धारिता: Difference between revisions

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

Revision as of 11:59, 13 October 2022

कैपेसिटेंस ( इलेक्ट्रिक कंडक्टर पर विद्युत कंडक्टर पर संग्रहीत आवेश की मात्रा का अनुपात है, जो विद्युत क्षमता में अंतर है।कैपेसिटेंस की दो निकटता से संबंधित धारणाएं हैं: सेल्फ कैपेसिटेंस और म्यूचुअल कैपेसिटेंस ।^[1]^{: 237–238} कोई भी वस्तु जिसे विद्युत रूप से चार्ज किया जा सकता है वह आत्म समाई प्रदर्शित करता है। इस मामले में विद्युत संभावित अंतर को वस्तु और जमीन के बीच मापा जाता है। एक बड़े आत्म समाई के साथ एक सामग्री कम कैपेसिटेंस के साथ एक से अधिक संभावित अंतर पर अधिक विद्युत आवेश रखती है। संधारित्र के संचालन को समझने के लिए पारस्परिक समाई की धारणा विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, तीन प्राथमिक रैखिक सर्किट इलेक्ट्रॉनिक घटकों में से एक (प्रतिरोधों और प्रारंभ करनेवाला ों के साथ)। एक विशिष्ट संधारित्र में, दो कंडक्टरों का उपयोग इलेक्ट्रिक चार्ज को अलग करने के लिए किया जाता है, जिसमें एक कंडक्टर को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है और दूसरा नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, लेकिन सिस्टम में शून्य का कुल चार्ज होता है। इस मामले में अनुपात या तो कंडक्टर पर इलेक्ट्रिक चार्ज की भयावहता है और संभावित अंतर यह है कि दो कंडक्टरों के बीच मापा जाता है।

कैपेसिटेंस केवल डिजाइन की ज्यामिति (जैसे प्लेटों का क्षेत्र और उनके बीच की दूरी) और संधारित्र की प्लेटों के बीच ढांकता हुआ सामग्री की पारगम्यता का एक कार्य है। कई ढांकता हुआ सामग्रियों के लिए, पारगम्यता और इस प्रकार समाई, कंडक्टरों के बीच संभावित अंतर और उन पर कुल चार्ज से स्वतंत्र है।

कैपेसिटेंस की एसआई इकाई अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे के नाम पर फैराड (प्रतीक: एफ) है। 1 फैराड कैपेसिटर, जब विद्युत आवेश के 1 कूलम्ब के साथ आरोपित किया जाता है, तो इसकी प्लेटों के बीच 1 वाल्ट का संभावित अंतर होता है।^[2] समाई के पारस्परिकता को इलास्टेंस कहा जाता है।

स्व समाई

विद्युत सर्किट में, समाई शब्द आमतौर पर दो आसन्न कंडक्टरों के बीच पारस्परिक समाई के लिए एक आशुलिपि है, जैसे कि एक संधारित्र की दो प्लेटें।हालांकि, एक पृथक कंडक्टर के लिए, सेल्फ कैपेसिटेंस नामक एक संपत्ति भी मौजूद है, जो कि इलेक्ट्रिक चार्ज की मात्रा है जिसे एक अलग कंडक्टर में जोड़ा जाना चाहिए ताकि इसकी विद्युत क्षमता को एक इकाई (यानी एक वोल्ट, अधिकांश माप प्रणालियों में) द्वारा बढ़ाया जा सके।^[3] इस क्षमता के लिए संदर्भ बिंदु इस क्षेत्र के अंदर केंद्रित कंडक्टर के साथ अनंत त्रिज्या का एक सैद्धांतिक खोखला क्षेत्र है।

गणितीय रूप से, एक कंडक्टर की आत्म समाई द्वारा परिभाषित किया गया है

C={\frac {q}{V}},

कहाँ पे

क्यू कंडक्टर पर आयोजित शुल्क है,
${\textstyle V={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\int {\frac {\sigma }{r}}\,dS}$ विद्युत क्षमता है,
σ सतह आवेश घनत्व है।
डीएस कंडक्टर की सतह पर क्षेत्र का एक असीम तत्व है,
r कंडक्टर पर एक निश्चित बिंदु m तक ds से लंबाई है
$\varepsilon _{0}$ वैक्यूम पारगम्यता है

