மின்தேக்கி

மின்தேக்கி (Capacitor) என்பது மின்புலத்தில் மின் ஆற்றலைச் சேமிக்கப் பயன்படும் இருமுனை மின்கூறு ஆகும்.^[1] இதனை மின் கொண்மி என்றும் மின்கொள்ளளவி (இலங்கை வழக்கு) என்றும் கூறுவர். இது மின்சுற்றுகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு மின்கூறு. இரண்டு மின்கடத்திகளை ஒரு மின்காப்புப் பொருள் கொண்டு பிரித்தால் அது ஒரு மின்தேக்கியாகச் செயல்படும்^[2]. எடுத்துக்காட்டாக, இரண்டு உலோகத் தகடுகளுக்கிடையே ஒரு தடிமனான காகிதத்தை வைத்து ஒரு மின்தேக்கியை உருவாக்கலாம். மின்பகுளி-மின்தேக்கி (Electrolytic Capacitor) மற்றும் சுட்டாங்கல்-மின்தேக்கி (Ceramic Capacitor) ஆகியவை பொதுவாக மின்சுற்றுகளில் பயன்படுத்தப்படும் மின்தேக்கிகளாகும். தற்காலத்தில் நெகிழி-மின்தேக்கியின் (Plastic Capacitor) பயனும் அதிகரித்து வருகிறது.

பல வகையான மின்தேக்கிகள். இணைக்கப்பட்ட அளவுகோலில் காட்டியுள்ள பெரும் கோடுகள் செ.மீ அளவுகளாகும்

மின் தேக்கி வகைகள்

இன்றைய காலத்தில் பலவகையான மின் தேக்கிகள் பயன்படுத்தப்படுகிறது . அவற்றில்

1. எலெக்ட்ரோலைட் மின் தேக்கி

2. செரமிக் மின் தேக்கி

3. நெகிழி-மின்தேக்கி

1. எலெக்ட்ரோலைட் மின் தேக்கி

மின்தேக்கி வகைகளில் ஒரு பெரிய மின்தேக்கத்தை அடைவதற்கு எலக்ட்ரோலைட்டியைப் பயன்படுத்துவர். எலக்ட்ரோலைட் என்பது ஒரு திரவம் அல்லது ஜெல் ஆகும். எலெக்ட்ரோலைட் மின்தேக்கியின் இணைப்புகள் பாஸிடிவ் மற்றும் நெகடிவ் துருவங்கள் பார்த்து இனைக்க வேண்டும் அதாவது இணைப்புக்காக வெளியில் நீட்டிக்கொண்டிருக்கும் இரு கம்பிகளில் அதன் உடல் பகுதியில் குறிக்கப்பட்டுள்ள – அல்லது + குறியை பார்த்து மின் இணைப்பை தர வேண்டும் மாற்றி இணைப்புக்கொடுத்தால் அவை பழுதாகிவிடும்.^[3]

2. செராமிக் மின் தேக்கி

ஒரு சிறிய பீங்கான் வட்டின் இரண்டு பக்கங்களை வெள்ளியுடன் இணைத்து தயாரிக்கப்படுகின்றன. பின்னர் அவை ஒரு மின்தேக்கி செய்ய ஒன்றாக அடுக்கப்பட்டு, மிக குறைந்த அளவிலான கொள்ளளவு மதிப்புகள் 3-6 மிமீ ஒரு ஒற்றை பீங்கான் வட்டு பயன்படுத்தப்படுகிறது. செராமிக் மின்தேக்கிகள் அதிக மின்கடத்தா மாறிலியை கொண்டிருக்கும், மேலும் அவை சிறிய அளவிலான அளவைக் கொண்டிருக்கும். எலெக்ட்ரோலைட் மின் தேக்கியை +, - துருவம் பார்த்து இணைக்கவேண்டியது போல் . செரமிக் கெபாசிட்டர்களுக்கு அந்த தொல்லை இல்லை, எப்படி வேண்டுமானாலும் இணைப்பு கொடுத்துக்கொள்ளலாம்.^[3]

3. நெகிழி-மின்தேக்கி

மின்தேக்கியின் மின்முனைகளைத் தயாரிப்பதற்கு ,மின்கடத்தா அலுமினியம் அல்லது துத்தநாகம் பயன்படுத்தப்படுகிறது . நெகிழி மின்தேக்கிகளை பயன்படுத்துவதன் மூலம் மின் சாதனங்களுக்கு குறைவான இழப்பு தான் ஏற்படும் . அதனால் இன்றைய காலத்தில் அதிகமாக நெகிழி மின் தேக்கிகள் அதிகஅளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது .

