ক্যাপাসিটর চার্জ করা এবং ডিসচার্জ করা

ক্যাপাসিটরের চার্জ

ক্যাপাসিটর চার্জ করতে, আপনাকে এটি ডিসি সার্কিটের সাথে সংযুক্ত করতে হবে। ডুমুরে। 1 ক্যাপাসিটর চার্জিং সার্কিট দেখায়। ক্যাপাসিটর সি জেনারেটরের টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত। সার্কিট বন্ধ বা খুলতে কী ব্যবহার করা যেতে পারে। আসুন ক্যাপাসিটর চার্জ করার প্রক্রিয়াটি বিস্তারিতভাবে দেখে নেওয়া যাক।

জেনারেটরের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। যখন সুইচ বন্ধ করা হয়, তখন ক্যাপাসিটরটি প্লেটগুলির মধ্যে e এর সমান ভোল্টেজে চার্জ করবে। ইত্যাদি v. জেনারেটর: Uc = E. এই ক্ষেত্রে, জেনারেটরের ধনাত্মক টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত প্লেটটি একটি ধনাত্মক চার্জ (+q) গ্রহণ করে এবং দ্বিতীয় প্লেটটি সমান ঋণাত্মক চার্জ (-q) গ্রহণ করে। চার্জ q এর আকার ক্যাপাসিটর C এর ক্ষমতা এবং এর প্লেটের ভোল্টেজের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক: q = CUc

পি. 1… ক্যাপাসিটর চার্জিং সার্কিট

ক্যাপাসিটর প্লেট চার্জ করার জন্য, তাদের একটি লাভ করা এবং অন্যটির একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ইলেকট্রন হারানো প্রয়োজন।এক প্লেট থেকে অন্য প্লেটে ইলেকট্রন স্থানান্তর জেনারেটরের ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স দ্বারা বাহ্যিক সার্কিট বরাবর সঞ্চালিত হয় এবং সার্কিট বরাবর চার্জ সরানোর প্রক্রিয়াটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ ছাড়া আর কিছুই নয়, যাকে চার্জিং ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট বলা হয়।

চার্জিং কারেন্ট সাধারণত সেকেন্ডের হাজার ভাগে প্রবাহিত হয় যতক্ষণ না ক্যাপাসিটর জুড়ে ভোল্টেজ e এর সমান একটি মান পর্যন্ত পৌঁছায়। ইত্যাদি v. জেনারেটর। চার্জ করার সময় ক্যাপাসিটরের প্লেটে ভোল্টেজ বৃদ্ধির গ্রাফ চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2, a, যা থেকে দেখা যায় যে ভোল্টেজ Uc মসৃণভাবে বৃদ্ধি পায়, প্রথমে দ্রুত এবং তারপর আরও ধীরে ধীরে, যতক্ষণ না এটি e এর সমান হয়। ইত্যাদি v. জেনারেটর E. এর পরে, ক্যাপাসিটর জুড়ে ভোল্টেজ অপরিবর্তিত থাকে।

ভাত। 2. ক্যাপাসিটর চার্জ করার সময় ভোল্টেজ এবং কারেন্টের গ্রাফ

ক্যাপাসিটর চার্জ হওয়ার সাথে সাথে সার্কিটের মধ্য দিয়ে চার্জিং কারেন্ট প্রবাহিত হয়। চার্জ বর্তমান গ্রাফ চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2, খ. প্রাথমিক মুহুর্তে, চার্জিং কারেন্টের সর্বাধিক মান রয়েছে, যেহেতু ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ এখনও শূন্য, এবং ওহমের সূত্র অনুসারে iotax = E /Ri, যেহেতু সমস্ত e., ইত্যাদি। c জেনারেটর রেজিস্ট্যান্স Ri এ প্রয়োগ করা হয়।

ক্যাপাসিটর চার্জ হওয়ার সাথে সাথে, অর্থাৎ এটি জুড়ে ভোল্টেজ বাড়ায়, এটি চার্জিং কারেন্টের জন্য হ্রাস পায়। যখন ইতিমধ্যেই ক্যাপাসিটর জুড়ে একটি ভোল্টেজ থাকে, তখন রেজিস্ট্যান্স জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ e এর মধ্যে পার্থক্যের সমান হবে। ইত্যাদি v. জেনারেটর এবং ক্যাপাসিটর ভোল্টেজ, অর্থাৎ E - U s এর সমান। অতএব itax = (E-Us) / Ri

এখান থেকে দেখা যায় যে Uc বাড়ার সাথে সাথে icharge এবং Uc = E এ চার্জিং কারেন্ট শূন্য হয়ে যায়।

এখানে ওহমের আইন সম্পর্কে আরও পড়ুন: সার্কিটের একটি অংশের জন্য ওহমের সূত্র

ক্যাপাসিটর চার্জিং প্রক্রিয়ার সময়কাল দুটি পরিমাণের উপর নির্ভর করে:

