AC కెపాసిటర్

తో సర్క్యూట్‌ను సమీకరించండి కెపాసిటర్, ఇక్కడ ఆల్టర్నేటర్ సైనూసోయిడల్ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. మనం స్విచ్‌ను మూసివేసినప్పుడు సర్క్యూట్‌లో ఏమి జరుగుతుందో క్రమంగా విశ్లేషిద్దాం. జనరేటర్ వోల్టేజ్ సున్నాకి సమానంగా ఉన్నప్పుడు మేము ప్రారంభ క్షణాన్ని పరిశీలిస్తాము.

కాలం యొక్క మొదటి త్రైమాసికంలో, జెనరేటర్ టెర్మినల్స్ అంతటా వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది, సున్నా నుండి ప్రారంభమవుతుంది మరియు కెపాసిటర్ ఛార్జ్ చేయడం ప్రారంభమవుతుంది. సర్క్యూట్‌లో కరెంట్ కనిపిస్తుంది, అయినప్పటికీ, కెపాసిటర్‌ను ఛార్జ్ చేసే మొదటి క్షణంలో, దాని ప్లేట్‌లపై వోల్టేజ్ ఇప్పుడే కనిపించినప్పటికీ మరియు ఇప్పటికీ చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్ (చార్జింగ్ కరెంట్) అతిపెద్దది. . కెపాసిటర్‌పై ఛార్జ్ పెరిగినప్పుడు, కెపాసిటర్ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయినప్పుడు సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్ తగ్గుతుంది మరియు సున్నాకి చేరుకుంటుంది. ఈ సందర్భంలో, కెపాసిటర్ యొక్క ప్లేట్లపై వోల్టేజ్, జనరేటర్ యొక్క వోల్టేజ్ను ఖచ్చితంగా అనుసరించి, ఈ సమయంలో గరిష్టంగా మారుతుంది, కానీ వ్యతిరేక చిహ్నంతో, అంటే, ఇది జనరేటర్ యొక్క వోల్టేజ్కు దర్శకత్వం వహించబడుతుంది.

అన్నం. 1. కెపాసిటెన్స్తో సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత మరియు వోల్టేజ్ మార్పు

ఈ విధంగా, కరెంట్ గొప్ప శక్తితో కెపాసిటర్‌లోకి ఉచితంగా పరుగెత్తుతుంది, అయితే కెపాసిటర్ యొక్క ప్లేట్లు ఛార్జీలతో నింపబడి, పూర్తిగా ఛార్జ్ అయినప్పుడు సున్నాకి పడిపోయినప్పుడు వెంటనే తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది.

ఈ దృగ్విషయాన్ని రెండు కమ్యూనికేట్ చేసే నాళాలను (Fig. 2) కలిపే పైపులో నీటి ప్రవాహానికి ఏమి జరుగుతుందో దానితో పోల్చి చూద్దాం, వాటిలో ఒకటి పూర్తిగా మరియు మరొకటి ఖాళీగా ఉంటుంది. నీటి మార్గాన్ని అడ్డుకునే వాల్వ్‌ను నొక్కడం మాత్రమే అవసరం, ఎందుకంటే నీరు వెంటనే ఎడమ పాత్ర నుండి పెద్ద ఒత్తిడితో పైపు ద్వారా ఖాళీ కుడి పాత్రలోకి వెళుతుంది. అయితే, వెంటనే, నాళాలలోని స్థాయిల సమీకరణ కారణంగా పైపులోని నీటి పీడనం క్రమంగా బలహీనపడటం ప్రారంభమవుతుంది మరియు సున్నాకి పడిపోతుంది. నీటి ప్రవాహం ఆగిపోతుంది.

అన్నం. 2. కమ్యూనికేషన్ నాళాలను అనుసంధానించే పైపులో నీటి పీడనంలోని మార్పు కెపాసిటర్ యొక్క ఛార్జింగ్ సమయంలో సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత మార్పుకు సమానంగా ఉంటుంది.

