የካፓሲተር ኤሌክትሪክ አቅም፡ ቀመሮች እና ታሪክ

2024 ደራሲ ደራሲ: Aaron Duncan | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-01 20:01

የኤሌክትሪካል አቅም (papacitor) የኤሌክትሪክ ሃይል ማከማቸት እና ማከማቸት የሚችል ተገብሮ መሳሪያ ነው። በዲኤሌክትሪክ ማቴሪያል የተለዩ ሁለት ኮንዳክቲቭ ሳህኖች ያካትታል. የተለያዩ ምልክቶችን የኤሌክትሪክ እምቅ ችሎታዎችን ወደ ኮንዳክቲቭ ሳህኖች መተግበር በእነሱ ክፍያ ወደ መቀበል ይመራል, ይህም በአንድ ሳህን ላይ አዎንታዊ እና በሌላኛው ላይ አሉታዊ ነው. በዚህ አጋጣሚ፣ አጠቃላይ ክፍያው ዜሮ ነው።

ይህ መጣጥፍ የታሪክ ጉዳዮችን እና ስለ capacitor አቅም ፍቺ ያብራራል።

የፈጠራ ታሪክ

በጥቅምት 1745 ጀርመናዊው ሳይንቲስት ኤዋልድ ጆርጅ ቮን ክሌስት ኤሌክትሮስታቲክ ጀነሬተር እና በመስታወት ዕቃ ውስጥ ያለው የተወሰነ መጠን ያለው ውሃ በኬብል ከተገናኙ የኤሌክትሪክ ኃይል ሊከማች እንደሚችል አስተዋሉ። በዚህ ሙከራ የቮን ክሌስት እጅ እና ውሃ ተቆጣጣሪዎች ሲሆኑ የመስታወት ዕቃው ደግሞ የኤሌክትሪክ መከላከያ ነበር። ሳይንቲስቱ የብረት ሽቦውን በእጁ ከነካ በኋላ ኃይለኛ ፈሳሽ ተከስቶ ነበርከኤሌክትሮስታቲክ ጄነሬተር መለቀቅ በጣም ጠንካራ. በውጤቱም፣ ቮን ክሌስት የተከማቸ የኤሌክትሪክ ኃይል እንዳለ ደምድሟል።

በ1746 ሆላንዳዊው የፊዚክስ ሊቅ ፒተር ቫን ሙሸንብሮክ ሳይንቲስቱ ይሠሩበት ለነበረው የላይደን ዩኒቨርሲቲ ክብር የላይደን ጡጦ ብሎ የሰየመውን capacitor ፈለሰፈ። ዳንኤል ግራላት ብዙ የላይደን ጠርሙሶችን በማገናኘት የካፓሲተሩን አቅም ጨመረ።

በ1749 ቤንጃሚን ፍራንክሊን የላይደንን አቅም (capacitor) መርምሮ ኤሌክትሪክ ቻርጁ የሚቀመጠው ቀደም ሲል እንደታመነው በውሃ ውስጥ ሳይሆን በውሃ እና በመስታወት ድንበር ላይ ነው ወደሚል ድምዳሜ ደረሰ። ለፍራንክሊን ግኝት ምስጋና ይግባውና የላይደን ጠርሙሶች የተሠሩት የመስታወት ዕቃዎችን ከውስጥ እና ከውጭ በብረት ሰሌዳዎች በመሸፈን ነው።

የኢንዱስትሪ ልማት

"capacitor" የሚለው ቃል በአሌሳንድሮ ቮልታ በ1782 ተፈጠረ። መጀመሪያ ላይ እንደ መስታወት፣ ሸክላ፣ ሚካ እና ተራ ወረቀት ያሉ ቁሳቁሶች የኤሌክትሪክ አቅም መከላከያ ኢንሱሌተሮችን ለመሥራት ያገለግሉ ነበር። ስለዚህ የራዲዮ መሐንዲስ ጉግሊልሞ ማርኮኒ የፖርሴል አቅምን ለአስተላላፊዎቹ እና ለተቀባዮቹ - ሚካ ኢንሱሌተር ያላቸው ትንንሽ capacitors በ1909 የተፈለሰፉት - ከሁለተኛው የዓለም ጦርነት በፊት በአሜሪካ ውስጥ በጣም የተለመዱ ነበሩ።

