Introduction to Capacitor

Spread the love

Capacitor کو کنڈینسر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے ۔ یہ ریزسٹر جیسے غیر فعال اجزاء میں سے ایک ہے۔ Capacitor عام طور پر چارج کو ذخیرہ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ کیپسیٹر میں چارج “الیکٹریکل فیلڈ” کی شکل میں محفوظ ہوتا ہے۔ بہت سے الیکٹریکل اور الیکٹرانک سرکٹس میں Capacitors اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

عام طور پر، ایک کپیسیٹر میں دو متوازی دھاتی پلیٹیں ہوتی ہیں جو ایک دوسرے سے منسلک نہیں ہوتیں۔ کیپیسیٹر میں دو پلیٹیں نان کنڈکٹنگ میڈیم (انسولیٹنگ میڈیم) سے الگ ہوتی ہیں اس میڈیم کو عام طور پر ڈائی الیکٹرک کے نام سے جانا جاتا ہے ۔

کیپسیٹرز کی مختلف اقسام اور مختلف شکلیں دستیاب ہیں، بہت چھوٹے کیپسیٹرز سے لے کر جو HVDC لائنوں کو مستحکم کرنے کے لیے بڑے کیپسیٹرز تک گونج سرکٹس میں استعمال ہوتے ہیں۔ لیکن تمام کیپسیٹرز وہی کام کر رہے ہیں جو برقی چارج کو محفوظ کر رہا ہے۔

کیپسیٹر کی شکل مستطیل، مربع، گول، بیلناکار یا کروی شکل کی ہوتی ہے۔ ایک ریزسٹر کے برعکس، ایک مثالی کپیسیٹر توانائی کو ضائع نہیں کرتا۔ چونکہ مختلف قسم کے کیپسیٹرز دستیاب ہیں ان کی نمائندگی کے لیے مختلف علامتیں دستیاب تھیں جو ذیل میں دکھائی گئی ہیں۔

Introduction to Capacitor
Introduction to Capacitor

Why capacitors are important?

Capacitors کی بہت سی خصوصیات ہیں جیسے

  1. وہ توانائی کو ذخیرہ کر سکتے ہیں اور جب بھی ضرورت ہو اس توانائی کو سرکٹ میں ضائع کر سکتے ہیں۔
  2. وہ DC کو بلاک کر سکتے ہیں اور AC کو اس کے ذریعے بہنے دیتے ہیں، اور یہ سرکٹ کے ایک حصے کو دوسرے کے ساتھ جوڑ سکتا ہے۔
  3. کیپسیٹرز والے سرکٹس فریکوئنسی پر منحصر ہوتے ہیں، اس لیے کچھ تعدد کو بڑھانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
  4. کیپسیٹرز کے طور پر جب AC ان پٹ کے ساتھ لاگو کیا جاتا ہے، کرنٹ وولٹیج کی قیادت کرتا ہے اور اس طرح پاور ایپلی کیشنز میں یہ پے لوڈ پاور کو بڑھاتا ہے اور اسے زیادہ اقتصادی بناتا ہے۔
  5. یہ اعلی تعدد کی اجازت دیتا ہے اور اس لیے اسے فلٹر کے طور پر یا تو کم تعدد کو فلٹر کرنے یا زیادہ تعدد جمع کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
  6. چونکہ کیپسیٹر کا رد عمل اور تعدد الٹا تعلق رکھتا ہے، اس کا استعمال مخصوص تعدد پر سرکٹ کی رکاوٹ کو بڑھانے یا کم کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے اور اسے فلٹر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اسی طرح، Capacitors بہت سی خصوصیات کی نمائش کرتے ہیں، جب AC یا DC سرکٹس میں استعمال ہوتا ہے اور اس وجہ سے وہ برقی اور الیکٹرانک سرکٹس میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

Construction of a Capacitor

جیسا کہ پہلے کہا گیا ہے، capacitors کی مختلف اقسام ہیں۔ ان مختلف اقسام میں مختلف قسم کی تعمیر ہوگی۔ ایک متوازی پلیٹ کپیسیٹر سب سے آسان کپیسیٹر ہے۔ آئیے اس کیپسیٹر کی تعمیر کو سمجھتے ہیں۔

