19/04/2026
ඔයාගේ ෆෝන් එකේ බැටරි කීයක් තියනවද කියලා ඔයා දන්නවද? 🤔
හරි හරි පොඩි විහිලුවක් කලේ ඔයාගේ ෆෝන් එකේ තියෙන්නේ එක බැටරියක් උනාට දන්නවද දෙයක් ඔයාගේ ෆෝන් එක පාලනය කරන පරිපත වලත් කුඩා බැටරි ගොඩාක් තියනවා ඇත්තටම මේවා අපිට බැටරි වගේ නොපෙනුනාට මේවගේ රාජකාරියනම් බැටරියකට ගොඩක් සමානයි දන්නව මේ කව්ද කියලා ඔව්. ඒ තමයි ධාරිත්රකය (Capacitor)🔋මෙයා තමයි අද අපේ පාඩම වෙන්නේ.
එන්න අපි අද මේ පුංචි වීරයා ගැන මුල ඉඳන් අග වෙනකල් හැමදේම කතා කරමු.
මුලින්ම අපි බලමු මොකද්ද ඇත්තටම මේ ධාරිත්රකය කියන්නේ කියලා , සරලවම කිව්වොත්, ධාරිත්රකයක් එහෙමත් නැත්නම් Capacitor එකක් කියන්නේ විදුලි ආරෝපණ තාවකාලිකව ගබඩා කරලා, අවශ්ය වෙලාවට ආපහු පරිපථයකට මුදාහරින්න පුළුවන් කුඩා උපාංගයක්. 🔋 මෙයා පොඩි බැටරියක් වගේ වැඩ කළත්, මේක ආරෝපණය වෙන්නයි විසර්ජනය වෙන්නයි ගතවෙන්නේ හරිම පොඩි කාලයක්.
එතකොට කොහොමද මේවා හදලා තියෙන්නේ ? තාක්ෂණිකව ධාරිත්රකයක් හැදිලා තියෙන්නේ විදුලිය සන්නයනය කරන ලෝහ තහඩු දෙකකින්. මේ තහඩු දෙක අතර විදුලිය නොපවත්වන පාර විද්යුත් (dielectric) ද්රව්යයක් තියෙනවා තාක්ෂණිකව කිවහොත් dielectric ද්රව්යයක් එහෙමත් නැත්නම් පාර විද්යුත් ද්රව්යය කියන්නේ ව්යවහාරික විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් මගින් ධ්රැවීකරණය කරන්න පුලුවන් විද්යුත් පරිවාරකයක් මේ පාර විද්යුත් ද්රව්යය නිසා තහඩු දෙක එකිනෙක ගැටෙන්නේ නැහැ මේ නිසා විදුලි ක්ෂේත්රයක් හරහා ආරෝපණ ගබඩා වෙන එක වෙනවා. හොදයි සරල උදාහරණයක් විදිහට වතුර ටැංකියක් ගැන හිතන්න. වතුර ටැංකිය වතුර ගබඩා කරලා අවශ්ය වෙලාවට වතුර සපයනවා වගේ, ධාරිත්රකය විදුලි ආරෝපණ ගබඩා කරලා අවශ්ය වෙලාවට විදුලිය සපයනවා. 💧⚡
හරි දැන් එතකොට කව්ද මේ ධාරිත්රක ලෝකෙට හදුන්වලා දුන්නේ මේ ගැන බලන්න අපි යමු 1745 , මේ පුංචි උපාංගය මුලින්ම සොයාගත්තේ 1745 දී විතර. Ewald Georg von Kleist සහ Pieter van Musschenbroek👥🥼 කියන විද්යාඥයෝ දෙන්නා මේ දෙන්නව බලන්න කැමතියිනම් අපි පහල A කියලා එයාලගේ රූප රාමු දෙකක් දාලා තියනවා බලාගෙනම යන්න. මේ දෙන්නා වෙන වෙනම "ලයිඩන් බෝතලය" (Leyden Jar) කියන මුල්ම ධාරිත්රකය නිර්මාණය කළා ඔයාලා මේක දකින්න ආස ඇති කියලා අපිට හිතුන නිසා මේ මුල්ම ධාරිත්රකයේ රූපයකුත් අපි පහල B කියලා දාලා තියනවා. ඒක වීදුරු බෝතලයක් ඇතුළේ වතුර සහ ලෝහ තහඩු යොදාගෙන හදපු සරලම ධාරිත්රකයක් 😮🫨. පසුකාලීනව උන වැඩිදුයුනු කිරීම් සහ තාක්ශනයේ දියුනුවත් එක්ක ඔයා මම අද මේ දකින ධාරිත්රකය නිර්මාණය වෙලා තියනවා.
