धारिता: Difference between revisions
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'''''कैपेसिटेंस [[ विद्युत कंडक्टर |विद्युत कंडक्टर]] (''''' इलेक्ट्रिक कंडक्टर) पर संग्रहीत [[ आवेश |आवेश]] की मात्रा और विद्युत क्षमता में अंतर का अनुपात है। धारिता के दो प्रकार है जो आपस में एक दूसरे से सम्बंधित है: ''सेल्फ कैपेसिटेंस (आत्म धारिता) ''और ''म्यूचुअल कैपेसिटेंस (पारस्परिक धारिता)''।<ref name=Harrington_2003>{{cite book |last=Harrington |first=Roger F. |author-link=Roger F. Harrington |title=Introduction to Electromagnetic Engineering |publisher=Dover Publications |year=2003 |edition=1st |page=43 |isbn=0-486-43241-6}}</ref>{{rp|237–238}} कोई भी वस्तु जिसे विद्युत रूप से | '''''कैपेसिटेंस [[ विद्युत कंडक्टर |विद्युत कंडक्टर]] (''''' इलेक्ट्रिक कंडक्टर) पर संग्रहीत [[ आवेश |आवेश]] की मात्रा और विद्युत क्षमता में अंतर का अनुपात है। धारिता के दो प्रकार है जो आपस में एक दूसरे से सम्बंधित है: ''सेल्फ कैपेसिटेंस (आत्म धारिता) ''और ''म्यूचुअल कैपेसिटेंस (पारस्परिक धारिता)''।<ref name=Harrington_2003>{{cite book |last=Harrington |first=Roger F. |author-link=Roger F. Harrington |title=Introduction to Electromagnetic Engineering |publisher=Dover Publications |year=2003 |edition=1st |page=43 |isbn=0-486-43241-6}}</ref>{{rp|237–238}} कोई भी वस्तु जिसे विद्युत रूप से आवेशित किया जा सकता है वह आत्म धारिता प्रदर्शित करता है। इस मामले में वस्तु और जमीन के बीच[[ संभावित अंतर | संभावित विद्युत अंतर]] मापा जाता है। पारस्परिक धारिता को दो कंडक्टरों के बीच मापा जाता है,और यह संधारित्र के संचालन में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, (प्रतिरोधों और [[ प्रारंभ करनेवाला ]]ों के साथ) इस उद्देश्य के लिए एक प्राथमिक रैखिक इलेक्ट्रॉनिक घटक के रूप में उपकरण डिज़ाइन किया गया है। [[ संधारित्र |संधारित्र]] के संचालन को समझने के लिए पारस्परिक धारिता की धारणा विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। एक विशिष्ट संधारित्र में, दो कंडक्टरों का उपयोग इलेक्ट्रिक आवेश को अलग करने के लिए किया जाता है, जिसमें एक कंडक्टर को धनात्मक रूप से आवेशित किया जाता है और दूसरा ऋणात्मक रूप से आवेशित किया जाता है, लेकिन सिस्टम का कुल आवेश शून्य होता है। | ||
धारिता केवल संधारित्र के डिजाइन की ज्यामिति का एक कार्य है, उदाहरण के लिए, प्लेटों का विरोधी सतह क्षेत्र और उनके बीच की दूरी, और प्लेटों के बीच परावैद्युत पदार्थ की पारगम्यता। कई परावैद्युत पदार्थ के लिए, पारगम्यता और धारिता, कंडक्टरों के बीच [[ संभावित अंतर |संभावित विद्युत अंतर]] और उन पर उपस्थित कुल | धारिता केवल संधारित्र के डिजाइन की ज्यामिति का एक कार्य है, उदाहरण के लिए, प्लेटों का विरोधी सतह क्षेत्र और उनके बीच की दूरी, और प्लेटों के बीच परावैद्युत पदार्थ की पारगम्यता। कई परावैद्युत पदार्थ के लिए, पारगम्यता और धारिता, कंडक्टरों के बीच [[ संभावित अंतर |संभावित विद्युत अंतर]] और उन पर उपस्थित कुल आवेश से स्वतंत्र है। | ||