یہ دو دھاتی پلیٹوں پر مشتمل ہے جو فاصلے سے الگ ہوتی ہے۔ ان دو پلیٹوں کے درمیان کی جگہ ایک ڈائی الیکٹرک مواد سے بھری ہوئی ہے۔ کپیسیٹر کی دو لیڈز ان دو پلیٹوں سے لی گئی ہیں۔

کپیسیٹر کی گنجائش کا انحصار پلیٹوں اور پلیٹوں کے رقبے کے درمیان فاصلے پر ہوتا ہے۔ ان میں سے کسی بھی پیرامیٹرز کو مختلف کرکے اہلیت کی قدر کو تبدیل کیا جاسکتا ہے۔

ان پلیٹوں میں سے ایک کو فکسڈ اور دوسرے کو حرکت دے کر ایک متغیر کیپسیٹر بنایا جا سکتا ہے۔

Dielectric Of a Capacitor

ڈائی الیکٹرک پلیٹوں کے درمیان ایک موصل مواد کے طور پر کام کرتا ہے۔ ڈائی الیکٹرک کوئی بھی نان کنڈکٹنگ میٹریل ہو سکتا ہے جیسے سیرامک، ویکسڈ پیپر، میکا، پلاسٹک یا کسی مائع جیل کی شکل۔

ڈائی الیکٹرک بھی اہلیت کی قدر کا فیصلہ کرنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ جیسا کہ کیپسیٹر کی پلیٹوں کے درمیان ڈائی الیکٹرک متعارف کرایا جاتا ہے، اس کی قدر بڑھ جاتی ہے۔

مختلف ڈائی الیکٹرک مواد میں مختلف ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ ہوں گے، تاہم یہ قدر>1 ہے۔

نیچے دی گئی جدول ہر ڈائی الیکٹرک مواد کے لیے ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ کی قدر بتاتی ہے۔

Dielectric Of a Capacitor
Dielectric Of a Capacitor

ڈائی الیکٹرک دو قسم کے ہو سکتے ہیں۔

  1. پولر ڈائی الیکٹرکس: ان ڈائی الیکٹرک میں مستقل ڈائی الیکٹرک حرکت ہوگی۔
  2. غیر قطبی ڈائی الیکٹرک: ان میں عارضی ڈائی الیکٹرک لمحہ ہوگا۔ انہیں برقی میدان میں رکھ کر انہیں ڈوپول لمحات سے متاثر کیا جا سکتا ہے۔

Complex Permittivity

ڈائی الیکٹرک مواد کی رشتہ دار اجازت (εr) اور خالی جگہ کی اجازت (εo) کی پیداوار کو “کمپلیکس پرمٹٹیویٹی” یا ڈائی الیکٹرک مواد کی “حقیقی اجازت” کے نام سے جانا جاتا ہے۔ پیچیدہ اجازت نامہ کا اظہار حسب ذیل ہے،

ε = ε0 * εr

پیچیدہ اجازت کی قدر ہمیشہ رشتہ دار اجازت کے برابر ہوگی، کیونکہ خالی جگہ کی اجازت ‘ایک’ کے برابر ہے۔ ڈائی الیکٹرک مستقل یا پیچیدہ اجازت کی قدر ایک ڈائی الیکٹرک مواد سے دوسرے میں مختلف ہوتی ہے۔

عام ڈائی الیکٹرک مواد کے لیے پیچیدہ اجازت (ε) کی کچھ معیاری قدریں Air = 1.0005، خالص ویکیوم = 1.0000، Mica = 5 سے 7، کاغذ = 2.5 سے 3.5، لکڑی = 3 سے 8، گلاس = 3 سے 10 اور دھاتی آکسائیڈ پاؤڈرز ہیں۔ = 6 سے 20 اور وغیرہ۔

کیپسیٹرز کو ان کے موصل یا ڈائی الیکٹرک مواد کی خصوصیات اور خصوصیات کے مطابق درجہ بندی کیا جا سکتا ہے، وہ ذیل میں دیے گئے ہیں۔

