विद्युत् धारित्र

विद्युत् धारित्र : विद्युत् भाराच्या रूपात विद्युत् ऊर्जा साठवून ठेवू शकणारी विद्युतीय प्रयुक्ती. सर्वसाधारणपणे धारित्रामद्ये दोन किंवा अधिक विद्युत् संवाहक (उदा., धातूच्या पट्ट्या) एकमेकांपासून विद्युत् अपारक पदार्थाने [निरोधक पदार्थाने ⟶ विद्युत् अपारक पदार्थ] अलग ठेवलेले असतात (आ. १). या संवाहकांना विद्युत् घटमालेसारख्या विद्युत् उद्गमाद्वारे विद्युत् दाब लावल्यास त्यांच्यावर विरोधी विद्युत् भार निर्माण होतो व अशा विद्युत् उद्गमाने केलेल्या कार्याशी सममूल्य एवढी ऊर्जा धारित्रात साठविली जाते. धारित्राच्या ऊर्जा साठविण्याच्या क्षमतेला त्याची धारकता म्हणतात. संवाहकांचे क्षेत्रफळ, त्यांच्यामधील अंतर, त्यात वापरलेल्या विद्युत् अपारक पदार्थाचे गुणधर्म व लावलेला विद्युत् भार यांवर साठविला जाणारा विद्युत् भार (धारकता) अवलंबून असतो. कमाल धारकता व किमान आकारमान हे उद्दिष्ट ठेवून धारित्राची रचना करतात. आधुनिक विद्युतीय व इलेक्ट्रॉनीय मंडलांचा धारित्र हा एक मूलभूत व अतिशय महत्त्वाचा घटक असून यांमध्ये विविध कारणांसाठी धारित्र वापरतात. मुख्यतः प्रत्यक्षपणे किंवा अप्रत्यक्षपणे ऊर्जा साठविण्यासाठी धारित्र वापरतात. शिवाय एकदिश (एकाच दिशेत वाहणाऱ्या) विद्युत् प्रवाहाचा ओघ रोखण्यास साहाय्य करून प्रत्यावर्ती (उलटसुलट दिशांनी वाहणाऱ्या) विद्युत् प्रवाहाचा ओघ सुरळीत करणे, रेडिओ व दूरचित्रवाणी संचांमध्ये (ग्राहींमध्ये) इष्ट स्थानक वा परिवाह मिळविण्यासाठी मेलन करणे [निवडलेल्या कंप्रतेला (दर सेकंदास होणाऱ्या कंपनांच्या संख्येला पर्याप्त कार्यमान मिळविणे] वगैरेंसाठीही धारित्रे वापरतात.

ऐतिहासिक आढावा : धारित्राचा शोध प्रशियन शास्त्रज्ञ ई. जी. फोन क्लाइस्ट व पी. व्हान मसेनब्रुक यांनी स्वतंत्रपणे लावला (१७४५). त्यांनी हा शोध स्थिर विद्युत् विषयक प्रयोग करताना लावला. मसेनब्रुक लायडन विद्यापीठीत होते व त्यांचे धारित्र बरणीचे बनविलेले होते, म्हणून त्याला ‘लायडन जार’ (बरणी) हे नाव पडले. या काच्चेया बरणीत पाणी भरलेले होते आणि तिच्या बुचातून आरपार गेलेल्या लोखंडी खिळ्याचे टोक पाण्यात बुडलेले होते. चालू असलेल्या विद्युत् स्थितिक यंत्रास हा खिळा जोडून काही वेळानंतर ते यंत्र अलग केले. अशी बरणी त्यानंतर बऱ्याच काळाने एका हातात धरून दुसऱ्या हाताने खिळ्यास स्पर्श केला असता विजेचा धक्का जाणवतो, असे आढळले. यावरून या बरणीत विद्युत् ऊर्जा साठविली जाते, असे अनुमान करता येते. १७४६ साली जॉन बेव्हिस या इंग्रज ज्योतिर्विदांनी या धारित्रांच्या रचनेत एक मूलभूत सुधारणा केली. पाण्याऐवजी त्यांनी ब्ररणीच्या आतील व बाहेरील पृष्ठभागांवर धातूचा पत्रा लावला आणि खिळ्याऐवजी आतील पत्र्याला स्पर्श करणारा एक विद्युत् संवाहक (तार) बुचातून बाहेर काढला व बाहेरच्या पत्र्याला स्पर्श करणारा दुसरा संवाहक वापरला. अशा प्रकारे दोन संवाहक (विद्युत् अग्रे) व त्यांच्यामध्ये विद्युत् अपारक (काच) असलेले पहिले धारित्र तयार झाले. नंतर धारित्रात सुधारणा होत गेल्या, तरी त्याची मूलभूत रचना अजून तशीच आहे.