धारिताकी एसआई इकाई अंग्रेजी भौतिक वैज्ञानिक[[ माइकल फैराडे ]]के नाम पर फैराड (प्रतीक: एफ) है। 1 फैराड संधारित्र, जब 1[[ कूलम्ब | कूलम्ब]] विद्युत आवेश के साथ आरोपित किया जाता है, तो इसकी प्लेटों के बीच 1[[ वाल्ट | वोल्ट]] का संभावित अंतर होता है।<ref>{{cite web |url=http://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/farad |title=Definition of 'farad' |publisher=Collins}}</ref> धारिता के वुत्पन्न को [[ इलास्टेंस |इलास्टेंस]] कहा जाता है। | |||
== स्व समाई(आत्म धारिता) == | == स्व समाई(आत्म धारिता) == | ||
विद्युत परिपथ में, धारिता शब्द आमतौर पर दो आसन्न कंडक्टरों के बीच | विद्युत परिपथ में, धारिता शब्द आमतौर पर दो आसन्न कंडक्टरों के बीच पारस्परिकधारिता के लिए एक आशुलिपि (शॉर्टहैंड) है, जैसे कि एक संधारित्र की दो प्लेटें। हालांकि, एक पृथक संधारित्र के लिए, सेल्फ कैपेसिटेंस (आत्म धारिता) नामक एक संपत्ति भी मौजूद है, जो कि विद्युत आवेश की मात्रा है जिसे एक अलग संधारित्र में जोड़ा जाना चाहिए ताकि इसकी विद्युत क्षमता को एक इकाई (यानी एक वोल्ट, अधिकांश माप प्रणालियों में) तक बढ़ाया जा सके।<ref>{{cite book|author=William D. Greason| title=Electrostatic discharge in electronics|url=https://books.google.com/books?id=404fAQAAIAAJ|year=1992|publisher=Research Studies Press|isbn=978-0-86380-136-5 |page=48}}</ref> इस विभव के लिए संदर्भ बिंदु, इस क्षेत्र के अंदर केंद्रित संधारित्र के साथ अनंत त्रिज्या का एक सैद्धांतिक खोखला क्षेत्र है। | ||
गणितीय रूप से, एक संधारित्र की सेल्फ कैपेसिटेंस (आत्म धारिता) को परिभाषित किया गया है | गणितीय रूप से, एक संधारित्र की सेल्फ कैपेसिटेंस (आत्म धारिता) को परिभाषित किया गया है | ||
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== कैपेसिटेंस मैट्रिक्स (धारिता मैट्रिक्स) == | == कैपेसिटेंस मैट्रिक्स (धारिता मैट्रिक्स) == | ||
उपरोक्त चर्चा दो संचालन प्लेटों के मामले तक सीमित है, हालांकि मनमानी आकार और आकृति की है। ये परिभाषा <math>C = Q/V</math> तब लागू नहीं है जब दो से अधिक | उपरोक्त चर्चा दो संचालन प्लेटों के मामले तक सीमित है, हालांकि मनमानी आकार और आकृति की है। ये परिभाषा <math>C = Q/V</math> तब लागू नहीं है जब दो से अधिक आवेशित की गयी प्लेटें होती हैं , या जब दो प्लेटों पर नेट आवेश शून्य नहीं होता है। इस मामले को संभालने के लिए, मैक्सवेल ने अपने संभावित गुणांक पेश किए। यदि तीन (लगभग आदर्श) कंडक्टरों को आवेश <math>Q_1, Q_2, Q_3</math>, दिया जाता है तो कंडक्टर 1 पर दिया गया वोल्टेज है: | ||
<math display="block">V_1 = P_{11}Q_1 + P_{12} Q_2 + P_{13}Q_3, </math> | <math display="block">V_1 = P_{11}Q_1 + P_{12} Q_2 + P_{13}Q_3, </math> | ||
और इसी तरह अन्य वोल्टेज के लिये [[ हरमन वॉन हेल्महोल्त्ज़ |हरमन वॉन हेल्महोल्त्ज़]] और[[ सर विलियम थॉमसन | सर विलियम थॉमसन]] ने प्रदिर्शित किया कि क्षमता के गुणांक सममित हैं, और इसलिए <math>P_{12} = P_{21}</math> होगा। इस प्रकार प्रणाली को इलास्टेंस मैट्रिक्स या पारस्परिक धारिता मैट्रिक्स के रूप में ज्ञात गुणांक के संग्रह द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है: | और इसी तरह अन्य वोल्टेज के लिये [[ हरमन वॉन हेल्महोल्त्ज़ |हरमन वॉन हेल्महोल्त्ज़]] और[[ सर विलियम थॉमसन | सर विलियम थॉमसन]] ने प्रदिर्शित किया कि क्षमता के गुणांक सममित हैं, और इसलिए <math>P_{12} = P_{21}</math> होगा। इस प्रकार प्रणाली को इलास्टेंस मैट्रिक्स या पारस्परिक धारिता मैट्रिक्स के रूप में ज्ञात गुणांक के संग्रह द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है: | ||