செயல்பாடு

ஒரு மின் தேக்கியின் உள் அமைப்பும் அது இயங்கும் விதத்தையும் காட்டும் படம். மின் தேக்கியின் குறுக்கு வெட்டுத் தோற்றம் படத்தில் உள்ளது. மின் தேக்கியின் இரு தகடுகளும், அதற்கிடையே உள்ள பகுதியில் மின்புலம் இருப்பதையும் (நீல அம்புக்குறிகள்) காட்டுகின்றது. இடது தகட்டில் +Q அளவு நேர்மின்மம் இருப்பதையும், வலது தகட்டில் -Q அளவு எதிர்மின்மம் இருப்பதையும் காட்டுகின்றது. இரு தகடுகளுக்கும் இடையே உள்ள இடைவெளி d எனக் குறித்திருப்பதையும் பார்க்கலாம். தகடுகளின் பரப்பளவு A என்பதாகும், அது திரைக்குச் செங்குத்தான திசையில் உள்ளது. மின்காப்புப் பொருள் செம்மஞ்சள் (ஆரஞ்சு) நிறத்தில் உள்ளது

இரண்டு சமாந்தர உலோகத் தட்டுக்களையும், அவற்றுக்கிடையிலான வளிமத்தையும் கொண்ட மிக எளிமையாக மின்தேக்கியைக் காட்டும் செய்முறை விளக்கம்

ஒரு மின்தேக்கியில் இரண்டு மின்தகடுகளும் அவற்றின் இடையே மின்கடத்தாப் பகுதியும் இருக்கும். இந்த மின்கடத்தாப் பகுதி வெற்றிடமாகவோ அல்லது ஒரு மின் கடத்தாப் பொருளால் ஆனதாகவோ இருக்கும். மின்கடத்தாப் பொருட்களாக கண்ணாடி, வளிமம், காகிதம் அல்லது ஒரு குறைகடத்தியின் மின் கடத்தாப் பகுதியோ இருக்கலாம்.

இரண்டு மின்தகடுகளிலும் எதிர் எதிர் வகை மின்மம் சேர்ந்து, தகடுகளுக்கு இடையே உள்ள கடத்தாப் பொருளில் மின்புலம் உண்டாக்கும். இந்த மின்புலத்தில் மின்னாற்றலானது, தகடுகளில் மின்மங்கள் இருக்கும் வரை “தேங்கி”, “சேமிப்பாக” நிற்கின்றது. இக் கடத்தாப் பொருளை வன்கடத்தி அல்லது இருமுனைப்படும் மின்பொருள் என்றும் கூறுவர். இரு தகடுகளிலும் எதிர் எதிர் வகை மின்மத்தைத் தேக்கி வைத்திருப்பதால் இதனை மின்மத்தேக்கி என்றும் கூறலாம்.

ஒரு மின்தேக்கிக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட மின்தேக்கம் (capacitance) இருக்கும். இந்தத் தேக்கத்திறன் இணை தகடுகளின் வடிவமைப்பில் அமைந்துள்ளது. ஒரு முறையான மின்தேக்கி ஒரு மாறா மின்தேக்கத்தைக் கொண்டிருக்கும். அந்த மின்தேக்கமானது ஒவ்வொரு மின்கடத்தியிலும் இருக்கும் நேர் அல்லது எதிர் மின்னூட்டத்திற்கும் Q, அவற்றுக்கிடையிலான மின்னழுத்ததிற்குமான விகிதமாகும்.

