If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

જો તમે વેબ ફિલ્ટરની પાછળ હોવ, તો કૃપા કરીને ખાતરી કરો કે ડોમેન્સ *.kastatic.org અને *.kasandbox.org અનબ્લોક થયા છે.

મુખ્ય વિષયવસ્તુ

કેપેસીટર આર્ટીકલ

કેપેસિટર શું છે?

કેપેસિટર વિરુદ્ધ વીજભારની જોડને દૂર રાખીને ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે. ધન વીજભાર અને ઋણ વીજભાર એકબીજાને આકર્ષે છે તેમજ કુદરતી રીતે તેઓ નજીક આવવા માંગે છે, જ્યારે તેઓને ચોક્કસ અંતરે રાખવામાં આવે (ઉદાહરણ તરીકે, હવા જેવા અવાહક દ્રવ્યની જગ્યા વડે) ત્યારે તેમની પરસ્પરની આંતરક્રિયા સ્થિતિ ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે જો તેઓ ફરી ભેગા થાય તો તે મુક્ત થાય છે. કેપેસિટર માટેની સૌથી સરળ ડિઝાઈન સમાંતર-પ્લેટ છે, જેમાં બે ધાતુની પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે અને તેમની વચ્ચે જગ્યા હોય છે: એક પ્લેટ (ઋણ પ્લેટ) પર વિદ્યુતધ્રુવને મૂકવામાં આવે છે, જ્યારે તે જ જથ્થાના વિદ્યુતધ્રુવને બીજી પ્લેટ (ધન પ્લેટ) માંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે.
તમે યાદ કરી શકો, વીજભાર વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખા બનાવે છે જે ધન વીજભારથી દૂર જાય છે અને ઋણ વીજભાર નજીક આવે છે. સમાંતર-પ્લેટ કેપેસિટરમાં, વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ બે પ્લેટની વચ્ચેની જગ્યામાં સીધી જ જાય છે. આપણે જાણીએ છીએ કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને સ્થિતિમાનનો તફાવત સાથે જ હોય છે, અને તેથી જ બે પ્લેટ જુદા જુદા વોલ્ટેજ આગળ હોય છે. આ વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતનું કદ (V) બે પ્લેટ પરના વીજભાર (Q) સાથે સંબંધિત છે:
Q=CV
અચળાંક C ને કેપેસિટન્સ કહેવામાં આવે છે. તે નક્કી કરે છે કે જ્યારે ચોક્કસ વોલ્ટેજ લાગુ પાડવામાં આવે ત્યારે કેપેસિટર કેટલો વીજભારનો તફાવત જાળવી રાખે છે. જો કેપેસિટર પાસે વધુ કેપેસિટન્સ હોય, તો પ્લેટ વોલ્ટેજમાં ખુબ જ નાનો તફાવત બે પ્લેટ પર ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાના (કુલ વીજભાર Q) મોટા તફાવત તરફ લઈ જાય છે.
વિરુદ્ધ વીજભારને સમાંતર-પ્લેટ કેપેસિટરની બંને બાજુએ મૂકી લીધા, પછી વીજભારને એકબીજા તરફ પરિપથમાંથી ગતિ કરાવીને કાર્ય કરવા માટે વીજભારોનો ઉપયોગ કરી શકાય આના માટે તેઓ પરિપથમાંથી મુસાફરી (વિદ્યુતપ્રવાહ તરીકે) કરે અને કોઈક કામ કરે એ જરૂરી છે, જેમ કે લાઈટ બલ્બને પ્રકાશિત કરવો. સંપૂર્ણ કેપેસિટરમાંથી લેવામાં આવતી કુલ ઊર્જા પણ કેપેસિટન્સ અને વોલ્ટેજ સાથે સંબંધિત છે,
E=12CV2
જો તમે બેટરી (વોલ્ટેજ V આગળ) સાથે કેપેસિટર (કેપેસિટન્સ C સાથે) ને જોડો, તો ઈલેક્ટ્રોન એક પ્લેટ પર દાખલ થઈ બીજી પ્લેટમાંથી નીકળીને દરેક પ્લેટ પર ધીમે ધીમે વીજભાર (Q) નું નિર્માણ કરશે તમે એક વાર બેટરીને દૂર કરો, પછી બે પ્લેટ વચ્ચે વીજભારનો આ તફાવત અવ્યાખ્યાયિત હોય છે જ્યાં સુધી કેપેસિટરને પરિપથમાં (જેમ કે લાઈટ બલ્બ) ન લગાડવામાં આવે ત્યાં સુધી જેના વડે તે ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે. એકવાર આ થાય, પછી વીજભાર કેપેસિટરની એક પ્લેટમાંથી ધીમેથી પસાર થાય છે, પરિપથમાંથી જાય છે, અને બીજી પ્લેટ પર જાય છે. કેપેસિટર મોટે ભાગે રિચાર્જ બેટરીની જેમ જ કામ કરે છે. મુખ્ય તફાવત એ છે કે કેપેસિટરની ઊર્જાનો સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતા રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પરથી આવતી નથી, પણ તેની ધન અને ઋણ વીજભારને દૂર રાખવાની ડિઝાઈન પરથી આવે છે. આ કેપેસિટરને ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જમાં ઘણું જ ઝડપી બનાવે છે, બેટરી કરતા પણ વધારે ઝડપી. વિદ્યુતપ્રવાહની ઝાસપી તણખો જોઈતો હોય તેવી ઉપયોગિતામાં આ જરૂરી છે જેમ કે કેમેરા ફ્લેશ.