<math display="block">P_{ij} = \frac{\partial V_{i}}{\partial Q_{j}}</math> | <math display="block">P_{ij} = \frac{\partial V_{i}}{\partial Q_{j}}</math> | ||
इससे दो वस्तुओं के बीच, पारस्परिक धारिता <math>C_{m}</math> को दो वस्तुओं के बीच कुल | इससे दो वस्तुओं के बीच, पारस्परिक धारिता <math>C_{m}</math> को दो वस्तुओं के बीच कुल आवेश ''Q के लिए हल करके और <math>C_{m}=Q/V</math> उपयोग करके'' परिभाषित किया जा सकता है<ref name="Jackson1999">{{cite book |last=Jackson |first=John David |title=Classical Electrodynamic |publisher=John Wiley & Sons |year=1999 |edition=3rd |page=43 |isbn=978-0-471-30932-1}}</ref> | ||
<math display="block">C_m = \frac{1}{(P_{11} + P_{22})-(P_{12} + P_{21})}</math> | <math display="block">C_m = \frac{1}{(P_{11} + P_{22})-(P_{12} + P_{21})}</math> | ||
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== कैपेसिटर (संधारित्र) == | == कैपेसिटर (संधारित्र) == | ||
विद्युत परिपथ में उपयोग किए जाने वाले ज्यादातर संधारित्र की धारिता आम तौर पर फैराड की तुलना में बहुत छोटी है। आज सबसे ज्यादा आम उपयोग में आने वाली धारिता की उपइकाई [[ सूक्ष्म |सूक्ष्म]] फ़ारड (µf), [[ नैनो ]]फ़ारड (nf), [[ पिको- |पिको-]] फराड (pf), और, सूक्ष्मपरिपथ मे, [[ स्त्री |स्त्री]] फारड (Ff) हैं। हालांकि, विशेष रूप से बनाए गए [[ सुपरकैपेसिटर |सुपर कैपेसिटर]] बहुत बड़े हो सकते हैं (जितना सैकड़ों फैराड्स), और परजीवी कैपेसिटिव तत्व एक फेमटोफराड से कम हो सकते हैं। अतीत में, पुराने ऐतिहासिक पाठ में वैकल्पिक उपइकाई का उपयोग किया गया था; माइक्रोफारड के लिए (एमएफ) और (एमएफडी); "mmf", "mmfd", [[ पिको- |पिको-]] फराड "pfd", (PF) के लिए; लेकिन अब यह अप्रचलित माना जाता है।<ref>{{cite web |url=http://www.justradios.com/MFMMFD.html |title=Capacitor MF-MMFD Conversion Chart |website=Just Radios}}</ref><ref>{{cite book |url=https://archive.org/details/FundamentalsOfElectronics93400A1b |title=Fundamentals of Electronics |volume=1b — Basic Electricity — Alternating Current |publisher=Bureau of Naval Personnel |year=1965 |page=[https://archive.org/details/FundamentalsOfElectronics93400A1b/page/n58 197]}}</ref> | विद्युत परिपथ में उपयोग किए जाने वाले ज्यादातर संधारित्र की धारिता आम तौर पर फैराड की तुलना में बहुत छोटी है। आज सबसे ज्यादा आम उपयोग में आने वाली धारिता की उपइकाई [[ सूक्ष्म |सूक्ष्म]] फ़ारड (µf), [[ नैनो |नैनो]] फ़ारड (nf), [[ पिको- |पिको-]] फराड (pf), और, सूक्ष्मपरिपथ मे, [[ स्त्री |स्त्री]] फारड (Ff) हैं। हालांकि, विशेष रूप से बनाए गए [[ सुपरकैपेसिटर |सुपर कैपेसिटर]] बहुत बड़े हो सकते हैं (जितना सैकड़ों फैराड्स), और परजीवी कैपेसिटिव तत्व एक फेमटोफराड से कम हो सकते हैं। अतीत में, पुराने ऐतिहासिक पाठ में वैकल्पिक उपइकाई का उपयोग किया गया था; माइक्रोफारड के लिए (एमएफ) और (एमएफडी); "mmf", "mmfd", [[ पिको- |पिको-]] फराड "pfd", (PF) के लिए; लेकिन अब यह अप्रचलित माना जाता है।