इस पद्धति का उपयोग करते हुए, त्रिज्या आर के एक संचालन क्षेत्र की आत्म समाई है:^[4]

C=4\pi \varepsilon _{0}R

आत्म समाई के उदाहरण मूल्य हैं:

एक ग्राफ जनरेटर से की शीर्ष प्लेट के लिए, आमतौर पर एक गोला 20 & nbsp; त्रिज्या में सेमी: 22.24 पीएफ,
ग्रह पृथ्वी: लगभग 710 µf।^[5]

एक विद्युत चुम्बकीय कुंडल की अंतर-घुमावदार समाई को कभी-कभी आत्म समाई कहा जाता है,^[6] लेकिन यह एक अलग घटना है।यह वास्तव में कॉइल के व्यक्तिगत मोड़ के बीच पारस्परिक समाई है और आवारा, या परजीवी समाई का एक रूप है।यह आत्म -समाई उच्च आवृत्तियों पर एक महत्वपूर्ण विचार है: यह कॉइल के विद्युत प्रतिबाधा को बदलता है और समानांतर विद्युत अनुनाद को जन्म देता है।कई अनुप्रयोगों में यह एक अवांछनीय प्रभाव है और सर्किट के सही संचालन के लिए एक ऊपरी आवृत्ति सीमा निर्धारित करता है।^{[citation needed]}

म्यूचुअल कैपेसिटेंस

ये ,सामान्य रूप एक समानांतर-प्लेट संधारित्र है, जिसमें दो प्रवाहकीय प्लेटें होती हैं,और ये दोनों प्लेट एक दूसरे के ऊपर रखीं होती हैं,आमतौर पर प्लेट एक दूसरे के ऊपर ऐसे रखीं होती है जैसे डाइइलेक्ट्रिक material उन दोनों प्लेट के बीच में रखा हो। एक समानांतर प्लेट संधारित्र में,कैपेसिटेंस कंडक्टर प्लेटों के सतह क्षेत्र के समानुपाती और और दो प्लेट के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

यदि प्लेटों पर आवेश +Q और, -Q हैं, और V प्लेटों के बीच वोल्टेज देता है, तो कैपेसिटेंस को C द्वारा प्रदर्शित किया जाता है।

