میں capacitors کی درخواستیں

کیپسیٹرز کو برقی توانائی کے جمع کرنے والوں کے طور پر استعمال کرنا سمجھ میں آتا ہے۔ اس طرح، وہ چھوٹی ذخیرہ شدہ توانائی کی وجہ سے الیکٹرو کیمیکل ذرائع (گیلوانک بیٹریاں، کیپسیٹرز) کا مقابلہ نہیں کر سکتے اور ڈائی الیکٹرک کے ذریعے چارج کے رساو کی وجہ سے تیزی سے خود سے خارج ہونے والے مادہ کی وجہ سے۔ لیکن ان کی توانائی کو طویل عرصے تک ذخیرہ کرنے اور پھر اسے فوری طور پر دینے کی صلاحیت وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ یہ خاصیت فوٹو گرافی کے لیے فلیش لیمپ میں یا لیزرز کی حوصلہ افزائی کے لیے لیمپ میں استعمال ہوتی ہے۔

ریڈیو انجینئرنگ اور الیکٹرانکس میں Capacitors بہت عام ہیں۔ گونج والے سرکٹس میں کیپسیٹرز کا استعمال سرکٹس کے فریکوئنسی برقرار رکھنے والے عناصر میں سے ایک کے طور پر کیا جاتا ہے (ایک اور عنصر انڈکٹنس ہے)۔ AC کے اجزاء کو پھنسائے بغیر براہ راست کرنٹ کو باہر رکھنے کے لیے Capacitors کی صلاحیت بھی استعمال ہوتی ہے۔ اس طرح کی ایپلی کیشن ایمپلیفائر کے مراحل کو تقسیم کرنے کے لیے عام ہے تاکہ ایک مرحلے کے دوسرے مرحلے کے ڈی سی موڈز کے اثر کو ختم کیا جا سکے۔ اعلی صلاحیت والے کیپسیٹرز کو بجلی کی فراہمی میں ہموار فلٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ دیگر capacitor ایپلی کیشنز کا ایک ہزارہا بھی موجود ہے جہاں ان کی خصوصیات کارآمد ثابت ہوتی ہیں۔

کچھ عملی کپیسیٹر ڈیزائن

عملی طور پر مختلف قسم کے فلیٹ کیپسیٹر ڈیزائن استعمال کیے جاتے ہیں۔ ڈیوائس کا ڈیزائن اس کی خصوصیات اور اطلاق کا تعین کرتا ہے۔

متغیر کیپسیٹر

ایک عام قسم کا متغیر کپیسیٹر (AC capacitor) حرکت پذیر اور فکسڈ پلیٹوں کے بلاک پر مشتمل ہوتا ہے جو ہوا سے الگ ہوتے ہیں یا ٹھوس انسولیٹر ہوتے ہیں۔حرکت پذیر پلیٹیں ایک محور کے گرد گھومتی ہیں، اوورلیپنگ ایریا میں اضافہ یا کمی کرتی ہیں۔ جب حرکت پذیر یونٹ واپس لے لیا جاتا ہے، تو انٹر الیکٹروڈ گیپ میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی، لیکن پلیٹوں کے درمیان اوسط فاصلہ بھی بڑھ جاتا ہے۔ انسولیٹر کا ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ بھی غیر تبدیل شدہ رہتا ہے۔ کور کے رقبے اور ان کے درمیان اوسط فاصلہ تبدیل کرکے اہلیت کو ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔

زیادہ سے زیادہ (بائیں) اور کم سے کم (دائیں) اہلیت کی پوزیشنیں۔

آکسائیڈ کیپسیٹر

اس قسم کے کیپسیٹر کو الیکٹرولائٹک کپیسیٹر کہا جاتا تھا۔ یہ ورق کی دو پٹیوں پر مشتمل ہوتا ہے جو الیکٹرولائٹ میں بھگوئے ہوئے کاغذ کے ڈائی الیکٹرک سے الگ ہوتے ہیں۔ پہلی پٹی ایک کور اور دوسری الیکٹرولائٹ کے طور پر کام کرتی ہے۔ ڈائی الیکٹرک دھاتی پٹیوں میں سے ایک پر آکسائیڈ کی ایک پتلی پرت ہے، اور دوسری پٹی موجودہ کلیکٹر کے طور پر کام کرتی ہے۔

