ক্যাপাসিটরে সঞ্চিত শক্তি

যখন ক্যাপাসিটর একটি ব্যাটারি এর সাথে সংযুক্ত হয়, ব্যাটারি থেকে আসা চার্জগুলি ক্যাপাসিটরের প্লেটে সঞ্চিত হয়। কিন্তু এই শক্তি সঞ্চয়ের প্রক্রিয়াটি ধাপে ধাপে ঘটে।
প্রথমে, ক্যাপাসিটরে কোনও চার্জ বা পটেনশিয়াল নেই, অর্থাৎ V = 0 ভোল্ট এবং q = 0 C।

এখন সুইচিংয়ের সময়, পূর্ণ ব্যাটারি ভোল্টেজ ক্যাপাসিটরের উপর পড়ে। একটি ধনাত্মক চার্জ (q) ক্যাপাসিটরের ধনাত্মক প্লেটে আসে, কিন্তু এই প্রথম চার্জ (q) কে ব্যাটারি থেকে ক্যাপাসিটরের ধনাত্মক প্লেটে আনতে কোনও কাজ করা হয় না। এটি কারণ ক্যাপাসিটরের প্লেটের মধ্যে নিজস্ব ভোল্টেজ নেই, বরং প্রারম্ভিক ভোল্টেজ ব্যাটারি থেকে আসে। প্রথম চার্জ ক্যাপাসিটরের প্লেটে একটু ভোল্টেজ তৈরি করে, এবং তারপরে দ্বিতীয় ধনাত্মক চার্জ ক্যাপাসিটরের ধনাত্মক প্লেটে আসে, কিন্তু প্রথম চার্জ দ্বারা প্রতিক্রিয়া দেখায়। যেহেতু ব্যাটারি ভোল্টেজ ক্যাপাসিটর ভোল্টেজের চেয়ে বেশি, তাই এই দ্বিতীয় চার্জ ধনাত্মক প্লেটে সঞ্চিত হয়।

এই পরিস্থিতিতে দ্বিতীয় চার্জ ক্যাপাসিটরে সঞ্চিত করতে একটু কাজ করতে হয়। তৃতীয় চার্জের জন্য একই ঘটনা ঘটে। ধীরে ধীরে চার্জগুলি পূর্বে সঞ্চিত চার্জগুলির বিরুদ্ধে ক্যাপাসিটরে সঞ্চিত হয় এবং তাদের একটু কাজ করা বেড়ে যায়।

ক্যাপাসিটর ভোল্টেজ স্থির নয় বলা যায় না। কারণ ক্যাপাসিটর ভোল্টেজ শুরুতে থেকে স্থির নয়। যখন ক্যাপাসিটরের শক্তি ব্যাটারির সমান হবে, তখন এটি তার সর্বোচ্চ সীমায় থাকবে।
চার্জের সঞ্চয় বেড়ে যাওয়ার সাথে সাথে ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ বেড়ে যায় এবং ক্যাপাসিটরের শক্তিও বেড়ে যায়।
তাই এই আলোচনার পয়েন্টে, ক্যাপাসিটরের জন্য শক্তি সমীকরণ লিখা যায় না যে, শক্তি (E) = V.q
ভোল্টেজ বেড়ে যাওয়ার সাথে সাথে ক্যাপাসিটরের ডাইইলেকট্রিকের মধ্যে তড়িৎক্ষেত্র (E) ধীরে ধীরে বেড়ে যায়, কিন্তু বিপরীত দিকে, অর্থাৎ ধনাত্মক প্লেট থেকে ঋণাত্মক প্লেটের দিকে।

এখানে dx হল ক্যাপাসিটরের দুটি প্লেটের মধ্যে দূরত্ব।

চার্জ ব্যাটারি থেকে ক্যাপাসিটরের প্লেটে প্রবাহিত হবে যতক্ষণ না ক্যাপাসিটর ব্যাটারির মতো শক্তি অর্জন করে।
তাই, আমাদের ক্যাপাসিটরের শক্তি গণনা করতে হবে চার্জ পূর্ণ হওয়ার প্রথম থেকে শেষ পর্যন্ত।

ধরা যাক, একটি ছোট চার্জ q ক্যাপাসিটরের ধনাত্মক প্লেটে সঞ্চিত হয় ব্যাটারির ভোল্টেজ V-এর সাপেক্ষে এবং একটি ছোট কাজ dW করা হয়।
তাহলে সম্পূর্ণ চার্জিং সময় বিবেচনা করে, আমরা লিখতে পারি যে,
এখন আমরা একটি ক্যাপাসিটর দ্বারা ব্যাটারি দ্বারা চার্জিং সময়ে শক্তি হারানোর বিষয়টি বিবেচনা করি।
যেহেতু ব্যাটারি স্থির ভোল্টেজে থাকে, ব্যাটারি দ্বারা শক্তি হারানোর সমীকরণ সবসময় W = V.q অনুসরণ করে, কিন্তু ক্যাপাসিটরের জন্য এই সমীকরণ প্রযোজ্য নয়, কারণ ক্যাপাসিটর শুরু থেকে স্থির ভোল্টেজ নেই।
এখন, ক্যাপাসিটর ব্যাটারি থেকে সংগ্রহ করা চার্জ হল

এখন ব্যাটারি দ্বারা হারানো চার্জ হল
এই সম্পূর্ণ শক্তির অর্ধেক ক্যাপাসিটরে যায় এবং অপর অর্ধেক শক্তি ব্যাটারি থেকে স্বয়ংক্রিয়ভাবে হারানো হয়, এটি সবসময় মনে রাখতে হবে।

উৎস: Electrical4u.

特别声明：尊重原创，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。