يعمل المكثف بالتيار المتناوب أو بالتيار المباشر. لماذا يمر التيار المتردد عبر المكثف ولا يمر التيار المباشر؟

يؤدي التغير السريع في قوة التيار واتجاهه، الذي يميز التيار المتردد، إلى ظهور سلسلة أهم الميزاتالتي تميز عمل التيار المتردد عن التيار المباشر. تظهر بعض هذه الميزات بوضوح في التجارب التالية.

1. تمرير تيار متردد عبر مكثف. دعونا نمتلك تحت تصرفنا مصدر تيار مباشر بجهد 12 فولت (بطارية) ومصدر تيار متردد بجهد 12 فولت أيضًا. ومن خلال توصيل مصباح كهربائي متوهج صغير بكل من هذه المصادر، سنرى أن كلا من تحترق المصابيح الكهربائية بنفس القدر من السطوع (الشكل 298، أ). دعونا الآن نقوم بتوصيل مكثف كبير بدائرة المصباحين الأول والثاني (الشكل 298،ب). سنجد أنه في حالة التيار المباشر لا يتوهج المصباح الكهربائي على الإطلاق، أما في حالة التيار المتردد فإن وهجه يظل كما كان من قبل تقريبًا. من السهل أن نفهم غياب التوهج في دائرة التيار المستمر: هناك طبقة عازلة بين لوحات المكثف، وبالتالي فإن الدائرة مفتوحة. تبدو شدة المصباح الكهربائي في دائرة التيار المتردد مذهلة.

أرز. 298. مرور التيار المتردد عبر مكثف: أ) تتوهج المصابيح الكهربائية المتصلة بدائرة تيار مباشر (على اليمين) أو تيار متردد (على اليسار) بالتساوي ؛ ب) عند توصيل مكثف بالدائرة العاصمة.يتوقف، ويستمر التيار المتردد في التدفق ويضيء المصباح الكهربائي

ومع ذلك، إذا فكرت في الأمر، فلا يوجد شيء غامض فيه. ليس لدينا هنا سوى تكرار متكرر للعملية المعروفة المتمثلة في شحن وتفريغ المكثف. عندما نقوم بتوصيل (الشكل 299،أ) مكثف بمصدر تيار (عن طريق تحويل ذراع التبديل إلى اليسار)، يتدفق التيار عبر الأسلاك حتى تخلق الشحنات المتراكمة على ألواح المكثف فرق جهد يوازن جهد الجهد. مصدر. وهذا يخلق في مكثف المجال الكهربائيحيث تتركز كمية معينة من الطاقة. عندما نقوم بتوصيل لوحات مكثف مشحون بموصل، وفصل مصدر التيار (عن طريق تحويل ذراع التبديل إلى اليمين)، فإن الشحنة سوف تتدفق عبر الموصل من لوحة إلى أخرى، وسوف يمر تيار قصير المدى من خلال موصل تشغيل المصباح الكهربائي. يختفي المجال الموجود في المكثف، ويتم إنفاق الطاقة المخزنة فيه في تسخين المصباح الكهربائي.

أرز. 299. في كل مرة يتم فيها إعادة شحن المكثف، يومض المصباح الكهربائي: أ) شحن المكثف (المفتاح الموجود على اليسار) وتفريغه من خلال المصباح الكهربائي (المفتاح الموجود على اليمين)؛ ب) شحن سريعويفرغ المكثف عند تشغيل المفتاح، ويومض الضوء؛ ج) مكثف ومصباح كهربائي في دائرة التيار المتردد

ما يحدث عندما يمر التيار المتردد عبر مكثف يتم شرحه بوضوح شديد من خلال التجربة الموضحة في الشكل. 299، ب. من خلال تحويل ذراع التبديل إلى اليمين، نقوم بتوصيل المكثف بمصدر تيار، ويتم شحن اللوحة 1 بشكل إيجابي، ويتم شحن اللوحة 2 بشكل سلبي. عندما يكون المفتاح في الموضع الأوسط، عندما تكون الدائرة مفتوحة، يتم تفريغ المكثف من خلال المصباح الكهربائي. عندما يتم إدارة مقبض المفتاح إلى اليسار، يتم شحن المكثف مرة أخرى، ولكن هذه اللوحة الزمنية 1 مشحونة بشكل سلبي واللوحة 2 مشحونة بشكل إيجابي. من خلال تحريك ذراع التبديل بسرعة أولاً في اتجاه واحد، ثم في الاتجاه الآخر، سنرى أنه مع كل تغيير في الاتصال، يومض المصباح الكهربائي للحظة، أي يمر عبره تيار قصير المدى. إذا قمت بالتبديل بسرعة كافية، فإن المصباح الكهربائي يومض بسرعة كبيرة بعد الآخر بحيث يحترق بشكل مستمر؛ وفي الوقت نفسه، يتدفق عبره تيار، وغالبًا ما يغير اتجاهه. في هذه الحالة، سيتغير المجال الكهربائي في المكثف طوال الوقت: إما أنه سيتم إنشاؤه، ثم يختفي، ثم يتم إنشاؤه مرة أخرى في الاتجاه المعاكس. ويحدث نفس الشيء عندما نقوم بتوصيل مكثف بدائرة تيار متردد (الشكل 299ج).