1) জেনারেটর Ri এর অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ থেকে,

2) ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স থেকে C

ডুমুরে। 2 10 মাইক্রোফ্যারাডের ক্ষমতা সহ একটি ক্যাপাসিটরের জন্য মার্জিত স্রোতের গ্রাফ দেখায়: বক্ররেখা 1 ই সহ একটি জেনারেটর থেকে চার্জিং প্রক্রিয়ার সাথে মিলে যায়। ইত্যাদি E = 100 V এবং একটি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের সাথে Ri = 10 ওহম, বক্ররেখা 2 একই e সহ একটি জেনারেটর থেকে চার্জিং প্রক্রিয়ার সাথে মিলে যায়। সঙ্গে pr, কিন্তু কম অভ্যন্তরীণ রোধ সহ: Ri = 5 ওহম।

এই বক্ররেখাগুলির তুলনা থেকে, এটি দেখা যায় যে জেনারেটরের কম অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের সাথে, প্রাথমিক মুহুর্তে মার্জিত কারেন্টের শক্তি বেশি এবং তাই চার্জিং প্রক্রিয়াটি দ্রুততর হয়।

ভাত। 2. বিভিন্ন প্রতিরোধে চার্জিং কারেন্টের গ্রাফ

ডুমুরে। 3 ই এর সাথে একই জেনারেটর থেকে চার্জ করার সময় চার্জিং কারেন্টের গ্রাফের তুলনা করে। ইত্যাদি E = 100 V এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের Ri = 10 ওহম দুটি ক্যাপাসিটরের বিভিন্ন ক্ষমতা সহ: 10 মাইক্রোফ্যারাড (বক্ররেখা 1) এবং 20 মাইক্রোফ্যারাড (বক্ররেখা 2)।

প্রাথমিক চার্জিং কারেন্ট iotax = E /Ri = 100/10 = 10 উভয় ক্যাপাসিটর একই, যেহেতু একটি বড় ধারণক্ষমতার একটি ক্যাপাসিটর বেশি বিদ্যুৎ সঞ্চয় করে, তাহলে এর চার্জিং কারেন্ট আরও বেশি সময় নেয় এবং চার্জিং প্রক্রিয়াটি আরও দীর্ঘ হয়।

ভাত। 3. বিভিন্ন ক্ষমতা সহ চার্জিং কারেন্টের টেবিল

ক্যাপাসিটরের স্রাব

জেনারেটর থেকে চার্জ করা ক্যাপাসিটর সংযোগ বিচ্ছিন্ন করুন এবং এর প্লেটের সাথে একটি প্রতিরোধ সংযুক্ত করুন।

ক্যাপাসিটর Us এর প্লেটে একটি ভোল্টেজ রয়েছে, তাই, একটি বদ্ধ সার্কিটে, ডিসচার্জ ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট আইরস নামে একটি কারেন্ট প্রবাহিত হবে।

নেতিবাচক প্লেটের প্রতিরোধের মাধ্যমে ক্যাপাসিটরের ধনাত্মক প্লেট থেকে কারেন্ট প্রবাহিত হয়। এটি নেতিবাচক প্লেট থেকে ধনাত্মক দিকে অতিরিক্ত ইলেকট্রনের রূপান্তরের সাথে মিলে যায়, যেখানে তারা অনুপস্থিত।সারি ফ্রেমের প্রক্রিয়াটি ঘটে যতক্ষণ না দুটি প্লেটের সম্ভাব্যতা সমান হয়, অর্থাৎ তাদের মধ্যে সম্ভাব্য পার্থক্য শূন্য হয়ে যায়: Uc = 0।

ডুমুরে। 4a Uco = 100 V মান থেকে শূন্য থেকে স্রাবের সময় ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজের হ্রাসের গ্রাফ দেখায় এবং ভোল্টেজটি প্রথমে দ্রুত হ্রাস পায় এবং তারপরে আরও ধীরে ধীরে।

ডুমুরে। 4, b স্রাব কারেন্টের পরিবর্তনের গ্রাফ দেখায়। ডিসচার্জ কারেন্টের শক্তি নির্ভর করে রেজিস্ট্যান্স R এর মানের উপর এবং ওহমের সূত্র অনুযায়ী ires = Uc/R

ভাত। 4. ক্যাপাসিটর স্রাবের সময় ভোল্টেজ এবং স্রোতের গ্রাফ

প্রাথমিক মুহুর্তে, যখন ক্যাপাসিটরের প্লেটের ভোল্টেজ সর্বাধিক হয়, তখন স্রাব প্রবাহও সর্বাধিক হয় এবং স্রাবের সময় Uc হ্রাসের সাথে, স্রাব প্রবাহও হ্রাস পায়। Uc = 0 এ, স্রাব প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায়।

