ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් II (Electronics) - 15

කැප් නැතිවම බැරි තවත් අවස්ථාවක් තමයි විදුලි සැපයුම් (power supply). ඔබ දන්නවා ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපකරණ සෑම එකක්ම වැඩ කිරීමට ස්ථාවර ඩීසී විදුලියක් අවශ්‍ය කරනවා. සූත්‍රිකා බල්බ, හීටර්, ඒසී මෝටර් වැනි අවස්ථා කිහිපයක පමණයි කෙලින්ම ඒසී විදුලිය සැපයිය හැක්කේ. එහෙත් ඒ කිසිවක් ඉලෙක්ට්‍රොනික් පරිපථ නොව, ඉලෙක්ට්‍රිකල් පරිපථ බවද මතක තබා ගන්න. ඉතිං ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපකරණ අතරින් සෙල්ලම් බඩු, රිමෝට් කන්ට්‍රෝලර්, ඔරලෝසු, මොබයිල් ෆෝන් ආදී ලෙස උපකරණ ටික ප්‍රමාණයක් පමණයි බැටරි මඟින් වැඩ කරන්නේ. බැටරි යනු සාපේක්ෂව හොඳ ඩීසී විදුලියක් ලබා දෙන විදුලි ප්‍රභවයක්. එහෙත් විදුලි ශක්තිය වැඩියෙන් අවශ්‍ය උපකරණවලට ඒවා යෝග්‍ය නොවේ. වියදමද අධිකයි. එනිසා මෙවැනි අවස්ථාවලත් අප යොදා ගන්නේ ප්‍රධාන ඒසී විදුලියමයි. එහෙත් පළමුවෙන්ම මෙම විදුලිය ඩයෝඩ යොදාගෙන ඩීසී විදුලියක් බවට පත් කළ යුතුයි (ඩයෝඩ ගැන තවම අප කතා කර නැත). එම ක්‍රියාවලිය ඉතාම සරල හා ලාභදායකයි. ඍජුකරණය (rectification) යන නමින් එම ක්‍රියාවලිය හැඳින්වෙනවා.

ඩයෝඩවලින් ඍජුකරණය වූ විදුලිය හොඳ කොලිටියෙන් යුතු ඩීසී විදුලියක් නොවේ. ඩීසී විදුලිය හොඳ කොලිටියෙන් යුක්ත නම්, ධාරාව/වෝල්ටියතාව පහත ප්‍රස්ථාරයේ අාකාරයට කාලයට සාපේක්ෂව ස්ථාවර විය යුතුය. කාලයත් සමග වෝල්ටියතාව හා ධාරාව නොවෙනස්ව ගමන් කරයි.

එහෙත් ඩයෝඩවලින් ලැබෙන ඩීසී විදුලියේ පෙනුම පහත ආකාරයට වේ. මෙවැනි "ගැස්සෙන" ඩීසී විදුලියක් pulsating DC විදුලියක් ලෙසයි හැඳින්වෙන්නේ. මෙම ගැස්සෙන ගතිය නැති කිරීමට තමයි කැප් යෙදීමට සිදු වන්නේ. බලන්න ඩයෝඩය වෙතට පැමිණෙන්නේ ඒසී විදුලියි. එහෙත් ඩයෝඩය තුලින් එම විදුලිය ගමන් කිරීමේදී එහි එක් පසකට පමණයි විදුලිය ගමන් කරවන්නේ. ඒ කියන්නේ දැන් එය ඩීසී විදුලියක්. එහෙත් මෙය ගොඩක් ගැස්සෙන (පල්සේටිං) ඩීසී විදුලියක්. කැප් එක යෙදීම නිසා එම ගැස්සෙන ගතිය විශාල ලෙස අඩු වේ.
 

 

කැප් යොදන්නේ ෂන්ට් ක්‍රමයටයි (එනම්, විදුලිය ගමන් කරන (+ හා - ) ලයින් දෙක එකිනෙකට සම්බන්ධ කරමින්) (ඉහත රූපය). මෙහිදී සිදු වන්නේ කුමක්ද කියා තර්ක කර බලන්න. විදුලිය ගමන් කිරීමට පෙර කැප් එක තිබෙන්නේ සම්පූර්ණයෙන්ම ඩිස්චාජ් වෙලාය. එහෙත් විදුලිය ගමන් කරන්නට පටන් ගත් විගසම ධාරිත්‍රකය චාජ් වෙනවා සුපුරුදු ලෙසම. එහෙත් එය චාජ්වන උපරිම වෝල්ටියතාව කුමක්ද? සපයන වෝල්ටියතාව උඩ යට යන නිසා උපරිම වෝල්ටියතාව ඊට අනුරූපව වෙනස් වෙනවා. එහෙත් කැප් එක ඊට වඩා දෙයක් මෙහිදී සිදු කරනවා. එනම්, කැප් එක ඉහළම වෝල්ටියතා අගය දක්වා චාජ් වුණා යැයි සිතන්න. දැන් එම උපරිම අගයේ සිට තරමක් පහළ අගයකට සැපයුම් වෝල්ටියතාව ගමන් කරන විට, හොඳින් චාජ් වෙලා තියෙන ධාරිත්‍රකය විසින් එම බසින වෝල්ටියතාවට "තමන්ගේ අතින් දමා" වෝල්ටියතාව පල්ලම් බසින එක වලක්වන්නට උත්සහ කරනවා. කැප් එක මෙවිට ඩිස්චාජ් වෙනවා. එමඟින්, එකවර වෝල්ටියතාව පහල නොබසී. ටික වෙලාවකට පසුව, සැපයුම් විභවය නැවත ඉහළ අගයකට ගමන් කරනවා. 

සැපයුම් විභවය එසේ ගමන් කළත්, ධාරිත්‍රකය දැන් තරමක් ඩිස්චාජ් වෙලා තියෙන නිසා ධාරිත්‍රකය විසින් එම ඉහළ යන කොටස ටික වේලාවක් "උරා ගන්නවා". එවිට, පිටතට යන විදුලියේ එම ඉස්සීම පෙනෙන්නේ නැත. මෙන්න මේ විදියට කැප් එක විසින් වෝල්ටියතාවෙ ඉහලට යන කොටසින් විශාල පංගුවක් තමන් උරාගෙනද, පහලට යන කොටස පැමිණි විට, තමන් උරාගත් විදුලියෙන් කොටසක් පිට කිරීමෙන් එම පල්ලම අඩු කරයි. මෙය හරියට වාහනයක ගැස්සීම අඩු කිරීමට භාවිතා කරන ෂොක් ඇබ්සෝබර් එක වගේ. ඒ කියන්නේ ධාරිත්‍රකය විසින් සැපයුම් වෝල්ටියතාවේ ගැස්සීම සුමට කරනවා. උපමාවක් ඇසුරින් මෙය කදිමට පැහැදිලි කළ හැකියි. සිතන්න යම් පාරක කඳුගැටි හා වලවල් සහිතයි කියා. ඔබ කරන්නේ එම කඳු කොටස් කපා, එම පස්වලින්ම වලවල් පුරවන එකයි. එවිට පහසුවෙන්ම පාර සුමට/ෆ්ලැට් වෙනවා. වෝල්ටියතාවේ ගැස්සීම අවම කිරීම "සුමට කිරීම" (smoothing) ලෙස හැඳින්වෙනවා. එමනිසා සුමට කිරීමේ අදහසින් යොදන කැප් smoothing cap හෝ reservoir cap ලෙස හැඳින්වෙනවා. සුමට කළත් තවමත් කුඩා ගැස්සීමක් එහි පවතිනවා. මෙම ගැස්සීම රැලි (ripple) ලෙස හැඳින්වෙනවා. පහත රූපයේ දුඹුරු පාටින් පෙනෙන්නේ මෙම රිප්ල් වෝල්ටියතාවයි. හැමවිටම කැප් එකේ වෝල්ටියතාව විදුලි තරංගයේ පීක් අගයට සමාන හෝ වැඩි විය යුතුමය (එහෙම නැතිව විදුලි තරංගයේ RMS අගය නොවේ සලකන්නේ).