2. مرور التيار المتردد عبر ملف ذو محاثة عالية. لنقم بتوصيله بالدائرة الموضحة في الشكل. 298,ب، بدلا من المكثف، ملف مصنوع من الأسلاك النحاسيةمع عدد كبير من المنعطفات، بداخلها يتم وضع قلب حديدي (الشكل 300). ومن المعروف أن هذه الملفات لديها محاثة عالية (§ 144). ستكون مقاومة هذا الملف عند التيار المباشر صغيرة، لأنها مصنوعة من سلك سميك إلى حد ما. في حالة التيار المباشر (الشكل 300، أ)، يحترق المصباح الكهربائي بشكل مشرق، ولكن في حالة التيار المتردد (الشكل 300، ب)، يكون التوهج غير محسوس تقريبًا. تجربة التيار المباشر واضحة: نظرًا لأن مقاومة الملف صغيرة، فإن وجودها لا يغير التيار تقريبًا، ويحترق المصباح الكهربائي بشكل ساطع. لماذا يضعف الملف التيار المتردد؟ سوف نقوم بسحب اللب الحديدي من الملف تدريجياً. سنجد أن المصباح الكهربائي يصبح أكثر سخونة، أي أنه مع تمدد قلب المصباح، يزداد التيار في الدائرة. عندما تتم إزالة القلب بالكامل، يمكن أن يصل المصباح الكهربائي إلى شدة عادية تقريبًا إذا لم يكن عدد لفات الملف كبيرًا جدًا. لكن تمديد القلب يقلل من محاثة الملف. وهكذا نرى أن ملفًا ذا مقاومة منخفضة ولكن ذو محاثة عالية، متصل بدائرة تيار متردد، يمكن أن يضعف هذا التيار بشكل كبير.

أرز. 300. مصباح كهربائي متصل بدائرة تيار مباشر (أ) ومتناوب (ب). يتم توصيل ملف على التوالي مع المصباح الكهربائي. مع التيار المباشر، يضيء المصباح الكهربائي بشكل ساطع، ومع التيار المتردد يضيء بشكل خافت.

من السهل أيضًا شرح تأثير الملف عالي الحث على التيار المتردد. التيار المتناوب هو تيار تتغير قوته بسرعة، فتزداد أحيانًا وتتناقص أحيانًا أخرى. مع هذه التغييرات في الدائرة، يحدث e.m. د.س. الحث الذاتي، والذي يعتمد على محاثة الدائرة. اتجاه هذا ه. د.س. (كما رأينا في § 139) هو أن تأثيره يمنع التغيير في التيار، أي أنه يقلل من سعة التيار، وبالتالي قيمته الفعالة. في حين أن محاثة الأسلاك صغيرة، فإن هذا e الإضافي. د.س. كما أنه صغير الحجم وتأثيره يكاد يكون غير محسوس. ولكن في ظل وجود محاثة كبيرة، فإن هذا e الإضافي. د.س. يمكن أن تؤثر بشكل كبير على قوة التيار المتردد.

مكثف في دائرة التيار المتردد

يتصرف المكثف الموجود في دائرة التيار المتردد بشكل مختلف عن المقاومة. في حين أن المقاومات تقاوم ببساطة تدفق الإلكترونات (الجهد عبرها يتناسب طرديا مع التيار)، فإن المكثفات تقاوم التغير في الجهد ("الكبح" أو إضافة تيار أثناء الشحن أو التفريغ إلى مستوى جهد جديد). يتناسب التيار المار عبر المكثف بشكل مباشر مع معدل تغير الجهد. هذه المعارضة للتغير في الجهد هي شكل آخر من أشكال المفاعلة، وهو عكس في الواقع مفاعلة ملف الحث.

العلاقة الرياضية بين التيار المار عبر المكثف ومعدل تغير الجهد عبره هي كما يلي:

نسبة du/dt هي معدل تغير الجهد اللحظي (u) بمرور الوقت، ويتم قياسها بالفولت في الثانية. يتم قياس السعة (C) بالفاراد، و تيار لحظي(ط) - بالأمبير. لإظهار ما يحدث مع التيار المتردد، دعونا نحلل دائرة سعوية بسيطة:

دائرة سعوية بسيطة: يتأخر جهد المكثف عن التيار بمقدار 90 درجة.

إذا قمنا برسم التيار والجهد لهذه الدائرة البسيطة، فسوف تبدو كما يلي:

كما تتذكر، فإن التيار الذي يمر عبر المكثف هو رد فعل لتغير الجهد عبر هذا المكثف. ومن هذا يمكننا أن نستنتج أن التيار اللحظي يساوي الصفر عندما تكون قيمة الجهد اللحظي في ذروته (تغير صفر، أو ميل صفر للموجة الجيبية للجهد)، والتيار اللحظي يساوي قيمة الذروة عندما يكون الجهد اللحظي في ذروته عند نقاط التغيير الأقصى (نقاط المنحدر الأكثر انحدارًا لموجة الجهد، والتي تعبر عندها خط الصفر). كل هذا يؤدي إلى حقيقة أن موجة الجهد تكون -90 درجة خارج الطور مع الموجة الحالية. يوضح الرسم البياني كيف تعطي الموجة الحالية "السبق" لموجة الجهد: التيار "يتقدم" الجهد، والجهد "يتخلف" عن التيار.