C={\frac {q}{V}},

जो वोल्टेज और विद्युत धारा में सम्बन्ध प्रदर्शित करता है

i

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

@@ Line 95: / Line 95: @@
 == आवारा समाई ==
 {{Main|Parasitic capacitance}}
-कोई भी दो आसन्न 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। यह (अक्सर अवांछित) समाई को परजीवी या आवारा समाई कहा जाता है। आवारा कैपेसिटेंस संकेतों को अन्यथा पृथक सर्किट ([[ क्रॉसस्टॉक (इलेक्ट्रॉनिक्स) ]] नामक एक प्रभाव) के बीच लीक करने की अनुमति दे सकता है, और यह [[ उच्च आवृत्ति ]] पर सर्किट के उचित कामकाज के लिए एक सीमित कारक हो सकता है।
+कोई भी दो पास का 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। यह (अक्सर अवांछित) धारिता को परजीवी या आवारा  कहा जाता है। आवारा कैपेसिटेंस संकेतों को अन्यथा पृथक सर्किट ([[ क्रॉसस्टॉक (इलेक्ट्रॉनिक्स) ]] नामक एक प्रभाव) के बीच लीक करने की अनुमति दे सकता है, और यह [[ उच्च आवृत्ति ]] पर सर्किट के उचित कामकाज के लिए एक सीमित कारक हो सकता है।   Any two adjacent conductors can function as a capacitor, though the capacitance is small unless the conductors are close together for long distances or over a large area. This (often unwanted) capacitance is called parasitic or "stray capacitance". Stray capacitance can allow signals to leak between otherwise isolated circuits (an effect called crosstalk), and it can be a limiting factor for proper functioning of circuits at high frequency.
 एम्पलीफायर सर्किट में इनपुट और आउटपुट के बीच आवारा समाई परेशानी भरा हो सकता है क्योंकि यह फीडबैक#इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग के लिए एक पथ बना सकता है, जिससे एम्पलीफायर में अस्थिरता और [[ 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 समाई को बदलने के लिए सुविधाजनक होता है; मूल कॉन्फ़िगरेशन-इनपुट-टू-आउटपुट कैपेसिटेंस सहित-को अक्सर 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 Z को दो नोड्स को जोड़ने के एक विद्युत प्रतिबाधा को z/(1 & nbsp; & nbsp; k के साथ बदला जा सकता है; ) पहले नोड और जमीन और एक kz/(k & nbsp; - & nbsp; 1) के बीच प्रतिबाधा दूसरे नोड और जमीन के बीच प्रतिबाधा। चूंकि प्रतिबाधा समाई के साथ विपरीत रूप से भिन्न होती है, इंटर्नोड कैपेसिटेंस, सी, को केसी की एक कैपेसिटेंस द्वारा इनपुट से जमीन तक और (k & nbsp; - & nbsp; 1) C/K से आउटपुट से जमीन 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।
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 == इलेक्ट्रॉनिक और अर्धचालक उपकरणों में समाई ==
-इलेक्ट्रॉनिक और अर्धचालक उपकरणों में, टर्मिनलों के बीच क्षणिक या आवृत्ति-निर्भर वर्तमान में चालन और विस्थापन दोनों घटक होते हैं।चालन करंट चलती चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉनों, छेद, आयनों, आदि) से संबंधित है, जबकि विस्थापन वर्तमान समय-भिन्न 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, प्रभाव आयनीकरण, आदि। परिणामस्वरूप, डिवाइस [[ प्रवेश ]] आवृत्ति-निर्भर है, और एक सरल है, और एक सरल हैसमाई के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक सूत्र <math>C = q/V,</math> उपयुक्त नहीं है।समाई 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>
+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 या 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, प्रभाव आयनीकरण, आदि। परिणामस्वरूप, डिवाइस [[ प्रवेश |प्रवेश]] आवृत्ति-निर्भर है,और एक सामान्य है, और समाई 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> '''नतीजतन, डिवाइस प्रवेश आवृत्ति-निर्भर है, और समाई के लिए एक साधारण इलेक्ट्रोस्टैटिक सूत्र {\displaystyle C=q/V,}{\displaystyle C=q/V,} लागू नहीं है। धारिता की एक अधिक सामान्य परिभाषा, जिसमें स्थिरवैद्युत सूत्र शामिल है, है:[27]'''
 <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।
-सामान्य तौर पर, कैपेसिटेंस आवृत्ति का एक कार्य है।उच्च आवृत्तियों पर, कैपेसिटेंस एक निरंतर मूल्य तक पहुंचता है, ज्यामितीय समाई के बराबर, डिवाइस में टर्मिनलों की ज्यामिति और ढांकता हुआ सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है।
