קבלים הם מכשירים המשמשים ל אחסון של מטענים חשמליים. ישנם קבלים בצורות וקיבולים שונים. עם זאת, כולם חולקים משהו במשותף: הם נוצרו על ידי שני מסופים המופרדים ביניהם חומר דיאלקטרי. קבלים משמשים שונים יישומים טכנולוגיים. כמעט בלתי אפשרי עבורנו למצוא מעגל אלקטרוני שאינו מכיל סוג זה של מכשירים.
כאשר הוא מקושר להבדל פוטנציאלי, א שדה חשמלי נוצר בין צלחותיו, מה שגורם לקבלים לצבור מטענים במסופים שלהם, מכיוון שהדיאלקטרי שבפנים מקשה על מעבר מטענים חשמליים דרך הלוחות.
תראהגַם: מהו חוזק דיאלקטרי?
קבלים פועלים
הפונקציה הבסיסית ביותר של הקבל היא של לאחסן מטענים חשמליים בפנים. במהלך פריקות, קבלים יכולים לספק כמויות גדולות של מטען חשמלי למעגל.
לקבלים לוקח זמן קצר לטעון באופן מלא, אולם בדרך כלל הפריקה שלהם מהירה. לכן, קבלים נמצאים בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים הדורשים עוצמות גדולות של זרם חשמלי, כסטריאו עם הספק גבוה.
בנוסף לתפקוד הבסיסי ביותר שלהם, ניתן להשתמש בקבלים ליישם טיימרים, מיישרים של זרם חשמלי, מסנני קו, מייצבים וכו '
תראהגַם: מעגלים חשמליים
סוגי קבלים
קבלים יכולים להיות שונים בצורתם ובדיאלקטרי שלהם. המדיום שמוכנס בין לוחות הקבל להפריע ישירות ביכולתו לאחסן מטענים חשמליים. פירושו הנוכח שיאים קבועים אלקטרוסטטי, כלומר, מאוד התנגדות, עדיפים ליישום קבלים.
בדוק כמה סוגים של קבלים:
קבלים אלקטרוליטיים: מכילים שכבות דקות של אֲלוּמִינְיוּם, מעורב ב תַחמוֹצֶת אלומיניום והושרה באלקטרוליטים נוזליים.
קבלים פוליאסטר: הם סוג קומפקטי מאוד של קבלים, שנוצרו על ידי יריעות פוליאסטר ואלומיניום.
קבלים טנטלום: יש להם חיי שירות ארוכים יותר, להשתמש בתור דיאלקטרי או תַחמוֹצֶת של טנטלוס.
קבלים שמן: הם היו הסוגים הראשונים של קבלים, וכמו קבלים מנייר, הם הפסיקו להשתמש בגלל שהם לא מעשיים או לא אמינים.
קבלים משתנים: הם אלה שיש להם שסתומים המסוגלים לשלוט על המרחק בין הלוחות או אזור המגע שלהם, בשימוש נרחב במכשירים שסתומים, כמו מכשירי רדיו וטלוויזיות ישנות
קבלים קרמיים: עשויים בצורת דיסק, הם עשויים לוחות מוליכים המקיפים מדיום כגון נייר, זכוכית או אוויר.
ישנם סוגים שונים של קבלים, בעלי מאפיינים ושימושים שונים.
קבל צלחות מקביל
קבל הלוח המקביל הוא סוג הקבל ש מציג גיאומטריה פשוטה יותר. סוג זה נוצר על ידי שריון, עשוי חומר מוליך ועטוף במדיום דיאלקטרי, גבוה התנגדות חשמלית (כגון ואקום, נייר, גומי, שמן וכו '). האיור הבא מציג תרשים של קבל צלחות מקביל:
קבלים הלוחות המקבילים הם הקבלים הפשוטים ביותר.
תראהגַם:מה זה LED?