كما كنت قد خمنت، فإن نفس موجة الطاقة غير العادية التي رأيناها في دائرة حثية بسيطة موجودة أيضًا في دائرة سعوية بسيطة:

كما هو الحال مع الدائرة الحثية البسيطة، فإن تحول الطور بمقدار 90 درجة بين الجهد والتيار يؤدي إلى تناوب موجة القدرة بشكل منتظم بين القيم الموجبة والسالبة. هذا يعني أن المكثف لا يبدد الطاقة (لأنه يستجيب لتغيرات الجهد)، ولكنه ببساطة يمتصها ويطلقها (بالتناوب).

يتم تفسير مقاومة تغير الجهد للمكثف على أنها مقاومة الجهد المتردد ككل، والذي بحكم تعريفه يتغير باستمرار من حيث الحجم والاتجاه اللحظيين. لأي قيمة معينة جهد التيار المترددعند تردد معين، فإن مكثف بحجم معين سوف "يوصل" كمية معينة من التيار المتردد. مثلما أن التيار المار عبر المقاومة هو دالة للجهد عبر تلك المقاومة ومقاومتها، فإن التيار المتردد عبر المكثف هو دالة للجهد المتردد عبر ذلك المكثف ومفاعلته. كما هو الحال مع ملفات الحث، يتم قياس مفاعلة المكثف بالأوم، ويرمز لها بالحرف X (أو X C لمزيد من الدقة).

بما أن التيار المار عبر المكثف يتناسب مع معدل تغير الجهد، فإنه سيكون أكبر بالنسبة للجهود المتغيرة بسرعة وأقل بالنسبة للجهود ذات التغير الأبطأ. وهذا يعني أن مفاعلة أي مكثف (بالأوم) تتناسب عكسيا مع تردد التيار المتردد. الصيغة الدقيقة لحساب مفاعلة المكثف هي كما يلي:

إذا تم تعريض مكثف بسعة 100 ميكروفاراد إلى ترددات 60 و120 و2500 هرتز، فإن مفاعلته سوف تأخذ القيم التالية:

لاحظ أن نسبة المفاعلة السعوية إلى الترددات هي عكس نسبة المفاعلة التحريضية إلى نفس الترددات. تتناقص المفاعلة السعوية مع زيادة التردد المتناوب، في حين أن المفاعلة الحثية، على العكس من ذلك، تزداد مع زيادة التردد المتناوب. إذا عارض المحاثون تغيير سريعالتيار، مما ينتج جهدًا أكبر، ثم تقاوم المكثفات التغير السريع في الجهد، مما ينتج تيارًا أكبر.

قياسًا على المحاثات، يمكن استبدال التعبير 2πf في معادلة مفاعلة المكثف بالحرف اليوناني الصغير ω (أوميغا)، والذي يسمى أيضًا التردد الزاوي (الدوري) للتيار المتردد. وبالتالي، يمكن كتابة المعادلة X C = 1/(2πfC) بالشكل X C = 1/(ωC)، حيث يتم التعبير عن ω بالراديان في الثانية.

التيار المتردد في دائرة سعوية بسيطة يساوي الجهد (بالفولت) مقسومًا على مفاعلة المكثف (بالأوم). وهذا مشابه لحقيقة أن التيار المتردد أو التيار المستمر في دائرة مقاومة بسيطة يساوي الجهد (بالفولت) مقسومًا على المقاومة (بالأوم). على سبيل المثال، دعونا نفكر في الرسم البياني التالي:

ومع ذلك، يجب أن نضع في اعتبارنا أن الجهد والتيار لهما مراحل مختلفة. كما ذكرنا سابقًا، فإن التيار لديه تحول طور قدره +90 درجة بالنسبة للجهد. إذا قمنا بتمثيل زوايا الطور للجهد والتيار رياضيًا (في شكل أرقام مركبة)، فسنرى أن ممانعة المكثف للتيار المتردد لها زاوية الطور التالية:

رياضياً، يمكننا القول أن زاوية الطور لمقاومة المكثف للتيار المتردد هي -90 درجة. تعتبر زاوية الطور للمفاعلة الحالية مهمة جدًا في تحليل الدوائر. تتجلى هذه الأهمية بشكل خاص عند تحليل دوائر التيار المتردد المعقدة، حيث تتفاعل المقاومات التفاعلية والبسيطة مع بعضها البعض. وسيكون مفيدًا أيضًا في تمثيل مقاومة أي مكون للتيار الكهربائي من حيث الأعداد المركبة (بدلاً من الكميات العدديةالمقاومة والمفاعلة).

لقد كتب الكثير عن المكثفات، فهل يستحق إضافة بضعة آلاف من الكلمات إلى الملايين الموجودة بالفعل؟ سأضيفه! أعتقد أن العرض الذي سأقدمه سيكون مفيدًا. بعد كل شيء، سيتم ذلك مع الأخذ بعين الاعتبار.

