एक संधारित्र चिकनी ऊर्जा कैसे करता है?

Question

मैं अपने दिमाग को लपेटने की कोशिश कर रहा हूं कि कैपेसिटर कैसे काम करते हैं। मैं समझता हूं कि वे एक चार्ज स्टोर करते हैं और आम तौर पर समझते हैं कि कैसे, लेकिन मुझे समझ में नहीं आता है कि कैसे चार्ज के प्रवाह को "स्मूथ" का उपयोग करते हैं। एक मोटर, एक चार्ज संधारित्र से शक्ति खींचने के लिए एक शक्ति स्रोत से शक्ति खींचते समय एक ही काम करते हैं? इसका क्या मतलब है कि चार्ज सुचारू है और कैसे ??

Comments

पावर-सोर्स-टू-कैपेसिटर वायर में कैपेसिटर-टू-लोड वायर की तुलना में बहुत अधिक इंडक्शन (क्योंकि यह लंबा है) है।

— user253751

Answer 1

कैपेसिटर चार्ज को स्टोर नहीं करते हैं। यह इतना बेकार बयान है क्योंकि यह इस शब्द "चार्ज" पर आधारित है जिसके कई अर्थ हैं। कृपया भूल जाओ तुमने कभी इसे सुना। वे भी चिकनी ऊर्जा नहीं है। क्या वे चिकनी वोल्टेज है।

मैं आपको सवाल का जवाब दूंगा, लेकिन पहले आपको यह समझना चाहिए कि कैपेसिटर कैसे काम करते हैं।

कैपेसिटर स्टोर क्या ऊर्जा है। इलेक्ट्रिक सर्किट में चारों ओर बहने वाला सामान इलेक्ट्रिक चार्ज है । हम एम्पीयर में आवेश के प्रवाह की दर को मापते हैं। आवेश की मात्रा युग्मनज में मापी जाती है। इसलिये आवेश कभी पैदा नहीं होता और न ही नष्ट होता है , जब भी हम चार्ज को मापते हैं तो हम आमतौर पर चार्ज को गिनते हैं जो एक रूपक द्वार के पिछले भाग में बहता है। कुछ बहुत ही विषम सर्किटों को छोड़कर, एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में कुल आवेश भी स्थिर होता है। यह एक बंद हाइड्रोलिक सिस्टम की तरह है: इसमें कुछ तरल पदार्थ होते हैं और आप इसे इधर-उधर कर सकते हैं, लेकिन कोई भी इसमें प्रवेश या रिसाव नहीं करता है। आप गिन सकते हैं कि किसी बिंदु पर कितना द्रव बहता है, लेकिन यह कहीं से आना चाहिए, और इसे कहीं और जाना चाहिए।

कल्पना कीजिए कि आपके पास एक गोलाकार बर्तन था, जो किसी तरल पदार्थ से भरा हो। बर्तन के केंद्र के नीचे एक रबड़ की प्लेट होती है जिसे आप एक तरफ तरल पदार्थ को धक्का देकर और दूसरे को पंप करके खींच सकते हैं। यह एक संधारित्र जैसा है:

यह बिल बीटी की उत्कृष्ट संधारित्र गलत धारणाओं से है ।

जब आप पानी को एक तरफ धकेलते हैं, तो पानी का एक समान हिस्सा दूसरी तरफ से बाहर आना चाहिए। इसके अलावा, एक बार जब यह रबर झिल्ली खिंच जाती है, तो यह सीधा होने के लिए वापस लौटना चाहता है। इस प्रकार, एक तरफ का पानी का दबाव दूसरे की तुलना में अधिक होगा। यदि आप स्टॉपर्स को हटाने और उन्हें एक नली के साथ बदलने के लिए थे, तो पानी तब तक बहता रहेगा जब तक कि रबड़ को फैला नहीं दिया जाता।

अब "पानी" को "विद्युत आवेश" से, और "दाब" को "वोल्टेज" से बदलें, और आपके पास एक संधारित्र है।

अब दो जहाजों की कल्पना करें, एक गोल्फ की गेंद का आकार, और एक स्विमिंग पूल के आकार का। प्रत्येक में मध्य में समान खिंचाव की झिल्ली होती है। यदि आप गोल्फ बॉल के आकार के बर्तन के माध्यम से पानी का एक बड़ा चमचा पंप करते हैं, तो झिल्ली बहुत अधिक खिंच जाएगी, और परिणामस्वरूप पक्षों के बीच दबाव का अंतर बहुत अच्छा होगा। यदि आप स्विमिंग पूल के आकार के बर्तन के समान हैं, तो झिल्ली मुश्किल से सभी पर चलेगी, और दबाव अंतर केवल कुछ नहीं से थोड़ा अधिक होगा।

