سلتك فارغة

شراء

الكمية: 0

المجموع: 0,00

0

المكثف

المكثف

المكثفات تخزن الطاقة الكهربائية على شكل شحنة كهربائية۔

الفيزياء

ملصقات

مكثفة, الجهد الكهربائي, شحنة, فلاش, قطار, العتاد, عازل, سعة, الحقل الكهربائي, تيار كهربائي, طاقة, التيار المتردد, شدة التيار, دارة كهربائية, مصدر الطاقة, izolator, التيار المباشر, كهرباء, كهربائي, قطب كهربائي, الكترون, الفيزياء, دائرة كهربائية متكاملة, تقنية

الإضافات المتعلقة

مشاهد

مبدأ العمل

  • مصدر الطاقة
  • مكثف - جهاز يعمل على تخزين الشحنة الكهربائية، و بالتالي الطاقة الكهربائية۔
  • مستهلك

أنواع المكثفات

  • مكثف فائق - مكثف ذو طبقة كهربائية مزدوجة: مكثف كهروكيميائي ذو سعة أكبر بكثير من سعة باقي المكثفات )بعدة آلاف من الأضعاف(۔ يستخدم عندما يراد إيصال أو تحرير كميات كبيرة من الشحنة الكهربائية بشكل مفاجئ۔ تستخدم على سبيل المثال في إطلاق ومضات الكاميرا، و تخزين طاقة الفرامل في السيارات أو تشغيل المحرك في القاطرات۔
  • مكثف كهربائي - في هذا النوع من المكثفات، يكون أحد الأقطاب الكهربائية عبارة عن صفائح معدنية۔ الأكسيد المعدني الذي يتشكل على سطح اللوح يعمل كعازل كهربائي، في حين أن القطب الآخر هو سائل أو محلول جل۔ المجالات الرئيسية لاستخدامها هي وحدات الإمداد بالطاقة و اللوحات الرئيسية للكمبيوتر۔
  • مكثف الميكا - في هذا النوع من المكثفات يتم وضع العازل بين صفائح الميكا۔
  • مكثف سيراميكي - يحتوي على عازل من السيراميك۔ ينتج هذا النوع من المكثفات بأكبر كمية۔

البنية

المكثف هو جهاز يمكن من خلاله تجميع الطاقة و تخزينها على شكل شحنة كهربائية۔

أبسط مكثف هو مكثف اللوحة المتوازية، و الذي يتكون من لوحين معدنيين متوازيين تفصل بينهما مادة عازلة۔ تعمل الصفائح المعدنية كأقطاب كهربائية۔ تسمى المادة العازلة بالعازل الكهربائي، يتمثل دورها في فصل الأقطاب الكهربائية و زيادة سعة المكثف، أي كمية الشحنة الكهربائية التي يمكن للمكثف تخزينها۔

الشحن

  • صفائح - أقطاب معدنية كبيرة السطح۔
  • مادة عازلة - مادة عازلة تفصل بين الصفائح۔ يمكن أن تزيد كمية الشحنة المخزنة في المكثف۔ سمتها الهامة هي ثابت العزل الكهربائي: يدل على نسبة كمية الشحنة الكهربائية المخزنة من قبل المكثف الذي يستخدم هذا العازل، مقارنة مع مكثف مشابه في حال وجود مادة عازلة بين الأقطاب بدلاً من الفراغ۔
  • خطوط الحقل الكهربائي - خطوط وهمية تستخدم لتوضيح هيكل المجالات الكهربائية۔ كثافة هذه تشير إلى قوة المجال الكهربائي۔
  • شحن (Q)
  • الجهد (U)
  • السعة (C)
  • C=Q/U

يمكن شحن المكثف باستخدام مصدر خارجي للكهرباء۔ أثناء هذه العملية تترك الشحنات السالبة قطباً كهربائياً واحداً و تهاجر إلى الآخر۔ و بسبب فرق الشحنة، فإن المجال الكهربائي و بالتالي الجهد يتشكلان بين القطبين الكهربائيين۔