ما هو المكثف الكهربائي

إذا تحدثنا باللغة الروسية، يمكن أن يسمى المكثف "جهاز تخزين". الأمر أكثر وضوحًا بهذه الطريقة. علاوة على ذلك، هذه هي الطريقة التي يتم بها ترجمة هذا الاسم إلى لغتنا. ويمكن أيضا أن يسمى الزجاج مكثف. فقط هو الذي يتراكم السائل في نفسه. أو حقيبة. نعم، حقيبة. وتبين أنه أيضًا جهاز تخزين. إنه يجمع كل ما نضعه هناك. ما علاقة المكثف الكهربائي بالموضوع؟ إنه مثل الزجاج أو الكيس، لكنه يتراكم فقط شحنة كهربائية.

تخيل الصورة: سلسلة تمر التيار الكهربائي، في طريقها هناك مقاومات وموصلات، وظهر مكثف (زجاج). ماذا سيحدث؟ كما تعلم، التيار هو تدفق الإلكترونات، وكل إلكترون له شحنة كهربائية. وبالتالي، عندما يقول شخص ما أن تيارًا يمر عبر دائرة، فإنك تتخيل ملايين الإلكترونات تتدفق عبر الدائرة. وهذه الإلكترونات نفسها، عندما يظهر مكثف في طريقها، هي التي تتراكم. كلما زاد عدد الإلكترونات التي نضعها في المكثف، زادت شحنته.

السؤال الذي يطرح نفسه هو: كم عدد الإلكترونات التي يمكن تجميعها بهذه الطريقة، وكم عدد الإلكترونات التي تناسب المكثف ومتى "يكفي"؟ دعونا معرفة ذلك. في كثير من الأحيان، للحصول على شرح مبسط للعمليات الكهربائية البسيطة، يتم استخدام المقارنة مع المياه والأنابيب. دعونا نستخدم هذا النهج أيضا.

تخيل أنبوبًا يتدفق من خلاله الماء. يوجد في أحد طرفي الأنبوب مضخة تضخ الماء بقوة إلى هذا الأنبوب. ثم ضع عقليًا غشاءًا مطاطيًا عبر الأنبوب. ماذا سيحدث؟ سيبدأ الغشاء في التمدد والتوتر تحت تأثير ضغط الماء في الأنبوب (الضغط الناتج عن المضخة). سوف يتمدد، ويمتد، ويمتد، وفي النهاية ستوازن القوة المرنة للغشاء قوة المضخة ويتوقف تدفق الماء، أو سينكسر الغشاء (إذا لم يكن هذا واضحًا، فتخيل بالونوالتي سوف تنفجر إذا تم ضخها أكثر من اللازم)! نفس الشيء يحدث في المكثفات الكهربائية. هناك فقط، بدلاً من الغشاء، يتم استخدام مجال كهربائي، والذي ينمو مع شحن المكثف ويوازن تدريجياً جهد مصدر الطاقة.

وبالتالي، فإن المكثف لديه شحنة محددة معينة يمكن أن تتراكم، وبعد تجاوزها، ستحدث انهيار عازل في مكثف سوف ينكسر ويتوقف عن أن يكون مكثفًا. ربما حان الوقت لإخبارك بكيفية عمل المكثف.

كيف يعمل المكثف الكهربائي؟

قيل لك في المدرسة أن المكثف هو شيء يتكون من لوحين ويوجد فراغ بينهما. كانت هذه الألواح تسمى لوحات المكثفات وتم توصيل الأسلاك بها لتزويد المكثف بالجهد. لذا فإن المكثفات الحديثة لا تختلف كثيرًا. تحتوي جميعها أيضًا على لوحات ويوجد عازل بين اللوحات. بفضل وجود عازل، تم تحسين خصائص المكثف. على سبيل المثال، قدرتها.

تستخدم المكثفات الحديثة أنواعًا مختلفة من العوازل الكهربائية (المزيد حول هذا أدناه)، والتي يتم حشوها بين ألواح المكثفات بأكثر الطرق تطورًا لتحقيق خصائص معينة.

مبدأ التشغيل

المبدأ العام للتشغيل بسيط للغاية: يتم تطبيق الجهد وتراكم الشحنة. العمليات الفيزيائية التي تحدث الآن لا ينبغي أن تثير اهتمامك كثيرًا، ولكن إذا أردت، يمكنك أن تقرأ عنها في أي كتاب عن الفيزياء في قسم الكهرباء الساكنة.

مكثف في دائرة العاصمة

إذا وضعنا مكثفنا في دائرة كهربائية (الشكل أدناه)، وقمنا بتوصيل مقياس التيار الكهربائي على التوالي معه وطبقنا تيارًا مباشرًا على الدائرة، فسوف ترتعش إبرة الأميتر لفترة وجيزة، ثم تتجمد وتظهر 0A - لا يوجد تيار في الدائرة. ماذا حدث؟

سنفترض أنه قبل تطبيق التيار على الدائرة، كان المكثف فارغا (مفرغا)، وعندما تم تطبيق التيار، بدأ يشحن بسرعة كبيرة، وعندما تم شحنه (المجال الكهربائي بين لوحات المكثف يتوازن مع مصدر الطاقة) )، ثم توقف التيار (هنا رسم بياني لشحنة المكثف).