<ref>{{cite web |url=http://www.justradios.com/MFMMFD.html |title=Capacitor MF-MMFD Conversion Chart |website=Just Radios}}</ref><ref>{{cite book |url=https://archive.org/details/FundamentalsOfElectronics93400A1b |title=Fundamentals of Electronics |volume=1b — Basic Electricity — Alternating Current |publisher=Bureau of Naval Personnel |year=1965 |page=[https://archive.org/details/FundamentalsOfElectronics93400A1b/page/n58 197]}}</ref> | ||
यदि संधारित्र की ज्यामिति और संधारित्रों के बीच इन्सुलेटर के परावैद्युत गुण ज्ञात हों तो धारिता की गणना की जा सकती है। <br> | यदि संधारित्र की ज्यामिति और संधारित्रों के बीच इन्सुलेटर के परावैद्युत गुण ज्ञात हों तो धारिता की गणना की जा सकती है। <br> | ||
जब एक धनात्मक आवेश एक सुचालक को दिया जाता है, यह आवेश एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, जोकि सुचालक पर स्थानांतरित किए जाने वाले किसी भी अन्य धनात्मक आवेश को प्रतिकर्षित करता है; यानी,आवश्यक वोल्टेज बढ़ाता है। लेकिन अगर पास में एक अन्य सुचालक है, और अगर उस पर एक ऋणात्मक आवेश है, दूसरे धनात्मक आवेश को प्रतिकर्षित करने वाले धनात्मक चालक का विद्युत क्षेत्र कमजोर हो जाता है (दूसरा धनात्मक आवेश भी ऋणात्मक आवेश के आकर्षण बल को महसूस करता है)। इसलिए एक ऋणात्मक आवेश वाले दूसरे सुचालक के साथ दूसरे कंडक्टर के कारण, पहले से ही धनात्मक आवेश किए गए पहले कंडक्टर पर धनात्मक आवेश करना आसान हो जाता है, और इसके विपरीत;जिससे आवश्यक वोल्टेज को कम किया जा सके। <br>एक मात्रात्मक उदाहरण के रूप में दो समानांतर प्लेटों से निर्मित एक संधारित्र की धारिता पर विचार करें, जब दोनों प्लेटों का क्षेत्रफल A है जो कि एक दूरी d द्वारा अलग किए गए हैं। यदि d पर्याप्त रूप से ''A'' के सबसे छोटे कॉर्ड के संबंध में छोटा है, तो सटीकता के उच्च स्तर के लिए: | जब एक धनात्मक आवेश एक सुचालक को दिया जाता है, यह आवेश एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, जोकि सुचालक पर स्थानांतरित किए जाने वाले किसी भी अन्य धनात्मक आवेश को प्रतिकर्षित करता है; यानी,आवश्यक वोल्टेज बढ़ाता है। लेकिन अगर पास में एक अन्य सुचालक है, और अगर उस पर एक ऋणात्मक आवेश है, दूसरे धनात्मक आवेश को प्रतिकर्षित करने वाले धनात्मक चालक का विद्युत क्षेत्र कमजोर हो जाता है (दूसरा धनात्मक आवेश भी ऋणात्मक आवेश के आकर्षण बल को महसूस करता है)। इसलिए एक ऋणात्मक आवेश वाले दूसरे सुचालक के साथ दूसरे कंडक्टर के कारण, पहले से ही धनात्मक आवेश किए गए पहले कंडक्टर पर धनात्मक आवेश करना आसान हो जाता है,और इसके विपरीत; जिससे आवश्यक वोल्टेज को कम किया जा सके। <br>एक मात्रात्मक उदाहरण के रूप में दो समानांतर प्लेटों से निर्मित एक संधारित्र की धारिता पर विचार करें, जब दोनों प्लेटों का क्षेत्रफल A है जो कि एक दूरी d द्वारा अलग किए गए हैं। यदि d पर्याप्त रूप से ''A'' के सबसे छोटे कॉर्ड के संबंध में छोटा है, तो सटीकता के उच्च स्तर के लिए: | ||
<math display="block">\ C=\varepsilon\frac{A}{d}</math>ध्यान दें कि | <math display="block">\ C=\varepsilon\frac{A}{d}</math>ध्यान दें कि | ||
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*D प्लेटों के बीच बीच की दूरी है,मीटर में; | *D प्लेटों के बीच बीच की दूरी है,मीटर में; | ||