${\displaystyle C={\frac {Q}{V}}}$

ஏனெனில் கடத்திகள் (அல்லது தட்டுக்கள்) மிக அருகருகில் இருப்பதால், மின்புலம் காரணமாக, கடத்திகளில் இருக்கும் எதிர் மின்னூட்டமானது, கடத்திகளை ஒன்றையொன்று கவரச்செய்யும். இதனால் கடத்திகள் தனித்தனியாக இருப்பதைவிட மிக அதிகமான மின்னூட்டத்தைக் கடத்திகள் தேக்கி வைக்க முடியும்.

அலகு

பொதுவாக இதனை பாரட் (ஃபாரட்) (F) என்ற அலகால் குறிப்பிடுவர். பெரும்பாலான மின்தேக்கிகள் மைக்ரோ பாரட் அல்லது மில்லி பாரட் (µF அல்லது mfd) அல்லது பிக்கோ பாரட் (pF) என்ற அலகால் குறிக்கப்படும். மைக்ரோ பாரட் (µF) என்பது பாரட்டில் ஒரு மில்லியன் (10⁻⁶ F). பக்கோ பாரட்(pF) என்பது மைக்ரோ பாரட்டில் ஒரு மில்லியன் (10⁻¹² F).

கணித விபரிப்பு

மின்தேக்கத்திறன் = (தேக்கிய) மின்மம் / மின்னழுத்தம்

${\displaystyle C=Q/V}$

மின்னோட்டம் = மின்மத்தின் மாற்றம் / நேர மாற்றம்

${\displaystyle i=dq/dt}$

நேரத்தால் மின்மம் மாறும் விகிதம் = மின்தேக்கதிறன் x நேரத்தால் மின் அழுத்தம் மாறும் விகிதம்

${\displaystyle dq/dt=Cdv/dt}$

${\displaystyle i=Cdv/dt}$

பக்க மின் சுற்று முறையில் மின்தேக்கிகள்.

பக்க மின் சுற்று முறையில் மின்தேக்கி

பக்க மின் சுற்று முறையில் இணைக்கும் பொழுது மின்தேக்கிகளின் இடையே ஒரே மின்னழுத்தம் இருக்கும். அவற்றின் மின்தேக்கதிறன் கூடும்.

${\displaystyle C_{\mathrm {eq} }=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}}$

தொடர் மின் சுற்று முறையில் மின்தேக்கி

தொடர் மின் சுற்று முறையில் மின்தேக்கிகள்.

தொடர் மின் சுற்று முறையில் இணைக்கும் பொழுது எல்லா மின்தேக்கிகளின் ஊடாகவும் ஒரே மின்னோட்டம் பாயும்.

${\displaystyle {\frac {1}{C_{\mathrm {eq} }}}={\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{C_{n}}}}$

மின்னழுத்த நிலைகுலைவு

மின்காப்பு வலிமை (E_ds) எனப்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட மின்புலத்திற்கு மேல், மின்தேக்கியிலுள்ள மின்காப்புப் பொருள் மின் கடத்தியாக செயல்படும். எந்த மின்னழுத்தில் இது நடக்கிறதோ அதுவே நிலைகுலைவு மின்னழுத்தம் எனப்படும். அதன் மதிப்பு மின்காப்பு வலிமை மற்றும் இரு தகடுகளின் இடையே உள்ள தூரத்தின் பெருக்கல் ஆகும்.

${\displaystyle V_{\text{bd}}=E_{\text{ds}}d}$

ஒரு மின்தேக்கியில் சேமித்து வைக்க கூடிய சக்தி/மின் ஆற்றல் நிலைகுலைவு மின்னழுத்ததினால் வரையறுக்கப்படுகிறது.

கடத்தாப் பொருளின் வகை	நிலைகுலைவு மின்புலத்தின் மதிப்பு
காற்று	2 to 5 MV/m
அபிரகம் (மைகா - Mica)	100 to 300 MV/m
எண்ணெய்	15 to 25 MV/m

Q காரணி

ஒரு மின்தேக்கியின் Q காரணியானது ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில் அதன் எதிர்வினைப்பு (Reactance) மற்றும் மின்தடை இடையே உள்ள விகிதம் ஆகும். இது மின்தேக்கியின் திறனை குறிக்கும். Q காரணியை கணக்கிடும் சூத்திரம்:

${\displaystyle Q={\frac {X_{C}}{R_{C}}}={\frac {1}{\omega CR_{C}}}}$

இங்கு

• ${\displaystyle \omega }$ என்பது அதிர்வெண் [ரேடியன்/நொடியில்] (Frequency in radians per second),
• ${\displaystyle C}$ என்பது மின்தேக்கத்திறன் (Capacitance),
• ${\displaystyle X_{C}}$ என்பது கொள்ளளவு மறுப்பு (Capacitive Reactance),
• ${\displaystyle R_{C}}$ என்பது மின்தேக்கியின் தொடர் மின்தடை (Series Resistance of the Capacitor).

மின்தேக்கக் குறியீடு

மின்தேக்கியின் மீது காணப்படும் குறியீடு.

மின்தேக்கத்திறனைக் கண்டறியப் பெரும்பாலான மின்தேக்கிகளின் மீது அதன் மதிப்புப் பொறிக்கப்பட்டிருக்கும். அளவில் பெரிதான மின்பகுளி-மின்தேக்கிகளில் (Electrolytic Capacitor) மின்தேக்கத்திறன் அலகுடன் குறிப்பிடப்பட்டிருக்கும் (உதாரணம், 220 μF).. சிறிய மின்தேக்கிகளான சுட்டாங்கல்-மின்தேக்கிகளில் (Ceramic Capacitor) மூன்று எழுத்துகளும் ஒரு எண்ணும் கொண்ட குறியீடு காணப்படும். அதன் மூலம் மின்தேக்கத்திறனைப் பிக்கோ பாரட் (pF) அலகில் கணக்கிட்டுக் கொள்ளலாம். அந்த எண் அதன் சகிப்புத்தன்மையைக் குறிக்கும். (±5%, ±10% அல்லது ±20%)

சில சமயம் செயல்படும் மின்னழுத்தம், வெப்பம் போன்றவையும் குறிப்பிடப்பட்டிருக்கும்.

உதாரணம்

ஒரு மின்தேக்கியின் மீது 473K 330V என குறிப்பிடப்பட்டிருப்பின் அதன் மின்தேக்கத்திறன் 47 × 10³ pF = 47 nF (±10%). அதன் மின்னழுத்தம் 330 V ஆகும்.

பயன்பாடு

• மின் ஆற்றல் சேமிப்பு

இன்றைய காலத்தில் மின்சார சிக்கனம் என்பது மிகவும் முக்கியமான ஒன்றாக விளங்குகிறது . அதனால் , மின்சாரத்தை மிச்சப்படுத்தவும் . மின் சாதனங்கள் பழுது ஏற்படாமல் இருக்கவும் மின் தேக்கிகள் பயன்படுகின்றன . மின்தேக்கி மின்சுற்றில் இருந்து பிரிக்கும் பொழுது மின் ஆற்றலை சேமித்து வைத்து கொள்வதால், ஒரு தற்காலிக மின்கலனாக பயன்படுத்தலாம்.

• துடிப்பு ஆற்றல் அளிக்கும் ஆயுதம்
• மின்திறன் பதப்படுத்துதல்
• திறன் காரணி (Power Factor) திருத்தம்
• இரைச்சல் வடிகட்டிகள்
• மின்னோடி துவக்கி
• ஒத்தியைந்த மின்சுற்று
• உணர்வுறுப்பாக

ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்பட்டையில் இருந்து செய்தியை பிரித்து எடுக்க மின்தேக்கி மற்றும் மின்தூண்டி பயன்படுத்தப்படும். உதாரணத்திற்கு, வானொலி வாங்கிகள் ஒரு குறிப்பிட்ட வானொலி நிலையத்தில் இருந்து குறிப்பலைகளை பெற மாறி மின்தேக்கியை பயன்படுத்துகின்றன.

ஒத்தியைந்த மின்சுற்றின் ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண்ணை கணக்கிடும் சூத்திரம்:

${\displaystyle f={\frac {1}{2\pi {\sqrt {LC}}}}}$

இங்கு L என்பது மின்தூண்டுதிறன் (அலகு - ஹென்றி). C என்பது மின்தேக்கத்திறன் (அலகு - பாரட்).