ස්මූතිං කැප් එකක් සමගම (ඊට සමාන්තරව) රෙසිස්ටරයක්ද යොදනු සමහරවිට දක්නට ලැබෙනවා. මෙය සිදු කරන්නේ ඉහල වෝල්ටියතා සහිත පවර් සප්ලයිවලයි. මෙම රෙසිස්ටර් bleeder resistor ලෙස නම් කෙරෙනවා. එසේ රෙසිස්ටරයක් දැමීමට හේතුව මෙයයි. මෙවැනි ස්මූතිං කැප් බොහෝවිට පවතින්නේ චාජ් වෙලාය. සිතන්න පවර් සප්ලයි එකට සෙට් කරල තියෙන උපකරණය ගැලෙව්වා හෝ ගැලවුණා හෝ පිච්චුනා කියල (පවර් සප්ලයි එක ඕෆ් කරන්නට පෙර). එතකොට ධාරිත්‍රකය සම්පූර්ණයෙන්ම චාජ් වෙලා පවතිනවා. ඉන්පසු පවර් සප්ලයි එක ඕෆ් කළත් දිගටම මෙම චාජ් එක පවතීවි. මෙම චාජ් එක ඩිස්චාජ් වෙන්නේ බොහොම සෙමින්ය (විශේෂයෙන් ඩයෝඩ හරහා අනෙක් පසට විදුලිය ගමන් නොකරන නිසා). බොහෝවිට පැය ගණන් යනවා. මෙය විදුලි කම්පන/ෂොක් ඇති කළ හැකි අනතුරුදායක තත්වයක්. එය වැලැක්වීමටයි බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයක් යොදන්නේ. කිසිදු උපකරණයක් නොමැති විටක චාජ් වෙච්ච ධාරිත්‍රකයට දැන් තමන් ගබඩා කරගෙන තිබෙන ආරෝපණ ගලා යෑමට මාර්ගයක් තිබෙනවා. මෙම ආරෝපණ බ්ලීඩර් ප්‍රතිරෝධකය හරහා ගොස් ධාරිත්‍රකය තත්පර ගණනාවක් තුල ඩිස්චාජ් වෙනවා. පහත රූපයේ R වලින් දැක්වෙන්නේ බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයයි.
 

මෙම බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයේ අගය තීරණය කරන්නේ කෙසේද? එය හැකි ඉක්මනින් ධාරිත්‍රකය ඩිස්චාජ් කිරීමට හැකි වීම පිණිස කුඩා විය යුතුය. (T=RC මතකද?) එහෙත් කුඩා ප්‍රතිරෝධක අගයක් ඇති විට, පවර් සප්ලයි එක ක්‍රියාත්මකව පවතින කාලය තුල විශාල ධාරාවක් නිකරුණේ ගමන් කර තාප උත්සර්ජනය ලෙස විදුලි ශක්තිය හානි කරයි. එය වැලැක්වීමට හැකි තරම් විශාල ප්‍රතිරෝධයක් දැමිය යුතුය. ඉතිං එක් හේතුවක් නිසා අගය අඩු කළ යුතු වුවත් තවත් හේතුවක් නිසා අගය වැඩි කළ යුතු තත්වයක් උදා වී ඇත. එනිසා තාප උත්සර්ජනය අවම වීම පිණිස තරමක විශාල අගයක් ගැනීම සුදුසුය. ධාරිත්‍රකය තත්පර 30කින් පමණ ඩිස්චාජ්වෙන තරමට අගය තැබිය හැකියි. මෙහිදී කාල නියත 5ම සැලකීම අවශ්‍ය නැත. සමහරවිට කාල නියත 4ක් හෝ 3ක් පමණක් සැලකීම ප්‍රමාණවත් වේ. කාල නියත තුනකට පමණ පසුව කොහොමත් ධාරිත්‍රකය අනතුරුදායක නොවන මට්ටමට ඩිස්චාජ් වී තිබෙනු ඇත. ඇත්තටම අතිවිශාල ධාරිතාවන් සහිත කැප් හා අධිවෝල්ටියතා සපෝට් කරන කැප් යොදන විට (පවර් සප්ලයිවල හෝ වෙනත් තැනක), මෙවැනි සුදුසු බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයක් යෙදීම සුදුසුය (බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයේ අගය අදාල සර්කිට් එක අනුව ඔබටම තීරණය කරන්නට වෙනවා). සංඥා ගමන් කරන මාර්ගවල තිබෙන ධාරිත්‍රකවලට කිසිවිටක බ්ලීඩර් ප්‍රතිරෝධක දමන්නේ නැත (එම ධාරිත්‍රක චාජ්වී පැවතියත් කිසිම විදුලි ෂොක් එකක් ඇති නොවන තරමට ඒවා විභවයෙන් මෙන්ම ගබඩා කර ගෙන ඇති ශක්තියෙන්ද කුඩාය).

පවර් සප්ලයි වල භාවිතා වන ස්මූතිං කැප් විශාල ධාරිතා අගයකින් යුක්තයි. එවිට, ඊට ගබඩා කර ගත හැකි විදුලි ශක්ති ප්‍රමාණය වැඩියි. එසේ ගබඩා කර ගත් විදුලිය තමයි කැප් එක විසින් සුමට කිරීමේදී නැවත පිටතට ලබා දෙන්නේ. මේ නිසා ස්මූතිං කැප් ලෙස නිතරම යොදන්නේ ඊකැප්ය. ධණ ඍණ මාරු නොවන නිසා කදිමට ගැලපේ. තවද, ඊකැප්වල තරමක කාන්දු ධාරාවක් පවතී. එක අතකින් එයත් මෙහිදී යහපත් ගුණයකි. මොකද බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයක අවශ්‍යතාව අඩු වේ. චාජ් වෙච්ච කැප් එක විදුලිය විසන්ධි කළ පසු කාන්දු ධාරා ගලා යෑම නිසාම ඉබේම සෙමින් සෙමින් ඩිස්චාජ් වේ. එලෙස ඩිස්චාජ්වන වේගය මදි නම්, බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයක් දමන්න. කාන්දු වන ධාරා ප්‍රමාණය දන්නේ නම් ඔබට එය සම්පූර්ණයෙන්ම ඩිස්චාජ් වීමට ගත වන කාලය දළ වශයෙන් සෑදිය හැකියි. ඒ සඳහා ධාරාව = ආරෝපණ/කාලය, යන සූත්‍රය අවශ්‍ය වේ. උදාහරණයක් ලෙස, කාන්දු ධාරාව මිලිඈම්ප් 0.1 නම්ද, වෝල්ට් 230ක විභවයකට සම්බන්ධිත මයික්‍රොෆැරඩ් 10ක කැප් එකක් කාන්දු ධාරාව හේතුවෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම ඩිස්චාජ් වීමට ගත වන කාලය කොපමණද? Q=CV නිසා, ධාරිත්‍රකයේ ආරෝපණය = (0.00001)(230) = කූලෝම් 0.0023කි. ඒ අනුව, (0.0001A) = (0.0023C)/කාලය → කාලය = (0.0023)/(0.00001) = තත්පර 230ක් හෙවත් දළ වශයෙන් විනාඩි 4කි. මතක තබා ගන්න මෙය හුදෙක්ම දළ අගයක් පමණි. නිවැරදිව මෙම කාලය මැනීමට අවශ්‍ය නම්, ධාරිත්‍රකයේ (ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එකේ) ලීක් රෙසිස්ටන්ස් එක දැන ගැනීම අවශ්‍ය වේ. එය දන්නේ නම්, සුපුරුදු T=RC සූත්‍රය අනුව කාල නියතය ගණනය කර, එවැනි කාල නියත 5ක් තුළ ඊකැප් එක සම්පූර්ණයෙන්ම ඩිස්චාජ් වේ යනුවෙන් නිගමනය කළ හැකියි.