वर्गीकरण : धारित्राचे पुष्कळ प्रकार असून प्रत्येक प्रकाराचे उपयोगानुसार काही विशिष्ट फायदे आहेत. धारित्राचे आकारमान, त्यातील संवाहक पट्ट्यांची भूमितीय मांडणी व विद्युत् अपारक पदार्थ यांच्यात भिन्नता असते. धारित्र निवडताना त्याच्या आकारमानाबरोबर त्याची अचूकता, किंमत व कठीण परिस्थितीत टिकून राहण्याची क्षमता या गोष्टीही विचारात घेतात. धारित्रांत वापरलेल्या विद्युत् अपारक पदार्थांच्या भौतिक अवस्थेनुसार त्यांचे वर्गीकरण करण्याची एक पद्धत आहे, म्हणजे वापरलेला विद्युत् अपारक पदार्थ वायू (किंवा निर्वात), द्रव, घन अथवा यांचे मिश्रण आहे त्यानुसार धारित्रांचे प्रकार पाडतात. धारित्र एकदिश किंवा प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहाच्या मंडलात वापरात येणारे आहे की नाही यावरून वरील प्रकारांचे उपप्रकार होतात.

धारित्रांचे स्थिर, जुळविता येणारे व बदलते असेही वर्गीकरण करतात. स्थिर धारित्रांची धारकता बदलत नाही. अर्थात तापमानांतील चढउतारांमुळे तिच्यात अल्पसे बदल होतात. जुळविता येणाऱ्या धारित्रात अनेक पृथक् मूल्यांपैकी एका मूल्याला धारकता जुळवून ठेवता येते. बदलत्या धारित्राची धारकता एकसारखी जुळविता येते आणि रचनेनुसार असलेल्या धारकतेच्या कमाल व किमान मूल्यांदरम्यानच्या कोणत्याही मूल्याला धारित्र जुळवून ठेवता येते. कधीकधी सापेक्षतः छोटे बदलते छोटे धारित्र मोठ्या बदलत्या किंवा स्थिर धारित्राला समांतर पद्धतीने जोडतात. यामुळे समांतर जोडणीच्या अशा धारित्रांची धारकता नेमकी जुळविता येते. (बदलत्या धारित्राची आणखी माहिती पुढे दिली आहे). 

प्रकार : रचनेच्या स्वरूपावरून धारित्रांचे निर्द्रव व विद्युत् वैश्लेषिक हे मुख्य प्रकार होतात, यांशिवाय काही इतरही प्रकार आहेत.

निर्द्रव धारित्र : यात ॲल्युमिनियमच्या वर्खासारख्या पातळ दोन पट्ट्या संवाहक म्हणून तर सामान्यपणे हवा, कागद, अभ्रक, प्लॅस्टिक पटल इ. विद्युत् अपारकांच्या पातळ पट्ट्या वापरतात. हवेतील आर्द्रतेचा अपार्यतेवर परिणाम होऊ नये म्हणून विद्युत् अपारक विशिष्ट तेलात किंवा तत्सम द्रवात बुडवून त्यावर प्रक्रिया करतात.

निर्द्रव धारित्रे दोन्ही बाजूंनी कार्य करतात. म्हणजे त्यांतील संवाहकांची अग्रे विद्युत् मंडलात कोणत्याही क्रमाने जोडली तरी चालते. त्यामुळे ही धारित्रे एकदिश व प्रत्यावर्ती अशा दोन्ही विद्युत् मंडलांत वापरता येतात. म्हणून त्यांना ‘अध्रुवी’ धारित्रे म्हणतात. याउलट विद्युत् वैश्लेषिक धारित्र ‘ध्रुवी’ असून ते फक्त एकदिश विद्युत् मंडलातच वापरता येते व त्याची ‘ध्रुवता’ पाहूनच ते मंडलात जोडावे लागते.

निर्वात, हवा किंवा वायू वापरणारी धारित्रे : या धारित्रांचे स्थिर व बदलते असे दोन प्रकार आहेत. निर्वात व हवा यांचा विद्युत् अपार्यता स्थिरांक सु. १. असून त्यांचा शक्तिगुणक शून्य असतो [धारित्रात विशिष्ट विद्युत् अपारक पदार्थ वापरलेला असतानाची त्याची धारकता व त्याच धारित्रात निर्वात हा विद्युत् अपारक वापरून येणारी धारकता यांच्या गुणोत्तराला विद्युत् अपारक स्थिरांक म्हणतात. प्रत्यावर्ती विद्युत् मंडलाची सरासरी (क्रियाशील) शक्ती व भासमान शक्ती यांच्या गुणोत्तरास शक्तिगुणक म्हणतात व तो प्रतिशत देतात ⟶विद्युत् अपारक पदार्थ]. धातूच्या सपाट, समांतर पट्ट्यांदरम्यान अथवा संकेंद्री एकच मध्य असणाऱ्या एकात एक असलेल्या दंडगोलाकार पट्ट्यांदरम्यान निर्वात किंवा हवा हे विद्युत् अपारक वापरून ही धारित्रे बनवितात. यातील एकाआड एक पट्ट्या जोडतात. पट्ट्यांच्या या एका वा दोन्ही संचांना काच, क्वॉर्ट्झ, मृत्तिकाद्रव्य (सिरॅमिक) किंवा प्लॅस्टिक यांसारख्या घनरूप निरोधक द्रव्याचा आधार दिलेला असतो. वायू धारित्रे अशीच बनवितात मात्र ती वाताभेद्य कवचात बंदिस्त ठेवतात. बदलत्या प्रकारच्या वायू धारित्रात हलणाऱ्या पट्ट्यांना आधार देणारा दंड (घूर्णक) दाबाने पक्क्या केलेल्या निरोधक झिरपरोधकातून बाहेर आलेला असतो. निर्वात धारित्रे संकेंद्री दंडगोलाकार रचनेची असून ती अतिशय निर्वातित केलेल्या काचेच्या आवरणात बंदिस्त केलेली असतात. निर्वात, हवा व वायू धारित्रे उच्च कंप्रता मंडलात वापरतात. खास अभिकल्पांची (आराखड्यांची) स्थिर व बदलती हवा धारित्रे विद्युतीय मापनांत मानके म्हणून वापरतात. रेडिओ संचातील मेलनाच्या धारित्रात स्थिर व त्यांच्यात सरकणाऱ्या (हलणाऱ्या) पट्ट्यांचे दोन संच असतात. दोन्हींत हवा हेच विद्युत् अपारक असते. मेलनाची कळ फिरवून सरकणाऱ्या पट्ट्या हलतात. अशा रीतीने पट्ट्यांचे क्षेत्रफळ व पर्यायाने मेलित मंडलाची धारकता बदलते. यामुळे मेलित कंप्रतेचे इष्ट स्थानक लागते. (आ. ५).