धारिता अतिव्यापन के क्षेत्र के लिए समानुपाती | धारिता अतिव्यापन के क्षेत्र के लिए समानुपाती है और संवाहक शीट के बीच के अंतर के व्युत्क्रमानुपाती है। धारिता जितनी अधिक होती है शीट एक दूसरे के उतनी करीब होती हैं। | ||
समीकरण एक अच्छा सन्निकटन है यदि D प्लेटों के अन्य आयामों की तुलना में छोटा है, ताकि संधारित्र क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र समान हो, और परिधि के चारों ओर तथाकथित '''''फ्रिंजिंग क्षेत्र''''' धारिता में केवल एक छोटा योगदान प्रदान करता है। | समीकरण एक अच्छा सन्निकटन है यदि D प्लेटों के अन्य आयामों की तुलना में छोटा है, ताकि संधारित्र क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र समान हो, और परिधि के चारों ओर तथाकथित '''''फ्रिंजिंग क्षेत्र''''' धारिता में केवल एक छोटा योगदान प्रदान करता है। | ||
उपरोक्त समीकरण के लिए समीकरण का संयोजन, एक फ्लैट-प्लेट संधारित्र के लिए संग्रहीत ऊर्जा है: | |||
<math display="block"> W_\text{stored} = \frac{1}{2} C V^2 = \frac{1}{2} \varepsilon_{0} \frac{A}{d} V^2.</math> | <math display="block"> W_\text{stored} = \frac{1}{2} C V^2 = \frac{1}{2} \varepsilon_{0} \frac{A}{d} V^2.</math> | ||
जहां W ऊर्जा है, जूल्स में; C धारिता है, फैराड्स में;और V वोल्ट में वोल्टेज है। | जहां W ऊर्जा है, जूल्स में; C धारिता है, फैराड्स में;और V वोल्ट में वोल्टेज है। | ||
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कोई भी दो पास के कंडक्टर एक संधारित्र के रूप में कार्य कर सकते हैं, हालांकि कैपेसिटेंस तब तक छोटा होता है जब तक कि कंडक्टर लंबी दूरी के लिए या एक बड़े क्षेत्र में एक साथ करीब न हों। इस (अक्सर अवांछित) धारिता को परजीवी या आवारा (पथभ्रष्ट) कहा जाता है। आवारा धारिता संकेतों को अन्यथा पृथक परिपथ ([[ क्रॉसस्टॉक (इलेक्ट्रॉनिक्स) ]] नामक एक प्रभाव) के बीच लीक करने की अनुमति दे सकता है, और यह [[ उच्च आवृत्ति |उच्च आवृत्ति]] पर परिपथ के उचित कामकाज के लिए एक सीमित कारक हो सकता है। | कोई भी दो पास के कंडक्टर एक संधारित्र के रूप में कार्य कर सकते हैं, हालांकि कैपेसिटेंस तब तक छोटा होता है जब तक कि कंडक्टर लंबी दूरी के लिए या एक बड़े क्षेत्र में एक साथ करीब न हों। इस (अक्सर अवांछित) धारिता को परजीवी या आवारा (पथभ्रष्ट) कहा जाता है। आवारा धारिता संकेतों को अन्यथा पृथक परिपथ ([[ क्रॉसस्टॉक (इलेक्ट्रॉनिक्स) ]] नामक एक प्रभाव) के बीच लीक करने की अनुमति दे सकता है, और यह [[ उच्च आवृत्ति |उच्च आवृत्ति]] पर परिपथ के उचित कामकाज के लिए एक सीमित कारक हो सकता है। | ||
एम्पलीफायर परिपथ में इनपुट और आउटपुट के बीच आवारा धारिता परेशानी भरा हो सकता है क्योंकि यह फीडबैक के लिए एक पथ बना सकता है,जिससे एम्पलीफायर में अस्थिरता और [[ परजीवी दोलन |परजीवी दोलन]] हो सकता है। यह अक्सर विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए एक इनपुट-टू-ग्राउंड कैपेसिटेंस और एक आउटपुट-टू-ग्राउंड कैपेसिटेंस के संयोजन के साथ इस धारिता को बदलने के लिए सुविधाजनक होता है; मूल कॉन्फ़िगरेशन-इनपुट-टू-आउटपुट कैपेसिटेंस को अक्सर (pi-) पीआई-कॉन्फ़िगरेशन के रूप में संदर्भित किया जाता है। इस प्रतिस्थापन को प्रभावित करने के लिए