چونکہ آکسائیڈ کی تہہ بہت پتلی ہے اور الیکٹرولائٹ اس کے قریب ہے، اس لیے معتدل سائز کے ساتھ کافی بڑی صلاحیت حاصل کرنا ممکن تھا۔ اس کی قیمت کم آپریٹنگ وولٹیج ہے - آکسائڈ پرت میں بجلی کی زیادہ طاقت نہیں ہے۔ جیسا کہ آپریٹنگ وولٹیج میں اضافہ ہوتا ہے، کیپسیٹر کے سائز میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔

ایک اور مسئلہ یہ ہے کہ آکسائیڈ میں یک طرفہ چالکتا ہوتا ہے، اس لیے ایسے کیپسیٹرز صرف DC سرکٹس میں قطبیت کے مشاہدے کے ساتھ استعمال ہوتے ہیں۔

Ionistor

جیسا کہ اوپر دکھایا گیا ہے، بڑھانے کے روایتی طریقوں capacitors قدرتی حدود ہیں. لہذا، اصل پیش رفت ionistors کی تخلیق تھی.

اگرچہ اس ڈیوائس کو کیپسیٹر اور بیٹری کے درمیان ایک انٹرمیڈیٹ سمجھا جاتا ہے، لیکن یہ اب بھی بنیادی طور پر ایک کپیسیٹر ہے۔

ڈبل برقی تہہ کے استعمال سے کنڈلیوں کے درمیان فاصلہ کافی حد تک کم ہو جاتا ہے۔ مخالف چارجز کے ساتھ آئنوں کی پرتیں تہوں کے طور پر کام کرتی ہیں۔ جھاگ کے غیر محفوظ مواد کی وجہ سے کور کی سطح کے رقبے میں تیزی سے اضافہ ممکن ہے۔نتیجے کے طور پر، سینکڑوں فاراد تک کی صلاحیتوں کے ساتھ سپر کیپیسیٹرز حاصل کرنا ممکن ہے۔ اس طرح کے آلات کی موروثی بیماری کم آپریٹنگ وولٹیج ہے (عام طور پر 10 وولٹ کے اندر)۔

ٹیکنالوجی کی ترقی ابھی تک کھڑی نہیں ہے - بہت سے علاقوں کے لیمپوں کو دو قطبی ٹرانجسٹروں سے تبدیل کر دیا گیا ہے، ان کے نتیجے میں، یونی پولر ٹرائیوڈس کی طرف سے تبدیل کیا جاتا ہے. جہاں بھی ممکن ہو سرکٹ ڈیزائن میں انڈکٹرز سے چھٹکارا پا رہے ہیں۔ اور capacitors دوسری صدی تک اپنی پوزیشنوں کو ترک نہیں کرتے، لیڈن جار کی ایجاد کے بعد سے ان کا ڈیزائن بنیادی طور پر تبدیل نہیں ہوا ہے، اور ان کے کیریئر کے خاتمے کے امکانات کا مشاہدہ نہیں کیا جاتا ہے۔

کیپیسیٹر کیا ہے، یہ کہاں استعمال ہوتا ہے اور کس کے لیے ہے۔

ڈائی الیکٹرک مستقل کیا ہے؟

سیریز یا متوازی میں capacitors کی capacitance کا تعین - فارمولہ

میں ملٹی میٹر کے ساتھ کپیسیٹر کی گنجائش کی پیمائش کیسے کروں؟

کیپسیٹر کیا ہے، کیپسیٹرز کی اقسام اور ان کی ایپلی کیشنز

انڈکٹنس کیا ہے، اس کی پیمائش کیسے کی جاتی ہے، بنیادی فارمولے۔