ධාරිත්‍රකය විශාල අගයක් ගත යුතු වුවත්, නිශ්චිතවම එම අගය තීරණය කරන්නේ කෙසේද? එයද ඉතාම පහසුය. පහත රූපය බලන්න. මෙය ඔබ මීට පෙර දුටු රෙක්ටිෆයර් සර්කිට් එකම තමයි (මෙහි R_L යනුවෙන් සංඛේතවත් කර ඇත්තේ බ්ලීඩර් රෙසිස්ටරයකි). මෙවැනි තනි ඩයෝඩයක් පමණක් යොදාගෙන ඍජුකරණය කරන විදුලි half-wave rectification (අර්ධ තරංග ඍජුකරණය) ලෙස හැඳින්වෙනවා. මෙය එතරම් ගුණාත්මක ඍජුකරණයක් නොවේ. එහෙත් මේ ගැන අප ඉගෙන ගමු. සාමාන්‍යයෙන් වෝල්ට් 230ක් වන ප්‍රධාන ඒසී විදුලිය අවකර ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් එකක් මඟින් වෝල්ට් 15ක්, 20ක් වැනි තමන්ට අවශ්‍ය අඩු වෝල්ටියතාවකට පත් කර ගන්නවා (මේ ගැන වැඩිපුර විස්තර පසු පාඩමක ඇත). එම අඩු ඒසී වෝල්ටියතාව තමයි ඩයෝඩය හරහා යෑමේදී එම තරංගයේ එක් අර්ධයක් කැපී ගොස් ඍජුකරණය වන්නේ. එවිට, පිටතට ලැබෙන විදුලි තරංගයේ පවතින්නේ තරංගයේ අර්ධයක් පමණයි (අර්ධ-තරංග ඍජුකරණය යන නම ලැබෙන්නේ මෙලෙසයි).
 

  

ඉහත රූපයේම යටින් දැක්වෙනවා එම අර්ධ තරංග ඩීසී විදුලිය. විදුලියේ සංඛ්‍යාතය (ලංකාවේ) හර්ට්ස් 50කි. මෙහිදී ඍජුකරණය වූ ඩීසී තරංගයද හර්ට්ස් 50 සහිතව ස්පන්දනය වෙනවා; ඒ කියන්නේ අර්ධ-ඍජුකරණය වූ විදුලියේ සංඛ්‍යාතයද හර්ට්ස් 50 වේ. ඍජුකරණයට ලක් වූ හර්ට්ස් 50හේ තරංග ස්වරූපය දෙස බලන්න (කැප් එකක් නැති විට) - ඉහත දකුණු යට පැත්තේ දම් පාට කඩ ඉරිවලින් ඇඳි තරංගය. එහි තරංගයේ එක් අර්ධයක් තුළ විදුලයක් ඇත. අනෙක් අර්ධය තුළ කිසිම විදුලියක් නැත. මෙම කිසිම විදුලියක් නැති කාලය විදුලියෙන් පුරවන්නයි කැප් එක යොදන්නේ. පහත රූපයේ දැක්වෙන සේ එක් තරංගයක පීක් එකේ සිට අනෙක් තරංගයේ පීක් එක දක්වා කාලය තමයි අප සලකන්නේ. හොඳින් බැලුවොත් සම්පූරුණ අර්ධ තරංගයකුත් තවත් තරංගයකින් ¼ කොටස් දෙකකුත් මෙම පිරවීමට ඇතුලත් වෙනවා. ඒ කියන්නේ ඇත්තටම අපට සම්පූර්ණ තරංගයක් පිරවීමට තිබෙනවා.

පළමුව එම කාලය ගණනය කරන්න. ඔබ දන්නවා තරංගයේ සංඛ්‍යාතය (හර්ට්ස් 50). එවිට එක් තරංගයක් සඳහා ගතවන කාලය = 1/50 හෙවත් මිලිතත්පර 20කි. ඉහත පෙනෙන විදියට විදුලි තරංගයේ පීක් එකේ අගය අප දන්නවා (වෝල්ට් 12 මෙම උදාහරණයේදී). එම රතු රේඛාව ක්‍රමයෙන් පහලට ගමන් කරන බවක් පේනවා. ඒ කියන්නේ මිලිතත්පර කිහිපයකට පසුව එය පීක් අගයට වඩා අඩු යම් වෝල්ටියතාවක් දක්වා අඩු වෙනවා. එම අගය කුමක් විය යුතුදැයි තීරණය කරන්නේ ඔබයි. මෙම පවර් සප්ලයි එක සම්බන්ධ කරන උපකරණයට අවශ්‍ය අවම වෝල්ට් ගණනට සමාන හෝ ඊට වඩා වැඩි අගයක් විය යුතුයි. මෙම උදාහරණය සඳහා සිතමු එය වෝල්ට් 10 ක් විය යුතු බව. මෙවිට පරිපථය ඔන් එකේ තිබෙන විට, කැප් එක වෝල්ට් 10ට අඩුවෙන් පහල නොයා යුතුය. එම වෝල්ට් 10 හා වෝල්ට් 12 අතර තමයි චාජ් වීම ඩිස්චාජ් වීම සිදු වන්නේ. ඒ කියන්නේ ඇත්ත වශයෙන්ම කැප් එක චාජ් වන්නේ වෝල්ට් (12-10) හෙවත් වෝල්ට් 2කටයි. තවද, ඔබට මෙම පරිපථයෙන් ඉවතට ලබාගන්නා උපරිම ධාරාව තීරණය කිරීමට සිදු වෙනවා (මෙම අගයට වඩා අඩු ධාරාවක් ලබා ගත්තට ගැටලුවක් නැති වුවත්, මෙම අගයට වඩා වැඩි ධාරාවක් ලබා ගැනීම සුදුසු නැත). මෙම උදාහරණය සඳහා සිතමු එම ධාරාව ඈම්ප් භාගයක් කියා. දැන් Q=CV සුත්‍රය අනුව කැපෑසිටන්ස් එක සෙවිය හැකියි. V= 2 වන අතර Q = (ධාරාව)(කාලය) = (0.5)(0.02) = 0.01 කූලෝම් වේ. දැන් අපට පහසුවෙන්ම ධාරිත්‍රක අගය සෙවිය හැකියි.

C = Q/V = 0.01/2 =0.005Farad හෙවත් මිලිෆැරඩ් 5කි.

මිලිෆැරඩ් 5ක් යනු විශාල අගයකි. මෙය තවත් අඩු කර ගත හැකි ක්‍රමයක් තිබේ. ඉහත ආකාරයේ අර්ධ-තරංග ඍජුකරණ පරිපථයක් වෙනුවට පූර්ණ තරංග ඍජුකරණ (full wave rectification) පරිපථයක් නිර්මාණය කළ හැකියි. එහිදී ඩයෝඩ 4ක් භාවිතා කර පහත රූපයේ ආකාරයට සාදාගත හැකියි. මීට පූර්ණ තරංග ඍජුකරණය යැයි කියන්නේ ඒසී විදුලි තරංගයේ උඩු හා පහළ කොටස් දෙකම මෙහිදී නොකපා, පහල කොටස උඩු අතට හරවයි. මෙය අර්ධ-තරංග ක්‍රමයට වඩා කොලිටියෙන්ද ඉහලය (සෑදීමට යන වියදම එක සමානය; ඩයෝඩ ඉතා ලාභදායක උපාංගයකි).
 