  1. اعلی استحکام اور کم نقصان کے Capacitors – Mica، Low-K Ceramic، اور Polystyrene capacitors اس قسم کی مثالیں ہیں۔
  2. درمیانی استحکام اور درمیانے نقصان کے کیپسیٹرز – کاغذ، پلاسٹک فلم، اور ہائی-کے سیرامک ​​کیپسیٹرز اس قسم کی مثالیں ہیں۔
  3. پولرائزڈ Capacitors – اس قسم کے capacitors کی مثال Electrolytic، Tantalum’s ہیں۔

Working

جیسا کہ پہلے کہا گیا ہے کہ کپیسیٹر دو کنڈکٹر پر مشتمل ہوتا ہے جو ایک ڈائی الیکٹرک سے الگ ہوتے ہیں، جب دو کنڈکٹرز کے درمیان کوئی ممکنہ فرق ہوتا ہے تو الیکٹرک پوٹینشل تیار ہوتا ہے۔ اس کی وجہ سے کپیسیٹر چارج اور خارج ہوتا ہے۔

آئیے اس کو عملی طور پر سمجھیں۔ جب کیپسیٹر بیٹری سے منسلک ہوتا ہے (ایک ڈی سی سورس)، کرنٹ سرکٹ سے بہنا شروع ہوتا ہے۔

اس طرح ایک پلیٹ پر منفی چارج جمع ہوتا ہے اور دوسری پلیٹ پر مثبت چارج جمع ہوتا ہے۔ یہ عمل اس وقت تک جاری رہتا ہے جب تک کہ کپیسیٹر وولٹیج سپلائی وولٹیج تک نہ پہنچ جائے۔

جب چارجنگ وولٹیج سپلائی وولٹیج کے برابر ہو تو کیپسیٹر بیٹری کے منسلک ہونے کے باوجود مزید چارج کرنا بند کر دیتا ہے۔ جب بیٹری ہٹا دی جائے گی تو دو پلیٹیں مثبت اور منفی چارجز کے ساتھ جمع ہوں گی۔ اس طرح چارج کیپسیٹر میں محفوظ ہوتا ہے۔

لیکن جب سپلائی وولٹیج AC سورس سے ہو تو یہ مسلسل چارج اور ڈسچارج ہوتا ہے .چارج اور ڈسچارج کی شرح کا انحصار سورس کی فریکوئنسی پر ہوتا ہے۔

Example

یہاں سادہ مثال کے ذریعے کام کو سمجھا جا سکتا ہے۔ نیچے کا سرکٹ دو سوئچز A اور B دکھاتا ہے۔ جب سوئچ 1 بند ہوتا ہے، کرنٹ بیٹری سے کیپسیٹر کی طرف بہنا شروع ہو جاتا ہے۔ جب کپیسیٹر وولٹیج سپلائی وولٹیج تک پہنچ جاتا ہے، تو یہ مزید چارج کرنا بند کر دیتا ہے۔

اب سوئچ کو پوزیشن B سے جوڑیں۔ اب آپ دیکھ سکتے ہیں کہ ایل ای ڈی چمکنے لگتی ہے اور یہ آہستہ آہستہ ختم ہوتی جاتی ہے کیونکہ کیپسیٹر خارج ہوتا ہے۔

Capacitor کی Capacitance کی طرف سے دیا جاتا ہے

C=KεA/d

یا

C= εA/4πd

یا

C = εo * εr (A/d)

کہاں،

C – کپیسیٹر کی اہلیت

A – پلیٹوں کے درمیان کا علاقہ

D – دو پلیٹوں کے درمیان فاصلہ

εo – خالی جگہ کی اجازت

εr – رشتہ دار اجازت۔

K- ڈائی الیکٹرک کانسٹینٹ

ایک Capacitor کی اہلیت

Capacitance capacitor کی خاصیت ہے جو اس میں ذخیرہ شدہ برقی چارج کی زیادہ سے زیادہ مقدار کی وضاحت کرتی ہے۔ یہ فطرت میں ہر جگہ موجود ہے۔

کپیسیٹر کی شکل کے لحاظ سے اہلیت مختلف ہو سکتی ہے۔ کنڈکٹرز کی جیومیٹری اور ڈائی الیکٹرک مادی خصوصیات کا استعمال کرتے ہوئے گنجائش کا حساب لگایا جاسکتا ہے۔ آئیے ایک متوازی پلیٹ کپیسیٹر کی گنجائش دیکھتے ہیں۔