የመጀመሪያው ኤሌክትሮላይቲክ ካፓሲተር በ1896 የተፈጠረ ሲሆን የአልሙኒየም ኤሌክትሮዶች ያለው ኤሌክትሮላይት ነበር። የኤሌክትሮኒክስ ፈጣን እድገት የጀመረው እ.ኤ.አ. በ 1950 አነስተኛ የታንታለም አቅም ያለው አነስተኛ ታንታለም ካፓሲተር ከተፈጠረ በኋላ ነው ።ጠንካራ ኤሌክትሮላይት።

በሁለተኛው የአለም ጦርነት በፕላስቲኮች ኬሚስትሪ እድገት ምክንያት capacitors ብቅ ማለት ጀመሩ፣በዚህም የኢንሱሌተር ሚና በቀጫጭን ፖሊመር ፊልሞች ላይ ተሰጥቷል።

በመጨረሻም በ50-60ዎቹ ውስጥ የሱፐርካፓሲተሮች ኢንዱስትሪ እየዳበረ ይሄዳል፣ይህም በርካታ የሚሰሩ ኮንዳክቲቭ ወለሎች ያሉት ሲሆን በዚህ ምክንያት የ capacitors ኤሌክትሪክ አቅም ከተለመዱት capacitors ዋጋ ጋር ሲወዳደር በ3 ትዕዛዝ መጠን ይጨምራል።

የካፓሲተር አቅም ጽንሰ-ሀሳብ

በካፓሲተር ፕላስቲን ውስጥ የተከማቸ የኤሌትሪክ ቻርጅ በመሳሪያው ሳህኖች መካከል ካለው የኤሌክትሪክ መስክ ቮልቴጅ ጋር ተመጣጣኝ ነው። በዚህ ሁኔታ, የተመጣጠነ ተመጣጣኝነት (coefficient of proportionality) የአንድ ጠፍጣፋ መያዣ (ኤሌክትሪክ) አቅም (capacitance) ይባላል. በ SI (አለምአቀፍ የዩኒቶች ሲስተም) የኤሌክትሪክ አቅም, እንደ አካላዊ መጠን, በፋራዶች ይለካሉ. አንድ ፋራድ የ capacitor ኤሌክትሪክ አቅም ሲሆን በፕላቶቹ መካከል ያለው ቮልቴጅ 1 ቮልት እና የተከማቸ 1 ኩሎምብ ነው።

የ1 ፋራድ የኤሌትሪክ አቅም በጣም ትልቅ ሲሆን በተግባር በኤሌክትሪካል ኢንጂነሪንግ እና በኤሌክትሮኒክስ ዕቃዎች የፒኮፋርድ፣ ናኖፋራድ እና ማይክሮፋራድ ቅደም ተከተል አቅም ያላቸው capacitors በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ልዩ ሁኔታዎች የነቃ ካርቦን ያካተቱ ሱፐርካፓሲተሮች ናቸው፣ ይህም የመሳሪያውን የስራ ቦታ ይጨምራል። በሺዎች የሚቆጠሩ ፋራዶች ሊደርሱ ይችላሉ እና የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎችን ለማመንጨት ያገለግላሉ።

ስለዚህ የcapacitor አቅም: C=Q₁/(V₁-V_{2 ነው)። እዚህ ሲ -የኤሌትሪክ አቅም፣ Q}1 _{- የኤሌክትሪክ ክፍያ በአንድ ጠፍጣፋ capacitor ውስጥ የተከማቸ፣ V}1_-V2_{- በሰሌዳዎች የኤሌክትሪክ አቅም መካከል ያለው ልዩነት።}

የጠፍጣፋ capacitor አቅም ያለው ቀመር፡ C=e₀eS/d ነው። እዚህ e_{0እና e ሁለንተናዊ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ እና የኢንሱሌተር ቁሳቁሱ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ የፕላቶች አካባቢ ነው፣ d በፕላቶቹ መካከል ያለው ርቀት ነው። ይህ ፎርሙላ የኢንሱሌተሩን ቁሳቁስ ከቀየሩ፣ በጠፍጣፋዎቹ ወይም በአካባቢያቸው መካከል ያለውን ርቀት ከቀየሩ የcapacitor አቅም እንዴት እንደሚቀየር ለመረዳት ያስችላል።}

ያገለገሉ ዳይኤሌክትሪክ ዓይነቶች

የካፓሲተሮችን ለማምረት የተለያዩ የዲኤሌክትሪክ አይነቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ። በጣም ታዋቂዎቹ የሚከተሉት ናቸው፡