මෙහි ඇති විශේෂත්වය වන්නේ ඍජුකරණය වූ විදුලියේ තරංග අර්ධ දෙකම පැවතීමයි (පහත රූපය). එවිට අමුතුවෙන් පිරවිය යුතු ප්‍රමාණය ඉතාම අඩුය. ඒ කියන්නේ කැප් එකේ කැපෑසිටන්ස් අගය අඩු කළ හැකියි. අර්ධ-තරංග ක්‍රමයේදී පිරවිය යුතු "අවස්ථා ගණන" එක් තරංගයක් සඳහා තිබුණේ එකකි. එහෙත් පූර්ණ තරංග ක්‍රමයේදී පිරවිය යුතු අවස්ථා ගණන එක් තරංගයක් සඳහා දෙකකි; එකක් නම් එකම තරංගය තුළ මුදුන් දෙක අතර හා දෙවැන්න වන්නේ තරංග දෙකක් අතර මුදුන් දෙක වේ. ඒ කියන්නේ පිරවිය යුතු අවස්ථා ගණන විදුලි සංඛ්‍යාතය මෙන් දෙගුණයකි. ඒ කියන්නේ හර්ට්ස් 100කි. හර්ට්ස් 100කදී එක් තරංගයක් සඳහා ගතවන කාලය 1/100 හෙවත් මිලිතත්පර 10කි. ඒ අනුව ඉහත ආකාරයටම නැවත කැප් එකේ අගය සෙවිය හැකියි. ආරෝපණය = (ධාරාව)(කාලය) = (0.5)(0.01) = 0.005 කූලෝම් වේ. එවිට කැප් එකේ අගය = Q/V = 0.005/2 = මිලිෆැරඩ් 2.5කි.

 

ඇත්තටම සුමටන කියාවලිය ෆිල්ටරයක් ලෙසත් දැකිය හැකියි. ඒ කෙසේද? ඉහත විදුලිය ගැන නැවත සිතන්න. එය ගැස්සීම් සහිත ඩීසී විදුලියක්. ඇත්තටම එම ගැස්සීම් සහිත විදුලිය කොටස්/සංරචක දෙකකින් සෑදී තිබෙනවා යනුවෙන් සැලකිය හැකියි. එකක් නම්, ඉතාම සුමට විශාල ස්ථාවර ඩීසී සංරචකයයි. අනෙක් සංරචකය තමයි එම ඩීසී සංරචකය මත ගමන් කරන (හෙවත් අධිස්ථාපිත) කුඩා ඒසී විදුලියක්. එනම්, විශාල ස්ථාවර ඩීසී විදුලයකුත් කුඩා ඒසී විදුලියකුත් අධිස්ථාපනය වී ඇත. බලන්න පහත රූපය. එහි කුඩා ඒසී විදුලියේ පීක්-ටු-පීක් වෝල්ටියතාව මිලිවෝල්ට් 10කි. ඊට සාපේක්ෂව විශාල වෝල්ටියතාව වෝල්ට් ගණනාවකි.

 

 

සටහන
විදුලිය, ආලෝකය, තරංග වැනි වචන/සංකල්ප වල අපට හමුවන සංසිද්ධියක් තමයි "අධිස්ථාපනය" (superposition) කියන්නේ. වචනය බරපතල වුවත් ඉන් කියන දේ ඉතා සරලය. විදුලිය හෝ ආලෝකය හෝ ජල කදම්භයක් හෝ වෙනත් එවැනි රාශියක් ගැන සිතන්න. උදාහරණයක් ලෙස ජල කදම්භයක් ගමු. එකම මාර්ගයක ජල කදම්භ දෙකක් ගමන් කරනවා යැයි සිතන්න. කුමක්ද සිදු වන්නේ? එම ජල කදම්භ දෙකම එකට එකතු වී ගමන් කරනවා. හරිම සරලයි. අධිස්ථාපනය කියන්නේ කිහිපයක් එකට එකතු වීමයි. දැන් තරංග දෙකක අධිස්ථාපනය බලමු (තරංග අධිස්ථාපනය). එකම මඟක් ඔස්සේ තරංග දෙකක් (හෝ ඕනෑම ගණනක්) ගමන් කරන විට, ඉහත ජල කදම්භ දෙක එකතු වූවාක් සේම තරංග දෙක එකතු වේ. එහිදී තරංගයක් යනු සතතයෙන් ඉහල පහල යන හැඩයක් සහිත දෙයක් නිසා, තරංග දෙක එකට එකතු විය හැකි ආකාරයක් තිබේ. තරංග දෙකම එකට උඩට හා එකට පහලට යනවා නම් හා තරංග දෙකම x අක්ෂය කපන්නේ එකවිටම නම්, තරංගය ප්‍රබල වෙනවා; එනම් අධිස්ථාපිත තරංගය විස්තාරයෙන් විශාල වෙනවා (සංඛ්‍යාතය වෙනස් නොවේ). එය පහසුවෙන්ම තේරුම් ගන්න පුලුවන් පහත රූපය ඔස්සේ. මෙහිදී තරංග දෙකම සමකලාවේ (in-phase) පවතිනවා යනුවෙන්ද සැලකිය හැකියි.

 

එහෙත් සංඛ්‍යාත සමාන තරංග දෙකම එකට x අක්ෂය කපමින්, නමුත් එක් තරංගයක් උපරිම වන විට අනෙක් තරංගය අවමය වන විදියට ගමන් කරනවා නම්, තරංගය දුර්වල වෙනවා. තරංග දෙකේම විස්තාර සමාන නම්, අධිස්ථාපිත තරංගය එකිනෙකට කැපී ගොස් ශූන්‍ය වෙනවා (ඒ කියන්නේ තරංග දෙකම අහෝසි වෙනවා). මෙහිදී එක් තරංගයක් අනෙක් තරංගයට වඩා හරියටම අංශක 180කින් වෙනස් කියා අප කියනවා.

ඉහත අවස්ථා දෙක තුන හැරුණු විට, අනෙක් සෑම අවස්ථාවකම තරංග දෙකෙහි සංඛ්‍යාතයන්, විස්තාරයන්, හැඩයන්, හා කලාවන් එකිනෙකට වෙනස් විය හැකියි. එමනිසා අධිස්ථාපිත අවසන් තරංගය සංකීර්ණ හැඩයක් ගත හැකියි. පහත රූපයේ දැක්වෙන ලෙස නිල්පාට හා කොල පාට තරංග දෙක අධිස්ථාපනය වී රතු පාට අවසන් අධිස්ථාපිත තරංගය සාදනවා. බලන්න මෙම තරංග දෙක විස්තාරයෙන්, සංඛ්‍යාතයෙන් හා කලාවෙන් එකිනෙකට වෙනස්. එම තරංග තුනම එක විට එහි දැක්වෙනවා.
 

 

ඇත්තටම කුමන අවස්ථාවක වුවත් ඔබට පහසුවෙන් තරංග අධිස්ථාපනය සිදුවන ආකාරය සිතා ගත හැකියි. කරන්නට තියෙන්නේ x අක්ෂය දිගේ සෑම ලක්ෂයකදීම තරංග දෙකෙහි y අගයන් දෙක එකට එකතු කිරීම පමණි. පහත රූපයේ උඩ කොටසේ අධිස්ථාපනය වන තරංග දෙකද, යට කොටසේ අධිස්ථාපිත තරංගයද පෙන්වනවා. තරංග දෙකේ එකතුව මහත සිරස් ඉරි කැබැලිවලින් පෙනෙන අතර, සිහින් දිගු සිරස් ඉරි මඟින් ඉහල හා පහත කොටසේ මැච්කර පෙන්වනවා.
 