यह वही है जो समाई है। यह आपको बताता है कि दिए गए पानी की मात्रा के लिए, दबाव का अंतर क्या है। यह आपको बताता है कि संधारित्र के माध्यम से स्थानांतरित विद्युत आवेश की कितनी मात्रा के लिए, वोल्टेज क्या होगा। इसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

$$C = {q \over V}$$

कहा पे:

• $C$ समाई है, जो खेतों में मापी जाती है,
• $q$ संधारित्र के माध्यम से ले जाया जाता है, युग्मनज में मापा जाता है, और
• $V$ वोल्टेज है, (आप यह अनुमान लगाया) वोल्ट में माप।

"Coulomb" पर लटका मत करो। यदि एक एम्पीयर 1 सेकंड के लिए बह रहा है, तो एक युग्म कितना चार्ज होता है। या, आधे सेकंड के लिए 2 एम्पीयर। या, 2 सेकंड के लिए 1/2 एम्पीयर।

यदि आपने कैलकुलस लिया है, तो आप पहचानेंगे कि चार्ज वर्तमान का अभिन्न अंग है। दूसरे शब्दों में, चार्ज को वर्तमान के रूप में दूरी को वेग के लिए है। आप "एम्पीयर" को "प्रति सेकंड प्रति युग्मक" से बदल सकते हैं - इकाइयां बिल्कुल समान हैं।

उस ज्ञान और थोड़े से मूल कलन का उपयोग करके, समाई को वोल्टेज और करंट के संदर्भ में भी परिभाषित किया जा सकता है:

$${\mathrm d V(t) \over \mathrm d t} = {I(t) \over C}$$

What this says is: the rate of change of voltage over time (volts per second) is equal to the current (amperes or coulombs per second) divided by the capacitance (farads).

If you have a 1 farad capacitor, and you are moving 1 ampere (1 coulomb per second) through it, then voltage across the capacitor will change at the rate of 1 volt per second.

If you double that capacitance, then the rate of change of voltage will be half.

And here, I think, is the answer to your question. Frequently capacitors are put across the power supply to hold the voltage steady. This works because the more capacitance you have, the harder it is to change the voltage, because it requires more current to do so.

In this application, capacitors don't smooth energy, they smooth voltage. They do so by providing a storage of energy from which the load can draw during times of transient high current. This makes the power supply's job easier because it doesn't have to deal with high changes in current. In effect, the capacitor helps to average the current demand of the load as seen by the power supply.

Comments

If my capacitor has a higher voltage rating, is it still ok to use it to smooth a lower voltage circuit?

— timlyo

@timlyo That would probably be better asked as a new question.

— Phil Frost

Answer 2

Smoothing capacitors are used to suppress voltage ripples, usually on power supply lines. They do this by periodically storing and replenishing energy. The image below shows a very common use case of these capacitors in a full bridge rectifier.

As you can see, the smoothing capacitor discharges and replenishes energy when the output voltage drops. This "evens out" the output voltage, which is why this capacitor is called a "smoothing" capacitor.

Answer 3

Capacitors are there to provide the illusion to your load that they are connected to an ideal voltage source.

For example, your power source has some internal resistance and there may be a significant inductance due to long leads.

^{simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab}

Adding the capacitor allows the load to see an approximate Vs as the switch is opened/closed. Otherwise, there will be a variable supply voltage as the load is opened/closed.

Comments

This is only true for AC loads, or put another way, to the extent that the duration the switch remains in a particular state is significantly shorter than the time constant of C and the load.

— Phil Frost

Answer 4

Yes, it works basically the same way. However, a capacitor typically has a lower capacity than, say, a battery. When you connect a load to a capacitor, its charge and voltage will decrease over time. That's why it's called smooth. A battery does that in the exact same way but much, much slower, because of the higher capacity.

Also there's smooth in the sense of smoothing a voltage signal. If we charge and discharge a capacitor at the same time with some variable voltage signal, you will understand that the capacitor charges on rising edges. On the falling edges, the capacitor 'helps' the other power supply, which makes the falling edge smoother. Eventually this can lead to an almost constant voltage.

Comments

The other two answers provide images for my second paragraph. Unfortunately, I'm on my phone now, so adding pictures is a little complicated.

Answer 5

Imagine a capacitor as a glass of water with a hole.So no matter how fast you fill the glass the output through the hole is roughly same. That's exactly how a capacitor works,it first charges up,then it provides an output which filters out the noise and provides a clean output,irrespective of how the input fluctuates.