શું કેપેસિટર વીજભારનો સંગ્રહ કરે છે?

કેપેસિટર વીજભારનો સંગ્રહ કરતો નથી. કેપેસિટર ખરેખર વીજભારના અસંતુલનનો સંગ્રહ કરે છે. જો કેપેસિટરની એક પ્લેટ પાસે 1 કુલંબ વીજભારનો સંગ્રહ થયો હોય, તો બીજી પ્લેટ પાસે 1 કુલંબ વીજભાર હશે, જે કુલ વીજભાર (બંને પ્લેટ પરનો સરવાળો) ને શૂન્ય બનાવે છે. જો તમે બંને પ્લેટને નગણ્ય અવરોધ સાથેના તાર વડે જોડીને શોર્ટ કરો, તો તમને વિદ્યુતપ્રવાહનો ધસારો જોવા મળશે (કેપેસિટરના કદને આધારે, તે તણખામાં પરિણમી શકે) કારણકે 1 કુલંબ પ્લેટ પરના ઈલેક્ટ્રોન +1 કુલંબ પ્લેટ પર જાય છે. આ વિદ્યુતપ્રવાહનો ધસારો બધી જ ઊર્જા મુક્ત કરે છે જે કેપેસિટરમાં સંગ્રહ પામે છે.
સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટર સમજવામાં આપણી મદદ માટે, આ પરિસ્થિતિને ધ્યાનમાં લો. ધારો કે તમે વીજભારના શૂન્ય તફાવત (Q=0) સાથે બે ધાતુની પ્લેટ સાથે શરૂઆત કરો છો. તમે બેટરી જોડો, જે સૌપ્રથમ કેપેસિટરની એક બાજુએ એક ઈલેક્ટ્રોન ઉમેરે છે. ઈલેક્ટ્રોન પાસે વિદ્યુત ક્ષેત્ર હોય છે જે બીજા ઇલેક્ટ્રોનને અપાકર્ષે છે, અને આ ક્ષેત્ર અવકાશ સુધી પહોંચે છે અને બીજી પ્લેટ પર ઇલેક્ટ્રોનને ધક્કો મારે છે, જેથી તે પ્લેટ પ્રેરિત ધન વીજભાર મેળવે છે. હવે પ્રથમ પ્લેટ પાસે 1e વીજભાર છે, અને દૂરની પ્લેટ પાસે +1e વીજભાર છે, જ્યાં એ એક જ ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રાથમિક વીજભાર છે.
હવે કલ્પના કરો કે આ પ્રક્રિયા વારંવાર થાય છે, જ્યાં સુધી એક પ્લેટ પર ઋણ વીજભારના યોગ્ય જથ્થાનું નિર્માણ થાય અને બીજી પ્લેટ પર સમાન ધન વીજભાર પ્રેરિત ન થાય. એક બિંદુ આગળ, પ્રથમ પ્લેટ પર હાજર ઋણ વીજભાર અપાકર્ષિત બને જે તે પ્લેટ પર કોઈ પણ વધુ ઋણ વીજભારને ઉમેરતો અટકાવે. આ પરિસ્થિતિમાં કેપેસિટર સંપૂર્ણ ચાર્જ છે. ચાર્જ કેપેસિટરના અંતિમ વોલ્ટેજને અનુરૂપ મહત્તમ વીજભાર Q સંબંધમાં Q=CV છે.
પણ કેપેસિટરનો આકાર કઈ રીતે આ પ્રક્રિયાને અસર કરે છે?
  • અંતર: બે પ્લેટ એકબીજાથી જેટલી દૂર, ઋણ પ્લેટ પર તને જેટલા ઇલેક્ટ્રોનને ઉમેરો એને ધક્કો મારવા દૂરની પ્લેટ પર એટલા જ ઓછા મુક્ત ઈલેક્ટ્રોન, જે ઋણ પ્લેટ પર ઋણ વીજભારને ઉમેરવું વધુ અઘરું બનાવે છે. જો પ્લેટ એકબીજાથી ખુબ જ દૂર હોય, તો તમે ધાતુની ઋણ સપાટી પર પહેલેથી જ ઋણ વીજભારને ઉમેરી રહ્યા છો, જે ઘણું જ અઘરું થશે. જો પ્લેટ એકબીજાથી ઘણી નજીક હોય અથવા એકબીજાને સ્પર્શતી હોય, તો તમને શોર્ટ સર્કિટ વડે વિદ્યુતપ્રવાહને પસાર કરો છો, જે સરળ છે. એનો અર્થ થાય કે સમાંતર પ્લેટનું કેપેસિટન્સ પ્લેટના અંતરના વ્યસ્ત પ્રમાણ સાથે સંબંધિત હોવું જોઈએ.
  • ક્ષેત્રફળ: જો સમાંતર પ્લેટ પાસે વધુ ક્ષેત્રફળ હોય તો કેપેસિટરમાં વીજભાર ઉમેરવો ઘણો સરળ છે. બે પહોળી ધાતુની પ્લેટ બે સજાતીય અપાકર્ષાતા વીજભારને પ્લેટ પર ફેલાવા માટે વધુ વિસ્તાર આપે, જે એક પ્લેટમાં વધુ ઋણ વીજભારને ઉમેરવું સરળ બનાવે। તે જ રીતે, ખુબ જ નાનું પ્લેટનું ક્ષેત્રફળ ઇલેક્ટ્રોનને એકસાથે જલ્દી લાવે, જે આપેલા વોલ્ટેજ માટે વીજભારમાં મોટો તફાવત મેળવવો અઘરો બનાવે છે. આના પરથી આપણે અનુમાન લગાવી શકીએ કે સમાંતર પ્લેટનું કેપેસિટન્સ પ્લેટના ક્ષેત્રફળ સાથે સંબંધિત હોવું જોઈએ.
આ બંને સિદ્ધાંતને સમાંતર-પ્લેટ કેપેસિટરના સૂત્ર તરીકે દર્શાવી શકાય:
C=ɛAd
A પ્લેટનું ક્ષેત્રફળ છે, અને d પ્લેટ વચ્ચેનું અંતર છે. અચળાંક ɛ ને પરમિટિવિટી કહેવામાં આવે છે, જે નક્કી કરે છે કે બે પ્લેટ વચ્ચેની હવા કઈ રીતે સરળતાથી વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવવાની અનુમતિ આપે છે. જો જગ્યાની અંદર જુદા અવાહક પદાર્થનો ઉપયોગ થયો હોય, તો આ અચળાંક પાસે જુદી કિંમત હશે, અને તેથી આ અચળાંકની વધુ કિંમત સાથેના પદાર્થો સામાન્ય રીતે સારા કેપેસિટર બનાવી શકે.