అదేవిధంగా, కరెంట్ మొదట ఛార్జ్ చేయని కెపాసిటర్‌లోకి దూసుకుపోతుంది మరియు అది ఛార్జ్ అయినప్పుడు క్రమంగా బలహీనపడుతుంది.

పీరియడ్ యొక్క రెండవ త్రైమాసికం ప్రారంభమైనప్పుడు, జనరేటర్ వోల్టేజ్ మొదట్లో నెమ్మదిగా ప్రారంభమై, ఆపై మరింత వేగంగా తగ్గినప్పుడు, ఛార్జ్ చేయబడిన కెపాసిటర్ జనరేటర్‌కు డిశ్చార్జ్ అవుతుంది, దీని వలన సర్క్యూట్‌లో డిచ్ఛార్జ్ కరెంట్ ఏర్పడుతుంది. జనరేటర్ వోల్టేజ్ తగ్గినప్పుడు, కెపాసిటర్ మరింత ఎక్కువగా విడుదలవుతుంది మరియు సర్క్యూట్లో డిచ్ఛార్జ్ కరెంట్ పెరుగుతుంది. వ్యవధి యొక్క ఈ త్రైమాసికంలో డిచ్ఛార్జ్ కరెంట్ యొక్క దిశ, వ్యవధి యొక్క మొదటి త్రైమాసికంలో ఛార్జ్ కరెంట్ యొక్క దిశకు వ్యతిరేకం. దీని ప్రకారం, సున్నా విలువను దాటిన ప్రస్తుత వక్రరేఖ ఇప్పుడు సమయ అక్షం క్రింద ఉంది.

మొదటి అర్ధ-చక్రం ముగిసే సమయానికి, జనరేటర్ వోల్టేజ్, అలాగే కెపాసిటర్ వోల్టేజ్, వేగంగా సున్నాకి చేరుకుంటుంది మరియు సర్క్యూట్ కరెంట్ నెమ్మదిగా దాని గరిష్ట విలువను చేరుకుంటుంది. సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్ యొక్క విలువ ఎక్కువగా ఉన్నందున, సర్క్యూట్‌లో మోసుకెళ్ళే ఛార్జ్ యొక్క ఎక్కువ విలువ, కెపాసిటర్ యొక్క ప్లేట్‌లపై వోల్టేజ్ ఉన్నప్పుడు కరెంట్ దాని గరిష్ట స్థాయికి ఎందుకు చేరుకుంటుందో స్పష్టంగా తెలుస్తుంది మరియు అందువల్ల ఛార్జ్ ఆన్ అవుతుంది కెపాసిటర్, వేగంగా తగ్గుతుంది.

వ్యవధి యొక్క మూడవ త్రైమాసికం ప్రారంభంతో, కెపాసిటర్ మళ్లీ ఛార్జ్ చేయడం ప్రారంభిస్తుంది, అయితే దాని ప్లేట్ల ధ్రువణత, అలాగే జనరేటర్ యొక్క ధ్రువణత మారుతుంది "మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, మరియు కరెంట్, అదే విధంగా ప్రవహించడం కొనసాగుతుంది. దిశ, కెపాసిటర్ ఛార్జ్ చేయడంతో తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది.మూడవ త్రైమాసికం ముగింపు, జనరేటర్ మరియు కెపాసిటర్ వోల్టేజ్‌లు గరిష్ట స్థాయికి చేరుకున్నప్పుడు, కరెంట్ సున్నాకి వెళుతుంది.

కాలం యొక్క చివరి త్రైమాసికంలో, వోల్టేజ్, తగ్గడం, సున్నాకి పడిపోతుంది మరియు ప్రస్తుత, సర్క్యూట్లో దాని దిశను మార్చడం ద్వారా దాని గరిష్ట విలువను చేరుకుంటుంది. ఇక్కడ కాలం ముగుస్తుంది, దాని తర్వాత తదుపరిది ప్రారంభమవుతుంది, సరిగ్గా మునుపటిది పునరావృతమవుతుంది మరియు మొదలైనవి.

