ما الذي يحدد السعة والجهد للمكثف. لماذا لا يمر التيار المباشر عبر مكثف بينما التيار المتردد يفعل؟ كيف يعمل المكثف الكهربائي؟

يمتص المكثف الطاقة أثناء الشحن ويخزنها ويفرغها أثناء التفريغ. يتم دفع الطاقة ذهابًا وإيابًا بدون تأثير. هذا هو السبب في أنها تسمى أيضًا الطاقة العمياء ومقاومة التفاعل. في هذه الحالة هو مقاومة مفاعلة سعوية.

التيار والجهد خارج الطور مع بعضهما البعض. يتدفق الجهد خلال التيار عند 90 درجة. يقال أيضًا أن تيار الجهد يرتفع بمقدار 90 درجة. لا يغير المكثف شكل الموجة. السبب هو شحن وتفريغ المكثف. كلما تغير الجهد ، يتدفق التيار. يتغير الجهد باستمرار مع الجهد المتناوب. يصل التيار دائمًا إلى ذروة قيمته ، أو أعلى نقطة ، عندما يتغير جهد التيار المتردد أكثر. هناك ، تكون الموجة الجيبية للجهد هي الأشد حدة.

ثم يتوقف التيار عندما يصل الجهد المطبق إلى أعلى نقطة له ، مثل قيمة الذروة. هناك ، موجة الجهد الجيبية هي الأسطح. يمكن حساب المفاعلة السعوية باستخدام قانون أوم والجهد الفعال وقيم التيار.

تتأثر المفاعلة السعوية بسعتها وتردد جهد التيار المتردد المطبق. تكون المفاعلة السعوية للمكثف أكبر ، وكلما قلت سعة المكثف وقل تردد الجهد المطبق. كلما كانت السعة أصغر ، زادت سرعة شحن المكثف. التيار أقل وبالتالي تكون المقاومة أكبر. المقاومة تتناقص مع زيادة التردد. تستخدم المكثفات في كل نوع من الدوائر تقريبًا.

لديهم العديد من التطبيقات ، لكن عملهم أساسي حقًا. نظرًا لأن الكهرباء غير مرئية ، فإن فهم كيفية عمل المكثف يمكن أن يكون صعبًا بعض الشيء. حتى لو كنت تعرف بالفعل كيفية عملها ، يمكن أن تساعدك هذه المقالة على تصور ما يحدث في رأسك بشكل أفضل ، وفهم الدائرة الفعلية بشكل أفضل.

يتكون المكثف من صفحتين من المعدن الموصلين مفصولة على مسافة قصيرة جدًا بمادة عازلة مثل البلاستيك أو السيراميك. الأوراق الموصلة قريبة جدًا لدرجة أن ذراتها "ترى ولكن لا تلمس". من الناحية الفنية ، تكون الألواح قريبة بما يكفي للذرات التي لا تحتوي على إلكترونات لجذب الإلكترونات من الورقة المقابلة.

لن يسمح العازل الكهربائي للإلكترونات بالمرور من ورقة إلى أخرى. عندما يتم تطبيق الجهد على البطارية ، فإنه سيدفع الإلكترونات عبر أحد القطبين ويجذبها إلى الآخر. سيتم سحب الإلكترونات الموردة إلى ورقة واحدة من المكثف ، وستختفي في الأخرى عندما تمتصها البطارية.

عندما تكون هناك حركة للإلكترونات ، سيكون هناك تيار كهربائي. ستمنع الصفيحة العازلة تدفق الإلكترونات من قطب إلى آخر أثناء التوقف. عندما لا تسمح ذرات الصفائح الموصلة بزيادة الإلكترونات أو عدم وجودها ، فإنها ستتوقف عن الحركة ، بحيث يتوقف التيار الداخل أو الخارج من المكثف.

طالما تم الحفاظ على الجهد المطبق ، ستستمر الإلكترونات في "الدفع" على الصفيحة العازلة ، التي تجذبها القطب المعاكس ، حتى لو لم تكن تتحرك. لا يتحرك ولا قوة. بمجرد اختفاء الجهد ، ستبحث الإلكترونات عن طريقة بديلة للوصول إلى اللوحة المقابلة.

إذا كان هناك موصل أو مقاومة تسمح بذلك ، فإن الإلكترونات سوف تتحرك ، تنجذب بواسطة الذرات الموجبة الشحنة. لذلك ، سوف يدور التيار الكهربائي حتى تتشابه الإلكترونات في إحدى الصفائح مع الأخرى ، وتتوقف ويختفي التيار.