දැන් ඔබට කිරීමට තිබෙන්නේ මෙම විදුලි සංරචක දෙකෙන් ඒසී කොටස ෆිල්ටර් කිරීම නේද? මෙහිදී ඒසී කොටසේ සංඛ්‍යාතය හර්ට්ස් 50ක් පමණ කුඩාය. ඊට සාපේක්ෂව ස්ථාවර ඩීසී විදුලියේ සංඛ්‍යාතය 0 වේ. ඒ කියන්නේ මෙම ෆිල්ටරය ලෝපාස් ෆිල්ටරයක් (මොකද හර්ට්ස් 50ට අඩු සංඛ්‍යාත හෙවත් සංඛ්‍යාතය 0 වන විදුලියට පමණක් පවතින්නට ඉඩ දේ). මෙම කැප් එක අවශ්‍ය නම් ඩිකප්ලිං කැප් එකක් ලෙසද සැලකිය හැකියි. ඒසී විදුලි සංරචකය "ඝෝෂාව" ලෙස සැලකිය හැකියි. එම ඝෝෂාව ග්‍රවුන්ඩ් එකට බයිපාස් කිරීම ඩිකප්ලිං කැප් එකෙන් සිදු කරනවා. ඇත්තටම පවර් සප්ලයි වැනි විශාල විදුලියක් සහිත තැන්වලට යෙදෙන විට ස්මූතිං කැප් ලෙස ඒවා නම් කළත්, ඩිජිටල් අයිසී වැනි උපාංගවලට සපයන විදුලියේ රැලි/විචලනයන් ඉවත් කිරීමට යොදන විට, ඊට ඩිකප්ලිං කැප් කියා තමයි පවසන්නේ. මීට පෙර ඩිකප්ලිං කැප් ගැන සඳහන් කරන විට, ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් පරිපථවල ඩිකප්ලිං කැප් බහුලව යෙදෙන බව පැවසුවා මතකද? ඊට හේතුව මෙයයි. ඩිජිටල් අයිසී සැපයුම් විභවයට අතිසංවේදී වේ. එනිසා ඒවාට යොදන සැපයුම් විභවය ඉතාම සුමටව දිය යුතුයි. ඩිජිටල් උපාංග/අයිසී විසින් ඒ අවට ගමන් කරන විදුලිය විචලනය කිරීමේ "කැත පුරුද්දක්" ඇත (ඊට තාක්ෂණික හේතු ඩිජිටල් පාඩම්වලදී බලමු). එනිසා ඩිජිටල් සර්කිට් අවට තිබෙන ස්ථාවර විදුලිය පවා විචලනය වෙනවා. මෙය වැලැක්වීමට ස්මූතිං කැප් (ඩිකප්ලිං කැප්) යෙදීමට සිදු වෙනවා.

මෝටර් (ෆෑන් ආදිය), ටියුබ් ලයිට්, ආදියේද කැප් වර්ග යොදා ගන්නවා. අති දැවැන්ත ප්‍රමාණවල කැප් පවා නිපදවා තිබෙනවා කර්මාන්ත තුළ භාවිතා කිරීමට. මේ ආදී ලෙස සුවිශේෂි අවශ්‍යතා සඳහා සුවිශේෂි ආකාරවලින් සෑදූ කැප් තිබෙනවා. බොහෝවිට ඒවා ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ක්ෂේත්‍රයට පිටින් තිබෙන අවස්ථාය (ඉලෙක්ට්‍රිකල් ක්ෂේත්‍රයේ).
 

මේ අතර එක් සුවිශේෂි කැප් වර්ගයක් ගැන කෙටියෙන් සඳහන් කරන්නට කැමැතියි. මේවා supercapacitors ලෙස නම් කෙරේ. ultracapacitor, double-layer capacitor යන නම්වලින්ද මේවා හැඳින්වෙනවා. මේවායේ ධාරිතාව "සුපරි" ය. ෆැරඩ් 12,000 ද ඉක්මවා යන කැපෑසිටන්ස් තිබේ (නිකමට සංසන්දනය කර බලන්න සාමාන්‍ය මයික්‍රොෆැරඩ් 1ක ධාරිත්‍රකයක් සමග; එවැනි සාමාන්‍ය කැප් බිලියන 12ක කැපෑසිටන්ස් එකක් තනි සුපර් කැප් එකක තිබේ).
 

 

ධාරිතාව ඉතා ඉහල වූවාට මේවායේ උපරිම වෝල්ටියතාව කුඩාය. සාමාන්‍යයෙන් වෝල්ට් 3ට අඩුය (වෝල්ට් 2.7ක් පමණ). වැඩි වෝල්ට් ගණනක් අවශ්‍ය නම්, ශ්‍රේණිගතව කිහිපයක් සම්බන්ධ කළ හැකියි. එහෙත් එවිට, ධාරිතාව අඩු වේ. එක් සුපර්කැප් එකක ගබඩා කළ හැකි ශක්තිය නිකමට ගණනය කර බලන්න (0.5C²V). දළ වශයෙන් ජූල් 37,000ක් පමණ වේ. මෙය තරමක විශාල ශක්ති ප්‍රමාණයකි. උදාහරණයක් ලෙස මාගේ සෙල් ෆෝන් එකේ බැටරියේ 3.7V හා 950mAh හා 3.6Wh ලෙස සටහන් කර ඇත. ඉන් කියන්නේ වෝල්ට් 3.7ක විභවයක් එහි ඇති අතර, මිලිඇම්පියර්පැය 950ක් බවයි. එයම දළ වශයෙන් (3.7V x 0.950Ah =) 3.6Wh ලෙස දැක්විය හැකියි. ඒ අනුව මගේ ෆෝන් බැටරියේ ශක්තිය දළ වශයෙන් (3.6 තත්පරයට ජූල් x 3600 තත්පර = ) 12,900 ජූල් වේ. ඒ අනුව අල්ට්‍රාකැප් එක විශාල විදුලි ශක්තියක් ගබඩා කර ගන්නවා නේද? සාමාන්‍ය බැටරි වෙනුවට සුපර්කැප් භාවිතා කිරීමට උනන්දුවක් ඇති වී තිබෙනවා. සුපර්කැප් ගැන තවත් විස්තර පසුවට බලමු.

මෙතෙක් වෙලා අප කැප් දෙස බැලුවේ පරිපූර්ණ (අයිඩියල්) උපාංගයක් ලෙස සලකාය. ඒ කියන්නේ කැප් එකක තිබෙන්නේ කැපෑසිටන්ස් එකක් පමණයි යැයි සිතාගෙනය. එහෙත් ප්‍රායෝගිකව කැප් එකක ඊට අමතරව රෙසිස්ටන්ස් හා ඉන්ඩක්ටන්ස් එකක්ද පවතිනවා. කැප් එකක් අනර්ඝ වීමට නම්, හැකි පමණ මෙම ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටන්ස් හා ස්ට්‍රේ ඉන්ඩක්ටන්ස් අඩු කර ගත යුතුය. ඒ සඳහා යම් යම් ක්‍රමවේදද පවතී. මෙවැනි කැප් මිලෙන්ද ඉහලය. අධික වෝල්ටියතාවන් සපෝට් කරන කැප් high voltage capacitor ලෙසද, අධික ජවයකට ඔරොත්තු දෙන කැප් power capacitor ලෙසද, ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටන්ස් ඉතාම අවම කැප් Low ESR capacitor ලෙසද, ස්ට්‍රේ ඉන්ඩක්ටන්ස් ඉතාම අවම කැප් Low Inductance capacitor ලෙසද (වැඩි මිලක් ගෙවා) ලබා ගත හැකියි. අතිසංවේදී සර්කිට් හෝ අධිශක්ති සර්කිට් හෝ අතිවේග සර්කිට් හෝ නිපදවන විට මෙවැනි සුවිශේෂි කැප් අවශ්‍ය කෙරේ. පහත දැක්වෙන්නේ සත්‍ය/ප්‍රායෝගික කැප් එකක ආකෘතියයි.