يعتمد الجهد بين الصفيحتين على العمل الضروري لتحريك وحدة الشحن من لوحة إلى أخرى في المجال الكهربائي۔

منطقة الصفائح

  • شحن (Q)
  • الجهد (U)
  • السعة (C)
  • C=Q/U

تعتمد سعة المكثف على عدد من العوامل، مثل الشكل و الحجم و المسافة بين صفائحه و مواد المادة العازلة۔ لا تشير السعة إلى كمية الشحنة التي يمكن تخزينها فحسب، بل أيضاً إلى الجهد اللازم لتخزين قدر معين من الشحن۔

نظراً لأن الجهد الكهربي بين الصفائح يتناسب طرداً مع مقدار الشحنة التي يتم تخزينها، يكون حاصل قسمة هاتين القيمتين ثابتاً۔ ناتج هذه القسمة هي السعة، أي: C = Q / U۔

يمكن زيادة سعة المكثف بعدة طرق۔ أحدها هو زيادة مساحة الصفائح۔ بما أن السعة تتناسب طرداً مع المساحة السطحية للصفائح، إذا تضاعفت مساحة السطح، فإن السعة تتضاعف أيضاً۔

المسافة بين الصفائح

  • شحن (Q)
  • الجهد (U)
  • السعة (C)
  • C=Q/U

طريقة أخرى لزيادة السعة هي عن طريق تقليل المسافة بين الصفائح )أي فصل الصفائح(۔ بهذه الطريقة ينخفض الجهد و لكن يبقى مقدار الشحنة كما هو۔

مادة عازلة

  • شحن (Q)
  • الجهد (U)
  • السعة (C)
  • C=Q/U

تتأثر السعة بشكل كبير بالثابت الكهربائي للعازل بين الصفائح۔

إذا لم يكن العزل الكهربائي بين الصفائح مفرغاً بل مكوناً من مادة عازلة، فإن شدة المجال الكهربائي تنخفض مع الجهد الكهربائي، على الرغم من أن مقدار الشحنة لا يتغير۔ سبب هذا هو أن الحث الكهروستاتيكي يحدث داخل العازل الكهربائي الذي ينتج الجهد۔ اتجاه الجهد في المادة العازلة هو عكس اتجاه الجهد بين الصفائح۔ و بالتالي، فإن استخدام مادة عازلة يؤدي إلى انخفاض الجهد بين الألواح و زيادة السعة۔

الثابت الكهربائي للفراغ يساوي 1، يمكن اعتبار ذلك من الهواء نفسه۔ الثابت الكهربائي للبولي إثيلين يساوي 2، أي أن استخدام البولي إيثيلين كعازل يسمح للمكثف بتخزين ضعف كمية الشحن التي يمكن تخزينها في حال وجود هواء بين الصفائح۔ في حال وجود ورق بين الصفائح بدلاً من الهواء، فسوف تكون السعة أكثر من ثلاثة أضعاف، لأن الثابت الكهربائي للورق هو 3.3۔

الإستخدام

  • الفلاش - نظراً لأن المكثفات يمكنها إطلاق الطاقة التي يتم تخزينها بسرعة، يتم استخدامها عند الحاجة إلى ذبذبات مفاجئة للتيار الكهربائي المرتفعة في جهاز، على سبيل المثال، لبدء تشغيل سيارة أو مكبر صوت كبير، أو عند استخدام فلاش الكاميرا۔ نظراً لأن شحن المكثف يستغرق بعض الوقت، نحتاج إلى الإنتظار قليلاً قبل أن نتمكن من استخدام فلاش الكاميرا مرة أخرى۔
  • هاتف نقال - تستخدم المكثفات أيضاً في أجهزة الشحن الهاتفية و وحدات إمداد طاقة الحاسوب أثناء تصحيح التيار المتناوب ، لتسهيل الإخراج النابض للمعدل۔ في مستقبلات أجهزة الراديو و الهواتف المحمولة، تستخدم المكثفات ذات السعة المتغيرة لضبط الدائرة المتذبذبة المتصلة بالهوائي بالتردد المطلوب۔
  • ذاكرة الحاسوب - يمكن العثور على المكثفات في معظم الأجهزة الكهربائية۔ و هنا بعض الأمثلة۔ تتكون وحدات ذاكرة الكمبيوتر (RAM) و بعض بطاقات الذاكرة (مثل SD) من مليارات المكثفات الميكروسكوبية۔ هذه المعلومات تخزن على شكل رسوم كهربائية۔

