کیپسیٹر کو چارج اور ڈسچارج کرنا

کپیسیٹر چارج

کیپسیٹر کو چارج کرنے کے لیے، آپ کو اسے ڈی سی سرکٹ سے جوڑنے کی ضرورت ہے۔ انجیر میں۔ 1 کیپسیٹر چارجنگ سرکٹ دکھاتا ہے۔ Capacitor C جنریٹر کے ٹرمینلز سے جڑا ہوا ہے۔ کلید کو سرکٹ کو بند کرنے یا کھولنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ آئیے ایک کپیسیٹر کو چارج کرنے کے عمل پر تفصیلی نظر ڈالتے ہیں۔

جنریٹر میں اندرونی مزاحمت ہوتی ہے۔ جب سوئچ بند ہو جائے گا، کیپسیٹر ای کے برابر پلیٹوں کے درمیان وولٹیج پر چارج کرے گا۔ وغیرہ v. جنریٹر: Uc = E. اس صورت میں، جنریٹر کے مثبت ٹرمینل سے منسلک پلیٹ ایک مثبت چارج (+q) وصول کرتی ہے، اور دوسری پلیٹ برابر منفی چارج (-q) وصول کرتی ہے۔ چارج q کا سائز کپیسیٹر C کی گنجائش اور اس کی پلیٹوں پر موجود وولٹیج کے براہ راست متناسب ہے: q = CUc

پہ 1… کیپسیٹر چارجنگ سرکٹ

کیپسیٹر پلیٹوں کو چارج کرنے کے لیے، ان میں سے ایک کا حاصل کرنا اور دوسرے کا الیکٹران کی ایک خاص مقدار کھونا ضروری ہے۔الیکٹرانوں کی ایک پلیٹ سے دوسری پلیٹ میں منتقلی بیرونی سرکٹ کے ساتھ جنریٹر کی الیکٹرو موٹیو فورس کے ذریعے کی جاتی ہے، اور سرکٹ کے ساتھ چارجز کو حرکت دینے کا عمل ایک برقی کرنٹ سے زیادہ کچھ نہیں ہوتا، جسے چارجنگ capacitive کرنٹ کہا جاتا ہے۔

قیمت میں چارج کرنٹ عام طور پر ایک سیکنڈ کے ہزارویں حصے میں بہتا ہے جب تک کہ کپیسیٹر کے پار وولٹیج e کے برابر قدر تک نہ پہنچ جائے۔ وغیرہ v. جنریٹر۔ چارجنگ کے دوران کیپسیٹر کی پلیٹوں پر وولٹیج میں اضافے کا گراف تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 2، a، جس سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ وولٹیج Uc آسانی سے بڑھتا ہے، پہلے تیزی سے، اور پھر زیادہ سے زیادہ آہستہ، جب تک کہ یہ e کے برابر نہ ہو جائے۔ وغیرہ v. جنریٹر E. اس کے بعد، کپیسیٹر کے پار وولٹیج میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔

چاول۔ 2. کپیسیٹر کو چارج کرتے وقت وولٹیج اور کرنٹ کے گراف

جیسے جیسے کیپسیٹر چارج ہوتا ہے، ایک چارج کرنٹ سرکٹ سے گزرتا ہے۔ چارج کرنٹ گراف تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 2، ب. ابتدائی لمحے میں، چارجنگ کرنٹ کی سب سے بڑی قدر ہوتی ہے، کیونکہ کپیسیٹر میں وولٹیج اب بھی صفر ہے، اور اوہم کے قانون iotax = E/Ri کے مطابق، چونکہ تمام e.، وغیرہ۔ c جنریٹر ریزسٹنس Ri پر لگایا جاتا ہے۔

جیسے جیسے کپیسیٹر چارج ہوتا ہے، یعنی اس کے پار وولٹیج بڑھتا ہے، یہ چارجنگ کرنٹ کے لیے کم ہوجاتا ہے۔ جب کپیسیٹر میں پہلے سے ہی ایک وولٹیج موجود ہو تو، مزاحمت کے پار وولٹیج کا ڈراپ e کے درمیان فرق کے برابر ہوگا۔ وغیرہ v. جنریٹر اور کپیسیٹر وولٹیج، یعنی E - U s کے برابر۔ لہذا itax = (E-Us) / Ri

یہاں سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ جیسے جیسے Uc بڑھتا ہے، icharge ہوتا ہے اور Uc = E پر چارج کرنٹ صفر ہو جاتا ہے۔

اوہم کے قانون کے بارے میں مزید پڑھیں: سرکٹ کے ایک حصے کے لیے اوہم کا قانون

کیپسیٹر چارج کرنے کے عمل کا دورانیہ دو مقداروں پر منحصر ہے:

1) جنریٹر Ri کی اندرونی مزاحمت سے،

2) کپیسیٹر C کی گنجائش سے۔

انجیر میں۔ 2 10 مائکروفراڈز کی گنجائش والے کپیسیٹر کے لیے خوبصورت کرنٹ کے گراف دکھاتا ہے: وکر 1 e کے ساتھ جنریٹر سے چارج کرنے کے عمل سے مطابقت رکھتا ہے۔ وغیرہ E = 100 V کے ساتھ اور اندرونی مزاحمت Ri = 10 Ohm کے ساتھ، وکر 2 اسی e کے ساتھ جنریٹر سے چارج کرنے کے عمل سے مطابقت رکھتا ہے۔ کے ساتھ، لیکن کم اندرونی مزاحمت کے ساتھ: Ri = 5 اوہم۔

ان منحنی خطوط کے موازنہ سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ جنریٹر کی کم اندرونی مزاحمت کے ساتھ، ابتدائی لمحے میں خوبصورت کرنٹ کی طاقت زیادہ ہوتی ہے اور اس لیے چارج کرنے کا عمل تیز ہوتا ہے۔

چاول۔ 2. مختلف مزاحمتوں پر چارج کرنٹ کے گراف

انجیر میں۔ 3 ایک ہی جنریٹر سے چارج کرتے وقت چارجنگ کرنٹ کے گراف کا موازنہ کرتا ہے۔ وغیرہ E = 100 V اور اندرونی مزاحمت Ri = 10 ohms کے دو capacitors کے مختلف صلاحیتوں کے ساتھ: 10 microfarads (curve 1) اور 20 microfarads (curve 2)۔

ابتدائی چارجنگ کرنٹ iotax = E /Ri = 100/10 = 10 دونوں کیپسیٹرز ایک جیسے ہیں، چونکہ ایک بڑی صلاحیت والا کپیسیٹر زیادہ بجلی ذخیرہ کرتا ہے، تو اس کے چارجنگ کرنٹ میں زیادہ وقت لگتا ہے، اور چارج کرنے کا عمل زیادہ طویل ہوتا ہے۔

چاول۔ 3. مختلف صلاحیتوں کے ساتھ کرنٹ چارج کرنے کی میزیں۔

کپیسیٹر ڈسچارج

چارج شدہ کیپسیٹر کو جنریٹر سے منقطع کریں اور اس کی پلیٹوں کے ساتھ مزاحمت جوڑ دیں۔

Capacitor Us کی پلیٹوں پر ایک وولٹیج ہے، لہذا، بند سرکٹ میں، ایک کرنٹ جسے ڈسچارج capacitive کرنٹ آئر کہتے ہیں، بہے گا۔

کرنٹ کیپسیٹر کی مثبت پلیٹ سے منفی پلیٹ کی مزاحمت کے ذریعے بہتا ہے۔ یہ منفی پلیٹ سے مثبت میں اضافی الیکٹرانوں کی منتقلی کے مساوی ہے، جہاں وہ غیر حاضر ہیں۔قطار کے فریموں کا عمل اس وقت تک ہوتا ہے جب تک کہ دو پلیٹوں کے پوٹینشل برابر نہ ہو جائیں، یعنی ان کے درمیان ممکنہ فرق صفر ہو جاتا ہے: Uc = 0۔

انجیر میں۔ 4a قدر Uco = 100 V سے صفر تک خارج ہونے کے دوران کیپسیٹر میں وولٹیج کی کمی کا گراف دکھاتا ہے، اور وولٹیج پہلے تیزی سے کم ہوتا ہے، اور پھر آہستہ آہستہ۔

انجیر میں۔ 4، b خارج ہونے والے کرنٹ میں ہونے والی تبدیلیوں کا گراف دکھاتا ہے۔ خارج ہونے والے کرنٹ کی طاقت مزاحمت R کی قدر پر منحصر ہے اور Ohm کے قانون ires = Uc/R کے مطابق

چاول۔ 4. کیپسیٹر ڈسچارج کے دوران وولٹیج اور کرنٹ کا گراف

ابتدائی لمحے میں، جب کیپسیٹر کی پلیٹوں پر وولٹیج سب سے زیادہ ہوتا ہے، تو ڈسچارج کرنٹ بھی سب سے بڑا ہوتا ہے، اور ڈسچارج کے دوران Uc میں کمی کے ساتھ، ڈسچارج کرنٹ بھی کم ہوجاتا ہے۔ Uc = 0 پر، ڈسچارج کرنٹ رک جاتا ہے۔

ضائع کرنے کی مدت پر منحصر ہے:

1) کپیسیٹر C کی گنجائش سے

2) مزاحمت R کی قدر پر جس سے کیپسیٹر خارج ہوتا ہے۔

R مزاحمت جتنی زیادہ ہوگی، اخراج اتنا ہی سست ہوگا۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ ایک بڑی مزاحمت کے ساتھ، خارج ہونے والے کرنٹ کی طاقت کم ہوتی ہے اور کیپسیٹر کی پلیٹوں پر چارج کی مقدار آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے۔

یہ ایک ہی کپیسیٹر کے خارج ہونے والے کرنٹ کے گراف میں دکھایا جا سکتا ہے، جس کی گنجائش 10 μF ہے اور اسے 100 V کے وولٹیج پر چارج کیا جا سکتا ہے، مزاحمت کی دو مختلف قدروں پر (تصویر 5): وکر 1 — R پر =40 اوہم، ioresr = UcО/ R = 100/40 = 2.5 A اور وکر 2 — 20 Ohm ioresr = 100/20 = 5 A پر۔

چاول۔ 5. مختلف مزاحمتوں پر خارج ہونے والے دھاروں کے گراف

جب کیپیسیٹر کی گنجائش بڑی ہوتی ہے تو خارج ہونے والا مادہ بھی آہستہ ہوتا ہے۔اس کی وجہ یہ ہے کہ کپیسیٹر پلیٹوں پر زیادہ گنجائش کے ساتھ، زیادہ بجلی (زیادہ چارج) ہوتی ہے اور چارج ختم ہونے میں زیادہ وقت لگے گا۔ یہ ایک ہی صلاحیت کے دو کیپسیٹرز کے لیے خارج ہونے والے کرنٹ کے گراف سے واضح طور پر دکھایا گیا ہے، جو 100 V کے ایک ہی وولٹیج پر چارج کیے گئے اور مزاحمت R= 40 اوہم (تصویر 6: منحنی 1 — ایک کیپسیٹر کے لیے۔ 10 مائکروفراڈز اور وکر 2 - 20 مائکروفراڈز کی گنجائش والے کپیسیٹر کے لیے)۔

چاول۔ 6. مختلف طاقتوں پر خارج ہونے والے دھاروں کے گراف

غور کیے گئے عمل سے، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ کیپسیٹر والے سرکٹ میں کرنٹ صرف چارجنگ اور ڈسچارج کے لمحات میں بہتا ہے، جب پلیٹوں پر وولٹیج تبدیل ہوتا ہے۔

اس کی وضاحت اس حقیقت سے ہوتی ہے کہ جب وولٹیج بدلتا ہے تو پلیٹوں پر چارج کی مقدار بدل جاتی ہے، اور اس کے لیے سرکٹ کے ساتھ چارجز کی نقل و حرکت کی ضرورت ہوتی ہے، یعنی ایک برقی رو کا سرکٹ سے گزرنا ضروری ہے۔ چارج شدہ کپیسیٹر براہ راست کرنٹ نہیں گزارتا کیونکہ اس کی پلیٹوں کے درمیان ڈائی الیکٹرک سرکٹ کو کھولتا ہے۔

کپیسیٹر توانائی

چارجنگ کے عمل کے دوران، کپیسیٹر توانائی کو جنریٹر سے حاصل کرکے ذخیرہ کرتا ہے۔ جب ایک کپیسیٹر ڈسچارج ہوتا ہے تو برقی میدان کی تمام توانائی ہیٹ انرجی میں بدل جاتی ہے، یعنی یہ مزاحمت کو گرم کرنے کے لیے جاتی ہے جس کے ذریعے کیپسیٹر خارج ہوتا ہے۔ کپیسیٹر کی کپیسیٹینس اور اس کی پلیٹوں میں وولٹیج جتنی زیادہ ہوگی، کپیسیٹر کے برقی میدان کی توانائی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ وولٹیج U پر چارج کی گئی صلاحیت C کے کپیسیٹر کے پاس موجود توانائی کی مقدار اس کے برابر ہے: W = Wc = CU2/2

ایک مثال. Capacitor C = 10 μF وولٹیج Uc = 500 V پر چارج کیا گیا۔اس توانائی کا تعین کریں جو حرارت کی قوت میں اس مزاحمت پر جاری کی جائے گی جس کے ذریعے کیپسیٹر خارج ہوتا ہے۔

جواب دیں۔ خارج ہونے والے مادہ کے دوران، کیپسیٹر کی طرف سے ذخیرہ شدہ تمام توانائی گرمی میں تبدیل ہوجائے گی. لہذا W = Wc = CU2/2 = (10 x 10-6 x 500) / 2 = 1.25 J۔