ولهذا السبب يقولون أن المكثف لا يسمح بمرور التيار المباشر. في الواقع يفتقد، ولكن جدا وقت قصير، والتي يمكن حسابها بالصيغة t = 3*R*C (زمن شحن المكثف إلى 95% من الحجم الاسمي. R هي مقاومة الدائرة، C هي سعة المكثف) هذه هي الطريقة التي يتصرف بها المكثف دائرة العاصمة. يتصرف بشكل مختلف تماما في دائرة متغيرة!

مكثف في دائرة التيار المتردد

ما هو التيار المتردد؟ يحدث هذا عندما "تجري" الإلكترونات أولاً هناك، ثم تعود مرة أخرى. أولئك. يتغير اتجاه حركتهم طوال الوقت. ثم، إذا كان التيار المتردد يمر عبر الدائرة مع المكثف، فسوف تتراكم إما شحنة "+" أو شحنة "-" على كل من لوحاته. أولئك. سوف يتدفق تيار التيار المتردد فعليًا. وهذا يعني أن التيار المتردد يتدفق "دون عوائق" عبر المكثف.

يمكن تصميم هذه العملية برمتها باستخدام طريقة القياس الهيدروليكي. توضح الصورة أدناه نظيرًا لدائرة التيار المتردد. يدفع المكبس السائل إلى الأمام وإلى الخلف. وهذا يتسبب في دوران المكره ذهابًا وإيابًا. اتضح أنه تدفق متناوب للسائل (نقرأ التيار المتردد).

لنضع الآن وسط مكثف على شكل غشاء بين مصدر القوة (المكبس) والدفاعة ونحلل ما الذي سيتغير.

ويبدو أن شيئا لن يتغير. تمامًا كما قام السائل بحركات تذبذبية، فإنه يستمر في القيام بذلك، تمامًا كما تذبذبت المكره بسبب ذلك، فسوف يستمر في التذبذب. وهذا يعني أن غشاءنا ليس عائقًا أمام التدفق المتغير. وينطبق الشيء نفسه على المكثف الإلكتروني.

الحقيقة هي أنه على الرغم من أن الإلكترونات التي تعمل في سلسلة لا تعبر العازل الكهربائي (الغشاء) بين ألواح المكثف، إلا أن حركتها خارج المكثف تكون متذبذبة (ذهابًا وإيابًا)، أي. تدفقات التيار المتردد. ايه!

وبالتالي، يمرر المكثف التيار المتردد ويمنع التيار المباشر. يعد هذا مناسبًا للغاية عندما تحتاج إلى إزالة المكون الثابت في الإشارة، على سبيل المثال، عند إخراج/إدخال مضخم الصوت أو عندما تريد النظر فقط إلى الجزء المتغير من الإشارة (تموج عند خرج المصدر الجهد المستمر).

مفاعلة مكثف

المكثف لديه مقاومة! من حيث المبدأ، يمكن افتراض ذلك من حقيقة أنه لا يمر عبره تيار مباشر، كما لو كان مقاومًا ذو مقاومة عالية جدًا.

شيء آخر هو التيار المتردد - فهو يمر ولكنه يواجه مقاومة من المكثف:

و - التردد، ج - سعة المكثف. إذا نظرت بعناية إلى الصيغة، سترى أنه إذا كان التيار ثابتًا، فإن f = 0 وبعد ذلك (سامحني علماء الرياضيات المناضلون!) X c = إنفينيتي.ولا يوجد تيار مباشر عبر المكثف.

لكن مقاومة التيار المتردد ستتغير حسب تردده وسعة المكثف. كلما زاد تردد التيار وسعة المكثف، قلت مقاومته لهذا التيار، والعكس صحيح. كلما تغير الجهد بشكل أسرع
الجهد، كلما زاد التيار عبر المكثف، وهذا ما يفسر انخفاض Xc مع زيادة التردد.

بالمناسبة، هناك ميزة أخرى للمكثف وهي أنه لا يولد طاقة، ولا يسخن! ولذلك، يتم استخدامه في بعض الأحيان لتخميد الجهد حيث يدخن المقاوم. على سبيل المثال، لتقليل جهد الشبكة من 220 فولت إلى 127 فولت. وشيء آخر:

يتناسب التيار في المكثف مع سرعة الجهد المطبق على أطرافه

أين يتم استخدام المكثفات؟

نعم، أينما تكون خصائصها مطلوبة (عدم السماح للتيار المباشر بالمرور، والقدرة على تجميع الطاقة الكهربائية وتغيير مقاومتها حسب التردد)، في المرشحات، في الدوائر التذبذبية، في مضاعفات الجهد، إلخ.

ما هي أنواع المكثفات الموجودة؟

تنتج الصناعة الكثير أنواع مختلفةالمكثفات. كل واحد منهم لديه مزايا وعيوب معينة. بعضها لديه تيار تسرب منخفض، والبعض الآخر لديه سعة كبيرة، والبعض الآخر لديه شيء آخر. اعتمادا على هذه المؤشرات، يتم اختيار المكثفات.