घनरूप विद्युत् अपारक वापरणारी धारित्रे : यांमुळे प्लॅस्टिक पटल, अभ्रक, कागद, मृत्तिकाद्रव्य इ. घन विद्युत् अपारक वापरतात. धातूच्या किंवा त्याच्या वर्खाच्या पट्ट्यांच्या दरम्यान विद्युत् अपारक पदार्थ असतो अथवा अपारकाच्या दोन्ही पृष्ठभागांवर धातूचा पातळ मुलामा दिलेला असतो. गुंडाळलेल्या वळकटीप्रमाणे असते. या रचनेमुळे क्षेत्रफळ जास्त असूनही जागा कमी लागते. (आ. २).

(१) प्लॅस्टिक पटल धारित्र : यात पॉलिप्रोपिलीन, पॉलिएस्टर, पॉलिकार्बोनेट, पॉलिसल्फोन, पॉलिस्टायरीन, मायलार, टेफ्लॉन इ. प्लॅस्टिकांचे पटल विद्युत् अपारक म्हणून वापरतात. यांचा विद्युत् अपार्यता स्थिरांक २·२ ते ३·२ व शक्तिगुणक ०·५ ते ०·०१% असतो. कधीकधी या पटलाबरोबर क्राफ्ट कागद वापरतात. या पटलाची जाडी १·५ ते २० मायक्रोमीटर असते (१ मायक्रोमीटर = १ दशलक्षांश मीटर). ॲल्युमिनियम अथवा जस्ताचा अगदी पातळ मुलामा असलेली अशी पटले सामान्यतः या धारित्रात वापरतात. ॲल्युमिनियमाचा वर्ख हाही विद्युत् अग्र म्हणून वापरतात. याची रचना सर्वसाधारणपणे गुंडाळलेल्या वळकटीप्रमाणे असते. या रचनेमुळे क्षेत्रफळ जास्त असूनही जागा कमी लागते. (आ. २).

एकदिश व कमी विद्युत् दाबाच्या प्रत्यावर्ती वापरासाठी प्लॅस्टिक पटल धारित्रातील वळकट्या शुष्क असतात. २५० व्होल्टपेक्षा अधिक विद्यत् दाबाच्या प्रत्यावर्ती वापरासाठी बहुधा या वळकटीत विद्युत् अपारक द्रायू (प्रवाही पदार्थ) घालतात. अंशतः होणाऱ्या विसर्जनांमुळे पटलाचा दर्जा घसरण्याची वा हानी होण्याची शक्यता असते व या द्रायूमुळे ही शक्यता कमी होते. विद्युत् शक्ती प्रणालींमध्ये शक्तिगुणक सुधारण्यासाठी प्लॅस्टिक पटल व कागद धारित्र वापरतात. शिवाय अणुकेंद्रीय भंजनाचे (अणुकेंद्र भंग पावण्याच्या क्रियेचे) अध्ययन, जलप्ररेति वा द्रवीय धातुरूपण, विद्युत् आयनद्रायू संशोधनविषयक प्रयोग [⟶ आयनद्रायु भैतिकी] इत्यादींत ऊर्जा साठविण्यासाठी ही धारित्रे वापरतात. कारण यांतून विद्युत् विसर्जन जलदपणे होते.

(२) अभ्रक धारित्र : यात अभ्रकाच्या पातळ चौकोनी चकत्या विद्युत् अपारक म्हणून वापरतात. अभ्रकाचा विद्युत् अपार्यता स्थिरांक ६ ते ८ असतो. धातूच्या वर्खाच्या पट्ट्या व त्यांच्यात आलटून पालटून अभ्रकाच्या चकत्या अथवा पृष्ठभागी चांदीचा पातळ मुलामा दिलेल्या अभ्रकाच्या चकत्या ही यातील विद्युत् अग्रे असतात. ही धारित्रे मुख्यतः रेडिओ कंप्रतेच्या अनुप्रयुक्तीत वापरतात. अति-उच्च कंप्रतेला या धारित्रांची अपारक हानी कमी असते तसेच यांची तापमान, कंप्रता व कालप्रभावन वैशिष्ट्ये चांगली असून शक्तिगुणक कमी (०·०२) असतो. तथापि घनफळाच्या किंवा द्रव्यमानाच्या तुलनेत याची धारकता कमी असते. काही शेते काही हजार व्होल्टच्या एकदिश विद्युत् दाबापर्यंत आणि रेडिओ कंप्रता प्रवाह ५० अँपिअरपर्यंत वापरता येण्याजोगती अशी धारित्रे बनवितात.