يمكن العثور على المكثفات في معظم الأجهزة الكهربائية۔ و هنا بعض الأمثلة۔

تتكون وحدات ذاكرة الكمبيوتر (RAM) و بعض بطاقات الذاكرة (مثل SD) من مليارات المكثفات الميكروسكوبية۔ إنها تخزن المعلومات على شكل رسوم۔

و نظراً لأن المكثفات يمكنها إطلاق الطاقة التي تخزنها بسرعة أكبر من البطاريات، يتم استخدامها عند الحاجة إلى ذبذبة مفاجئة للتيار الكهربائي المرتفع في جهاز، على سبيل المثال، لبدء تشغيل سيارة أو مكبر صوت كبير، أو عند استخدام فلاش الكاميرا۔ نظراً لأن شحن المكثف يستغرق بعض الوقت، نحتاج إلى الإنتظار قليلاً قبل أن نتمكن من استخدام فلاش الكاميرا مرة أخرى۔

تستخدم المكثفات أيضاً في أجهزة الشحن الهاتفية و وحدات إمداد طاقة الكمبيوتر أثناء تصحيح التيار المتناوب، لتسهيل الإخراج النابض للمعدل۔

في مستقبلات أجهزة الراديو و الهواتف المحمولة، تستخدم المكثفات ذات السعة المتغيرة لضبط الدائرة المتذبذبة المتصلة بالهوائي بالتردد المطلوب۔

الرواية

المكثف هو جهاز يمكن من خلاله تجميع الطاقة و تخزينها على شكل شحنة كهربائية۔

أبسط مكثف هو مكثف اللوحة المتوازية، و الذي يتكون من لوحين معدنيين متوازيين تفصل بينهما مادة عازلة۔ تعمل الصفائح المعدنية كأقطاب كهربائية۔ تسمى المادة العازلة بالعازل الكهربائي، يتمثل دورها في فصل الأقطاب الكهربائية و زيادة سعة المكثف، أي كمية الشحنة الكهربائية التي يمكن للمكثف تخزينها۔

يمكن شحن المكثف باستخدام مصدر خارجي للكهرباء۔ أثناء هذه العملية تترك الشحنات السالبة قطباً كهربائياً واحداً و تهاجر إلى الآخر۔ و بسبب فرق الشحنة، فإن المجال الكهربائي و بالتالي الجهد يتشكلان بين القطبين الكهربائيين۔

يعتمد الجهد بين الصفيحتين على العمل الضروري لتحريك وحدة الشحن من لوحة إلى أخرى في المجال الكهربائي۔

تعتمد سعة المكثف على عدد من العوامل، مثل الشكل و الحجم و المسافة بين صفائحه و مواد المادة العازلة۔ لا تشير السعة إلى كمية الشحنة التي يمكن تخزينها فحسب، بل أيضاً إلى الجهد اللازم لتخزين قدر معين من الشحن۔

نظراً لأن الجهد الكهربي بين الصفائح يتناسب طرداً مع مقدار الشحنة التي يتم تخزينها، يكون حاصل قسمة هاتين القيمتين ثابتاً۔ ناتج هذه القسمة هي السعة، أي: C = Q / U۔

يمكن زيادة سعة المكثف بعدة طرق۔ أحدها هو زيادة مساحة الصفائح۔ بما أن السعة تتناسب طرداً مع المساحة السطحية للصفائح، إذا تضاعفت مساحة السطح، فإن السعة تتضاعف أيضاً۔