1. አየር። እነዚህ አቅም (capacitors) በአየር ንብርብር ተለያይተው በመስታወት መያዣ ውስጥ የተቀመጡ ሁለት ኮንዳክቲቭ ንጥረ ነገሮች ሳህኖች ናቸው. የአየር ማቀዝቀዣዎች የኤሌክትሪክ አቅም አነስተኛ ነው. ብዙውን ጊዜ በሬዲዮ ምህንድስና ውስጥ ያገለግላሉ።
2. ሚካ። የማይካ ባህሪያት (በቀጭን አንሶላ የመለየት ችሎታ እና ከፍተኛ ሙቀትን የመቋቋም ችሎታ) በ capacitors ውስጥ እንደ ኢንሱሌተር ለመጠቀም ተስማሚ ናቸው።
3. ወረቀት። በሰም ወይም በቫርኒሽ የተሰራ ወረቀት እርጥብ እንዳይሆን ለመከላከል ይጠቅማል።

የተከማቸ ኢነርጂ

በ capacitor ሳህኖች መካከል ያለው እምቅ ልዩነት እየጨመረ ሲሄድ መሳሪያው በምክንያት የኤሌትሪክ ሃይልን ያከማቻል።በውስጡ የኤሌክትሪክ መስክ መኖር. በጠፍጣፋዎቹ መካከል ያለው ልዩነት ከቀነሰ ኮፓሲተሩ ይለቀቃል፣ ይህም ለኤሌክትሪክ ዑደት ኃይል ይሰጣል።

በሂሳብ ደረጃ በዘፈቀደ የ capacitor አይነት ውስጥ የሚከማች የኤሌትሪክ ሃይል በሚከተለው ቀመር ሊገለፅ ይችላል፡- E=½C(V₂-V ₁)²፣ V₂ እና V_{1 የመጨረሻ እና የመጀመሪያ ሲሆኑ በሰሌዳዎች መካከል ውጥረት።}

ክፍያ እና ማስወጣት

አንድ ካፓሲተር ከኤሌክትሪካዊ ዑደቶች ጋር ከተገናኘ ተከላካይ እና የተወሰነ የኤሌትሪክ ጅረት ምንጭ ከሆነ ጅረት በሰርኩ ውስጥ ይፈስሳል እና capacitor መሞላት ይጀምራል። ልክ እንደተሞላ፣ በሰርኩ ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ጅረት ይቆማል።

ቻርጅ የተደረገ capacitor ከ resistor ጋር በትይዩ ከተገናኘ አንድ ጅረት ከአንድ ፕሌትስ ወደ ሌላው በ resistor በኩል ይፈስሳል ይህም መሳሪያው ሙሉ በሙሉ እስኪወጣ ድረስ ይቀጥላል። በዚህ አጋጣሚ የማፍሰሻ አሁኑ አቅጣጫ መሳሪያው በሚሞላበት ጊዜ ከኤሌክትሪክ ፍሰት አቅጣጫ ተቃራኒ ይሆናል።

መያዣን መሙላት እና መልቀቅ የአረቢ ጊዜ ጥገኛን ይከተላል። ለምሳሌ በ capacitor ንጣፎች መካከል ያለው ቮልቴጅ በሚለቀቅበት ጊዜ የሚለወጠው በሚከተለው ቀመር ነው፡-V(t)=V_ie^-t/(RC) , የት V _{i - በ capacitor ላይ የመጀመሪያ ቮልቴጅ, R - በወረዳው ውስጥ የኤሌክትሪክ መከላከያ, t - የመልቀቂያ ጊዜ.}

በኤሌክትሪካዊ ዑደት ውስጥ በማጣመር

በ ውስጥ የሚገኙትን የ capacitors አቅም ለማወቅየኤሌክትሪክ ዑደት, በሁለት የተለያዩ መንገዶች ሊጣመሩ እንደሚችሉ መታወስ አለበት:

1. ተከታታይ ግንኙነት፡ 1/ሲ_s =1/ሲ₁+1/C₂+ …+1/C_.
2. ትይዩ ግንኙነት፡ C_s =C₁+C₂+…+C_.

C_{s - አጠቃላይ የ n capacitors አቅም። የ capacitors አጠቃላይ የኤሌክትሪክ አቅም የሚወሰነው ከሒሳብ አገላለጾች ጋር በሚመሳሰሉ ቀመሮች ነው ለጠቅላላው የኤሌክትሪክ መከላከያ፣ የመሳሪያዎች ተከታታይ ግንኙነት ቀመር ብቻ ለተቃዋሚዎች ትይዩ ግንኙነት እና በተቃራኒው።}