 

සටහන
සෑම ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගයක්ම න්‍යායාත්මකව ගත් කළ පරිපූර්ණයි (ideal). එහෙත් ප්‍රායෝගිකව යම් යම් "දෝෂ" ඇත. ඇත්තටම ලෝකයේ සෑම දේකටම මෙම ස්වභාවය පොදුය. සාමාන්‍යයෙන් කැප්, රෙසිස්ටර්, ආදී සෑම උපාංගයක් සඳහාම ලබා දී තිබෙන සංඛේතය නියෝජනය කරන්නේ මෙම පරිපූර්ණ උපාංගය සඳහාය. උදාහරණයක් ලෙස, කැප් එකේ සංඛේතයෙන් නියෝජනය වන්නේ "අයිඩියල් කැප්" එකයි. එහෙත් ප්‍රායෝගිකව මේ සෑම උපාංගයකම "දඩාවතේ යන" (stray) වෙනත් ගතිලක්ෂණද පවතිනවා. උදාහරණයක් ලෙස, කැප් එකක මෙවැනි ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටන්ස් හා ස්ට්‍රේ ඉන්ඩක්ටන්ස් පවතිනවා. මේවා අනවශ්‍ය කරදරකාරී වුවත් වැලැක්විය නොහැකිය; සැබෑ ලෙසම ඒවා උපාංගය තුළ පවතී (මනුෂ්‍ය ශරීරයකට "භූතයන් පෙරේතයන්" ආරූඪ වෙනවා වාගේ). ඉතිං අපට එම ගතිගුණත් ඒවාට හිමි සංඛේතවලින් නිරූපණය කරන්නට හැකියි. ඒ අනුව කැප් එක තුළම රෙසිස්ටර් හා ඉන්ඩක්ටර් තිබෙනවා ලෙස සිතින් මවා ගන්න. මේ එක් එක් උපාංග එක්කෝ ශ්‍රේණිගතව නැතිනම් සමාන්තරගතවයි තිබිය යුත්තේ නේද? ඒ විතරක්ද නොවේ, සමහරවිට එකම ජාතියේ ගුණාංග දෙක තුනක් වුවද එකට තිබිය හැකියි. එයට හේතුව එම ගුණාංගය ඇති වී ඇති වෙනස් වෙනස් ආකාරයයි. උදාහරණයක් ලෙස කැප් එකක ස්ට්‍රේ ප්‍රතිරෝධක දෙකක් ඇත. එකක් නම් කැප්වල පින් නිසා ඇතිවන ප්‍රතිරෝධකතාවයි. එය පිහිටන්නේ "අයිඩියල් කැප්" එකත් සමග ශ්‍රේණිගතවයි. අනෙක් ස්ට්‍රේ ප්‍රතිරෝධය ඇති වන්නේ කැප් එකේ තිබෙන ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක හරහා විදුලිය ලීක් වීම නිසයි. ඔබ දන්නවා ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක හරහා හරිනම් කිසිදු ධාරාවක් ගලා නොයා යුතුයි. එහෙත් විවිධ හේතු නිසා ඒ හරහා ඉතාම කුඩා "ලීක්" ධාරාවක් ගලා යනවා (ඇලුමිනියම් ඊකැප්වල මෙම ලීක් ධාරාව සැලකිය යුතු තරම් විශාලය). ඒ කියන්නේ සත්‍ය ලෙසම ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක පරිවාරකයක් නොව විශාල ඕම් ගණනක් සහිත ප්‍රතිරෝධයකයකි. මෙම ප්‍රතිරෝධකය අයිඩියල් කැප් එක සමග සමාන්තරගතවයි පවතින්නේ. දැක්කද කැප් එක තුළ ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටර් වර්ග දෙකක් තිබුණා පමණක් නොව, එකක් ශ්‍රේණිගතවත් අනෙක සමාන්තරගතවත් තමයි පවතින්නේ. ඉතිං මෙලෙස එක් එක් උපාංගය ප්‍රායෝගිකව ගත් කළ උපාංග කිහිපයක් තිබෙනවා මෙන් පෙනෙනවා නේද? මෙම උපාංග සියල්ල දක්වන සටහනට තමයි උපාංගයේ ප්‍රායෝගික (හෙවත් ක්‍රියාකාරි හෙවත් සත්‍ය) ආකෘතිය (model) කියා කියන්නේ. මේ කියපු විස්තර ඉහත රූපයේ සටහන් කර ඇත.

ඉහත සටහන අනුව, ධාරිත්‍රක ප්‍රායෝගික මොඩලයේ R_ES යනු පින්වලින් ඇති වූ ශ්‍රේණිගතව පවතින ප්‍රතිරෝධය වන අතර, R_LEAK යනු ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එකේ ලීක් එකෙන් හැඟවෙන සමාන්තරගතව පවතින ප්‍රතිරෝධය වේ. L_ES යනු ධාරිත්‍රක පින්වල ස්වාභාවිකවම ඇතිවන ඉන්ඩක්ටන්ස් එක වේ. මෙම ස්ට්‍රේ අගයන් සාමාන්‍යයෙන් ඉතා කුඩාය. එනිසා සාමාන්‍ය පරිපථ නිර්මාණයේදී එ්වා නොසලකා හැරිය හැකිය. එහෙත් අධිසංඛ්‍යාත ගමන් කරන පරිපථවල හා ඉතා නිවැරදි ක්‍රියාකාරිත්වයක් අවශ්‍ය කරන පරිපථවලට ඒවා බාධා ඇති කරනවා (පසුවට එම බාධා මොනවාදැයි වැටහේවි).

කැප් ගැන පාඩමේ අවසානයට දැන් පැමිණ ඇත. ඔබ මෙතෙක් වෙලා සලකා බැලුවේ ඉලෙක්ට්‍රොනික් පරිපථවල යෙදීමට කවුරුන් හෝ විසින් නිෂ්පාදනය කරපු කැප් ගැනය. එහෙත් ඔබ නොසිතන තැන් බොහෝමයක ධාරිත්‍රක ඉබේම සෑදේ. දන්නවාද වලාකුලු තිබෙන විටක, එම වලාකුලු හා පොලොව එකතු වී කැප් එකක් සාදනවා. වලාකුලු නැතිවත් මහා පොලොව ගත්තත් මයික්‍රොෆැරඩ් 700ක පමණ කැප් එකක්. ඒ කෙසේදැයි බලමු. ආශාවට/කුතුහලයට මහා පොලොවේ කැපෑසිටන්ස් එක දැන ගැනීමටම නොවේ; මෙය දැන සිටීම පරිපථ නිර්මාණය කිරීමට පහසුවක්.

කැප් එකක් සාදපු විදිය නැවත සිහි කරන්න. යම් කිසි පරිවාරකයකින් වෙන්ව ආරෝපණ දෙපැත්තක තිබෙන තැනක් තමයි කැප් එකක් කියා කියන්නේ. ඔබ සමහරවිට මෙතෙක් නොසිතපු කැපෑසිටර් නිර්මාණය වන ආකාර කිහිපයක් දැන් බලමු. පහත රූපය බලන්න.

ඉහත රූපයේ කැප් එකක් සෑදෙන හැටි සිතා ගත හැකිද? බලන්න මෙහි එක ළඟින් විදුලිය යන වයර් දෙකක් තිබෙනවා. විදුලිය යනු ආරෝපණ ගමන් කිරීමක්. ගමන් කළත් නොකළත් ආරෝපණ යනු ආරෝපණයි. ඒ කියන්නේ ආරෝපණ දෙකක් පරිවාරකයක් දෙපස පවතිනවා. මෙම වයර් දෙකේ ආරෝපණ/ධාරාව ගමන් කරන්නේ විවිධාකාරයෙන් විය හැකියි. එක් මොහොතක වයර් දෙකේම ධාරාවන් නැති වීමට හැකියි; තවත් විටක එක වයර් එකකින් පමණක් ධාරාවක් යනු ඇති; තවත් මොහොතක වයර් දෙකේම ධාරාව යනු ඇති. මේ කුමන අවස්ථාවක වුවත් එතැන ධාරිත්‍රකය එලෙසම පවතී. එහෙත් ධාරිත්‍රකය ක්‍රියාත්මක වන්නේ වයර් දෙකෙහිම ධාරාවන් ගමන් කරන විටයි. ඉහත වයර් දෙකේ ධාරිත්‍රකය පහත ආකාරයට පවතින ලෙස සැලකිය හැකියි.