(३) कागद धारित्र : यात विद्युत् अपारक म्हणून क्राफ्ट कागद वापरतात. कधीकधी हा कागद बहुधा खनिज तेलात किंवा एस्टरमध्ये भिजवून वापरतात. यामुळे धारित्राची धारकता व विद्युत् अपारक बल वाढते. हे धारित्र प्लॅस्टिक पटल धारित्राप्रमाणेच बनवितात. कधीकधी कागदावरच धातुकरणाने (अधातूवर धातूचा पातळ मुलामा देण्याच्या क्रियेने) ॲल्युमिनियमाचा किंवा जस्ताचा ०·०७६ मिमी. जाड मुलामा देतात. यातील कागदाची जाडी ०·०५ ते ०·०२ मिमी.,

सापेक्ष विद्युत् आपार्यता स्थिरांक ४ ते ६·५ व शक्तिगुणक ३% असतो. एकदिश १ लाख व्होल्ट व प्रत्यावर्ती १४ हजार व्होल्टपर्यंतच्या विद्युत् दाबाला ही धारित्रे वापरता येतात. कमी विद्युत् दाबासाठी कधीकधी कागदामध्ये क्लोरिनीकृत नॅप्थालिनासारखे घन द्रव्य अंतर्भूत करतात. हळूहळू यांची जागा धातुकरण केलेल्या पॉलिप्रोपिलीन व पॉलिएस्टर या प्लॅस्टिक पटलांची धारित्रे घेत आहेत.

(४) मृत्तिकाद्रव्य धारित्र : मृत्तिकाद्रव्य या विद्युत् अपारकाच्या थरांमध्ये विद्युत् संवाहकाचे थर अशी रचना करून ती दाबतात आणि वितळू न देता तापवितात. यामुळे एक अखंड ठोकळा बनतो. यातील विद्युत् अपारकाचा थर २० मायक्रोमीटर जाड असून एक ठोकळ्यात असे ४० ते ५० थर असतात. बेरियम टिटॅनेट (सापेक्ष विद्युत् अपार्यता स्थिरांक १०·६ व शक्तिगुणक ५ ते १०%) हे यात सर्वाधिक वापरले जाणारे मृत्तिकाद्रव्य असून यातील विद्युत् अग्रे चांदी व पॅलॅडियम यांच्या मिश्रणाची असतात. ही धारित्रे अरीय (त्रिज्यीय), अक्षीय व चीप किंवा चकतीच्या रूपात बनवितात. इलेक्ट्रॉनीय मंडलांत चकतीच्या रूपातील धारित्रे अधिक प्रचलित आहेत. धातूच्या पट्ट्या व टिटॅनियमाचे ऑक्साइड व इतर ऑक्साइडे यांचे मिश्रण वापरून बनविलेल्या धारित्राचे विद्युत् अपार्यता बल चांगले असते त्याचा सापेक्ष विद्युत् अपार्याता स्थिरांक उच्च असतो आणि यात अगदी छोट्या आकारमानात अति-उच्च धारकता साध्य होते.

विद्युत् वैश्लेषिक धारित्र : याचा शोध जर्मनीमध्ये १८८० च्या सुमारास लागला. १९२० च्या सुमारास प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहावर चालणारी रेडियो, फीत ध्वनिमुद्रक, दूरध्वनी, तारायंत्र यांसारखी उपकरणे प्रचारात आल्यावर या धारित्राला अधिक महत्व प्राप्त झाले. यात ॲल्युमिनियमाची किंवा टँटॅलमाची पातळ पट्टी संवाहक म्हणून वापरतात (आ. ४). हिच्यावरच विद्युत् अपारकाचा अतिशय पातळ (काही मायक्रोमीटर) थर देतात. ॲल्युमिनियमाचे किंवा टँटॅलमाचे ऑक्साइड (सापेक्ष विद्युत् अपार्यता स्थिरांक १० ते ११ व शक्तिगुणक ५ ते १०%) हे असे विद्युत् अपारक असते. अपारकाचा एवढा पातळ थर विद्युत् विश्लेषणानेच (विद्युत् संवाहक विद्युत् विश्लेष्यांच्या विद्रावातून किंवा वितळलेल्या लवणातून विद्युत् प्रवाह पाठवून रासायनिक विक्रिया घडवून आणण्याच्या पद्धतीनेच) देता येतो, म्हणून याला विद्युत् वैश्लेषिक धारित्र म्हणतात. या धारित्रातील अग्रे बाहेर काढण्यासाठी एक संवाहक अग्र धातूच्या पातळ पट्टीस तर दुसरे थेट विद्युत् विश्लेष्यालाच जोडलेले असते. आकारमानाच्या तुलनेने या धारित्राचा धारकता मोठी असते व दर मायक्रोफॅराड धारकतेचा खर्च कमी असतो. लावलेल्या विद्युत् दाबाच्या ध्रुवतेवर ऑक्साइड पटलाची गुणवैशिष्ट्ये अवलंबून असतात. अशा प्रयुक्तीला ‘ध्रुवित’ प्रयक्ती म्हणतात. अशी धारित्रे विद्युत् मंडलांत योग्य रीतीने जोडावी लागतात. एकदिश विद्युत् दाबासांठी हे धारित्र योग्य असे असते. दूरचित्रवाणी, क्षेपणास्त्र, संगणकीय सामग्री वगैरेंमधील छानक मंडलांत [⟶ छानक, विद्युत्] हे धारित्र वापरतात. दोन ऑक्साइडांच्या लेपाच्या स्वरूपातील विद्युत् अपारक असलेले धारित्र प्रत्यावर्ती विद्युत् दाबाच्या खंडित कामांसाठी वापरतात. उदा., विशिष्ट प्रकारची प्रत्यावर्ती चलित्रे सुरु करण्यासाठी असे धारित्र वापरतात.

