Ang mga capacitor ay mga pangunahing bahagi sa larangan ng electronics at gumaganap ng isang mahalagang papel sa iba't ibang mga electronic circuit. Ang pag-unawa sa mga konsepto ng capacitance at charge ay mahalaga para sa sinumang nagnanais na bungkalin ang larangan ng electrical engineering. Sa artikulong ito, magkakaroon tayo ng maikling pagpapakilala sa mga capacitor, ipaliwanag ang capacitance, at susuriin ang equation na namamahala sa kanilang pag-uugali.
Ano ang Capacitor
Ang capacitor ay isang passive two-terminal electronic component na nag-iimbak ng elektrikal na enerhiya sa isang electric field. Ang istraktura ng isang kapasitor ay binubuo ng dalawang conductive plate, kadalasang binubuo ng metal, na nakaposisyon na may isang dielectric na materyal sa pagitan ng mga ito. Kapag ang pagkakaiba ng boltahe ay inilapat sa mga terminal ng isang kapasitor, nag-iipon ito ng singil sa mga plato nito, na lumilikha ng isang electric field sa pagitan nila.
Ano ang Capacitance
Ang kapasidad ay isang sukatan kung gaano karaming elektrikal na enerhiya ang maaaring maimbak sa bawat yunit ng boltahe sa isang aparato o bahagi. Ang yunit ng kapasidad ay Farad.
Ano ang Charge
Ang singil ay inilarawan bilang pagkakaroon ng electric energy. Ang simbolo nito ay Q at ang yunit nito ay Coulomb.
Paggawa ng mga Capacitor
Kapag ang isang de-koryenteng boltahe ay ipinakilala sa mga terminal ng isang kapasitor, ang electric field na itinatag sa pagitan ng mga plato ay nagpapasimula ng paggalaw ng mga electron. Ang negatibong plato ng kapasitor ay nagiging punto ng koleksyon para sa mga electron na lumipat mula sa negatibong terminal ng pinagmumulan ng boltahe.
Kasabay nito, ang isang pantay na bilang ng mga electron ay umalis sa positibong plato ng kapasitor at bumalik sa positibong terminal ng pinagmumulan ng boltahe.
Ang akumulasyon at muling pamamahagi ng singil na ito ay nagpapatuloy hanggang sa ganap na ma-charge ang kapasitor, kung saan huminto ang daloy ng mga electron, ang singil na nakaimbak sa isang kapasitor ay maaaring matukoy gamit ang equation:
Sa ibinigay na equation, ang 'Q' ay sumisimbolo sa singilin naipon sa loob ng kapasitor , 'C' ay nagsasaad ng kapasidad , at ang 'V' ay kumakatawan sa inilapat na boltahe sa buong kapasitor.
Ang equation na ito ay nagpapakita ng proporsyonal na relasyon sa pagitan ng kapasidad at inilapat na boltahe, na nagpapakita na ang halaga ng singil na hawak sa isang kapasitor ay direktang nauugnay sa parehong mga variable na ito. Samakatuwid, ang pagtaas ng alinman sa kapasidad o boltahe ay magreresulta sa isang mas mataas na akumulasyon ng singil.
Kapasidad ng isang Parallel Plate Capacitor
Ang kapasidad ng isang kapasitor ay tinutukoy ng ibabaw na lugar ng mga plato (A) at ang distansya ng paghihiwalay (d) sa pagitan ng mga ito, na may parehong mga kadahilanan na nakakaapekto sa pangkalahatang kapasidad nito. Kung mas malaki ang lugar ng plato, mas malaki ang kapasidad, habang ang mas maliit na distansya sa pagitan ng mga plato ay humahantong sa pagtaas ng kapasidad. Ang relasyon na ito ay inilalarawan ng equation:
Ang mga capacitor ay nagtataglay ng kakayahang mag-imbak ng elektrikal na enerhiya, kung saan ang dami ng enerhiya na nakaimbak (U) ay direktang proporsyonal sa parehong parisukat ng inilapat na boltahe (V) at ang kapasidad (C) ng kapasitor. Ang equation para sa enerhiya na nakaimbak sa isang kapasitor ay ibinibigay ng:
Ang pag-alam sa enerhiya na nakaimbak sa isang kapasitor ay mahalaga para sa pagdidisenyo ng mga circuit, lalo na sa mga aplikasyon kung saan ang pagpapalabas ng enerhiya o ang mga pangangailangan ng agarang kapangyarihan ay mahalaga.
Kapasidad ng isang Spherical Capacitor
Upang makalkula ang kapasidad ng isang spherical capacitor, kailangan mong malaman ang radius ng parehong panloob at panlabas na conductive sphere. Ang hugis ng kapasitor at ang permittivity ng materyal na nakaposisyon sa pagitan ng mga sphere ay kumokontrol sa kapasidad. Ang formula para sa pagkalkula ng kapasidad ng isang spherical capacitor ay:
Sa kabilang banda, ang simbolo na 'εᵣ' ay ginagamit upang kumatawan sa relatibong permittivity o dielectric constant ng materyal na matatagpuan sa pagitan ng mga sphere. Bilang karagdagan, ang 'r₁' ay tumutukoy sa radius ng panloob na globo, habang ang 'r₂' ay nagpapahiwatig ng radius ng panlabas na globo.
Sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga halaga ng radius at ang permittivity ng materyal, maaari mong kalkulahin ang kapasidad ng spherical capacitor. Kapansin-pansin na kung ang panloob na globo ay may maliit na radius o itinuturing na isang point charge, ang capacitance formula ay pinapasimple sa:
Sa kasong ito, ang kapasidad ay tinutukoy lamang ng radius ng panlabas na globo at ang permittivity ng materyal.
Kapasidad ng isang Cylindrical Capacitor
Upang kalkulahin ang kapasidad ng isang cylindrical capacitor, kailangan mong malaman ang haba ng kapasitor (L), ang radius ng panloob na konduktor (r₁), at ang radius ng panlabas na konduktor (r₂). Ang hugis ng kapasitor at ang permittivity ng materyal na nakaposisyon sa pagitan ng mga sphere ay kumokontrol sa kapasidad. Ang formula para sa pagkalkula ng kapasidad ng isang cylindrical capacitor ay:
Sa kabilang banda, ang simbolo na 'εᵣ' ay ginagamit upang kumatawan sa relatibong permittivity o dielectric constant ng materyal na matatagpuan sa pagitan ng mga sphere. Bilang karagdagan, ang 'r₁' ay tumutukoy sa radius ng panloob na globo, habang ang 'r₂' ay nagpapahiwatig ng radius ng panlabas na globo.
Konklusyon
Ang mga capacitor ay mahahalagang bahagi pagdating sa electronics, na nagpapagana ng pag-imbak ng enerhiya at regulasyon ng boltahe. Ang kapasidad, na sinusukat sa farads (F), ay binibilang ang kakayahan ng isang kapasitor na mag-imbak ng singil. Ito ay direktang proporsyonal sa singil na nakaimbak (Q) at inversely proporsyonal sa boltahe (V) sa mga terminal ng kapasitor.