નીચેનાને ધ્યાનમાં લો… કાર્ડિયાક ડિફિબ્રિલેટર

કેટલીક વાર તમારા શરીરની આસપાસ રુધિર પંપ કરતા તમારા હૃદયની નિયમિત તાલ ધબકતા અટકી જાય છે. હૃદયને ફરીથી ધબકવાનું ચાલુ કરવાની સક્ષમ રીત તેને મોટા કેપેસિટર સાથે ધક્કો મારવાની છે. જ્યારે દર્દીના હૃદયના ધબકારા ઘણા ઝડપી હોય અથવા તે યોગ્ય રીતે ધબકતા ના હોય (જેને ફાઈબરિલેશન કહેવામાં આવે છે), ત્યારે ડોક્ટર બે વિદ્યુતધ્રુવને દર્દીની છાતી સાથે જોડે છે. આ વિદ્યુતધ્રુવ ડિફિબ્રિલેટર સાથે જોડાયેલા હોય છે, જેમાં બેટરી અને મોટા કેપેસિટરનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે ડોક્ટર ડિફિબ્રિલેટરનો ઉપયોગ કરે, ત્યારે બેટરી એક પ્લેટ પર ઈલેક્ટ્રોન ઉમેરીને અને બીજી પ્લેટ પર સમાન સંખ્યાના ઈલેક્ટ્રોન બહાર કાઢીને કેપેસિટરને ચાર્જ કરે છે. એક વાર કેપેસિટર સેટ વોલ્ટેજ સુધી ચાર્જ થઈ જાય, ડોક્ટર તરત જ હૃદયના ધબકારા પાછા મેળવવાની આશાએદર્દીની છાતી પર બે વિદ્યુતધ્રુવ મૂકીને કેપેસિટરને તરત ડિસ્ચાર્જ કરે છે.