හරි එතකොට මොනාද ධාරිත්රක වර්ග ? මේ ගැන අපි මෙහෙම කතාකරමු අපි භාවිත කරන විවිධ අවශ්යතා අනුව ධාරිත්රක වර්ග කිහිපයක් තියෙනවා ඒවා තමා, මේවගේ රූපත් අපි පහල එකතු කරලා තියනවා.
1. ඉලෙක්ට්රොලිටික් ධාරිත්රක (Electrolytic Capacitors) - මේවාට ලොකු ධාරිතාවක් තියෙනවා. ඒත් මේවාට ධන (+) සහ ඍණ (-) කියන ධ්රැවීයතාවක් තියෙනවා. ඒ නිසා පරිපථයකට සම්බන්ධ කරනකොට ධ්රැවීයතාව ගැන සැලකිලිමත් වෙන්න ඕනේ. (උදා: බල සැපයුම් වල)
2. සෙරමික් ධාරිත්රක (Ceramic Capacitors) - මේවා පුංචි ප්රමාණයේ, ධ්රැවීයතාවක් නැති ධාරිත්රක. සාමාන්යයෙන් ඉහළ සංඛ්යාත (high frequency) පරිපථ වලට මේවා ගොඩක් හොඳයි.
3. ෆිල්ම් ධාරිත්රක (Film Capacitors) - මේවා ස්ථාවරයි, නිරවද්යයි. ශබ්ද පරිපථ (audio circuits) වගේ තැන් වලට හොඳයි.
4. ටැන්ටලම් ධාරිත්රක (Tantalum Capacitors) - ඉලෙක්ට්රොලිටික් ධාරිත්රක වගේම මේවාටත් ධ්රැවීයතාවක් තියෙනවා. පුංචි ප්රමාණයට ලොකු ධාරිතාවක් ලබාදෙනවා.
හරි දැන් එතකොට පරිපථ වල ධාරිත්රක වැඩ කරන්නේ කොහොමද? 🤔 හරි මේක වෙන්නේ මෙහෙමයි ධාරිත්රක වලට පුළුවන් විදුලි පරිපථ වල විවිධ දේවල් කරන්න , විදුලිය සුමට කිරීම (Smoothing) - බල සැපයුම් වලදී (power supplies) විදුලියේ ඇතිවන උච්චාවචනයන් අඩු කරලා ස්ථාවර විදුලියක් ලබාදෙන්න මේවට පුලුවන්.
ඒ වගේම ෆෝන් චාජර් එකක් හරහා යන විදුලිය ස්ථාවර කරන්නේ මේවා තමයි. , ශබ්දය පෙරීම (Filtering Noise) - අනවශ්ය විදුලි ශබ්ද (electrical noise) පරිපථයකින් ඉවත් කරන්න පුළුවන්නත් මෙයාලට පුලුවන්. බය වෙන්න එපා මේව වෙන්නේ කොමද කියන එක අපි ඉස්සරහට වෙන වෙනම කතා කරනවා එතකොට ඔයාලට මේ ගැන හොද අයිඩියා එකක් එයි. ඊලග එක තමා වේලාව පාලනය කිරීම (Timing) - පරිපථයක සිදුවීම් වල වේලාව පාලනය කරන්න මේවා යොදාගන්නවා. (උදා: ෆ්ලෑෂ් ලයිට් වල ෆ්ලෑෂ් එක පත්තු වෙන වේලාව)
හරි අපි කලින් පාඩමේ කතා කරපු ප්රතිරෝධක වල නම් පිටතින් ඒවාගේ අගයන් සදහන් කරලා තිනබුනේ නෑ හැබැයි ධාරිත්රකයක මේක වෙනස් ඔයාලට අපි පහල දාලාතියන රූප දිහා බැලුවාම පේනවා ඇති යම්කිසි දෙයක් මේ ධාරිත්රක වල සටහන් කරලා තියනවා හරි අපි දැන් බලමු ඒ මොනාද කියලා.
ධාරිත්රකයක පිටත තියෙන සලකුණු වලින් අපිට වැදගත් තොරතුරු ගොඩක් දැනගන්න පුළුවන් පළවෙනිම එක තමා අගය (Value එක ධාරිත්රකයකට ගබඩා කරන්න පුළුවන් ආරෝපණ ප්රමාණය තමයි ධාරිතාව (Capacitance). මේක මනින්නේ ෆැරඩ් (Farad - F) වලින්. සාමාන්යයෙන් අපිට හමුවන්නේ මයික්රෝෆැරඩ් (μF), නැනෝෆැරඩ් (nF), පිකෝෆැරඩ් (pF) වගේ කුඩා අගයන්. උදා: 100μF, 10.
