चालक और धारिता

चालक अपने मुक्त आवेश को इस प्रकार पुनर्व्यवस्थित करते हैं कि उनके अंदर का क्षेत्र शून्य हो जाता है; धारिता यह मापती है कि कोई प्रणाली प्रति इकाई विभव अंतर पर कितना आवेश संग्रहीत करती है।

Definition

एक चालक एक ऐसा पदार्थ है जिसमें गतिशील आवेश होते हैं जो तब तक पुनर्वितरित होते हैं जब तक कि आंतरिक स्थिरवैद्युत क्षेत्र शून्य न हो जाए; धारिता संग्रहीत आवेश और उसे बनाए रखने वाले विभव अंतर का अनुपात है, जो किसी दिए गए चालक विन्यास के लिए विशुद्ध रूप से एक ज्यामितीय गुण है।

Scope

यह विषय चालकों के स्थिरवैद्युत व्यवहार — आंतरिक क्षेत्र का शून्य होना, सतही आवेश, लंबवत सतही क्षेत्र, और समविभव सतहें — के साथ-साथ प्रेरित आवेश, स्थिरवैद्युत परिरक्षण, और संधारित्रों तथा चालक प्रणालियों के लिए धारिता की परिभाषा और गणना को शामिल करता है। इसमें संधारित्रों में संग्रहीत ऊर्जा और धारिता गुणांकों की विधि शामिल है।

Core questions

• निश्चित विभव पर रखे चालकों पर आवेश कैसे वितरित होता है?
• चालक के अंदर क्षेत्र शून्य क्यों हो जाता है और यह ढाल के रूप में क्यों कार्य करता है?
• किसी दिए गए चालक ज्यामिति की धारिता क्या निर्धारित करती है?

Key concepts

• चालक
• सतही आवेश घनत्व
• प्रेरित आवेश
• स्थिरवैद्युत परिरक्षण
• फैराडे पिंजरा
• धारिता
• संधारित्र ऊर्जा

Key theories

चालकों का स्थिरवैद्युत संतुलन

एक चालक में अंदर का क्षेत्र शून्य होता है, सतह एक समविभव होती है, ठीक बाहर का क्षेत्र सतह के लंबवत होता है, और कोई भी शुद्ध आवेश सतह पर रहता है।

एक ज्यामितीय मात्रा के रूप में धारिता

एक निश्चित चालक व्यवस्था के लिए आवेश और विभव अंतर का अनुपात स्थिर होता है, जो पूरी तरह से ज्यामिति और आसपास के माध्यम की पारगम्यता द्वारा निर्धारित होता है, जो कई चालकों के लिए धारिता गुणांकों के एक मैट्रिक्स में सामान्यीकृत होता है।

Clinical relevance

धारिता और चालक स्थिरवैद्युत संधारित्र और टचस्क्रीन के डिज़ाइन, संवेदनशील उपकरणों के स्थिरवैद्युत परिरक्षण, डिफिब्रिलेटर ऊर्जा भंडारण, और कैपेसिटिव बायोसेन्सिंग को नियंत्रित करते हैं।

History

वॉन क्लेइस्ट और वैन मुशेनब्रोक द्वारा लगभग 1745 में स्वतंत्र रूप से विकसित लेडेन जार पहला व्यावहारिक संधारित्र था। फैराडे के उन्नीसवीं सदी के धातु के पिंजरे के साथ किए गए प्रयोगों ने परिरक्षण का प्रदर्शन किया, और धारिता की फैराड इकाई का नाम उनके नाम पर रखा गया।

Key figures

• Michael Faraday
• Ewald Georg von Kleist
• Pieter van Musschenbroek

Seminal works

• jackson1998
• griffiths2017

Frequently asked questions

फैराडे पिंजरा बाहरी विद्युत क्षेत्रों को क्यों रोकता है?

चालक की सतह पर आवेश संलग्न गुहा के भीतर किसी भी बाहरी क्षेत्र को रद्द करने के लिए पुनर्व्यवस्थित होते हैं, इसलिए एक भू-संपर्कित या बंद चालक खोल अपने आंतरिक भाग को स्थिर और कई समय-परिवर्तनशील बाहरी क्षेत्रों से बचाता है।

क्या परावैद्युत डालने से धारिता बढ़ती है?

हाँ; एक परावैद्युत ध्रुवीकृत होता है और आंशिक रूप से क्षेत्र को रद्द करता है, इसलिए एक दिया गया आवेश एक छोटा विभव अंतर उत्पन्न करता है, जिससे पदार्थ की सापेक्ष पारगम्यता द्वारा धारिता बढ़ जाती है।