 

මෙවැනි ඇටවුමක ධාරිතාව සෙවීමට පහත සූත්‍රය යොදාගන්න. වයර් දෙක විවිධ දිගවල් ගත හැකි අතර, දිග අනුව කැපෑසිටන්ස් එක වෙනස් වේ. එනිසා පහත සූත්‍රයෙන් සොයන්නේ ඒකක දිගක් (මීටර් එකක්) සඳහා කැපෑසිටන්ස් එකයි. 
  

ඇත්තටම හරියටම ගණන් සෑදීමට හරියටම ආරෝපණ තිබෙන ආකාරය ගැන දැන සිටිය යුතුය. ධාරාව හා ආරෝපණය අතර සම්බන්ධතාව මෙහිදී සිහිතබා ගන්න (ධාරාව = ආරෝපණය/කාලය). දැන් බලන්න තවත් ආකාරයක ධාරිත්‍රකයක් සෑදෙන තැනක්.
 

 

මෙහි එකම කේන්ද්‍රය සහිත වෙනස් අරයන් සහිත ගෝල දෙකක් එකක් තුළ එකක් ලෙස පිහිටා තිබේ. කුඩා ගෝලයේ අරය a වන අතර, විශාල ගෝලයේ අරය b වේ. මෙවැනි පිහිටුමක් "සංකේන්ද්‍රිය" (concentric) යන නමින් හැඳින්වෙනවා (මෙහි තේරුම එකම කේන්ද්‍රයක් ඇසුරු කරනවා යන්නයි). මෙවැනි ඇටවුමක ධාරිතාව පහත සූත්‍රයෙන් ලබා ගත හැකියි.
 

ඉහත ඇටවුම හා සූත්‍රය තරමක් වෙනස් කර තවත් කැප් එකක් නිර්මාණය වන ආකාරයක් සාදා ගත හැකියි. එනම්, පිටත ගෝලය ඇතුලත ගෝලයට වඩා ඉතාම විශාල නම් (ඒ කියන්නේ a අරයට වඩා b අරය අතිවිශාලය; න්‍යයාත්මකව b අරය අනන්තය ලෙස ගනී), එවිට පිටත ගෝලය/කවචය නැතැයි සිතිය හැකියි. මෙවැනි ගෝලයක් isolated sphere ලෙස හැඳින්වේ. එවිට, ඉහත සූත්‍රය පහත ආකාරයට සරල වේ.

තවත් ආකාරයක් නම්, එක් සන්නායක කම්බියක් වටේට තවත් සන්නායක කොපුවක් සේ තිබෙන අවස්ථාවයි. මෙය co-axial ලෙස හැඳින්වෙනවා. ඇන්ටනාවේ සිට ඔබේ ටීවී එකට එන කොඇක්සියල් කේබලය මෙබදුයි. එහි මැද කම්බිය වටේට ඊට නොගෑවි තිබෙන සේ තවත් කම්බි දැලක් ඇත. මෙහිද කැපෑසිටන්ස් එක දක්වන්නේ ඒකක දිගකටයි.
 

 

මීටත් අමතරව විවිධ හැඩතල වලින් යුතු ධාරිත්‍රක සෑදෙන අයුරු ඔබට දැන් සිතාගත හැකි විය යුතුයි. එ්වායේ ධාරිතාව සොයන සූත්‍රය ඔබට සිතාගත නොහැකි වීමට හැකියි; එහෙත් එවැනි කැපෑසිටර් ඇතිවන අවස්ථා පහසුවෙන් සිතා ගන්නට පුලුවන්. දැන් විනෝදෙට මෙන් සිතා බලන්න ඉහත පැවසූ විදියට කොහොමද වලාකුලක් හා පොලොව කැප් එකක් සාදන්නේ කියා. පොලොව යනු තරමක හොඳ සන්නායකයකි. ඕනෑතරම් ආරෝපණ පොලොවේ ඇත. ඒකනේ පොලොවේ සිටගෙන විදුලිය ඇල්ලුවාම අපට කරන්ට් වදින්නෙත්. වලාකුලුද එකිනෙකට ස්පර්ශවීම නිසා ආරෝපණ ඇති කරගනී. දැන් සිතන්න කොහොමද මහා පොලොව කැප් එකක් වන්නේ කියා. පොලොවේ අරය කිලෝමීටර් 6378ක් වේ. මීට ඉහත isolated sphere සඳහා වූ සූත්‍රය යොදන්න.

C = 4 x 3.14 x (8.85x10^-12) x (6378000) = 709uF

ඉහත විවිධාකාරයෙන් ඉබේ සෑදෙන ධාරිත්‍රක හැමවිටම පරිපථවලට හානිකරයි. ඔබ සාමාන්‍යයෙන් පරිපථයක් නිර්මාණය කරන්නේ සංඥාව අහවල් අහවල් මාර්ග ඔස්සේ පමණක් ගමන් කරයි යන විශ්වාසය මතයි. එහෙත් ඔබ නොසිතූ තැන්වල ස්ට්‍රේ කැප් සෑදීම නිසා පරිපථය අවුල් වී යා හැකියි. ඒ කෙසේදැයි දැන් බලමු. සාමාන්‍යයෙන් ඉහත ආකාරයෙන් සෑදෙන කැප්වල අගයන් ඉතා කුඩාය (පිකෝෆැරඩ් හෝ ඊටත් අඩුවෙන්). ධාරිත්‍රක ප්‍රතිභාධක සූත්‍රය අනුව, එවැනි ඉතා අඩු ධාරිතා අගයන්වලින් ඉතා විශාල ඕම් අගයන් සහිත ප්‍රතිභාධක අගයන් තමයි ලැබෙන්නේ (කිලෝහර්ට්ස් ගණන් හෝ ඊටත් අඩු සංඛ්‍යාත සඳහා). එහෙත් සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය වැඩිවන විට ධාරිත්‍රක ප්‍රතිභාධකය අඩුවන බවද ඔබ දන්නවා. උදාහරණයක් ලෙස, පිකෝෆැරඩ් 0.1ක ධාරිත්‍රකයකින් කිලෝහර්ට්ස් 100ක සංඥාවක් සඳහා මෙගාඕම් 16ක විශාල ප්‍රතිරෝධයක්/ප්‍රතිභාධකයක් දක්වනවා. දැන් සංඛ්‍යාතය සියගුණයකින් වැඩි කර බලන්න (එනම්, මෙගාහර්ට්ස් 10ක්). එවිට, එම ප්‍රතිභාධකය කිලෝඕම් 160ක් දක්වා සියගුණයකින් පහල යයි. ඔබ දන්නවා ඉතා ඉහල ප්‍රතිරෝධ අගයන් සහිත මාර්ග ඔස්සේ විදුලිය ගමන් කරන්න අකමැතියි.