மின் தூண்டி (Inductor)

மின்தூண்டி என்பது மின்காந்த சக்தியை காந்த புலத்தில் தேக்கி மின்னழுத்தை அல்லது மின்னோட்டத்தை தூண்ட வல்ல ஒரு மின் கருவி ஆகும் ^[4]. குறிப்பாக நேரடி தொடர்பின்றி மின்னழுத்தத்தை தூண்டவும், மின்காந்த சக்தியை தற்காலிகமாக தேக்கி மின்னோட்டத்தை பேணவும் மின்தூண்டி பயன்படுகின்றது. மின்தூண்டி சுருள் கம்பங்களால் ஆனது. மின் தூண்டல் விளைவு இவ் சுருள் கம்பங்களில் இருக்கும் ஆடல் மின்னோட்டங்களின் ஒருமித்த விளைவுதான். ஆடல் மின்னோட்டம் (AC) அல்லது மாறும் மின்னோட்டம் (DC) மாறும் காந்த புலத்தை உற்பத்திசெய்கிறது . மாறும் காந்த புலம் மின்னழுத்தத்தை உற்பத்திசெய்கிறது அல்லது தூண்டுகின்றது. இந்த மின்னழுத்தம் ஒரு மாறும் மின்னோட்டத்தை எதிர் திசையில் உற்பத்திசெய்கிறது.அதாவது மாறும் அல்லது ஆடல் மின்னோட்டத்தை செலுத்தும் போது இந்த மின் தூண்டியில் ஒரு மின் காந்த அலை ஏற்பட்டு அந்த ஆடல் மின்னோட்டத்தை முற்றிலும் எதிர்த்து நிற்கிறது

நுட்பியல் சொற்கள்

• மின்தேக்கி - Capacitor
• மின்தேக்கதிறன் - Capacitance

இரண்டு இணைகடத்திகள் (இரண்டு இணைதட்டுகள்) குறிப்பிட்ட இடைவெளியால் பிரிக்கப்பட்டு, அந்தக் கடத்திகளில் மின்னூட்டம் (மின்னேற்றம்) இருக்குமானால், அந்தத் தட்டுகளுக்கு இடையே ஒரு மின்புலம் அமையும். அந்த மின்புலத்தில் தேக்கப்படமுடிந்த மொத்த மின்னூட்ட அளவே கொண்மம் அல்லது கொள்ளளவம் அல்லது மின் தேக்குதிறன் (Capacitance) எனப்படும்.

• தகடு - Plate
• இணைத் தகடுகள் - Parallel Plates
• மின்காந்த சக்தி - Electromagnetic Energy
• மின்சுற்று - Electric Circuit
• மின்புலம் - Electric Field

மின் புலம் (Electric Field)

மின் தன்மைகளில் இரண்டு வகைகள் உள்ளன. ஓர் அணுவுக்குள்ளும் இருவேறு தன்மை உடைய நுண் துகள்கள் உள்ளன. ஒரு வகையான மின் தன்மையை நேர்மின் தன்மை என்றும் மற்றொரு வகையான மின்தன்மையை எதிர்மின் தன்மை என்றும் அழைக்கலாம். இத்தகைய இருவேறு தன்மை ஏற்ற பொருள்கள் தம்மைச் சுற்றி ஒருவகையான விசைப்புலம் கொண்டு இருக்கும். இப்புலத்தைத்தான் மின் புலம் (Electric Field) என்கிறோம்

• மின்மம் - Electric Charges
• மின்னழுத்தம் - Voltage
• கணினி நினைவகம் - Computer Memory
• மின்னழுத்த சீர்படுத்தி - Voltage Regulator
• கை மின்விளக்குகள் - Flash Lights

படத் தொகுப்பு

மின்பகுளி-மின்தேக்கி

சுட்டாங்கல்-மின்தேக்கிகள், நடுவிலிருப்பவை தள-ஏற்ற பல்லடுக்கு சுட்டாங்கல்-மின்தேக்கிகள்

ஒரு தள-ஏற்ற பல்லடுக்கு சுட்டாங்கல்-மின்தேக்கியின் வெட்டுத் தோற்றம்