හරි ඔයාලා දන්නවද මේ උපාංගයට කොච්චර ශක්තියක් ගබඩා කරගන්නවද, කොච්චර ඉක්මනට ඒක එළියට දානවද කියලා ගණන් හදන්නේ කොහොමද කියලා? 🤔 ඔයාලට මතක ඇති අපි කලින් පාඩමේදී ප්රතිරෝධක වල අගය ගනනය කරන්න පුලුවන් ගණිතමය සූත්රයක් ගැන ඔයාලට කියලා දුන්නා, ඔයාල දන්නවද මේ ධාරිත්රක වලටත් මේ වගේම ගණිතමය සූත්රයක් තියනවා එන්න අපි බලමු ඒ මොකද්ද කියලා.
මෙහෙමයි මේ වැඩේට අපිට උදව් වෙන මූලිකම සමීකරණ දෙකක් තියනවා, පළවෙනි එක තමයි,
Q = CV මේක උදව් වෙන්නේ ධාරිත්රකයක ආරෝපණය (Charge) ගණනය කරන්න. මේ අකුරු සංකේතවත් වෙන දේවල් අපිට මෙහෙම පෙන්නලා දෙන්න පුලුවන්.
Q = CV
Q - කැපෑසිටර් එකේ ගබඩා වන ආරෝපණ ප්රමාණය , මේක මනින ඒකකය වෙන්නේ කූලෝම්.
C - කැපෑසිටර් එකේ ධාරිතාවමේක , මේක මනින ඒකකය වෙන්නේ ෆැරඩ්.
V - කැපෑසිටර් එක හරහා ඇති වෝල්ටීයතාව , මේක මනින ඒකකය වෙන්නේ වෝල්ට්.
සරලවම කිව්වොත් මේකෙන් කියන්නේ, කැපෑසිටර් එකක ධාරිතාව වැඩි වෙන්න වැඩි වෙන්න, ඒකට වැඩි ආරෝපණ ප්රමාණයක් ගබඩා කරන්න පුළුවන් කියන එක වෝල්ටීයතාව වැඩි වුණත්, ගබඩා වෙන ආරෝපණය වැඩි වෙනවා. හරි දැන් අපි බලමු දෙවනි සමීකරණය මොකද්ද කියලා,
මේ සමීකරණයෙන් අපිට ගබඩා වන ශක්තිය (Energy) ගණනය කරන්න පිලුවන්,
E = 1/2 CV²
E - කැපෑසිටර් එකේ ගබඩා වන ශක්ති ප්රමාණය මේක අපි මනින්නේ ජූල් වලින්.
C - ධාරිතාව මේක අපි මනින්නේ ෆැරඩ් වලින්.
V - වෝල්ටීයතාව මේක මනින ඒකකය ඔයාලා දන්නවනේ ඉතින්, ඔව් වෝල්ට් වලින්.
මේ සමීකරණයට අනුවනම් ශක්තිය ගණනය කිරීමේදී වෝල්ටීයතාව වර්ග වෙනවා (V²). ඒ කියන්නේ, වෝල්ටීයතාව ටිකක් වැඩි වුණොත්, ගබඩා වන ශක්තිය විශාල ප්රමාණයකින් වැඩි වෙනවා⚡
ප්රායෝගික උදාහරණයක් තමයි අපේ ෆෝන් එකේ කැමරා ෆ්ලෑෂ් එක📸 ඒකොහොමද ඒ ? 🤔 මේක වෙන්නේ මෙහෙමයි ෆ්ලෑෂ් එක පත්තු වෙන්න කලින්, පොඩි වෙලාවක් යනවා නේද? අන්න ඒ වෙලාවේ වෙන්නේ, පොඩි බැටරියෙන් එන විදුලිය, ෆ්ලෑෂ් එකේ තියෙන ලොකු කැපෑසිටර් එකකට චාර්ජ් වෙන එකයි. ඒ කැපෑසිටර් එකට විශාල ශක්තියක් ගබඩා කරගන්න පුළුවන් (E = 1/2 CV²). ඊට පස්සේ, ඔයා ෂටරය ඔබනකොට, ඒ ගබඩා කරගත්තු මුළු ශක්තියම එකපාරටම LED එකට මුදාහරිනවා. අන්න එතකොට තමයි ෆ්ලෑෂ් එක ක්ෂණිකව, දීප්තිමත්ව එළිය වැටෙන්නේ✨ දැන් ඔයාලට තේරෙනවද මේ පොඩි සමීකරණ වලින් මොන තරම් ලොකු වැඩ වෙනවද කියලා 🤔?