اہلیت کو دونوں پلیٹوں پر چارج کے تناسب (Q) کے طور پر ان کے درمیان ممکنہ فرق (V) کے طور پر بیان کیا جاتا ہے،

C =Q/V،

اس طرح موجودہ طور پر حاصل کیا جا سکتا ہے

I(t)=C[d(v)/d(t)]

اس کا اظہار Farads (F) کیا جا سکتا ہے جس کا نام انگریز ماہر طبیعیات مائیکل فیراڈے کے نام پر رکھا گیا ہے۔

مندرجہ بالا تعریف سے ہم مشاہدہ کر سکتے ہیں کہ گنجائش چارج (Q) کے براہ راست متناسب ہے اور وولٹیج (V) کے الٹا متناسب ہے۔

پلیٹوں کی تعداد میں اضافہ کر کے کپیسیٹر کی اہلیت کو بڑھایا جا سکتا ہے، جس سے کپیسیٹر کے ایک ہی سائز کو برقرار رکھنے میں مدد ملتی ہے۔ یہاں، پلیٹوں کا رقبہ بڑھا ہوا ہے۔

اہلیت کی معیاری اکائیاں

عام طور پر فراڈز ایک اعلیٰ قدر ہوتی ہے، اس لیے کیپیسیٹینس کا اظہار کیپسیٹر ریئل ٹائم کی ذیلی اکائیوں کے طور پر کیا جاتا ہے جیسے کہ مائیکرو فاراڈز (یو ایف)، نینو فاراڈز (این ایف) اور پیکو فاراڈز (پی ایف)۔

زیادہ تر الیکٹریکل اور الیکٹرانک ایپلی کیشنز کو آسان حساب کے لیے درج ذیل معیاری یونٹ (SI) کے سابقوں کے ذریعے کور کیا جاتا ہے،

  • 1 mF (ملیفراد) = 10−3 F = 1000 µF = 1000000 nF
  • 1 μF (مائیکروفارڈ) = 10−6 F = 1000 nF = 1000000 pF
  • 1 nF (نینو فاراد) = 10−9 F = 1000 pF
  • 1 pF (picofarad) = 10−12 F

µF کو nF یا pF میں تبدیل کرنے کے لیے یا دیگر اکائیوں کی وسیع رینج میں اور اس کے برعکس، ہمیں الیکٹرک کیپیسیٹینس یونٹ کنورٹر استعمال کرنے کی ضرورت ہے۔

Voltage Rating of a Capacitor

یہ وولٹیج نہیں ہے جب تک کیپسیٹر چارج نہیں کرتا ہے بلکہ زیادہ سے زیادہ وولٹیج ہے جب تک کہ کپیسیٹر محفوظ طریقے سے کام کر سکتا ہے۔ اس وولٹیج کو ورکنگ وولٹیج (WV) یا DC ورکنگ وولٹیج (DC-WV) کہا جاتا ہے۔ نیچے کی تصویر کپیسیٹر کی وولٹیج کی درجہ بندی کو ظاہر کرتی ہے۔

DSC01111

اگر کیپسیٹر کو اس وولٹیج سے زیادہ وولٹیج کے ساتھ لگایا جاتا ہے، تو یہ ڈائی الیکٹرک ٹوٹ جانے کی وجہ سے پلیٹوں کے درمیان آرک پیدا کر کے نقصان پہنچا سکتا ہے۔

کیپسیٹرز کے ساتھ سرکٹس کو ڈیزائن کرتے وقت اس بات کا خیال رکھنا چاہیے کہ کپیسیٹر کی وولٹیج کی درجہ بندی سرکٹ میں استعمال ہونے والے وولٹیج سے زیادہ ہو۔ مثال کے طور پر اگر سرکٹ آپریٹنگ وولٹیج 12V ہے تو پھر 12V یا اس سے اوپر کی وولٹیج کی درجہ بندی کے ساتھ کپیسیٹر کا انتخاب کرنا ضروری ہے۔

کپیسیٹر کا یہ کام کرنے والا وولٹیج کیپسیٹر پلیٹوں کے درمیان استعمال ہونے والے ڈائی الیکٹرک مواد، ڈائی الیکٹرک موٹائی اور استعمال ہونے والے سرکٹ کی قسم پر بھی منحصر ہے۔

Leave a Comment