هواة الراديو، وخاصة المبتدئين مثلنا، لا يزعجون أنفسهم كثيرًا ويراهنون على ما يمكنهم العثور عليه. ومع ذلك، يجب أن تعرف ما هي الأنواع الرئيسية للمكثفات الموجودة في الطبيعة.

تُظهر الصورة فصلًا تقليديًا جدًا للمكثفات. لقد قمت بتجميعها حسب ذوقي وأعجبني لأنه من الواضح على الفور ما إذا كانت المكثفات المتغيرة موجودة، وما هي أنواع المكثفات الدائمة الموجودة، وما هي العوازل الكهربائية المستخدمة في المكثفات الشائعة. بشكل عام، كل ما يحتاجه هواة الراديو.

لديهم تيار تسرب منخفض، وأبعاد صغيرة، ومحاثة منخفضة، وقادرون على العمل عند ترددات عاليةوفي دوائر التيار المباشر والنابض والمتناوب.

يتم إنتاجها في مجموعة واسعة من الفولتية والسعات التشغيلية: من 2 إلى 20000 pF، واعتمادًا على التصميم، تتحمل الفولتية حتى 30 كيلو فولت. ولكن في أغلب الأحيان سوف تقابل المكثفات السيراميكيةمع جهد تشغيل يصل إلى 50 فولت.

بصراحة، لا أعرف إذا كان سيتم إطلاق سراحهم الآن. ولكن في السابق، تم استخدام الميكا كمادة عازلة في مثل هذه المكثفات. ويتكون المكثف نفسه من مجموعة من ألواح الميكا، حيث تم وضع الألواح على كلا الجانبين، ثم تم جمع هذه اللوحات في "حزمة" وتعبئتها في علبة.

تبلغ سعتها عادةً عدة آلاف إلى عشرات الآلاف من بيكوفوراد وتعمل في نطاق جهد يتراوح من 200 فولت إلى 1500 فولت.

المكثفات الورقية

تحتوي هذه المكثفات على ورق مكثف كمادة عازلة، وشرائط من الألومنيوم كألواح. يتم لف شرائح طويلة من رقائق الألومنيوم مع شريط من الورق يقع بينها وتعبئتها في مبيت. هذه هي الحيلة.

تأتي هذه المكثفات بسعات تتراوح من آلاف بيكوفوراد إلى 30 ميكروفورد، ويمكنها تحمل الفولتية من 160 إلى 1500 فولت.

تقول الشائعات أنها تحظى الآن بتقدير عشاق الموسيقى. لست متفاجئًا - فلديهم أيضًا أسلاك موصلة أحادية الجانب...

من حيث المبدأ، المكثفات العادية مع البوليستر كمادة عازلة. يتراوح نطاق السعات من 1 nF إلى 15 mF عند جهد تشغيل من 50 فولت إلى 1500 فولت.

المكثفات من هذا النوع لها ميزتان لا يمكن إنكارهما. أولاً، يمكن تصنيعها بتفاوت بسيط جدًا يصل إلى 1% فقط. لذلك، إذا كانت 100 pF، فإن السعة هي 100 pF +/- 1%. والثاني هو أن جهد التشغيل الخاص بهم يمكن أن يصل إلى 3 كيلو فولت (والسعة من 100 pF إلى 10 mF)

المكثفات الالكتروليتية

تختلف هذه المكثفات عن غيرها من حيث أنه لا يمكن توصيلها إلا بدائرة تيار مباشر أو نابض. إنهم قطبيون. لديهم زائد وناقص. هذا يرجع إلى تصميمهم. وإذا تم تشغيل هذا المكثف في الاتجاه المعاكس، فمن المرجح أن ينتفخ. وقبل أن ينفجروا أيضًا بمرح، ولكن بشكل غير آمن. هناك المكثفات كهربائياالألومنيوم والتنتالوم.

تم تصميم المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم تقريبًا مثل المكثفات الورقية، مع الاختلاف الوحيد وهو أن ألواح هذا المكثف عبارة عن شرائح من الورق والألومنيوم. يتم تشريب الورق بالإلكتروليت، ويتم وضع طبقة رقيقة من الأكسيد على شريط الألومنيوم، الذي يعمل بمثابة عازل. إذا قمت بتطبيق تيار متناوب على هذا المكثف أو قمت بإعادته إلى قطبية الخرج، فسوف يغلي المنحل بالكهرباء وسيفشل المكثف.

تتمتع المكثفات الإلكتروليتية بسعة كبيرة إلى حد ما، ولهذا السبب يتم استخدامها، على سبيل المثال، غالبًا في دوائر المقومات.

ربما هذا كل شيء. تُركت خلف الكواليس مكثفات ذات عازل كهربائي مصنوع من البولي كربونات والبوليسترين وربما العديد من الأنواع الأخرى. لكنني أعتقد أن هذا سيكون غير ضروري.

يتبع...

في الجزء الثاني، أخطط لعرض أمثلة على الاستخدامات النموذجية للمكثفات.