ما هو مكثف كهربائي

إذا تم تطبيق الجهد مع القطبية المعاكسة ، فستتكرر العملية برمتها ، على الرغم من أن التيار سوف يتدفق في الاتجاه المعاكس. الورقة ، التي كانت لها شحنة موجبة في السابق ، ستكون الآن سالبة. ما لم تكن هناك دائرة تفريغ تسمح بمرور الإلكترونات عند إيقاف الجهد ، سيبقى المكثف مشحونًا إلى أجل غير مسمى.

ماذا يظهر الفولتميتر؟

لذلك ، سيكون لها جهدها الخاص ، ثمرة فرق الجهد بين الذرات الموجبة والسالبة. في اللحظة التي يتم فيها توصيلها بدائرة تسمح لها بالخروج من الشحنة ، تتحرك الإلكترونات حتى تتساوى شحنات القطبين.

وكلما زاد عدد الأسطح التي تحتوي عليها الأوراق ، زاد عدد الذرات التي تواجه الورقة المقابلة ، وبالتالي ستجذب المزيد من الإلكترونات أو تنعكس. وبالتالي ، فإن القوة ستكون متناسبة مع سطحها. عادة ما تحتوي المكثفات على طبقات حلزونية أو مكدسة لتكبير مساحة سطحها قدر الإمكان.

يتم عزل قطبي المكثف بحيث لا يوجد اتصال كهربائي بينهما. وبالتالي ، عندما نقول أن مكثفًا يقوم بتوصيل التيار أو تمريره ، فإننا لا نستخدم الكلمات الصحيحة. ومع ذلك ، فمن الصحيح أنه من الناحية العملية ، فإن التأثيرات مماثلة لتلك الخاصة بمكثف موصل للتيار ، لذلك من الشائع التحدث بهذه المصطلحات.

من المهم أنه حتى لو قلت أن المكثف يعمل ، فأنت تعلم أنه في الواقع لا يعمل. الحقيقة هي أن المكثف مشحون أو مفرغ حسب الجهد المطبق. عندما يكون جهد الدائرة أكبر من جهد المكثف ، فسيتم شحنه ، وعندما يكون جهد الدائرة أقل ، سيتم تفريغه.

تمامًا مثل البطارية. في الواقع ، يتم تصنيع البطارية والمكثف وفقًا لنفس المبادئ ، على الرغم من اختلاف وظائفهما ، وبالتالي خصائصهما. عندما يتم شحن المكثف ، يمر التيار عبر أحد الطرفين ويخرج تيار آخر من الطرف الآخر.

يتأخر التيار بالنسبة للجهد المطبق

عند التفريغ ، تنعكس التيارات. منطقيا ، يشحن المكثف عندما يكون هناك جهد ، لذلك فإن تيار الشحن الخاص به يتطابق مع التيار في الدائرة. يطرح عندما يختفي الجهد ، وبالتالي فإن تيار التفريغ يكون أسفل الدائرة. تيار التفريغ هذا ، المترسب فيما يتعلق بالدائرة ، هو ما يجعل هذا المكون مميزًا للغاية.

في التيار المتردد ، يقوم المكثف بالشحن والتفريغ عدة مرات كما يتغير الجهد. عند 50 هرتز تيار متردد ، يكون الجهد موجبًا 50 مرة في الثانية وسالب 50 مرة أخرى ، لذلك يتغير 100 مرة في الثانية. هذا يعني أن المكثف يشحن ويفرغ 100 مرة في الثانية.

يتطابق تيار الحمل مع جهد الدائرة ، لكن تيار التفريغ يتأخر بحيث يكون خارج الطور بجهد الدائرة. هذا هو سبب حدوث الأحمال السعوية وتغيرها. يؤدي هذا إلى تدوير التيار في اتجاه واحد مع زيادة الجهد ، لكن التيار الذي يطلق المكثف لا يجب أن يسير في نفس الاتجاه ، وهذا هو السبب في أنه يمكن أن يتباطأ إلى الاتجاه الأول.

لفهم هذا الأمر بشكل أفضل ، تخيل أمواج البحر. سيكون الماء كتلة من الإلكترونات. موجات التيار المتردد هي نوع من موجات الإلكترون التي تتحرك حول الدائرة. الجهد الكهربائييمكن مقارنتها بارتفاع الموجة. كلما ارتفعت الموجة ، زادت القوة التي يجب أن تتحرك في الماء.