मिलर के प्रमेय का उपयोग किया जा सकता है: यह बताता है कि, यदि दो नोड्स का लाभ अनुपात 1/k है, तो | एम्पलीफायर परिपथ में इनपुट और आउटपुट के बीच आवारा धारिता परेशानी भरा हो सकता है क्योंकि यह फीडबैक के लिए एक पथ बना सकता है, जिससे एम्पलीफायर में अस्थिरता और [[ परजीवी दोलन |परजीवी दोलन]] हो सकता है। यह अक्सर विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए एक इनपुट-टू-ग्राउंड कैपेसिटेंस और एक आउटपुट-टू-ग्राउंड कैपेसिटेंस के संयोजन के साथ इस धारिता को बदलने के लिए सुविधाजनक होता है; मूल कॉन्फ़िगरेशन-इनपुट-टू-आउटपुट कैपेसिटेंस को अक्सर (pi-) पीआई-कॉन्फ़िगरेशन के रूप में संदर्भित किया जाता है। इस प्रतिस्थापन को प्रभावित करने के लिए मिलर के प्रमेय का उपयोग किया जा सकता है: यह बताता है कि, यदि दो नोड्स का लाभ अनुपात 1/k है, तो दो नोड्स को जोड़ने के लिए एक विद्युत प्रतिबाधा Z, को ''Z''/(1 − ''K'') के साथ बदला जा सकता है; पहले नोड और ग्राउंड नोड के बीच प्रतिबाधा ''Z''/(1 − ''K'') दूसरे नोड और ग्राउंड नोड के बीच प्रतिबाधा ''KZ''/(''K'' − 1)। चूंकि धारिता प्रतिबाधा के साथ विपरीत रूप से भिन्न होती है, इंटर्नोड धारिता, C, को KC की एक धारिता द्वारा इनपुट से ग्राउंड तक और धारिता (''K'' − 1)''C''/''K'' आउटपुट से ग्राउंड तक। जब इनपुट-टू-आउटपुट लाभ बहुत बड़ा होता है, तो समतुल्य इनपुट-टू-ग्राउंड प्रतिबाधा बहुत कम होता है जबकि आउटपुट-टू-ग्राउंड प्रतिबाधा अनिवार्य रूप से मूल (इनपुट-टू-आउटपुट) प्रतिबाधा के बराबर होता है। | ||
== साधारण आकृतियों के साथ कंडक्टरों की धारिता == | == साधारण आकृतियों के साथ कंडक्टरों की धारिता == | ||
Laplace समीकरण ∇<sup>2</sup>''φ'' = 0 को हल करने के लिए एक निरन्तर विभव (constant potential)''φ'' 0 3-स्पेस में एम्बेडेड कंडक्टरों की 2-आयामी सतह पर एक सिस्टम मात्रा की धारिता की गणना<sup>2</sup> | Laplace समीकरण ∇<sup>2</sup>''φ'' = 0 को हल करने के लिए एक निरन्तर विभव (constant potential)''φ'' 0 3-स्पेस में एम्बेडेड कंडक्टरों की 2-आयामी सतह पर एक सिस्टम मात्रा की धारिता की गणना<sup>2</sup> की जाती है। यह समरूपता द्वारा सरल किया गया है।अधिक जटिल मामलों में एलीमेंट्री फंक्शन के संदर्भ में कोईव्याख्या नहीं है। | ||
सामान्य स्थितियों के लिए, विश्लेषणात्मक कार्यों का उपयोग एक दूसरे को विभिन्न ज्यामिति को मैप करने के लिए किया जा सकता है। श्वार्ज़ -क्रिस्टोफेल मैपिंग (Schwarz–Christoffel mapping भी देखें। | सामान्य स्थितियों के लिए, विश्लेषणात्मक कार्यों का उपयोग एक दूसरे को विभिन्न ज्यामिति को मैप करने के लिए किया जा सकता है। श्वार्ज़ -क्रिस्टोफेल मैपिंग (Schwarz–Christoffel mapping भी देखें। | ||
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जहां W जूल में मापा गया काम है, Q कूलम्ब्स में मापा गया आवेश है और C कैपेसिटेंस है, जो कि फैराड्स में मापा जाता है। | जहां W जूल में मापा गया काम है, Q कूलम्ब्स में मापा गया आवेश है और C कैपेसिटेंस है, जो कि फैराड्स में मापा जाता है। | ||
एक संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा इस समीकरण के समाकलन द्वारा पाई जाती है। एक निरावेशित धारिता ({{nowrap|1=''q'' = 0}}) के साथ शुरू करके एक प्लेट से दूसरी प्लेट को तब तक आवेशित किया जाये जब तक कि प्लेटों पर +Q और −Q आवेश न हो जाए को आवश्यक कार्य W: | |||