1

مكثف كهربائي - العنصر الدائرة الكهربائية، مصممة لاستخدام السعة الكهربائية.

المكثف هو عنصر سلبي في الدائرة الكهربائية. تتكون عادة من قطبين كهربائيين على شكل صفائح أو أسطوانات (تسمى صفائح)، يفصل بينهما عازل يكون سمكه صغيراً مقارنة بحجم الصفائح. عند تطبيق ثابت الجهد الكهربائيتتدفق شحنة كهربائية إلى ألواح المكثف، لشحن ألواح المكثف، ونتيجة لذلك ينشأ مجال كهربائي بين الألواح. بعد ظهور هذا الحقل، يتوقف التيار. يمكن فصل المكثف المشحون بهذه الطريقة عن المصدر واستخدامه لتخزين الطاقة المخزنة فيه. الطاقة الكهربائية. لتخزين الطاقة الكهربائية، تم اختراع المكثف في عام 1745 من قبل الفيزيائيين إيوالد يورغن فون كليستيم من ألمانيا والهولندي بيتر فان موشنبروك. تم تصنيع أول مكثف بواسطتهم في مختبر بمدينة لايدن وفي مكانهم...

0 0

2

هل يتدفق التيار عبر المكثف؟

هل يمر التيار الكهربائي عبر المكثف أم لا؟ تظهر تجربة راديو الهواة اليومية بشكل مقنع أن التيار المباشر لا يمر، ولكن التيار المتردد يمر.

ويمكن تأكيد ذلك بسهولة عن طريق التجارب. يمكنك إضاءة المصباح الكهربائي عن طريق توصيله بمصدر طاقة التيار المتردد من خلال مكثف. سيستمر مكبر الصوت أو الهواتف في العمل إذا كانت متصلة بجهاز الاستقبال ليس بشكل مباشر، ولكن من خلال مكثف.

يتكون المكثف من لوحين معدنيين أو أكثر مفصولين بمادة عازلة. غالبًا ما يكون هذا العازل هو الميكا أو الهواء أو السيراميك، وهي أفضل العوازل. ومن الطبيعي أن التيار المباشر لا يمكن أن يمر عبر مثل هذا العازل. ولكن لماذا يمر التيار المتردد من خلاله؟ يبدو هذا أكثر غرابة نظرًا لأن نفس السيراميك على شكل بكرات من البورسلين، على سبيل المثال، يعزل تمامًا أسلاك التيار المتردد، وتعمل الميكا بشكل مثالي كعازل...

0 0

3

حول شحنة المكثف.

دعونا نغلق الدائرة. سوف يتدفق تيار شحن المكثف عبر الدائرة. وهذا يعني أن بعض الإلكترونات من اللوحة اليسرى للمكثف سوف تذهب إلى السلك، وسوف يذهب نفس العدد من الإلكترونات من السلك إلى اللوحة اليمنى. سيتم شحن كلا اللوحين بشحنات متضادة بنفس الحجم.

سيكون هناك مجال كهربائي بين اللوحات في العازل الكهربائي.

الآن دعونا نفتح الدائرة. سيبقى المكثف مشحونا. دعونا نختصر بطانتها بقطعة من الأسلاك. سيتم تفريغ المكثف على الفور. هذا يعني أن الفائض من الإلكترونات سينتقل من اللوحة اليمنى إلى السلك، وسينتقل نقص الإلكترونات من السلك إلى اللوحة اليسرى. سيكون هناك كميات متساوية من الإلكترونات على كلا اللوحين، وسيتم تفريغ المكثف.

ما الجهد الذي يشحنه المكثف؟

يتم شحنه بالجهد المطبق عليه من مصدر الطاقة.

مقاومة المكثفات.

دعونا نغلق...

0 0

4

08.11.2014 18:23

تذكر ما هو مكثف؟ دعني أذكرك. يتكون المكثف، المعروف أيضًا باسم "كوندر"، من لوحين معزولين. عندما يتم تطبيق جهد ثابت لفترة وجيزة على المكثف، فإنه يشحن هذه الشحنة ويحتفظ بها. تعتمد سعة المكثف على عدد "الأماكن" المخصصة للألواح، بالإضافة إلى المسافة بينها. دعونا نلقي نظرة أبسط مخططحاوية مشحونة بالفعل:

لذلك، هنا نرى ثمانية "إيجابيات" على غلاف واحد، ونفس العدد من "السلبيات" على الآخر. حسنًا، كما تعلم، تتجاذب الأضداد) وكلما كانت المسافة بين اللوحين أصغر، كان "الحب" أقوى، لذلك فإن الزائد "يحب" الناقص، وبما أن الحب متبادل، فهذا يعني أن الناقص "يحب" أيضًا. الزائد)) ولذلك فإن هذا الجذب يمنع المكثف المشحون بالفعل من التفريغ.

من أجل تفريغ المكثف، يكفي بناء "جسر" بحيث تلتقي "الإيجابيات" و "السلبيات". هذا غبي...

