संधारित्र

संधारित्र किंवा विद्युत संग्राहक (इंग्लिश:कॅपेसिटर) विद्युत उर्जा साठविणारे उपकरण आहे. यात दोन किंवा दोन पेक्षा अधिक संवाहक पट्टांच्या संचांनी बनलेला एक घटक असतो, ज्यामध्ये एक पातळ निरोधक असताे आणि या संचाला सिरॅमिक किंवा प्लॅस्टिकच्या डब्यामध्ये ठेवलेले असते. अशी याची सर्वसाधारण संरचना असते. याचे साधे उदाहरण म्हणजे समांतर-पट्ट संधारित्र. संधारित्राच्या एका पट्टावर संपूर्ण धन भार (+Q) संचयित असेल, तर तेवढ्याच प्रमाणात ऋण भार (-Q) दुसऱ्या पट्टावर असतो. त्यामुळे संधारित्राला भार (Q) आहे असे म्हणण्यात येते.

कॅपेसिटरचा प्रभाव कपॅसिटीन्स म्हणून ओळखला जातो. सर्किटमध्ये जवळपास असलेल्या दोन विद्युत वाहकांमधील काही कॅपेसिटन्स अस्तित्वात असताना, एक कॅपेसिटर हा एक घटक आहे जो सर्किटमध्ये कॅपेसिटन्स जोडण्यासाठी डिझाइन केलेला असतो. कॅपेसिटर मूळतः कंडेनसर किंवा कंडेन्सेटर म्हणून ओळखला जात असे

संधारित्राचे अनेक उपयोजन आहेत. उदा., संगणकाच्या स्मृतीमध्ये साठविलेली माहिती विद्युत प्रवाहात खंड पडल्यास गमवावी लागू नये म्हणून संगणकाच्या अंकीय मंडलावर संधारित्राचा वापर करण्यात येतो. विद्युत प्रवाहाच्या खंडतेमुळे ही माहिती संधारित्रावर विद्युत ऊर्जेच्या स्वरूपात असते. तसेच बनावट विद्युत संकेत वळवण्यासाठी गाळण म्हणून संधारित्र अधिक महत्त्वाची भूमिका बजावतात आणि त्यामुळे संवेदनशील घटक आणि विद्युत लाटामुळे होणारे विद्युत मंडलाचे नुकसान टाळता येते.

संधारित्राचा आणखी एक सामान्य प्रकार म्हणजे विद्युत अपघटनी संधारित्र (Electrolyte capacitor) आहे, जो लहान पाकीटामध्ये उच्च धारिता संधारित्र आहे.

संगणकातील इतर घटकांप्रमाणे, संधारित्र अयशस्वी होऊ शकतात आणि जेव्हा ते संगणकात अयशस्वी होतात तेव्हा ते इतर घटकांना अयशस्वी होण्यास कारणीभूत ठरतात. मदरबोर्डावरील संधारित्र अयशस्वी होतात तेव‌्‌हा संगणक सुरू करता येत नाही. या परिस्थितीत एकतर संधारित्र बदलणे आवश्यक असते किंवा संगणकात नवीन मदरबोर्ड ठेवणे आवश्यक असते.

संधारित्राचे मानक एकक फॅराडे (F) आहे.

• 1 µF =10-6F (µF = मायक्रो फॅराडे)
• 1 pF = 10-12 F (pF = पिकोफॅराडे)

इतिहास

ऑक्टोबर १७४५ मध्ये, जर्मनीच्या पोमेरेनियाच्या एवाल्ड जॉर्ज वॉन क्लेइस्टला असे आढळले की हाताने धारण केलेल्या काचेच्या भांड्यात पाण्याचे प्रमाण असलेल्या वायरद्वारे उच्च-व्होल्टेज इलेक्ट्रोस्टेटिक जनरेटरला जोडले जाऊ शकते.  वॉन क्लेइस्टच्या हाताने आणि पाण्याने कंडक्टर म्हणून काम केले, आणि किलकिले एक डायलेक्ट्रिक (जरी त्या वेळी यंत्रणेचे तपशील चुकीचे ओळखले गेले होते). वॉन क्लीइस्टला आढळले की वायरला स्पर्श केल्याने एक परिणामकारक ठिणगी पडली, ती इलेक्ट्रोस्टेटिक मशीनमधून मिळवलेल्यापेक्षा जास्त वेदनादायक होती. पुढच्या वर्षी, डच भौतिकशास्त्रज्ञ पीटर व्हॅन मुश्नब्रोक यांनी अशाच प्रकारचे कॅपेसिटर शोध लावला, ज्याला लेडेन जार असे नाव देण्यात आले होते, जिथे त्यांनी काम केले तेथे लिडेन विद्यापीठ होते. “मला फ्रान्सच्या राज्यासाठी दुसरा धक्का बसणार नाही,” असे लिहिलेल्या धक्क्याच्या सामर्थ्याने तोही प्रभावित झाला.

सुत्र

$C=Q/V$

जेथे V हे कॅपेसिटरवरील व्होल्टेज आहे, Q हे कॅपेसिटरवर साठवलेले शुल्क आहे आणि C हे कॅपेसिटरचे कॅपॅसिटन्स आहे.