<math display="block"> W_\text{charging} = \int_0^Q \frac{q}{C} \, \mathrm{d}q = \frac{1}{2}\frac{Q^2}{C} = \frac{1}{2}QV = \frac{1}{2}CV^2 = W_\text{stored}.</math> | <math display="block"> W_\text{charging} = \int_0^Q \frac{q}{C} \, \mathrm{d}q = \frac{1}{2}\frac{Q^2}{C} = \frac{1}{2}QV = \frac{1}{2}CV^2 = W_\text{stored}.</math> | ||
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=== सिंगल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस === | === सिंगल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस === | ||
एक जुड़े, या बंद, एकल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस की धारिता एक असंबद्ध, या खुले, एकल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस की धारिता से दोगुनी है।<ref name= Tsu>{{Cite book | pages=312–315 | title=Superlattice to Nanoelectronics | isbn = 978-0-08-096813-1 | author=Raphael Tsu | publisher=Elsevier | year=2011 }}</ref> इस तथ्य को एकल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस में संग्रहीत ऊर्जा के लिए अधिक मौलिक रूप से पता लगाया जा सकता है, जिनके "प्रत्यक्ष ध्रुवीकरण" अंतःक्रियात्मक ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति के कारण | एक जुड़े, या बंद, एकल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस की धारिता एक असंबद्ध, या खुले, एकल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस की धारिता से दोगुनी है।<ref name= Tsu>{{Cite book | pages=312–315 | title=Superlattice to Nanoelectronics | isbn = 978-0-08-096813-1 | author=Raphael Tsu | publisher=Elsevier | year=2011 }}</ref> इस तथ्य को एकल-इलेक्ट्रॉन डिवाइस में संग्रहीत ऊर्जा के लिए अधिक मौलिक रूप से पता लगाया जा सकता है, जिनके "प्रत्यक्ष ध्रुवीकरण" अंतःक्रियात्मक ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति के कारण डिवाइस पर ध्रुवीकृत आवेश बनाने के लिए आवश्यक संभावित ऊर्जा को (इलेक्ट्रॉन के कारण विभव के साथ डिवाइस की डाईइलेक्ट्रिक, इन्सुलेट सामग्री में आवेशों की परस्पर क्रिया)।<ref name="LaFave-DCD">{{Cite journal | author=T. LaFave Jr. | title=Discrete charge dielectric model of electrostatic energy | arxiv=1203.3798|journal=J. Electrostatics | year=2011 | volume=69 | issue=6 | pages=414–418 | doi=10.1016/j.elstat.2011.06.006 | s2cid=94822190 }}</ref> डिवाइस पर ध्रुवीकृत आवेश के साथ इलेक्ट्रॉन की पारस्परिक क्रिया में समान रूप से विभाजित किया जा सकता है। | ||
=== कुछ-इलेक्ट्रॉन डिवाइस === | === कुछ-इलेक्ट्रॉन डिवाइस === | ||
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== इलेक्ट्रॉनिक और अर्धचालक उपकरणों में धारिता == | == इलेक्ट्रॉनिक और अर्धचालक उपकरणों में धारिता == | ||