అందువలన, జెనరేటర్ యొక్క ప్రత్యామ్నాయ వోల్టేజ్ చర్యలో, కెపాసిటర్ వ్యవధిలో రెండుసార్లు ఛార్జ్ చేయబడుతుంది (కాలం యొక్క మొదటి మరియు మూడవ త్రైమాసికం) మరియు రెండుసార్లు (కాలం యొక్క రెండవ మరియు నాల్గవ త్రైమాసికంలో) విడుదల చేయబడుతుంది. కానీ అవి ఒక్కొక్కటిగా మారుతుంటాయి కాబట్టి కెపాసిటర్ ఛార్జీలు మరియు డిశ్చార్జెస్ సర్క్యూట్ ద్వారా ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ కరెంట్ గడిచే ప్రతిసారీ, మేము దానిని ముగించవచ్చు ఏకాంతర ప్రవాహంను.

మీరు దీన్ని క్రింది సాధారణ ప్రయోగంలో తనిఖీ చేయవచ్చు. 25 W లైట్ బల్బ్ ద్వారా 4-6 మైక్రోఫారడ్ కెపాసిటర్‌ను మెయిన్స్‌కు కనెక్ట్ చేయండి.లైట్ వెలుగులోకి వస్తుంది మరియు సర్క్యూట్ విరిగిపోయే వరకు ఆరిపోదు. కెపాసిటెన్స్‌తో సర్క్యూట్ గుండా ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ పాస్ అయిందని ఇది సూచిస్తుంది. వాస్తవానికి, ఇది కెపాసిటర్ యొక్క విద్యుద్వాహకము గుండా వెళ్ళదు, కానీ ఏ సమయంలోనైనా ఛార్జ్ కరెంట్ లేదా కెపాసిటర్ డిచ్ఛార్జ్ కరెంట్‌ను సూచిస్తుంది.

మనకు తెలిసినట్లుగా, కెపాసిటర్ ఛార్జ్ చేయబడినప్పుడు దానిలో ఉత్పన్నమయ్యే విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో విద్యుద్వాహకము ధ్రువపరచబడుతుంది మరియు కెపాసిటర్ డిస్చార్జ్ అయినప్పుడు దాని ధ్రువణత అదృశ్యమవుతుంది.

ఈ సందర్భంలో, దానిలో ఉత్పన్నమయ్యే డిస్ప్లేస్‌మెంట్ కరెంట్‌తో విద్యుద్వాహకము సర్క్యూట్ యొక్క ఒక రకమైన కొనసాగింపుగా ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌కు ఉపయోగపడుతుంది మరియు స్థిరమైన కోసం అది సర్క్యూట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది. కానీ స్థానభ్రంశం ప్రస్తుత కెపాసిటర్ యొక్క విద్యుద్వాహకము లోపల మాత్రమే ఏర్పడుతుంది, అందువలన సర్క్యూట్ వెంట ఛార్జీల బదిలీ జరగదు.

AC కెపాసిటర్ అందించే ప్రతిఘటన కెపాసిటర్ కెపాసిటెన్స్ విలువ మరియు కరెంట్ ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

కెపాసిటర్ యొక్క ఎక్కువ సామర్థ్యం, ​​కెపాసిటర్ యొక్క ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ సమయంలో సర్క్యూట్లో ఎక్కువ ఛార్జ్ మరియు, తదనుగుణంగా, సర్క్యూట్లో ఎక్కువ కరెంట్. సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత పెరుగుదల దాని నిరోధకత తగ్గిందని సూచిస్తుంది.

అందువల్ల, కెపాసిటెన్స్ పెరిగేకొద్దీ, ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహానికి సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిఘటన తగ్గుతుంది.

అది పెరుగుతోంది ప్రస్తుత ఫ్రీక్వెన్సీ కెపాసిటర్ యొక్క ఛార్జ్ (అలాగే ఉత్సర్గ) తక్కువ పౌనఃపున్యం కంటే వేగంగా జరగాలి కాబట్టి సర్క్యూట్‌లో మోసుకెళ్ళే ఛార్జ్ మొత్తాన్ని పెంచుతుంది. అదే సమయంలో, యూనిట్ సమయానికి బదిలీ చేయబడిన ఛార్జ్ మొత్తంలో పెరుగుదల సర్క్యూట్లో ప్రస్తుత పెరుగుదలకు సమానం మరియు అందువలన, దాని నిరోధకత తగ్గుతుంది.