طريقة أخرى لزيادة السعة هي عن طريق تقليل المسافة بين الصفائح )أي فصل الصفائح(۔ بهذه الطريقة ينخفض الجهد و لكن يبقى مقدار الشحنة كما هو۔

تتأثر السعة بشكل كبير بالثابت الكهربائي للعازل بين الصفائح۔

إذا لم يكن العزل الكهربائي بين الصفائح مفرغاً بل مكوناً من مادة عازلة، فإن شدة المجال الكهربائي تنخفض مع الجهد الكهربائي، على الرغم من أن مقدار الشحنة لا يتغير۔ سبب ذلك هو أن الحث الكهروستاتيكي يحدث داخل العازل الكهربائي الذي ينتج الجهد۔ اتجاه الجهد في المادة العازلة هو عكس اتجاه الجهد بين الصفائح۔ و بالتالي، فإن استخدام مادة عازلة يؤدي إلى انخفاض الجهد بين الألواح و زيادة السعة۔

الثابت الكهربائي للفراغ يساوي 1، يمكن اعتبار ذلك من الهواء نفسه۔ الثابت الكهربائي للبولي إثيلين يساوي 2، أي أن استخدام البولي إيثيلين كعازل يسمح للمكثف بتخزين ضعف كمية الشحن التي يمكن تخزينها في حال وجود هواء بين الصفائح۔ في حال وجود ورق بين الصفائح بدلاً من الهواء، فسوف تكون السعة أكثر من ثلاثة أضعاف، لأن الثابت الكهربائي للورق هو 3.3۔

الإضافات المتعلقة

لوحة الدارات المطبوعة

تمكننا من تصغير حجم الدارات الكهربائية و إنتاجها بأعداد كبيرة۔

البطارية القلوية

يتم إنتاج الكهرباء في البطارية القلوية بواسطة التفاعل الإلكتروكيميائي۔

المحرك الكهربائي

يوجد بين المغانط الدائمة للمحرك الكهربائي سلك –ملف– يمر عبره التيار الكهربائي۔

بطارية الرصاص الحمضية

تقوم العمليات الكهروكيميائية التي تحدث في البطارية الحمضية بإنتاج التيار الكهربائي۔

الحاسوب المكتبي

توضح الرسوم المتحركة هيكل و أهم ملحقات الحاسوب المكتبي۔

الحاسوب المحمول، الملحقات

يمكن توصيل مختلف الملحقات إلى الحاسوب الشخصي المحمول۔

الجرس الكهربائي

هو عبارة عن أداة تعمل بمساعدة مغناطيس كهربائي۔

توليد التيار الكهربائي المتناوب

يمكن توليد تيار كهربائي بمساعدة وسط موصل للتيار يجري تدويره في حقل مغناطيسي۔

مصادر الضوء في المنزل

تظهر في الرسوم المتحركة صفات و آلية عمل مصادر الضوء المستخدمة في المنازل من المصابيح التقليدية إلى مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء۔

مولدات و محركات كهربائية

المولدات تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بينما المحركات الكهربائية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية۔

محركات كهربائية

المحركات الكهربائية موجودة في العديد من مجالات حياتنا اليومية۔ دعونا نتعرف على الأنواع المختلفة۔

المغناطرون

يعد المغناطرون أحد أهم مكونات فرن المايكروويف الذي ينتج الموجات الدقيقة۔

كيف يعمل مكبر الصوت؟

يقوم مكبر الصوت بتكوين اهتزازات هوائية بمساعدة التحريض الكهربائي المغناطيسي۔

مختبر نيكولا تسلا، شورهام، الولايات المتحدة الأمريكية

كان المهندس المخترع الذي تعامل أساساً مع التكنولوجيا الإلكترونية واحداً من أكثر الشخصيات البارزة خلال الثورة الصناعية الثانية۔

البرق

البرق هو تفريغ كهربائي مفاجئ يرافقه صوت يسمى بالرعد۔

Added to your cart.