इलेक्ट्रॉनिक और अर्धचालक उपकरणों में, टर्मिनलों के बीच क्षणिक या आवृत्ति-निर्भर धारा में चालन और विस्थापन दोनों घटक होते हैं। वाहक धारा आवेश वाहक आयन (इलेक्ट्रॉनों, होल या कोटर, आयनों, आदि) से संबंधित है, जबकि विस्थापन धारा, समय के साथ परिवर्तित हो रहे विद्युत क्षेत्र के कारण होता है। वाहक परिवहन विद्युत क्षेत्रों से और कई भौतिक घटनाओं से प्रभावित होता है-जैसे कि वाहक बहाव और प्रसार, ट्रैपिंग, इंजेक्शन, संपर्क-संबंधित प्रभाव, | इलेक्ट्रॉनिक और अर्धचालक उपकरणों में, टर्मिनलों के बीच क्षणिक या आवृत्ति-निर्भर धारा में चालन और विस्थापन दोनों घटक होते हैं। वाहक धारा आवेश वाहक आयन (इलेक्ट्रॉनों, होल या कोटर, आयनों, आदि) से संबंधित है, जबकि विस्थापन धारा, समय के साथ परिवर्तित हो रहे विद्युत क्षेत्र के कारण होता है। वाहक परिवहन विद्युत क्षेत्रों से और कई भौतिक घटनाओं से प्रभावित होता है-जैसे कि वाहक बहाव और प्रसार, ट्रैपिंग, इंजेक्शन, संपर्क-संबंधित प्रभाव, आयनीकरण, आदि। परिणामस्वरूप, डिवाइस [[ प्रवेश |प्रवेश]] आवृत्ति-निर्भर है, और और धारिता के लिए एक साधारण इलेक्ट्रोस्टैटिक सूत्र <math>C = q/V,</math> लागू नहीं है। धारिता की एक अधिक सामान्य परिभाषा, इलेक्ट्रोस्टैटिक फॉर्मूला को शामिल करना, है:<ref name=LauxCapacitance>{{cite journal |first=S.E. |last=Laux |title=Techniques for small-signal analysis of semiconductor devices |journal=IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems |volume=4 |issue=4 |pages=472–481 |doi=10.1109/TCAD.1985.1270145 |date=Oct 1985|s2cid=13058472 }}</ref> | ||
<math display="block">C = \frac{\operatorname{Im}(Y(\omega))}{\omega} ,</math> | <math display="block">C = \frac{\operatorname{Im}(Y(\omega))}{\omega} ,</math> | ||
कहाँ पे <math>Y(\omega)</math> डिवाइस एडमिटेंस है, और <math>\omega</math> कोणीय आवृत्ति है। | कहाँ पे <math>Y(\omega)</math> डिवाइस एडमिटेंस है, और <math>\omega</math> कोणीय आवृत्ति है। | ||
सामान्य तौर पर, धारिता आवृत्ति का एक फलन है। उच्च आवृत्तियों पर, धारिता एक निरंतर मान ज्यामितीय धारिता के बराबर | सामान्य तौर पर, धारिता आवृत्ति का एक फलन है। उच्च आवृत्तियों पर, धारिता, एक निरंतर मान ज्यामितीय धारिता के बराबर तक पहुंचता है, डिवाइस में धारिता, टर्मिनलों की ज्यामिति और परावैद्युत पदार्थ द्वारा निर्धारित किया जाता है। | ||
स्टीवन लक्स द्वारा प्रस्तुत एक पेपर<ref name=LauxCapacitance />कैपेसिटेंस गणना के लिए संख्यात्मक तकनीकों की समीक्षा प्रस्तुत करता है। विशेष रूप से,धारिता की गणना एक चरण-जैसे वोल्टेज उत्तेजना के जवाब में एक क्षणिक धारा के फूरियर रूपांतरण द्वारा की जा सकती है: | स्टीवन लक्स द्वारा प्रस्तुत एक पेपर<ref name=LauxCapacitance />कैपेसिटेंस गणना के लिए संख्यात्मक तकनीकों की समीक्षा प्रस्तुत करता है। विशेष रूप से,धारिता की गणना एक चरण-जैसे वोल्टेज उत्तेजना के जवाब में एक क्षणिक धारा के फूरियर रूपांतरण द्वारा की जा सकती है: | ||
<math display="block">C(\omega) = \frac{1}{\Delta V} \int_0^\infty [i(t)-i(\infty)] \cos (\omega t) dt.</math> | <math display="block">C(\omega) = \frac{1}{\Delta V} \int_0^\infty [i(t)-i(\infty)] \cos (\omega t) dt.</math> | ||
Revision as of 13:48, 15 October 2022
सामान्य प्रतीक | C |
|---|---|
| Si इकाई | farad |
अन्य इकाइयां | μF, nF, pF |
| SI आधार इकाइयाँ में | F = A2 s4 kg−1 m−2 |
अन्य मात्राओं से व्युत्पत्तियां | C = charge / voltage |
| आयाम | M−1 L−2 T4 I2 |
| Articles about |
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