మేము క్రమంగా ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని తగ్గించి, కరెంట్‌ను డైరెక్ట్ కరెంట్‌కి తగ్గిస్తే, సర్క్యూట్‌లో చేర్చబడిన కెపాసిటర్ యొక్క నిరోధకత క్రమంగా పెరుగుతుంది మరియు అది కనిపించే వరకు అనంతంగా పెద్దదిగా మారుతుంది (సర్క్యూట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది). స్థిరమైన ప్రస్తుత సర్క్యూట్.

అందువల్ల, ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, కెపాసిటర్ యొక్క ప్రతిఘటన ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహానికి తగ్గుతుంది.

ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహానికి కాయిల్ యొక్క ప్రతిఘటనను ఇండక్టివ్ అంటారు, కెపాసిటర్ నిరోధకతను కెపాసిటివ్ అంటారు.

అందువల్ల, కెపాసిటివ్ నిరోధకత ఎక్కువగా ఉంటుంది, సర్క్యూట్ యొక్క తక్కువ సామర్థ్యం మరియు దానిని ఫీడ్ చేసే కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ.

కెపాసిటివ్ రెసిస్టెన్స్ Xcగా సూచించబడుతుంది మరియు ఓంలలో కొలుస్తారు.

కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు సర్క్యూట్ యొక్క సామర్థ్యంపై కెపాసిటివ్ రెసిస్టెన్స్ యొక్క ఆధారపడటం Xc = 1 /ωC ఫార్ములా ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఇక్కడ ω అనేది 2πe యొక్క ఉత్పత్తికి సమానమైన వృత్తాకార పౌనఃపున్యం, C అనేది సర్క్యూట్ యొక్క సామర్థ్యం ఫారడ్స్.

కెపాసిటివ్ రెసిస్టెన్స్, ఇండక్టివ్ రెసిస్టెన్స్ వంటిది, రియాక్టివ్ స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే కెపాసిటర్ ప్రస్తుత మూలం యొక్క శక్తిని వినియోగించదు.

సూత్రం ఓం యొక్క చట్టం కెపాసిటివ్ సర్క్యూట్ కోసం ఇది I = U / Xc రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇక్కడ I మరియు U - ప్రస్తుత మరియు వోల్టేజ్ యొక్క ప్రభావవంతమైన విలువలు; Xc అనేది సర్క్యూట్ యొక్క కెపాసిటివ్ రెసిస్టెన్స్.

తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రవాహాలకు అధిక నిరోధకతను అందించడానికి మరియు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రవాహాలను సులభంగా పాస్ చేయడానికి కెపాసిటర్ల ఆస్తి కమ్యూనికేషన్ పరికరాల సర్క్యూట్లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

కెపాసిటర్ల సహాయంతో, ఉదాహరణకు, సర్క్యూట్ల ఆపరేషన్ కోసం అవసరమైన అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రవాహాల నుండి స్థిరమైన ప్రవాహాలు మరియు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రవాహాల విభజన సాధించబడుతుంది.

సర్క్యూట్ యొక్క అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ భాగంలో తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ కరెంట్ యొక్క మార్గాన్ని నిరోధించాల్సిన అవసరం ఉంటే, ఒక చిన్న కెపాసిటర్ సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయబడింది. ఇది తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ కరెంట్‌కు గొప్ప ప్రతిఘటనను అందిస్తుంది మరియు అదే సమయంలో అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ కరెంట్‌ను సులభంగా పాస్ చేస్తుంది.

అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ కరెంట్‌ను నిరోధించాల్సిన అవసరం ఉంటే, ఉదాహరణకు, రేడియో స్టేషన్ యొక్క పవర్ సర్క్యూట్‌లో, అప్పుడు పెద్ద సామర్థ్యం కలిగిన కెపాసిటర్ ఉపయోగించబడుతుంది, ప్రస్తుత మూలంతో సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయబడింది. ఈ సందర్భంలో, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ కరెంట్ కెపాసిటర్ గుండా వెళుతుంది, రేడియో స్టేషన్ యొక్క విద్యుత్ సరఫరా సర్క్యూట్‌ను దాటవేస్తుంది.

AC సర్క్యూట్లో క్రియాశీల నిరోధకత మరియు కెపాసిటర్

ఆచరణలో, కెపాసిటెన్స్‌తో సిరీస్ సర్క్యూట్‌లో ఉన్నప్పుడు తరచుగా కేసులు గమనించబడతాయి క్రియాశీల ప్రతిఘటన చేర్చబడింది. ఈ సందర్భంలో సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం నిరోధకత సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది

కాబట్టి, యాక్టివ్ మరియు కెపాసిటివ్ AC రెసిస్టెన్స్‌తో కూడిన సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం నిరోధం ఈ సర్క్యూట్ యొక్క యాక్టివ్ మరియు కెపాసిటివ్ రెసిస్టెన్స్ యొక్క స్క్వేర్‌ల మొత్తానికి వర్గమూలానికి సమానంగా ఉంటుంది.

ఈ I = U / Z సర్క్యూట్‌కు కూడా ఓం యొక్క చట్టం చెల్లుబాటు అవుతుంది.

అంజీర్ లో. 3 కెపాసిటివ్ మరియు యాక్టివ్ రెసిస్టెన్స్ ఉన్న సర్క్యూట్‌లో కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ మధ్య దశ సంబంధాన్ని వివరించే వక్రతలను చూపుతుంది.

అన్నం. 3. కెపాసిటర్ మరియు యాక్టివ్ రెసిస్టెన్స్ ఉన్న సర్క్యూట్‌లో కరెంట్, వోల్టేజ్ మరియు పవర్

ఫిగర్ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, ఈ సందర్భంలో కరెంట్ వోల్టేజ్‌ను పావు వ్యవధిలో కాదు, కానీ తక్కువగా పెంచుతుంది, ఎందుకంటే క్రియాశీల నిరోధకత సర్క్యూట్ యొక్క పూర్తిగా కెపాసిటివ్ (రియాక్టివ్) స్వభావాన్ని ఉల్లంఘిస్తుంది, తగ్గిన దశ ద్వారా రుజువు చేయబడింది. మార్పు. ఇప్పుడు సర్క్యూట్ టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ రెండు భాగాల మొత్తంగా నిర్వచించబడింది: వోల్టేజ్ టివ్ యొక్క రియాక్టివ్ భాగం, సర్క్యూట్ యొక్క కెపాసిటివ్ రెసిస్టెన్స్ మరియు వోల్టేజ్ యొక్క క్రియాశీల భాగాన్ని అధిగమించి, దాని క్రియాశీల నిరోధకతను అధిగమిస్తుంది.

సర్క్యూట్ యొక్క క్రియాశీల నిరోధకత ఎక్కువ, ప్రస్తుత మరియు వోల్టేజ్ మధ్య దశల మార్పు చిన్నది.

సర్క్యూట్లో శక్తి మార్పు యొక్క వక్రత (Fig. 3 చూడండి) కాలంలో రెండుసార్లు ప్రతికూల సంకేతాన్ని పొందింది, ఇది మనకు ఇప్పటికే తెలిసినట్లుగా, సర్క్యూట్ యొక్క రియాక్టివ్ స్వభావం యొక్క పరిణామం. సర్క్యూట్ తక్కువ రియాక్టివ్, కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ మధ్య దశల మార్పు చిన్నది మరియు సర్క్యూట్ వినియోగిస్తున్న ఎక్కువ కరెంట్ సోర్స్ పవర్.

ఇది కూడా చదవండి: వోల్టేజ్ ప్రతిధ్వని