එක ළඟ ඇති වයර් දෙකක් ගැන සිතන්න. එහෙමත් නැතිනම් පීසීබී එකක ඉතාම ළඟින් පිහිටා ඇති ප්‍රින්ට් දෙකක් ගන්න. ඉහත විස්තරය අනුව ඔබ දන්නවා එම "විදුලි සංඥා ලයින්" දෙක අතර දැන් කැප් එකක් පවතින බව. ඉහත πε₀/ln(d/r) යන සූත්‍රය අනුව දළ වශයෙන් මීටර් එකකට පිකෝෆැරඩ් 10ක් ලැබේ. (සූත්‍රයට දළ දර්ශීය අගයන් ආදේශ කර බලන්න. මා වයර් දෙක අතර දුර, d ට මිලිමීටරයක්ද වයර් එකේ අරය, r ට මිලිමීටර් 0.05ක්ද ආදේශ කළා.) එහෙත් මීටර් එකක් දිග සර්කිට් පාත් සාමාන්‍යයෙන් නැත; එය සෙන්ටිමීටර් 10ක දුරක් සඳහා ගත්විට පිකෝෆැරඩ් 0.1ක් තරම් කුඩා ධාරිත්‍රකයකි. මෙම 0.1p ධාරිත්‍රකය එම වයර් දෙක ෂන්ට් කරමින් පහත ආකාරයට පවතිනවා යනුවෙන් තර්ක කළ හැකියි.
 

දැන් සිතන්න කිලෝහර්ට්ස් 100ක සංඥා මේ වයර්වල යනවා කියා. එවිට, මෙම ධාරිත්‍රකයෙන් මෙගාඕම් 16ක ප්‍රතිභාධකයක් එම සංඥා විදුලියට දක්වනවා. සාමාන්‍යයෙන් එම සිග්නල් එක ගමන් කරන නියම මාර්ගයේ මුලු ප්‍රතිරෝධකතාවම කිලෝඕම් 1කට වඩා අඩු විය හැකියි. එවිට සංඥා ධාරාවට ගමන් කළ හැකි මාර්ග දෙකක් පවතින හෙයින් යම් අනුපාතයකට මෙම මාර්ග දෙක හරහාම ධාරාව බෙදී යා යුතුයි. එහෙත් සාමාන්‍ය මාර්ගයට වඩා ධාරිත්‍රකය හරහා යෑම 16000ක වාරයක් අපහසු වේ (මෙගාඕම් 16 කිලෝඕම් 1කින් බෙදූ විට ලැබෙන අගය). ඒ කියන්නේ සාමාන්‍ය මාර්ගය ඔස්සේ ගමන් කරන සංඥාවේ ධාරා ප්‍රමාණයෙන් දහසයදහකින් එක් පංගුවක් තමයි ධාරිත්‍රකය සහිත පාරේ ගමන් කරන්නේ. මෙවැනි ඉතා කුඩා අගයක් අප කිසිසේත් ගණන් ගන්නේ නැත. ඔබ දන්නවා අප සාමාන්‍යයෙන් ගණන් ගන්නේ 10% සීමාවයි. ඊට වඩා කුඩා ඒවා ගණන් ගන්නේ නැති පුරුද්දක් (10% රූල් එක) තියෙනවනේ. ඉහත 1/16000 යනු ප්‍රතිශතයක් ලෙස ගත් විට 0.0062%කි.

ඇත්තටම මෙහිදී ප්‍රශ්නය වන්නේ සංඥාවෙන් යම් ප්‍රමාණයක් හානි වීමම නොවේ. එම සංඥාවෙන් ධාරිත්‍රකය හරහා ගමන් කරන කොටස ගමන් කරන්නේ තවත් වෙනස් සංඥාවක් ගමන් කරන මාර්ගයකටයි. ඉතිං එම මාර්ගයේ ගමන් කරන සංඥාව සමග මෙම සංඥාව මුසුවී එය විකෘති කරනවා. යම් විදුලි සංඥාවකින් තවත් විදුලි සංඥාවක් විකෘති කිරීම interference ලෙස හැඳින්වෙනවා. ඇත්තටම මෙම අවස්ථාවේදීත් විකෘතියක් ඇති වුවත් එය නොසලකා හැරිය හැකි තරමේ විකෘතියක් මොකද පිටතින් එන සංඥා ඉතාම දුබල (සාමාන්‍යයෙන් සංඥා කුඩා වේ; දැන් මෙවැනි කුඩා සංඥාවෙනුත් දහසයදහකින් පංගුවක් තරම් ඉතාම කුඩා) නිසා.

දැන් එම මාර්ගයේම සංඛ්‍යාතය මෙගාහර්ට්ස් 100ක සංඥාවක් යනවා යැයි සිතන්න. එවිට, ධාරිත්‍රක ප්‍රතිභාධකය කිලෝඕම් 16ක් දක්වා අඩුවේ. දැන් නම් තත්වය නොසලකා හැරිය නොහැකියි මන්ද, සංඥා ධාරාව 1:16 වැනි සමීප අනුපාතයකින් තමයි බෙදෙන්නේ (මුලදී එය 1:160000 ක් තරම් විශාල වෙනසකින් තිබුණේ). මෙහිදී සංඥාව හානිවීම මුල් අවස්ථාවට වඩා ඉතා විශාලයි. සමහරවිට එය ප්‍රශ්නයක් විය හැකියි. (එහෙත් තවමත් අපේ 10% රීතිය අනුව නම් එය ගණන් නොගෙන සිටිය හැකියි. එහෙත් සමහර පරිපථවල 10% වෙනුවට 1% ලෙස එය සලකන අවස්ථා තිබෙනවා. එවැනි විටක නම් පැහැදිලිවම මෙම අවස්ථාව ගැටලුවක් ඇති කරනවා.) එහෙත් මෙම අවස්ථාවේ ගැටලුව ඊට වඩා ඉන්ටර්ෆරන්ස් එකයි. දැන් තරමක ප්‍රබල සංඥාවක් තමයි ධාරිත්‍රකය හරහා ගොස් අනෙක් වයර් එකේ සංඥාවට මුසුවන්නේ. මෙය තමයි මීට පෙරත් අවස්ථා කිහිපයකදීම මතක් කළේ අධිසංඛ්‍යාත පරිපථවලදී සාමාන්‍ය පරිපථවලදී වඩා සැලකිලිමත් විය යුතුයි කියා. ඇත්තටම ඉහත රූපයේ කැප් එක ක්‍රියා කරන්නේ කප්ලිං කැප් එකක් ලෙසයි. සංඥාවක් තවත් සංඥා මාර්ගයකට යොමු කිරීම. එහෙත් මෙම කප්ලිං කැප් එක අපට අනවශ්‍ය එකක්; ප්‍රශ්න ඇති කරන එකක්.

ඉහත විස්තර කළ ලෙසට ළඟින් තිබෙන වයර්/ප්‍රින්ට් අතර අනවශ්‍ය කැප් ඇති වී පරිපථ අවුල්වන නිසා අධිසංඛ්‍යාත පරිපථ සෑදීම තරමක් සංකීර්ණයි. ප්‍රායෝගික තලයේ මෙම ප්‍රශ්නය ප්‍රබලව බලපා තිබෙනවා. අද තිබෙන තාක්ෂණය අනුව පීසීබී තවත් කුඩාවට සෑදිය හැකි වුවත් ඊට බාධාවක් ඇති කර තිබෙන්නේ ඉහත ඉන්ටර්ෆරන්ස් ප්‍රශ්නයයි. ඒවතරක්ද නොවේ, තවදුරටත් අයිසී කුඩා කිරීම (ඝනත්වය වැඩි කිරීම) කිරීමට හැකියාවක් තිබුණත්, එයද වලක්වා තිබෙන්නේ මෙම ඉන්ටර්ෆරන්ස් ප්‍රශ්නයම තමයි. ඇත්තටම ඔබට මෙතැන් සිට ඇතිවිය හැකි කරදරකාරී තත්වයන් හඳුනාගැනීමට මෙන්ම ඒවා ගැන ගණනය කිරීම් කිරීමටද හැකියාවක් තිබෙනවා. බය නැතිව දන්නා තියරි අනුව තර්ක කර බලන්න.

ධාරිත්‍රක පාඩම දැනට මෙතැනින් අවසානයි. මා සිතන විදියට කැපෑසිටරය යනු ට්‍රාන්සිස්ටරයට පසුව ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල තිබෙන අපූරුතම ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාගයයි. 


ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...