හරි මොකද කියන්නේ අපි මේ එක සමීකරණයක් භාවිතාකරලා පොඩි ගනනය කිරීමක් කරමුද 🙄? අපි හිතනවා මේක ඔයාලට ගොඩක් වැදගත් වෙයි කියලා, හරි දැන් මෙහෙම හිතන්න. ඔයා ESP32 වගේ microcontroller භාවිතා කරලා පොඩි power backup system එකක් හදනවා කියලා මේ power backup system එක power flicker එකකදී පොඩි වෙලාවකට power එක පවත්වා ගන්න උදව්වෙනවා. හරි එතකොට මේ අවස්තාවෙදී ධාරිත්රකය තාවකාලික බැටරියක් ලෙස ක්රියා කරනවා අන්න එතකොට අපි පද්දතියට සපයන වෝල්ටීයතාවය මත පදනම්වෙලා එම සංරචකය තුළ ආරෝපණය කොපමණ ප්රමාණයක් ගබඩා කරලා තියනවද කියලා හරියටම ගණනය කරන්න මේ සමීකරණය අපිට උදව් වෙනවා එන්න අපි බලමු ඒ කොහොමද කියලා.
දැන් ඔයා හිතන්න ඔයා ලග 1000 microfarads ලෙස නම් කරපු electrolytic capacitor එකක් තියනවා 🤔 කියලා හරි දැන් අපි මේක 5V power rail එකකට සම්බන්ද කරනවා. දැන් අපි ගබඩා කර ඇති මුළු ආරෝපණය (Q) හොයාගන්න කලින් අපි ධාරිතාව ෆැරඩ් වල මූලික ඒකකය බවට පරිවර්තනය කරමු. මේක කරන්නේ මෙහෙමයි,
1000 microfarads = 1000 x 10^-6 = 0.001F
හරි දැන් අපිට පුලුවන් Q = CV කියන සමීකරණය යොදලා ආරෝපණය (Q) හොයාගන්න එන්න අපි බලමු මේක කොහොමද කරන්නේ කියලා, මේ බලන්න මේක හරිම සරලයි 😁,
Q = CV
Q = 0.001F x 5V
Q = 0.005 Coulombs
පේනවා නේද යාළුවනේ මේක හරිම සරලයි ඉතින් මේකේ අවසාන නිගමනය මොකද්ද කියලා දන්නවද, ඒ තමයි 0.005 Coulombs , ධාරිත්රකයේ තහඩු මත ගබඩා කරලා තියන ඉලෙක්ට්රෝනවල භෞතික ප්රමාණය පෙන්නුම් කරනවා. හරි එතකොට අපි ඒ ධාරිත්රකයම භාවිතා කරලා සැපයුම් වෝල්ටීයතාවය 12V දක්වා වැඩි කලොත්, ගණනය කිරීම 0.001F x 12V = 0.012 Coulombs විදිහට වෙනස් වෙනවා. ඒ කියන්නේ මේකෙන් අපිට පැහැදිලි වෙනවා ධාරිත්රකයේ "ගබඩාව" ස්ථාවර ශක්ති ප්රමාණයක් නොව, අපි යොදන වෝල්ටීයතාවය සමඟ රේඛීයව පරිමාණය වන ධාරිතාවක් කියන එක 😃.
හරි යාළුවනේ මම හිතනවා ඔයාලා ධාරිත්රක ගැන ගොඩක් දේවල් අද ඉගෙන ගන්න ඇති කියලා , අපි පාඩම ඉවර කරන්න කලින් බලමු මේ ධාරිත්රක වල අනාගතය මොන වගේ වෙයිද කියලා, 2026 දී පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය ප්රධාන වශයෙන් අවධානය යොමු කරලා තියෙන්නේ බලශක්ති ඝනත්වය සහ දෙමුහුන්කරණය එහෙමත් නැත්නම් Energy Density and Hybridization වගේ දේවල් වලට. විද්යාඥයින් ග්රැෆීන් සහ MXenes භාවිතා කරමින් ඉතාමත් අඩු ආරෝපණ කාලක් ඇති සුපිරි ධාරිත්රක නිර්මාණය කිරීම වගේ තවත් ගොඩාක් දේවල් ඉදිරියේදී අපිට අහන්න දකින්න ලැබේවී 😮.
එහෙනම් යාළුවනේ අදට අපේ පාඩම මෙතනින් ඉවර වෙනවා 😃 . තවත් මේ වගේ පාඩමකින් අපි ඔයාලව බලන්න එනකල් පරිස්සමෙන් ඉන්න.