प्रत्यावर्ती विद्युत् मंडलांत वापरण्यासाठी अध्रुवित विद्युत् वैश्लिषिक धारित्रे बनविता येतात. परिणामी असे धारित्र म्हणजे दोन ध्रुवित धारित्रे त्यांच्या ध्रुवता उलट असलेय्या रीतीने समांतर जोडणीत जोडलेली असतात. 

विद्युत् वैश्लेषिक धारित्राच्या दुसऱ्या प्रकारात टँटॅलमाचे संपिडीत (दाब दिलेले) चूर्ण व भाजलेले मँगॅनीज डाय-ऑक्साइ़ड (MnO₂) हे विद्युत् विश्लेष्य म्हणून वापरतात. अशी धारित्रे अरीय, अक्षीय वा चकतीच्या रूपात बनवितात.

जाढ-पटल धारित्रे : इलेक्ट्रॉनीय संगणक व इतर इलेक्ट्रॉनीय प्रणालींत विशिष्ट प्रकारची सूक्ष्ममंडले वापरतात [⟶सूक्ष्मीकरण इलेक्ट्रॉनीय मंडलांचे]. अशा सूक्ष्ममंडलांचे जोडकाम (बनावट) करताना अशी धारित्रे पटल-मुद्रण व भाजणे या प्रक्रिया लागोपाठ करून बनवितात. जोडणारे संवाहक व संबंधित जाड-पटल रोधक यांच्यासह ही धारित्रे मृत्तिकाद्रव्याच्या आधारस्तरावर तयार होतात. यांच्यात वापरलेली द्रव्ये व यांची वैशिष्टये ही मृत्तिकाद्रव्य धारित्राप्रमाणे असतात.

पातळ-पटल धारित्र : मृत्तिका द्रव्याच्या व ⇨संकलित मंडलाच्या आधारस्तरांवर यातील विद्युत् अपारक (पातळ-पटल) निक्षेपित करतात तसेच ॲल्युमिनियमाच्या धातुकरणाने धारणी घटक निर्माण करतात. ही धारित्रे बहुतकरून एकस्तरी असतात. यात सामान्यपणे सिलिकॉन नायट्राइड व सिलिकॉन डाय-ऑक्साइड विद्युत् अपारक म्हणून वापरतात.

धातु-सिलिकॉन डाय-ऑक्साइडृसिलिकॉन धारित्र संकलित मंडलांत वापरतात. सिलिकॉनाच्या लहान तुकड्यावर प्रथम सिलिकॉन डाय-ऑक्साइडाचे पातळ विद्युत् अपारक पटल व नंतर धातूचे (बहुधा ॲल्युमिनियमाचे) पातळ पटल निक्षेपित करतात. सिलिकॉनाचा तुकडा हीच एक संवाहक पट्टी असते. धातूच्या पट्टीचे क्षेत्रफळ फारच कमी असते, म्हणून अधिक चांगल्या धारकतेसाठी सिलिकॉन डायऑक्साइडाच्या पटलाची जाडीही अतिशय कमी असावी लागते.

द्रव विद्युत् अपारक धारित्र : यात विद्युत् अपारक म्हणून योग्य असे तेल वा द्रव वापरतात. टाकीत संवाहक पट्ट्या बसविलेल्या असतात व त्यांच्या रांगांमध्ये द्रवरूप विद्युत् अपारक असते. बाहेर जोडावयाची टोके निरोधकातून किंवा मायणीतून बाहेर काढलेली असतात. तापमानांतील फेरबदलांमुळे द्रवाचे आकुंचन वा प्रसरण होते आणि हे आकुंचन वा प्रसरण सामावून घेण्याची सोयही धारित्रात केलेली असते. या धारित्रांची धारकता उच्च असते. खनिज तेल हे विद्युत् दाबाची गरज असलेल्या प्रयुक्तींमध्ये वापरतात.

