फैरड
1746 में लाइडेन में पीटर वान मुसेनब्रुक ने काँच के एक जार में पानी भरा और उसमें एक तार डाला। उसे एक विद्युत मशीन से आवेशित किया गया। एक सहायक ने जार एक हाथ में पकड़ा और दूसरे हाथ से तार को छू लिया। झटका इतना तेज़ था कि मुसेनब्रुक ने एक सहकर्मी को लिखा: वे यह प्रयोग किसी भी क़ीमत पर दोबारा नहीं करेंगे।
यह जार पहला संधारित्र निकला: भीतर का पानी और बाहर का हाथ दो पट्ट थे, और उनके बीच का काँच विद्युतरोधी। किसी दी गई वोल्टता पर पट्ट कितना आवेश थामते हैं, यह धारिता बताती है। एक फैरड वह धारिता है जिसे 1 V वोल्टता 1 C आवेश देती है। यह बहुत ज़्यादा है: एक गोले के रूप में पूरी पृथ्वी की धारिता लगभग 710 µF है।
| संकेत | F |
| परिभाषा | कूलॉम प्रति वोल्ट · C/V · kg⁻¹·m⁻²·s⁴·A² |
| संदर्भ मान | ε₀ — 8.854 187 8·10⁻¹² F/m · 1 m त्रिज्या का गोला — 111 pF · गोले के रूप में पृथ्वी — लगभग 710 µF |
| लाया गया | 1881, पेरिस में अंतरराष्ट्रीय विद्युत कांग्रेस · 1960 से SI में |
| मानक | ISO 80000-6 · IEC 60384 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| सामान्य मान | 10 pF — ऑसिलोस्कोप प्रोब · 100 nF — चिप की पिनों के पास · 3000 F — सुपरकैपेसिटर |
01 · परिभाषा
हर वोल्ट पर एक कूलॉम
धारिता C बताती है कि किसी चालक की वोल्टता एक वोल्ट बढ़ाने के लिए उस पर कितना आवेश रखना होगा। इसे दो प्लेटों पर देखना सबसे आसान है। एक पर धन आता है, दूसरी पर ऋण, और उनके बीच क्षेत्र बनता है। प्लेटें जितनी बड़ी हों और एक-दूसरे के जितनी पास हों, उसी वोल्टता पर वे उतना ज़्यादा आवेश समाती हैं।
प्लेटों के बीच विद्युतरोधी धारिता बढ़ाता है। उसके अणु क्षेत्र में घूमते हैं और उसे आंशिक रूप से निष्प्रभावी करते हैं। काँच धारिता लगभग 7 गुना बढ़ाता है, बेरियम टाइटेनेट सिरेमिक हज़ार गुना और उससे भी ज़्यादा। संचित ऊर्जा वोल्टता के वर्ग के साथ बढ़ती है।
छोटे संधारित्र पर «104» का क्या अर्थ है
सिरेमिक डिस्क पर तीन अंक और एक अक्षर समाते हैं। पहले दो अंक संख्या की शुरुआत हैं। तीसरा बताता है कि उसके आगे कितने शून्य लगाने हैं। सब मिलाकर पिकोफैरड में धारिता मिलती है। अंकों के बाद का अक्षर सहनशीलता है। अंक चुनें, और नीचे धारिता अपनी सीमाओं के साथ दिखेगी।
1 mm के हवाई अंतराल वाली दो प्लेटों से 1 F पाने के लिए हर प्लेट का क्षेत्रफल 113 km² होना चाहिए। 1 F धारिता वाले एकाकी गोले की त्रिज्या 9 मिलियन km होती। सुपरकैपेसिटर इससे दूसरे तरीक़े से निपटते हैं। उनमें आवेश छिद्रिल कार्बन की सतह पर टिका रहता है, और आवेशों के बीच का अंतराल लगभग एक नैनोमीटर होता है। ऐसे कार्बन के एक ग्राम में सैकड़ों वर्ग मीटर सतह होती है।
संधारित्र से काँच निकालने पर चिंगारी क्यों उछलती है
बाईं ओर 15 kV तक का उच्च-वोल्टता स्रोत है; वह 100 MΩ के प्रतिरोधक के ज़रिए 20 × 20 cm की दो वर्गाकार प्लेटों को आवेशित करता है। लाल प्लेट धन है, फ़िरोज़ी ऋण। पीली रेखाएँ उनके बीच का क्षेत्र हैं: रेखाएँ जितनी घनी, क्षेत्र उतना प्रबल। प्लेटों के दाईं ओर एक स्तंभ क्षेत्र की तुलना हवा की परावैद्युत सामर्थ्य से करता है, जो लगभग 3 kV/mm है। प्लेटों के बीच विद्युतरोधी खिसकाया जा सकता है। दाईं ओर का आवर्धक लेंस उसके अणु दिखाता है: लाल सिरा धन, फ़िरोज़ी सिरा ऋण। स्रोत को अलग किया जा सकता है: तब आवेश के पास जाने की कोई जगह नहीं रहती। «निरावेशित करें» बटन ऊर्जा लैंप को दे देता है।
स्रोत प्लेटों को आवेशित कर रहा है।
02 · रूपांतरण
| इकाई | मान | कहाँ मिलती है |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
पुराने संधारित्रों पर «MFD» का अर्थ माइक्रोफैरड है, मिलीफैरड नहीं। पिकोफैरड को «MMFD» लिखा जाता था — माइक्रोमाइक्रोफैरड।
2.7 V पर 3000 F का सुपरकैपेसिटर लगभग 11 kJ संचित करता है। यह मोटे तौर पर एक क्षारीय AA बैटरी जितना है।
पूरी पृथ्वी की धारिता, लगभग 710 µF, बिजली आपूर्ति के एक अकेले 1000 µF फ़िल्टर संधारित्र से भी कम है।
03 · परिमाण की कोटियाँ
04 · मापक यंत्र
05 · लेखन नियम
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
07 · ऐतिहासिक भाग
1956 में एंड्रयू थॉम्पसन और डगलस लैम्पर्ड ने एक ऐसा संधारित्र खोजा जिसकी धारिता गणना से निकाली जा सकती है। चार लंबे बेलन एक वर्ग के कोनों पर खड़े होते हैं। आमने-सामने के जोड़ों के बीच प्रति मीटर लंबाई धारिता ε₀·ln 2 / π के बराबर है, लगभग 1.953 549 pF/m। यह अनुप्रस्थ काट की लगभग किसी भी सटीक सममिति पर सही रहता है। लंबाई लेज़र व्यतिकरणमापी से मापी जाती है, और धारिता लंबाई से निकल आती है।
2019 के बाद नियतांक h और e सटीक हैं, और फैरड ओम के ज़रिए उनसे जुड़ा है। क्वांटम हॉल प्रभाव पर आधारित प्रतिरोध मानक की तुलना ज्ञात आवृत्ति पर क्वाड्रेचर ब्रिज में एक संधारित्र से की जाती है: C = 1 / (2πfR)। इस तरह राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ फैरड को दस लाखवें अंश तक की परिशुद्धता से साकार करती हैं।
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अम्ल की एक बूँद रस का रंग बदल देती है, नमक लौ को रंग देता है, पानी एक थपकी से जम जाता है। उनके नीचे Simetrium के सारे पृष्ठ, विषय के अनुसार और वर्णक्रम में।
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