E = 1/2CV²

कॅपेसिटरमध्ये साठवलेली ऊर्जा कॅपेसिटरमध्ये साठवलेली ऊर्जा म्हणजे कॅपेसिटर चार्ज करण्यासाठी केलेले काम. हे कॅपेसिटन्स, व्होल्टेज आणि व्होल्टेजच्या अर्ध्या चौरसाच्या गुणाकाराच्या समान आहे. कॅपेसिटरमध्ये साठवलेल्या ऊर्जेचे सूत्र आहे:

जेथे E ही कॅपेसिटरमध्ये साठवलेली ऊर्जा आहे, C हे कॅपेसिटरचे कॅपॅसिटन्स आहे आणि V हे कॅपेसिटरमधील व्होल्टेज आहे

कॅपेसिटरमध्ये उर्जा संग्रहित केली जाते

कॅपेसिटन्स हे कॅपेसिटरच्या इलेक्ट्रिकल चार्ज संचयित करण्याच्या क्षमतेचे मोजमाप आहे. हे प्रत्येक प्लेटवर संचयित केलेल्या शुल्काच्या प्रमाणात प्लेट्सवर लागू केलेल्या व्होल्टेजचे गुणोत्तर म्हणून परिभाषित केले जाते. कॅपेसिटन्सचे एकक फॅराड (F) आहे, ज्याचे नाव मायकेल फॅराडे आहे.

एका फॅराडची व्याख्या कॅपेसिटरची कॅपॅसिटन्स म्हणून केली जाते जी त्यावर एक व्होल्ट (V) चा व्होल्टेज लागू केल्यावर एक कूलॉम्ब (C) चा चार्ज ठेवेल. तथापि, फॅराड हे कॅपेसिटन्सचे खूप मोठे एकक आहे, म्हणून कॅपेसिटर सामान्यत: मायक्रोफॅरॅड्स (µF), नॅनोफॅरॅड्स (nF), किंवा पिकोफाराड्स (pF) सारख्या लहान युनिट्समध्ये मोजले जातात.

कॅपेसिटरमध्ये संग्रहित केलेली एकूण उर्जा (जूलमध्ये व्यक्त केलेली) न चार्ज झालेल्या अवस्थेतून विद्युत क्षेत्राच्या स्थापनेत केलेल्या एकूण कामांइतकीच आहे.

कॅपेसिटरचे प्रकार

1. कुंभारकामविषयक कॅपेसिटर
2. फिल्म आणि पेपर कॅपेसिटर
3. अ‍ॅल्युमिनियम, टँटलम आणि निओबियम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर
4. पॉलिमर कॅपेसिटर
5. सिल्व्हर मीका, ग्लास, सिलिकॉन, एर-गॅप आणि व्हॅक्यूम कॅपेसिटर
6. सुपरकापेसिटर

सिरीज मध्ये कॅपेसिटर

मालिकेत जोडलेल्या n कॅपेसिटरची समतुल्य कॅपेसिटन्स खालील सूत्राद्वारे दिली आहे:

  1/Cz= 1/C1+ 1/C2 + 1/C3+……….1/Cn

जर दोन कॅपॅसिटर मालिकेत जोडलेले असतील, तर त्यांचे समतुल्य कॅपॅसिटन्स खालील साध्या सूत्रावरून काढले जाऊ शकते-

   Cz= C1C2/ (C1+C2)

आणि जर दोन्ही कॅपॅसिटर समान मूल्याचे असतील, तर मालिकेत जोडलेले असताना, त्यांची समतुल्य कॅपॅसिटन्स प्रत्येकाच्या कॅपेसिटन्सच्या अर्धी होईल. उदाहरणार्थ, 20 मायक्रोफॅरॅडचे दोन कॅपेसिटर मालिकेत जोडलेले असल्यास, समतुल्य कॅपेसिटन्स 10 मायक्रोफॅरॅड असेल.

पॅरेरल  मध्ये कॅपेसिटर

जेव्हा कॅपेसिटरची पॅरेरल  व्यवस्थित केली जाते, तेव्हा सर्व कॅपेसिटरमध्ये प्रत्येक टोकात समान व्होल्टेज असते.

समांतर जोडलेल्या कॅपेसिटरची एकूण कॅपॅसिटन्स (समतुल्य कॅपेसिटन्स) त्यांच्या कॅपेसिटन्सच्या बेरजेइतकी असते. Cz= C1+C2+C3+……..+Cn

उदाहरणार्थ, जर 10 मायक्रोफॅरॅड्सचे 5 कॅपेसिटर समांतर जोडले गेले, तर त्यांची एकूण कॅपेसिटन्स 50 मायक्रोफॅरॅड्स असेल.

संदर्भ

1. Electrical4U. "What is Capacitor? What is Capacitance? | Electrical4U". https://www.electrical4u.com/ (इंग्लिश भाषेत). 2020-08-12 रोजी पाहिले. External link in |website= (सहाय्य) 2. ^ "Capacitors and capacitance (video)". Khan Academy (इंग्लिश भाषेत). 2020-08-12 रोजी पाहिले. 3. Electricaltechnology.xyz Capacitance Formula, Capacitance,Capacitance Units (इंग्लिश भाषेत). 2023-04-16 रोजी पाहिले