धारकता : कोणत्याही धारित्रावर वेगवेगळा विद्युत् दाब लावून प्रयोग केल्यास त्याच्या विद्युत् संवाहक पट्ट्यांवरील विद्युत् भार (Q कुलंब) आणि विद्युत् भार जमा होण्यासाठी लावलेला विद्युत् दाब (V व्होल्ट) यांचे गुणोत्तर म्हणजे धारित्राची धारकता (C) होय.

म्हणजे C = Q/V (फॅराड हे धारकतेचे किलोग्रॅम-मीटर-सेकंद पद्धतीतील एकक आहे).

धारित्रातील पट्ट्यांची भूमितीय मांडणी व विद्युत् अपारकांचे गुणधर्म यांवरही धारित्राची धारकता अवलंबून असते. दोन समांतर संवाहक पट्ट्यांच्या धारित्राची धारकता ही संवाहक पट्ट्यांच्या विद्युत् अपारकाशी स्पर्श करणाऱ्या भागाच्या क्षेत्रफळाच्या (A चौ. मी.) समप्रमाणात व विद्युत् अपारकाच्या जाडीच्या (d मी.) व्यस्त प्रमाणात असते. तसेच धारकता विद्युत् अपारकाच्या गुणधर्मांवरही (विद्युत् अपार्यता स्थिरांक ϵयावरही) अवलंबून असते म्हणजे  

निर्वाताचा विद्युत् अपार्यता स्थिरांक ϵ₀ असा दर्शवितात व इतर विद्युत् अपारकांचे विद्युत् अपार्यता स्थिरांक ϵ₀ शी तुलना करून एका गुणकाच्या स्वरूपात दर्शवितात. यालाच सापेक्ष विद्युत् अपार्यता स्थिरांक [ϵ_r] म्हणतात. यावरून विद्युत् अपार्यता स्थिरांक [ϵ] पुढील सूत्राने काढतात. ϵ= ϵ₀X ϵ_r 

या सूत्रावरून पाहता ठराविक रचनेच्या धारित्रात निरनिराळे विद्युत् अपारक वापरल्यास धारकता त्या प्रमाणात बदलेल, असे दिसून येते. नेहमी वापरता असलेल्या विद्युत् अपारकांचे सापेक्ष विद्युत् अपार्यता स्थिरांक व शक्तिगुणक कोष्टकात दिले आहेत. आपल्या भोवतीच्या वातावरणाचा सापेक्ष विद्युत् अपार्यता स्थिरांक १·०००५९ असून काही मृत्तिकाद्रव्यांचा हा स्थिरांक ८,००० पर्यंत असतो.

विद्युत् अपार्यता बल :  धारित्राची धारकता वाढवावयाची असल्यास संवाहक पट्ट्यांचे क्षेत्रफळ वाढविणे वा अपारकाची जाडी कमी करणे हे दोन मार्ग आहेत पण दोन्ही बाबतींत काही मर्यादा आहेत. पट्ट्यांचे क्षेत्रफळ वाढविल्यास धारित्राचे आकारमान वाढते. अशा वेळी संवाहक व विद्युत् अपारक यांच्या एकाच आकाराच्या लांबच लांब पट्ट्या एकमेकींवर ठेवून त्यांची गुंडाळी करतात. यामुळे क्षेत्रफळ वाढूनसुद्धा आकारमान फारसे वाढत नाही. (आ. २).

विद्युत् अपारकाची जाडी कमी करून धारकता वाढविण्यासही मर्यादा आहे. कारण धारित्राच्या दोन संवाहक अग्रांवर लावलेला विद्युत् दाब प्रमाणाहून जास्त झाल्यास अपारकात प्रज्योत निर्माण (वायूतून विद्युत् विसर्जन) होऊन अपारकास भोक पडते व अपारकाचे विद्युत् संवाहक गुणधर्मच नष्ट होतात. हे होण्यापूर्वीचा अपारकास लावलेला जास्तीत जास्त दाब व त्या वेळची अपारकाची जाडी यांच्या गुणोत्तरास त्या अपारकाचे विद्युत् अपार्यता बल असे म्हणतात. यावरून असे लक्षात येईल की, अपारकाची कमीत कमी जाडी त्यावर लावलेल्या विद्युत् दाबावरून ठरते व त्यापेक्षा ती कमी जाडी त्यावर लावलेल्या विद्युत् दाबावरून ठरते व त्यापेक्षा ती कमी करता येत नाही. विद्युत् अपार्यता बल हे पदार्थाचे तापमान, आकार, आकारमान आणि त्यावर लावलेल्या विद्युत् दाबाचे स्वरूप (एकदिश, प्रत्यावर्ती) इत्यादींवर अवलंबून असते.

बदलते धारित्र : सर्वसाधारणपणे धारित्रातील संवाहक पट्ट्या व त्यांमधील अपारक हे स्थिर असतात. त्यामुळे अशा प्रकारच्या रचनेने तयार झालेल्या धारित्राची धारकतासुद्धा कायम असते पण काही वेळा संवाहक पट्ट्यांच्या दोन जोड्या एकाच अक्षावर बसविलेल्या असतात व त्या अक्षाभोवती या पट्ट्यांच्या जो़ड्या एकमेकींविरुद्ध फिरविण्याची व्यवस्था असते. यात हवाच अपारकाचे काम करते. यामुळे संवाहक पट्ट्यांच्या जोड्यांमधील समोरासमोरचे क्षेत्रफळ बदलता येते व पर्यायाने धारित्राची थारकताही बदलता येते. अशा प्रकारचे बदलती धारकता असलेले हवा-धारित्र रेडिओग्राहीत वापरतात. (आ. ५).

