المكثفات و السعات الكهربائية
المكثفات والسعات الكهربائية ، وما هوالفرق بين المكثف والبطارية ؟
المكثف : هو أداة لخزن الشحنات الكهربائية لوقت الحاجة اليها .
الغرض منه : الحصول على الطاقة الكهربائية وقت الجاحة اليها.
استخدامه : يستخدم في الدوائر الإلكترونية للأجهزة مثل المذياع ، التلفاز ، التلفون والكمبيوتر .
أنواع المكثفات : هنالك العديد من الأنواع من المكثفات منها :
المكثف الكروي المعدني المعزول والمكثف ذو اللوحين المعدنيين المتوزيين ومنها الكيميائي والورقي و...
وكذلك هنالك تقسيم لها حسب عملها في الدوائر الالكترونية : مكثفات ثابتة السعة ومكثفات متغيرة السعة
*ـــ من استخدامات المكثف : ــــ الوميض الضوئي في آلات التصوير ،
ــــ دائرة التوليف في أجهزة الاستقبال و اللاسلكي
ــــ نظام الاحتراق الداخلي للسيارة للتخلص من الشرر
3 ـــ كيف يتم شحن المكثف المستوي :
ــ وصل صفيحتي المكثف بقطبي بطارية ـــ تولد البطارية بين صفيحتي المكثف مجال كهربائي
ـــ يعمل المجال الكهربائي على نقل الالكترونات من الصفيحة المتصلة بالقطب الموجب للبطارية إلى
الصفيحة الأخرى المتصلة بالقطب السالب للبطارية .
ـــ يتوقف انتقال الالكترونات من الصفيحة الموجبة إلى الصفيحة السالبة عندما يصبح فرق الجهد بين
صفيحتي المكثف = فرق الجهد الكهربائي بين طرفي البطارية .
ـــ يصبح للصفيحتين شحنتين متساويتين و مختلفتين ............ و تكون شحنة المكثف = القيمة المطلقة لشحنة كل من الصفيحتين
علماُ أن الشحنة الكلية = الصفر ...... و يمكن اختزان شحنة المكثف على شكل طاقة وضع كهربائية .
السعة الكهربائية للمكثف:
1 ــ للموصل : يتولد حول الموصل الكهربائي مجال كهربائي تتناسب شدته مع الكثافة السطحية للشحنات
بزيادة شدة المجال الكهربائي عن حد معين يزداد الجهد الكهربائي و يحدث تأيين لجزيئات الوسط
و تفريغ للشحنات .......... و تسمى قدرة الموصل على الاحتفاظ بالشحنات عند قيمة محددة للجهد بالسعة
2ـــ في المكثف السعة هي نسبة كمية شحنة المكثف إلى فرق الجهد الكهربائي بين صفيحتيه
العلاقة الرياضية للسعة هي و تقاس بالفاراد
في المكثف لا تعتمد سعة المكثف على شحنته أو فرق جهده الكهربائي و إنما تعتمد على
( المساحة المشتركة بين الصفيحتين ـــــ البعد بين الصفيحتين ــــ نوع الوسط العازل
في الموصل الكروي : تعتمد سعة الموصل الكروي على نصف قطره أي على حجمه فقط .
العلاقة بين السعة و تغير المادة العازلة :
1 ـــ حالة مكثف متصل بفرق جهد كهربائي ثابت : عند وضع المادة العازلة تقل شدة المجال الكهربائي بين صفيحتيه فيقل فرق
الجهد بين طرفيه فيتم انتقال الالكترونات من الصفيحة الموجبة إلى السالبة حتى يتساوى فرق الجهد الكهربائي بين صفيحتي المكثف مع فرق الجهد الكهربائي للبطارية..... إضافة مادة عازلة .... تزداد السعة .... تزداد الشحنة المختزنة ..... يبقى فرق الحهد ثابت
2 ــــ : حالة مكثف مشحون و معزول و غير متصل ببطارية : إضافة مادة عازلة يقلل من شدة المجال الكهربائي بين صفيحتي
المكثف فيقل فرق الجهد الكهربائي للمكثف .. و تزداد السعة .... وتبقى شحنة المكثف ثابتة .
