المكثفات هي الأجهزة المستخدمة في تخزين الشحنات الكهربائية. هناك مكثفات مختلفة الأشكال والسعة. ومع ذلك ، فإنهم جميعًا يشتركون في شيء مشترك: لقد تم تشكيلهم بواسطة محطتين يفصل بينهما البعض مواد عازلة. تستخدم المكثفات في مختلف التطبيقات التكنولوجية. من المستحيل عمليًا أن نجد أي دائرة إلكترونية لا تحتوي على هذا النوع من الأجهزة.
عند ربطها بفرق محتمل ، أ الحقل الكهربائي تتشكل بين لوحاتها، مما يتسبب في تراكم الشحنات للمكثفات عند أطرافها ، لأن العازل الكهربائي بالداخل يجعل من الصعب على الشحنات الكهربائية المرور عبر الألواح
نظرةأيضا: ما هي القوة العازلة?
وظيفة المكثفات
إن الوظيفة الأساسية للمكثف هي وظيفة تخزين الشحنات الكهربائية بالداخل. أثناء عمليات التفريغ ، يمكن أن توفر المكثفات كميات كبيرة من الشحنات الكهربائية للدائرة.
تستغرق المكثفات وقتًا قصيرًا لشحنها بالكامل ، ومع ذلك ، فإن تفريغها سريع بشكل عام. لذلك ، تستخدم المكثفات على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية التي تتطلب ذلك شدة كبيرة من التيار الكهربائي ، ستريو عالية الطاقة.
بالإضافة إلى وظيفتها الأساسية ، يمكن استخدام المكثفات تنفيذ الموقتات, مقومات من التيار الكهربائي ، مرشحات الخط, مثبتات إلخ.
نظرةأيضا: الدوائر الكهربائية
لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)
أنواع المكثفات
يمكن أن تختلف المكثفات في شكلها بالإضافة إلى أنها عازلة للكهرباء. الوسيط الذي تم إدخاله بين ألواح المكثف تتدخل مباشرة في قدرتها على تخزين الشحنات الكهربائية. يعني أن الحاضر ارتفاعات ثابتة كهرباء, أي ، عالية المقاومة ، مفضلة لتنفيذ المكثفات.
تحقق من بعض أنواع المكثفات:
مكثف كهربائيا: تحتوي على طبقات رقيقة من الألومنيوم، تشارك في أكسيد الألومنيوم ونقع في المنحلات بالكهرباء السائلة
مكثفات البوليستر: هي نوع مضغوط للغاية من المكثفات ، تتكون من صفائح من البوليستر والألمنيوم.
مكثفات التنتالوم: لها عمر خدمة أطول ، استخدم كعزل كهربائي أو أكسيد تانتالوس.
مكثفات الزيت: كانت الأنواع الأولى من المكثفات ، ومثل المكثفات الورقية ، توقف استخدامها لأنها كانت غير عملية أو غير موثوقة.
المكثفات المتغيرة: هي تلك التي تحتوي على صمامات قادرة على التحكم في المسافة بين الألواح أو منطقة التلامس الخاصة بها ، وتستخدم على نطاق واسع في الأجهزة ذات الصمامات ، مثل أجهزة الراديو وأجهزة التلفزيون القديمة
مكثفات السيراميك: مصنوعة على شكل قرص ، وهي مصنوعة من ألواح موصلة تغلف وسيطًا مثل الورق أو الزجاج أو الهواء.
هناك أنواع مختلفة من المكثفات ، لها خصائص واستخدامات مختلفة.
مكثف لوحة متوازية
مكثف اللوح المتوازي هو نوع المكثف يقدم هندسة أبسط. يتكون هذا النوع من درع مصنوع من مادة موصلة ومغلف وسط عازل ، عالي المقاومة الكهربائية (مثل الفراغ والورق والمطاط والزيت وما إلى ذلك). يوضح الشكل التالي مخططًا لمكثف لوحة متوازية:
مكثف اللوح المتوازي هو أبسط المكثفات.
نظرةأيضا:ما هو LED?