سيكون التيار هو كمية الماء التي تحرك الموجة. يتحرك الماء ذهابًا وإيابًا ، تحت تأثير الرياح ، مكونًا موجات. سيكون المكثف مثل شاطئ رملي. عندما ترتفع الموجة على طول الشاطئ ، تسحبها الجاذبية للخلف ، مما يؤدي إلى حدوث مخلفات.

تقابل الموجة التالية مخلفات ، بحيث تلتقي قطعة من الماء بأخرى تسير في الاتجاه المعاكس. يؤدي هذا إلى كسر الموجة وسقوطها وفقدانها قوتها بسبب طرح القوى في الاتجاه المعاكس. يمكن العثور على موجة مع تدفق الماء في الاتجاه المعاكس ، أو مع وجود الماء في حالة راحة إذا كان الكحول السابق قد توقف بالفعل.

دعونا نجعل الأمر أكثر صعوبة مع التردد

يؤدي هذا إلى كسر الموجة قبل الوصول إلى الشاطئ أو الشاطئ دون انقطاع في الرمال. إذا كنت بالقرب من البحر وشاهدت الأمواج ، فسترى أن ترددها عشوائي ويختلف الفصل. عندما يكون التردد منخفضًا ، يتم فصل الموجات بشكل أكبر.

إذا كان التردد أعلى ، فستكون الموجات أقرب. يعد هذا أمرًا مهمًا جدًا بالنسبة لمتصفحي الأمواج ذوي الخبرة لتعلمه ، لأنه من خلال رؤية المسافات يمكنك توقع متى ستكسر الموجة بسرعة أو عندما تصل إلى الشاطئ ، وتكون قادرًا على ركوبها بلوح حتى تدخل شريط الشاطئ تقريبًا .

إذا فهمت آلية الموجات ، فستفهم كيف يعمل مكثف التيار المتردد. الجهد يجعل التيار يتحرك مثل الموجة ، فكلما زاد الجهد كلما زاد ارتفاعه وزادت القوة التي سيتم تطبيقها على الإلكترونات. سيضع هذا الجهد الإلكترونات في المكثف ، تمامًا مثلما تضع الموجة الماء على رمال الشاطئ.

عندما يختفي الجهد ، ستعود تلك الإلكترونات بينما يعود ماء الرمل إلى البحر. إذا واجهوا موجة جديدة عند عودتهم ، فسوف يختلطون ، مما ينتج عنه انخفاض في الجهد ، يشبه إلى حد كبير انقطاع الموجة ويختفي قبل الهبوط.

موجات متقاربة أو متقاربة

إذا كانت الأمواج قريبة من بعضها البعض ، فسوف تنكسر باستمرار ، وتشكل رغوة ، مما يثبط الموجات الجديدة. وبالتالي ، من غير المحتمل أن تأتي موجة "نظيفة" تدفع كمية كافية من الماء على الرمال. وبالتالي ، فإن المكثف لديه القدرة على تخفيف أو امتصاص الترددات العالية.

تخيل أن الأمواج متباعدة. عندما تضرب الموجة الشاطئ ، فإنها سترتد ذهابًا وإيابًا إلى الموجة التالية. لذلك ، سيجد الثاني السلام في الماء ، ويمكنه أيضًا الوصول إلى الشاطئ ، مثل الشاطئ السابق. وهكذا سنرى أمواجا كبيرة ونظيفة تتكسر فوق الرمال دون أن تجد أي عوائق.

وبالمثل ، فإن للمكثف تأثير ضئيل على التيارات منخفضة التردد. تخيل أننا على شاطئ منبسط للغاية. عندما نصل إلى الماء ، يمكننا المشي بدون ماء حتى الركبتين. عندما تأتي موجة ، يتحرك الماء عدة أمتار ، تاركًا كتلة ضخمة من الماء على الرمال.

بمجرد فقدان الطاقة ، سوف تنحسر المياه ببطء في البحر حتى تصبح الرمال شفافة. الوقت المنقضي من لحظة وصول الموجة إلى الشاطئ حتى تتبدد أطول. يمكن القول أن هذا الشاطئ يتمتع بسعة كبيرة لأنه قادر على تخزين الكثير من المياه على الرمال.