* عند توصيل المكثفات على التوالي تكون السعة الكلية لها أقل من أقل قيمة لمكثف ، بينما عند توصيلها على التوازي تكون السعة الكلية أكبر من أكبر قيمة
تفريغ المكثف: عند فصل المكثف عن البطارية و وصل المكثف بمادة موصلة يتم تفريغ المكثف و ذلك بعودة الالكترونات من الصفيحة السالبة إلى الصفيحة الموجبة و تصبح الصفيحتان متعادلتان
أمثلة : 1 ــ جهاز الوميض في آلة التصوير ( يتم تفريغ الشحنة على شكل طاقة بسرعة كبيرة فتنتج ومضة شديدة )
2 ـــ في الحواسيب تحت كل مفتاح ( عند الضغط على المفتاح تقل المسافة بين الصفيحتين فتزداد السعة )
الطاقة و المكثفات :
عند وصل مكثف غير مشحون بفرق جهد كهربائي ثابت و يتم انتقال الالكترونات يزداد فرق الجهد الكهربائي بين الصفيحتين مع
ازدياد انتقال الالكترونات و ازدياد الشحنة فيختزن في المكثف طاقة = تساوي مقدار الشغل المبذول لنقل الالكترونات
و بما أن كمية شحنة المكثف و فرق جهده متغير فإن الشغل يحسب من المساحة المحصورة تحت منحنى الشحنة
و لا يحسب من العلاقة W = q.∆V الشغل = الطاقة المختزنة = مساحة المثلث
& : عند إضافة مادة عازلة بين صفيحتي المكثف غير الهواء تزداد السعة و يقل فرق الجهد الكهربائي بين الصفيحتين مما يزيد من الحد
الأقصى لفرق الجهد الذي يعمل عليه المكثف
# : يوجد حد أقصى للشحنة أو الطاقة المختزنة و لكل مكثف حد أقصى لفرق الجهد الكهربائي الذي يعمل عليه
و إذا زاد فرق الجهد الكهربائي عن جهد تأين المادة العازلة تصبح المادة العازلة موصلة للتيار و لا يصلح المكثف لتخزين الشحنات
معلومات هامة
تكتب القيمة العليا لفرق الجهد على المكثف والتي ممكن أن يعمل بها.
وفي بعض المكثفات كإليكترونيةوالتنتانيوم تكون مقطبة وهذا يعني إنها يجب أن توضع بالشكل الصحيح وتكتب عليها عادةهذه الأقطاب إذا كانت موجبة أو سالبة.
بعض المكثفات لها أطواق من الألوان لمعرفة قيمتها كالموجودة فيالمقاومات (قراءة قيم المكثفات )
1 ـــ ما الفرق و ما التشابه بين البطارية و المكثف ?
كلاً من المكثف والملف أداة لتخزين الطاقة ...... ولكن:
المكثف : فهو يسترجع الطاقة بسرعة و لحظيا ...، كما أنه يخزن كمية صغيرة من الشحنات الكهربائية ، وبفرق جهد منخفض أو مرتفع ، إلا أنه يطلق تلك الشحنات دفعة واحدة في لحظة زمينة وجيزة.
البطارية : تخزن كمية أكبر من الشحنات الكهربائية ولكن بفرق جهد منخفض ، ويمكن استخدام مخزونها من الطاقة لفترة أطول .
أوجه الإختلاف بينهما :
هو أن البطارية تفرغ شحنتها في وقت طويل مقارنةً بالمكثف
كما أن البطارية تركيبها كيميائي بينما المكثف قد يكون كيميائي أو غير كيميائي.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
سجل إعجابك وشارك زملاءك من الزر أدناه لتصلكم مواضيعنا القادمة إن شاء الله تعالى
تعليقات
1_سعة المتسعه المجهوله
2_ثابت عزل الماده العازله
3_شحنه كل متسعه قبل وبعد وضع الماده العازله
حل هذا المثال اسرع وقت ممكن