শুদ্ধ ক্যাপাসিটর সার্কিট
একটি শুদ্ধ ক্যাপাসিটর সার্কিট হল এমন একটি সার্কিট যা শুধুমাত্র একটি শুদ্ধ ক্যাপাসিটর (C) দ্বারা গঠিত, যার মান ফ্যারাডে পরিমাপ করা হয়। ক্যাপাসিটরগুলি তাদের ইলেকট্রিক ফিল্ডে ইলেকট্রিক শক্তি সঞ্চয় করে, যা ক্যাপাসিট্যান্স (অথবা "কনডেনসার" হিসাবেও পরিচিত) নামে পরিচিত। কাঠামোগতভাবে, একটি ক্যাপাসিটর দুইটি পরিবাহী প্লেট দ্বারা গঠিত যারা একটি ডাইইলেকট্রিক মিডিয়াম দ্বারা পৃথক থাকে—সাধারণ ডাইইলেকট্রিক উপকরণগুলি হল গ্লাস, কাগজ, মাইকা এবং অক্সাইড লেয়ার। একটি আদর্শ AC ক্যাপাসিটর সার্কিটে, বিদ্যুৎ প্রবাহ ভোল্টেজের চেয়ে 90 ডিগ্রি পূর্বে থাকে।
যখন ক্যাপাসিটরের প্লেটগুলির মধ্যে ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, তখন একটি ইলেকট্রিক ফিল্ড স্থাপন হয়, কিন্তু ডাইইলেকট্রিকের মধ্য দিয়ে কোন প্রবাহ ঘটে না। একটি পরিবর্তনশীল AC ভোল্টেজ সোর্সের ক্ষেত্রে, ক্যাপাসিটরের চক্রিক চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ার কারণে অবিচ্ছিন্ন প্রবাহ ঘটে।
ক্যাপাসিটর সার্কিটের ব্যাখ্যা এবং উত্পাদন
একটি ক্যাপাসিটর দুইটি পরিবাহী প্লেট দ্বারা গঠিত যারা একটি ডাইইলেকট্রিক মিডিয়াম দ্বারা পৃথক থাকে, যা ইলেকট্রিক চার্জ সঞ্চয়ের জন্য একটি শক্তি সঞ্চয় উপকরণ হিসাবে কাজ করে। এটি যখন একটি পাওয়ার সোর্সের সাথে সংযুক্ত হয়, তখন এটি চার্জ হয় এবং যখন সংযুক্ত থাকে না, তখন ডিসচার্জ হয়। DC সাপ্লাইয়ের সাথে সংযুক্ত হলে, এটি প্রয়োগকৃত পটেনশিয়ালের সমান ভোল্টেজে চার্জ হয়, যা একটি পাসিভ ইলেকট্রিকাল কম্পোনেন্ট হিসাবে ভোল্টেজের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।
যদি সার্কিটে প্রয়োগকৃত বিকল্প ভোল্টেজ নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা দেওয়া হয়:
ক্যাপাসিটরের চার্জ যেকোনো সময়ে দেওয়া হয়:
সার্কিটের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়া বিদ্যুৎ নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা দেওয়া হয়:
সমীকরণ (2) থেকে q-এর মান সমীকরণ (3) এ বসিয়ে আমরা পাই
এখন, সমীকরণ (1) থেকে v-এর মান সমীকরণ (3) এ বসিয়ে আমরা পাই
যেখানে Xc = 1/ωC একটি শুদ্ধ ক্যাপাসিটর দ্বারা বিকল্প বিদ্যুৎ প্রবাহের বিরোধিতা করে, যা ক্যাপাসিটিভ রিঅ্যাকট্যান্স নামে পরিচিত। বিদ্যুৎ তার সর্বোচ্চ মান পৌঁছায় যখন sin(ωt + π/2) = 1। তাই, সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ Im নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়:
Im এর মান সমীকরণ (4) এ বসিয়ে আমরা পাই:
ফেজর ডায়াগ্রাম এবং পাওয়ার কার্ভ
একটি শুদ্ধ ক্যাপাসিটর সার্কিটে, ক্যাপাসিটরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়া বিদ্যুৎ ভোল্টেজের চেয়ে 90 ডিগ্রি পূর্বে থাকে। ফেজর ডায়াগ্রাম এবং ভোল্টেজ, বিদ্যুৎ এবং পাওয়ারের তরঙ্গরেখা নিম্নলিখিতভাবে প্রদর্শিত হয়:
উপরের তরঙ্গরেখায়, লাল রেখা বিদ্যুৎ, নীল রেখা ভোল্টেজ এবং গুলাবি রেখা পাওয়ার প্রকাশ করে। যখন ভোল্টেজ বৃদ্ধি পায়, ক্যাপাসিটর তার সর্বোচ্চ মানে চার্জ হয়, যা একটি ধনাত্মক অর্ধ-চক্র গঠন করে; যখন ভোল্টেজ হ্রাস পায়, ক্যাপাসিটর ডিসচার্জ হয়, যা একটি ঋণাত্মক অর্ধ-চক্র গঠন করে। তরঙ্গরেখার একটি যত্নসহ পর্যবেক্ষণ থেকে দেখা যায় যে, যখন ভোল্টেজ তার সর্বোচ্চ মানে পৌঁছায়, তখন বিদ্যুৎ শূন্যে পৌঁছায়, যার অর্থ সেই মুহূর্তে কোন বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয় না। যখন ভোল্টেজ π এ হ্রাস পায় এবং ঋণাত্মক হয়, তখন বিদ্যুৎ তার সর্বোচ্চ মানে পৌঁছায়, যা ক্যাপাসিটরকে ডিসচার্জ করে—এবং এই চার্জিং-ডিসচার্জিং চক্র চলতে থাকে।
ভোল্টেজ এবং বিদ্যুৎ কখনোই একই সাথে তাদের সর্বোচ্চ মানে পৌঁছায় না, কারণ তাদের 90° ফেজ পার্থক্য রয়েছে, যা ফেজর ডায়াগ্রামে দেখানো হয়, যেখানে বিদ্যুৎ (Im) ভোল্টেজ (Vm) এর চেয়ে π/2 পূর্বে থাকে। এই শুদ্ধ ক্যাপাসিটর সার্কিটে তাৎক্ষণিক পাওয়ার p = vi দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়।
তাই, উপরের সমীকরণ থেকে দেখা যায় যে, একটি ক্যাপাসিটিভ সার্কিটের গড় পাওয়ার শূন্য। তরঙ্গরেখার প্রতিসাম্যতার কারণে, একটি অর্ধ-চক্রের গড় পাওয়ার শূন্য, যেখানে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক লুপ এলাকা একই।
প্রথম কোয়ার্টার-চক্রে, সোর্স দ্বারা প্রদত্ত পাওয়ার ক্যাপাসিটর প্লেটগুলির মধ্যে গঠিত ইলেকট্রিক ফিল্ডে সঞ্চিত হয়। পরবর্তী কোয়ার্টার-চক্রে, ইলেকট্রিক ফিল্ড বিলুপ্ত হওয়ার সাথে সাথে সঞ্চিত শক্তি সোর্সে ফেরত দেওয়া হয়। এই শক্তি সঞ্চয় এবং ফেরত দেওয়ার চক্রিক প্রক্রিয়া নিয়মিতভাবে ঘটে, যা ক্যাপাসিটর সার্কিটে কোন নেট পাওয়ার ব্যবহার করা হয় না।