+सामान्य तौर पर, कैपेसिटेंस आवृत्ति का एक कार्य है। उच्च आवृत्तियों पर, कैपेसिटेंस एक निरंतर मूल्य तक पहुंचता है, ज्यामितीय समाई के बराबर, डिवाइस में टर्मिनलों की ज्यामिति और ढांकता हुआ सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है।
 स्टीवन लक्स द्वारा एक पेपर<ref name=LauxCapacitance />कैपेसिटेंस गणना के लिए संख्यात्मक तकनीकों की समीक्षा प्रस्तुत करता है।विशेष रूप से, कैपेसिटेंस की गणना एक कदम-जैसे वोल्टेज उत्तेजना के जवाब में एक क्षणिक वर्तमान के एक 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>
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 एक [[ कैपेसिटेंस मीटर |कैपेसिटेंस मीटर]] इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण उपकरणों का एक टुकड़ा है जिसका उपयोग धारिता को मापने के लिए किया जाता है, मुख्य रूप से असतत कैपेसिटर का। अधिकांश उद्देश्यों के लिए और ज्यादातर मामलों में संधारित्र को[[ विद्युत सर्किट | विद्युत सर्किट (परिपथ)]] से डिस्कनेक्ट किया जाना चाहिए।
-कई डीवीएम ([[ वाल्टमीटर |डिजिटल वोल्टमीटर]]) में एक धारिता मापने वाला फ़ंक्शन होता है। ये आमतौर पर एक ज्ञात विद्युत प्रवाह के साथ परीक्षण के तहत डिवाइस को चार्ज और डिस्चार्ज करके और परिणामस्वरूप वोल्टेज की वृद्धि दर को मापते हैं; कैपेसिटेंस जितना बड़ा होगा वृद्धि की दर उतनी कम होगी। डीवीएम आमतौर पर फैराड से कुछ सौ माइक्रोफारड्स तक धारिता को माप सकते हैं, लेकिन व्यापक सीमाएं असामान्य नहीं हैं। परीक्षण के तहत डिवाइस के माध्यम से एक ज्ञात उच्च-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा को भेज करके और इसके पार परिणामी वोल्टेज को मापने के लिए धारिता को मापना भी संभव है (ध्रुवीकृत धारिता के लिए काम नहीं करता है)।
+कई डीवीएम ([[ वाल्टमीटर |डिजिटल वोल्टमीटर]]) में एक धारिता मापने वाला फ़ंक्शन होता है। ये आमतौर पर एक ज्ञात विद्युत प्रवाह के साथ परीक्षण के तहत डिवाइस को चार्ज और डिस्चार्ज करके और परिणामस्वरूप वोल्टेज की वृद्धि दर को मापते हैं; धारिता जितनी ज्यादा होगी वृद्धि की दर उतनी कम होगी। डीवीएम आमतौर पर फैराड से कुछ सौ माइक्रोफारड्स तक धारिता को माप सकते हैं, लेकिन व्यापक सीमाएं असामान्य नहीं हैं। परीक्षण के तहत डिवाइस के माध्यम से एक ज्ञात उच्च-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा को भेज करके और इसके पार परिणामी वोल्टेज को मापने के लिए धारिता को मापना भी संभव है (ध्रुवीकृत धारिता के लिए काम नहीं करता है)।
 [[Image:AH2700 cap br.jpg|thumb|right|एक [http://www.andeen-hagerling.com andeen-hagerling] 2700A कैपेसिटेंस ब्रिज]]
-अधिक परिष्कृत उपकरण अन्य तकनीकों का उपयोग करते हैं जैसे कि कैपेसिटर-अंडर-टेस्ट को [[ पुल परिपथ |पुल परिपथ]] में सम्मिलित करना। पुल में अन्य पैरों के मान को अलग करके (ताकि पुल को संतुलन में लाया जा सके), अज्ञात संधारित्र का मान निर्धारित किया जाता है। धारिता को मापने के अप्रत्यक्ष उपयोग की यह विधि अधिक सटीकता सुनिश्चित करती [[ चार टर्मिनल सेंसिंग |चार टर्मिनल सेंसिंग]] और अन्य सावधान डिजाइन तकनीकों के उपयोग के माध्यम से, ये उपकरण आमतौर पर पिकोफारड्स से लेकर फैराड तक की सीमा से अधिक संधारित्र को माप सकते हैं।  More sophisticated instruments use other techniques such as inserting the capacitor-under-test into a bridge circuit. By varying the values of the other legs in the bridge (so as to bring the bridge into balance), the value of the unknown capacitor is determined. This method of ''indirect'' use of measuring capacitance ensures greater precision. Through the use of Kelvin connections and other careful design techniques, these instruments can usually measure capacitors over a range from picofarads to farads.
+अधिक परिष्कृत उपकरण अन्य तकनीकों का उपयोग करते हैं जैसे कि कैपेसिटर-अंडर-टेस्ट को [[ पुल परिपथ |पुल परिपथ]] में सम्मिलित करना। पुल में अन्य पैरों के मान को अलग करके (ताकि पुल को संतुलन में लाया जा सके), अज्ञात संधारित्र का मान निर्धारित किया जाता है। धारिता को मापने के अप्रत्यक्ष उपयोग की यह विधि अधिक सटीकता सुनिश्चित करती [[ चार टर्मिनल सेंसिंग |चार टर्मिनल सेंसिंग]] और अन्य सावधान डिजाइन तकनीकों के उपयोग के माध्यम से, ये उपकरण आमतौर पर पिकोफारड्स से लेकर फैराड तक की सीमा से अधिक संधारित्र को माप सकते हैं।
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