קיבול
הנכס ש מודד את יעילות הקבל באחסון מטענים הוא קיבול. קיבוליות היא כמות פיסית נמדד ביחידות קולומב לכל וולט (C / U), הידוע יותר בשם Farad (F), על שם הפיזיקאי האנגלי מייקל פאראדיי (1791-1867). אנו אומרים כי פאראד אחד שווה ערך לקולומב 1 לכל וולט. הנוסחה המשמשת לחישוב הקיבול היא זו, בדוק זאת:
Ç - קיבול (F)
ש - מטען חשמלי (C)
U - מתח חשמלי (V)
מנקודת מבט מעשית, קיבול מציין מה הכמות של מטענים שקבל יכול "להחזיק" אותם להפרש פוטנציאלי נתון.
קיבולת תלויה גם בגורמים גֵאוֹמֶטרִיכלומר, המרחק בין לוחות הקבל וגם לשטח הלוחות הללו. לכן, במקרה של קבלים לוחיים מקבילים, אנו יכולים לקבוע את הקיבול שלהם באמצעות המשוואה הבאה:
ε0 - permittivity דיאלקטרי ואקום (F / m)
ה - שטח צלחות (מ"ר)
ד - מרחק בין צלחות (מ ')
תראהגַם:מה זה כוח אלקטרומוטורי
תרגילים נפתרו
שאלה 1) חשב את מודול הקיבול של קבל צלחות מקביל של 0.005 מ"ר, המרוחק 0.5 מ"מ זה מזה (0.5.10-3 M). לְאַמֵץ ε0 = 8,85.10-12.
א) 44.25 nF
ב) 88.5 pF
ג) 885 pF
ד) 0.88 mF
ה) 2.44 F.
תבנית: מכתב ב
פתרון הבעיה:
כדי לחשב את מודול הקיבול של קבל לוח מקביל זה, נשתמש ב- הנתונים המסופקים על ידי התרגיל ונשתמש בנוסחה המתייחסת לאזור למרחק בין צלחות:
התוצאה שמצאנו לקיבול היא 88.5.10-12 פ. עם זאת אנו יכולים להשתמש בקידומת pico (p = 10-12) לייצג את הכמות הזו.
שאלה 2) קבלים מסוימים מסוגלים לאחסן עד 2 µC מטען חשמלי כאשר הוא מחובר להפרש פוטנציאלי של 1 mV. קבע את הקיבול של הקבל הזה.
א) 2 mF
ב) 1 mF
ג) 0.5 nF
ד) 100 pF
ה) 0.1 F.
תבנית: מכתב ה
פתרון הבעיה:
ניתן לחשב את הקיבול דרך היחס בין כמות המטען החשמלי המאוחסן להפרש הפוטנציאלי בין המסופים שלו:
התוצאה מציינת כי הקיבול המתקבל הוא 2 mF (2.10-3 ו). לכן החלופה הנכונה היא האות א '.
שאלה 3) קבע את גודל המטען החשמלי השמור בקבל 0.5 mF כאשר הוא מחובר להפרש פוטנציאלי של 200 וולט.
א) 1.5 µC
ב) 0.2 PCC
ג) 0.1 µC
ד) 10 nC
ה) 100 mC
תבנית: מכתב AND
פתרון הבעיה:
בואו נחשב את כמות המטען החשמלי המאוחסן בקבל זה:
על פי החישוב שנעשה, כמות המטען המאוחסנת בקבל זה היא 100 mC (100.10-3 Ç).
שאלה 4) קבע איזה מתח צריך להימשך על גבי המסופים של קבלים 0.2 μF, כך ש -2 nC של מטענים חשמליים מאוחסנים בין האבזור שלהם.
א) 0.2 וולט
ב) 2 µV
ג) 200 μV
ד) 1 mV
ה) 10 mV
תבנית: מכתב AND
פתרון הבעיה:
בואו נחשב את המתח החשמלי שנוצר בין מסופי הקבלים:
על פי התוצאה, דרוש 10 mV כדי שקבל זה יוכל לצבור 2 nC טעינה, ולכן האלטרנטיבה הנכונה היא האות. AND.
על ידי רפאל הלרברוק