السعة
الخاصية التي يقيس كفاءة المكثف في تخزين الشحنات السعة. السعة هي الكمية المادية يقاس بوحدات كولوم لكل فولت (C / U) ، والمعروف باسم Farad (F) ، بعد الفيزيائي الإنجليزي مايكل فارادي (1791-1867). نقول أن 1 فاراد يعادل 1 كولوم لكل فولت. الصيغة المستخدمة لحساب السعة هي كالتالي ، تحقق منها:
ج - السعة (F)
س - الشحنة الكهربائية (C)
يو - الجهد الكهربائي (V)
من وجهة نظر عملية ، السعة يشير إلى ما هي الكمية من الشحنات التي يمكن أن "يحتفظ بها" المكثف لفرق جهد معين.
السعة تعتمد أيضا على العوامل هندسي، أي المسافة بين لوحات المكثف وكذلك مساحة هذه الألواح. لذلك ، في حالة المكثفات ذات الألواح المتوازية ، يمكننا تحديد سعتها من خلال المعادلة التالية:
ε0 - سماحية عازلة الفراغ (F / m)
ال - مساحة الأطباق (م²)
د - المسافة بين اللوحات (م)
نظرةأيضا:ما هي القوة الدافعة الكهربائية
تمارين حلها
السؤال رقم 1) احسب معامل سعة مكثف لوحي متوازي بسعة 0.005 متر مربع متباعد بمسافة 0.5 مم (0.5.10)-3 م). يتبنى ε0 = 8,85.10-12.
أ) 44.25 نف
ب) 88.5 بيكو فاراد
ج) 885 بيكو فاراد
د) 0.88 ميليلتر
هـ) 2.44 ف
قالب: خطاب ب
القرار:
لحساب معامل السعة لهذا المكثف المتوازي ، سنستخدم البيانات التي يوفرها التمرين وسنستخدم الصيغة التي تربط المنطقة بالمسافة بين لوحات:
النتيجة التي توصلنا إليها عن السعة هي 88.5.10-12 F. ومع ذلك ، يمكننا استخدام البادئة pico (p = 10-12) لتمثيل تلك الكمية.
السؤال 2) مكثف معين قادر على تخزين ما يصل إلى 2 درجة مئوية من الشحنة الكهربائية عند توصيله بفرق جهد قدره 1 مللي فولت. أوجد سعة هذا المكثف.
أ) 2 ميكرولتر
ب) 1 ميكرولتر
ج) 0.5 ن
د) 100 بيكو فاراد
هـ) 0.1 فهرنهايت
قالب: خطاب ال
القرار:
من الممكن حساب السعة من خلال النسبة بين كمية الشحنة الكهربائية المخزنة وفرق الجهد بين طرفيها:
تشير النتيجة إلى أن السعة التي تم الحصول عليها هي 2 ميلي فاراد (2.10-3 F). لذلك ، البديل الصحيح هو الحرف A.
السؤال 3) حدد مقدار الشحنة الكهربية المخزنة في مكثف 0.5 ميلي فاراد عند توصيله بفرق جهد مقداره 200 فولت.
أ) 1.5 درجة مئوية
ب) 0.2 قطعة
ج) 0.1 درجة مئوية
د) 10 ن
ه) 100 ملي سي
قالب: خطاب و
القرار:
دعونا نحسب كمية الشحنة الكهربائية المخزنة في هذا المكثف:
وفقًا للحساب الذي تم إجراؤه ، تبلغ كمية الشحنة المخزنة في هذا المكثف 100 مللي سي (100.10-3 ج).
السؤال 4) حدد الجهد المطلوب رسمه عبر أطراف مكثف 0.2 μF ، بحيث يتم تخزين 2 نانومتر من الشحنات الكهربائية بين تجهيزاتها.
أ) 0.2 فولت
ب) 2 µV
ج) 200 ميكرو فولت
د) 1 ميغا فولت
ه) 10 ميغا فولت
قالب: خطاب و
القرار:
لنحسب الجهد الكهربائي بين أطراف المكثف:
وفقًا للنتيجة ، هناك حاجة إلى 10 مللي فولت لهذا المكثف حتى يتمكن من تجميع 2 nC من الشحنة ، وبالتالي فإن البديل الصحيح هو الحرف و.
بي. رافائيل هيلربروك
هل ترغب في الإشارة إلى هذا النص في مدرسة أو عمل أكاديمي؟ نظرة:
هيلربروك ، رافائيل. "المكثفات" ؛ مدرسة البرازيل. متوفر في: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm. تم الوصول إليه في 27 يونيو 2021.