विद्युत् धारकाची कार्यपद्धती : धारकाच्या दोन्ही बाजूंच्या संवाहक पट्ट्यांना जर बाह्य एकदिश दाब लावला, तर धनाग्राच्या बाजूस धन विद्युत् भार व ऋणाग्रच्या बाजूस ऋण भार जमा होतो आणि त्यानंतर विद्युत् दाब काढून घेतला, तरी हा विद्युत् भार तसाच टिकून राहतो (धन व ऋण विद्युत् यांमधील आकर्षणामुळे हा भार अडकून राहतो). अशा विद्युत् भारित स्थितीत विद्युत् अपारकातील इलेक्ट्रॉनाचे एका बाजूने (ऋणाग्राकडे) प्रतिसारण तर दुसरीकडे (धनाग्राकडे) आकर्षण होते आणि त्यामुळे त्यांची धन भारित अणुकेंद्राभोवती फिरण्याची मूळ कक्षा बदलून ती दीर्घवर्तुळाकार होते. विद्युत् दाबामुळे अपारकातील अणू ताणले जातात. अशा रीतीने काही विद्युत् ऊर्जा सुप्त स्वरूपात साठून राहते आणि धारित्राचे दोन संवाहक बाहेरून जोडले, तर ही अपारकता साठलेली ऊर्जा बाहेर पडते व त्यावरील विद्युत् दाब त्या प्रमाणात कमी होत जाऊन काही वेळाने सर्व ऊर्जा बाहेर पडल्यावर त्यावरील विद्युत् भार पूर्णपणे नाहीसा होऊन अपारकातील ताणले गेलेले अणू पुन्हा पूर्ववत होतात.

अपारकातील अणूंच्या स्थितीतील बदल आ. ६ मध्ये दाखविले आहेत. आ. ६ (आ) मध्ये दाखविल्याप्रमाणे जमा झालेला विद्युत् भार परत नाहीसा होणे, या प्रक्रियेस भार-विसर्जन असे म्हणतात.

विस्थापन प्रवाह : धारित्रास लावलेल्या विद्युत् दाब जर प्रत्यावर्ती स्वरूपाचा असेल, तर त्याची अग्रे आलटून-पालटून धन व ऋण होतात म्हणजेच त्यांच्या अणूंमधील इलेक्ट्रॉन सतत एका पट्टीकडून दुसऱ्या पट्टीकडे आणि तेथून ते परत पहिल्या पट्टीकडे ये-जा करीत असतात, म्हणजेच त्यांचे सतत विस्थापन होत असते म्हणून अशा तऱ्हेने वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहास ‘विस्थापन प्रवाह’  म्हणतात.

धारित्रांची जोडणी : विद्युत् मंडलात धारित्र एकसरी व समांतर अशा दोन प्रकारे जोडतात.

एकसरी जोडणी : या पद्धतीत सर्व धारित्रे एकतरी पद्धतीने जोडली असल्यामुळे त्या सर्वांतून एकच विद्युत् प्रवाह सारखाच वेळ वाहतो. याचाच अर्थ प्रत्येकावर जमा झालेला विद्युत् भार सारखाच असतो व यावरून असे सिद्ध करता येते की, एकसरी जोडणीतील सर्व धारित्रांची एकूण धारकता (Cs) असेल, तर

म्हणजेच अनेक धारित्रे एकसरी पद्धतीने जोडल्यास त्यांची एकूण धारकता कमी होते व ती एकसरी पद्धतीमध्ये जोडलेल्या लहानात लहान धारित्राच्या धारकतेहूनही कमी असते. 

समांतर जोडणी : समांतर जोडणीमध्ये प्रत्येक धारित्रावर बाहेरून लावलेला विद्युत् दाब सारखाच असतो पण प्रत्येकाच्या धारकतेनुसार प्रत्येकातून वेगवेगळा विद्युत् प्रवाह वेगवेगळ्या वेळेपर्यंत वाहतो, म्हणजे प्रत्येक धारित्रावर जमा झालेला विद्युत् भार वेगवेगळा असेल. वरील गोष्टीवरून असे सिद्ध करता येते की, समांतर जोडणीतील धारित्रांची एकूण धारकता C_P समांतर जोडणीत वापरलेल्या सर्व धारित्रांच्या धारकतेच्या बेरजेएढी असते.

C_P = C₁ + C₂ + C₃ + C₄ + C₅ + …………. + C_n

धारित्राचे उपयोग : वरील वर्णनात धारित्राचे अनेक उपयोग आलेले आहेत. पुढे काही इतर उपयोग दिले आहेत.