0 0

5

ايليا / 18:21 08.12.2014 #

يتكون المكثف من قطعتين من الرقائق (البطانة) مع قطعة من الورق في المنتصف. (لن نتحدث عن الميكا، والفلوروبلاستيك، والسيراميك، والإلكتروليتات، وما إلى ذلك في الوقت الحالي).
قطعة الورق لا توصل التيار، وبالتالي فإن المكثف لا يوصل التيار.
إذا كان التيار متناوبًا، فإن الإلكترونات المندفعة إلى القطعة الأولى من الرقاقة تشحنها.
ولكن، كما تعلم، فإن الشحنات المتشابهة تتنافر، لذا تهرب الإلكترونات من القطعة الأخرى.
ومع وصول عدد كبير من الإلكترونات إلى إحدى الصفائح، هرب الكثير منها من اللوحة الأخرى.
يعتمد عدد الإلكترونات التي جاءت وذهبت (التيار) على جهد وسعة المكثف (أي على حجم قطع الرقاقة وسمك الورق بينها).

سأحاول أن أشرح ذلك بمزيد من التفصيل باستخدام أصابعي، أو بالأحرى على الماء.
ما هو التيار المباشر؟ تخيل أن الماء (التيار) يتدفق عبر خرطوم (سلك) في اتجاه واحد.
ما هو التيار المتردد؟ هذا مرة أخرى عبارة عن ماء في خرطوم، لكنه لم يعد يتدفق في اتجاه واحد، بل يهتز ذهابًا وإيابًا بقوة معينة...

0 0

6

هل يمر التيار الكهربائي عبر المكثف أم لا؟

تظهر تجربة راديو الهواة اليومية بشكل مقنع أن التيار المباشر لا يمر، ولكن التيار المتردد يمر. ويمكن تأكيد ذلك بسهولة عن طريق التجارب. يمكنك إضاءة المصباح الكهربائي عن طريق توصيله بمصدر طاقة التيار المتردد من خلال مكثف. سيستمر مكبر الصوت أو الهواتف في العمل إذا كانت متصلة بجهاز الاستقبال ليس بشكل مباشر، ولكن من خلال مكثف.

يتكون المكثف من لوحين معدنيين أو أكثر مفصولين بمادة عازلة. غالبًا ما يكون هذا العازل هو الميكا أو الهواء أو السيراميك*، وهي أفضل العوازل. ومن الطبيعي أن التيار المباشر لا يمكن أن يمر عبر مثل هذا العازل. ولكن لماذا يمر التيار المتردد من خلاله؟ يبدو هذا أكثر غرابة نظرًا لأن نفس السيراميك على شكل بكرات من البورسلين ، على سبيل المثال ، تعزل تمامًا أسلاك التيار المتردد ، وتعمل الميكا بشكل مثالي كعازل في مكاوي اللحام والمكاوي الكهربائية وغيرها...

0 0

7

اشترك في مجموعة فكونتاكتي الخاصة بنا - والفيسبوك - * تقول تجربة راديو الهواة اليومية بشكل مقنع أن التيار المباشر لا يمر عبر مكثف، ولكن التيار المتردد يمر عبره. على سبيل المثال، يمكنك توصيل مصباح أو مكبر صوت من خلال مكثف، وسوف يستمرون في العمل. لفهم سبب حدوث ذلك، دعونا نلقي نظرة على تصميم المكثف. يتكون المكثف من لوحين معدنيين أو أكثر مفصولين بمادة عازلة. غالبًا ما يكون هذا العازل هو الميكا أو الهواء أو السيراميك، وهي أفضل العوازل. ومن الطبيعي أن التيار المباشر لا يمكن أن يمر عبر مثل هذا العازل. ولكن لماذا يمر التيار المتردد من خلاله؟ يبدو هذا أكثر غرابة لأن نفس السيراميك على شكل بكرات خزفية ، على سبيل المثال ، تعمل على عزل أسلاك التيار المتردد بشكل مثالي ، وتعمل الميكا بشكل مثالي كعازل في مكاوي اللحام والمكاوي الكهربائية وغيرها. أجهزة التدفئة، تعمل بشكل صحيح من ...

0 0

8

اشترك في مجموعة فكونتاكتي لدينا - http://vk.com/chipidip،
والفيسبوك - https://www.facebook.com/chipidip

*
تُظهر تجربة راديو الهواة اليومية بشكل مقنع أن التيار المباشر لا يمر عبر المكثف، ولكن التيار المتردد يمر عبره. على سبيل المثال، يمكنك توصيل مصباح أو مكبر صوت من خلال مكثف، وسوف يستمرون في العمل. لفهم سبب حدوث ذلك، دعونا نلقي نظرة على تصميم المكثف. يتكون المكثف من لوحين معدنيين أو أكثر مفصولين بمادة عازلة. غالبًا ما يكون هذا العازل هو الميكا أو الهواء أو السيراميك، وهي أفضل العوازل. ومن الطبيعي أن التيار المباشر لا يمكن أن يمر عبر مثل هذا العازل. ولكن لماذا يمر التيار المتردد من خلاله؟ يبدو هذا أكثر غرابة لأن نفس السيراميك على شكل بكرات من البورسلين، على سبيل المثال، تعزل أسلاك التيار المتردد بشكل مثالي، وتعمل الميكا بشكل مثالي كعازل في مكاوي اللحام...

0 0