নিষ্পত্তির সময়কাল নির্ভর করে:

1) ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স থেকে C

2) রেজিস্ট্যান্স R এর মানের উপর যা ক্যাপাসিটর ডিসচার্জ করে।

R প্রতিরোধ ক্ষমতা যত বেশি হবে, স্রাব তত ধীর হবে। এটি এই কারণে যে একটি বড় প্রতিরোধের সাথে, স্রাব স্রোতের শক্তি কম এবং ক্যাপাসিটরের প্লেটগুলিতে চার্জের পরিমাণ ধীরে ধীরে হ্রাস পায়।

এটি একই ক্যাপাসিটরের ডিসচার্জ কারেন্টের গ্রাফে দেখানো যেতে পারে, যার ধারণক্ষমতা 10 μF এবং 100 V এর ভোল্টেজে চার্জ করা হয়, দুটি ভিন্ন ভিন্ন মানের রোধে (চিত্র 5): বক্ররেখা 1 — R-এ =40 ওহম, ioresr = UcО/ R = 100/40 = 2.5 A এবং বক্ররেখা 2 — 20 Ohm ioresr = 100/20 = 5 A।

ভাত। 5. বিভিন্ন প্রতিরোধে স্রাব স্রোতের গ্রাফ

ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স বড় হলে স্রাবও ধীর হয়।কারণ ক্যাপাসিটরের প্লেটে বেশি ক্যাপাসিট্যান্স থাকলে সেখানে বেশি বিদ্যুৎ (বেশি চার্জ) থাকে এবং চার্জ নিষ্কাশন হতে আরও বেশি সময় লাগবে। এটি একই ক্ষমতার দুটি ক্যাপাসিটরের জন্য স্রাব প্রবাহের গ্রাফ দ্বারা স্পষ্টভাবে দেখানো হয়েছে, 100 V এর একই ভোল্টেজে চার্জ করা হয়েছে এবং একটি রোধ R= 40 ohms (চিত্র 6: বক্ররেখা 1 - একটি ক্যাপাসিটরের জন্য একটি ধারণক্ষমতার জন্য) 10 মাইক্রোফ্যারাড এবং বক্ররেখা 2 - 20 মাইক্রোফ্যারাডের ক্ষমতা সহ ক্যাপাসিটরের জন্য)।

ভাত। 6. বিভিন্ন শক্তিতে স্রাব স্রোতের গ্রাফ

বিবেচিত প্রক্রিয়াগুলি থেকে, এটি উপসংহারে আসা যেতে পারে যে একটি ক্যাপাসিটর সহ একটি সার্কিটে, কারেন্ট কেবল চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের মুহুর্তে প্রবাহিত হয়, যখন প্লেটের ভোল্টেজ পরিবর্তন হয়।

এটি এই সত্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে যখন ভোল্টেজ পরিবর্তিত হয়, প্লেটগুলিতে চার্জের পরিমাণ পরিবর্তিত হয় এবং এর জন্য সার্কিট বরাবর চার্জের চলাচল প্রয়োজন, অর্থাৎ, একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ অবশ্যই সার্কিটের মধ্য দিয়ে যেতে হবে। একটি চার্জযুক্ত ক্যাপাসিটর সরাসরি কারেন্ট পাস করে না কারণ এর প্লেটের মধ্যে অস্তরক সার্কিটটি খুলে দেয়।

ক্যাপাসিটর শক্তি

চার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, ক্যাপাসিটর জেনারেটর থেকে শক্তি গ্রহণ করে সঞ্চয় করে। যখন একটি ক্যাপাসিটর ডিসচার্জ করা হয়, তখন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সমস্ত শক্তি তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, অর্থাৎ, এটি তাপ প্রতিরোধের জন্য যায় যার মাধ্যমে ক্যাপাসিটরটি নিঃসৃত হয়। ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স এবং এর প্লেট জুড়ে ভোল্টেজ যত বেশি, ক্যাপাসিটরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি তত বেশি। একটি ভোল্টেজ U-তে চার্জ করা ধারণক্ষমতা C ক্যাপাসিটরের শক্তির পরিমাণ সমান: W = Wc = CU2/2

একটি উদাহরণ. ক্যাপাসিটর C = 10 μF ভোল্টেজ Uc = 500 V এ চার্জ করা হয়েছে।যে শক্তির দ্বারা ক্যাপাসিটরটি নিঃসৃত হয় সেই প্রতিরোধে তাপের শক্তিতে নির্গত হবে তা নির্ধারণ করুন।

উত্তর. স্রাবের সময়, ক্যাপাসিটর দ্বারা সঞ্চিত সমস্ত শক্তি তাপে রূপান্তরিত হবে। অতএব W = Wc = CU2/2 = (10 x 10-6 x 500) / 2 = 1.25 J।