शक्तिगुणकातील बदल : आजकाल बहुतेक ठिकाणी वापरण्यात येणारी वीज प्रत्यावर्ती प्रवाहाच्या स्वरूपातच असते आणि प्रत्यावर्ती प्रवाहावर चालणाऱ्या जवळजवळ सर्वच उपकरणांचा शक्तिगुणक अनुगामी व बराच कमी असतो. परिणामी ही शक्ती वाहून नेण्यात होणारा शक्तिऱ्हास वाढतो.

धारित्र हे नेहमीच अग्रगामी शक्तिगुणकाने काम करीत असते. त्यामुळे अनुगामी व कमी शक्तिगुणक असलेल्या विद्युत् मंडलात समांतर पद्धतीने धारित्रे जोडल्यास विद्युत् मंडलाचा एकूण शक्तिगुणक वाढवून तो एकापर्यंत आणता येतो. यासाठी विद्युत् वितरण केंद्रात योग्य त्या आकारमानाचे धारित्र वापरतात. परिणामी विजेच्या प्रेषणाची कार्यक्षमता वाढते व विद्युत् दाबातील चढउतारही कमी होतात. मोठ्या विद्युत् वितरण केंद्रांत यासाठी मोठ्या क्षमतेचे समकालिक परिवर्तक (ज्याच्यात विद्युत् चलित्र व जनित्र गुंडाळ्या एका धात्रावर-आर्मेचर-एकत्रित केलेल्या असतात आणि एका चुंबकीय क्षेत्राने उत्तेजित केल्या जातात असा परिवर्तक) वापरतात. यामुळे विद्युत् पुरवठा केंद्रातून पुरवठा करण्यात येणारी वीज व तिचा शक्तिगुणक यांच्या बदलानुसार परिवर्तकाचा शक्तिगुणक बदलता येतो (वेगवेगळ्या विद्युत् अपारकांचे शक्तिगुणक कोष्टकात दिले आहेत).

अनुकंपी मंडले : एखादे धारित्र प्रवर्तकाशी (ज्याची प्रवर्तकता नगण्य नाही अशा कोणत्याही घटकाशी) एकसरीत अथवा समांतर पद्धतीने जोडल्यास असे प्रत्येक मंडल कोठल्या तरी कंपनासंख्येस अनुकंपी [विद्युत् मंडलाच्या धन (प्रवर्तनकारी) व ऋण (धारणी) प्रवर्तकतेशी संतुलित] असते. तसेच क्रमवार मूल्य बदलता येणारे धारित्र प्रवर्तकाशी एकसरीने वा समांतर पद्धतीने जोडल्यास धारित्राचे मूल्य बदलून हे मंडल कोठल्याही कंपनसंख्येस अनुकंपी होऊ शकते. अशा अनुकंपी मंडलांचा उपयोग रेडिओग्राही व इतर इलेक्ट्रॉनीय उपकरणांत केला जातो.

प्रवाह छानक : धारित्रातून एकदिश प्रवाह सतत वाहू शकत नाही पण प्रत्यावर्ती प्रवाह मात्र सतत वाहू शकतो. त्यामुळे एकदिश प्रवाह अडवून प्रत्यावर्ती प्रवाह पुढे वाहून नेण्यासाठी धारित्र मंडलाच्या एकसरीत जोडतात. तसेच मंडलास समांतर पद्धतीने जोडलेले धारित्र प्रत्यावर्ती प्रवाहास कमी संरोध (विद्युत् मंडलाकडून होणारा एकूण रोध) असलेला मार्ग मिळवून देते व अशा रीतीने त्याला एकदिश प्रवाहापासून अलग करते. तसेच प्रत्यावर्ती प्रवाहातही योग्य त्या संरोधाचे धारित्र वापरून कमी अथवा जास्त अनुकंपन संख्येचे विद्युत् प्रवाह एकमेकांपासून अलग करण्यासाठीही यांचा उपयोग होतो. अशा रीतीने धारित्रांचा विद्युत् प्रवाह छानकासारखा (गाळणीसारखा) उपयोग करता येतो. [⟶ छानक, विद्युत्].

अपारकाचे तापमान वाढविण्यासाठी : वेगवेगळ्या कारखान्यांत अपारकांचे तापमान वाढविणे जरूर असल्यास अपारकाच्या दोन्ही पृष्ठभागांवर संवाहक ठेवून त्याला योग्य तो विद्युत् दाब लावल्यास अपारकात होणाऱ्या शक्तिऱ्हासाने त्याचे तापमान वाढत जाते. याचा उपयोग करून कोणत्याही अपारक पदार्थांचे तापमान योग्य तो विद्युत् दाब योग्य वेळेपर्यंत लावून पाहिजे तेवढे वाढविता येते.

पहा : निरोधन, विद्युत् नैकरेषीय आविष्कार प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह विद्युत् अपारक पदार्थ विद्युत् मंडल.

संदर्भ : 1. Beiser, A. Modern Technical Physics, Reading, Mass., 1966.

           2. Ghirardi, A. A. Radio Physics Course, New York, 1960.

           3. Henney, K. Walsh, C., Eds., Electronic Components Handbook, New York, 1957.

           4. Mulin, W. F. ABC’s of Capacitors, New York, 1966.

कोळेकर, श. वा. ठाकूर, अ. ना.

“