Onliner سه‌شنبه ، 11 ژوئن ، 2019 | 12:20 بازدید: 1144 زمان مورد نیاز برای مطالعه : 10 دقیقه

کاربرد خازن: خازن عبارتست از دو صفحهٔ موازی فلزی که در میان آن لایه‌ای از هوا یا عایق قرار دارد. یکی از کاربرد های خازن‌ها این است که انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کنند و به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌شود. از خازن‌ها در مدارات به‌عنوان فیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ها به راحتی سیگنالهای متناوب را عبور می‌دهند ولی مانع عبور از سیگنالهای مستقیم می‌شوند.

کاربرد خازن چیست؟

خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند.
با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجم‌ های کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد.

ظرفيت خازن

ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانایی نگهداري انرژي الكتريكي است. ظرفيت زياد به این معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است. واحد اندازه گيري ظرفيت خازن فاراد است.

به عنوان مثال: 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد. بنابراين استفاده از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است. ميكروفاراد µF، نانوفاراد nF و پيكوفاراد pF واحدهاي كوچكتر فاراد هستند.

نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن (C) گویند؛ که مقداری ثابت است.
در این رابطه: C = ظرفیت خازن بر حسب فارادQ = بار ذخیره شده برحسب کولن V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت ε0 = قابلیت گذر دهی خلا است k (بدون یکا) = ثابت دی‌الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیط های دیگر مانند شیشه و روغن ۱ A = سطح خازن بر حسب m^2 d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب متر(m) به صفحات خازن، جوشن های خازن نیز می گویند که معمولا از آلومینیوم، نقره، قلع و روی ساخته می شوند.

به این مطلب هم سر بزنید :  میکروفیلتر برای کمپرسور

صفحات خازن َدر فاصله ای بسیار نزدیک به هم قرار می گیرند. عایق بین صفحات خازن معمولا از جنس هوا، کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم می باشد. به عایق بین صفحات خازن دی الکتریک می گویند. دی الکتریک ها انواع مختلفی دارند و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می شود، معرفی می گردند. این ضریب را ضریب دی الکتریک می نامند و آن را با εr ( اپسیلن آر ) نمایش می دهند. ضریب دی الکتریک هوا را 1 در نظر می گیرند.

ساختمان خازن

ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود: 1. صفحات هادی 2. عایق بین هادیها (دی‌الکتریک)
هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولاً صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی‌الکتریک) از جنس هوا، کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود.

هر چه ضریب دی‌الکتریک یک ماده عایق بزرگ‌تر باشد آن دی‌الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال، ضریب دی‌الکتریک هوا ۱ و ضریب دی‌الکتریک اکسید آلومینیوم ۷ می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم ۷ برابر خاصیت عایقی هوا است.

 

 

 

خازن

 

 

نحوه محاسبه ظرفیت خازن

در این قسمت قصد داریم نحوه بدست آوردن ظرفیت خازن را با مثال توضیح یدیم.

مثال ۱: قرار گرفتن خازن با دو صفحه موازی

مطابق با این شکل، دو صفحه تخت را تصور کنید که مساحت سطح هرکدام از آن‌ها برابر با A و فاصله آن‌ها برابر با d باشد. طبق شکل زیر صفحه بالا دارای بار Q+ است و صفحه پایین بار Q- را در خود دارد.

به این مطلب هم سر بزنید :  گیج فشار کمپرسور باد(مانومتر)

قرار گرفتن خازن با دو صفحه موازی

می‌توان در بین دو صفحه باتری قرار داد، این باتری در حقیقت اختلاف پتانسیلی در دو سر خازن ایجاد می‌کند که منجر به جداسازی بارها از یکدیگر می‌شود. در اینجا برای به دست آوردن ظرفیت C، در ابتدا بایستی میدان الکتریکی بین دو صفحه را بررسی کنیم. این نکته را در نظر بگیرید که یک خازن واقعی دارای اندازه‌ای محدود است. بنابراین خطوط میدان الکتریکی در لبه آن به صورت خط راست نخواهند بود. نمیتوان میدان الکتریکی را در نزدیکی لبه صفحات فقط به صورت خطوط راست تصور کرد. به این پدیده «اثر لبه» (Edge Effect) گفته می‌شود. در تصویر هم نشان داده شده که میدان الکتریکی در نزدیکی لبه بصورت منحنی در آمده است. این انحنا همان اثر لبه را نشان می‌دهد.

توصیفات بالا مربوط به حالت واقعی است. این در حالی است که به‌منظور استخراج فیزیک خازن، مطابق با شکل ۱،  زمانیکه میدان بصورت خطوطی راست  کاملا بین صفحات قرار گرفته‌ باشد. در چنین شرایطی دو صفحه موازی را فرض کنید که روبروی هم قرار گرفته و طول آن‌ها بینهایت است. چگالی سطحی الکتریکی این دو صفحه را برابر با σ فرض کنید. قانون گاوس در نزدیکی این دو صفحه را می‌توان به شکل زیر بیان کرد:

Capacitor

سطح گاوسی را در شکل زیر در نظر بگیرید که در آن سطحی به مساحت ‘A از صفحه مثبت را در بر گیرد.

Capacitor
شکل ۱

با توجه به سطح گاوس، میدان الکتریکیِ E میان دو صفحه برابر است با:

Capacitor

با محاسبه میدان الکتریکی می‌توان اختلاف پتانسیل دو صفحه را پیدا کرد. در این فرمول می‌توان با استفاده از میدان الکتریکی میان دو صفحه، اختلاف پتانسیل بین آن‌ها را بدست آورد:

به این مطلب هم سر بزنید :  رله استارت کمپرسور باد (Relay starter)

Capacitor

نکته مهم در فرمول بالا این است که مسیر انتگرال‌گیری از صفحه مثبت به سمت منفی در نظر گرفته شده است. در تمامی این مسیر بردار دیفرانسیلی جابجایی و بردار میدان الکتریکی هم‌جهت هستند. پس جهت میدان الکتریکی همواره از پتانسیل بیشتر به سمت پتانسیل کمتر است (V> V) می رود؛پس برای محاسبه ظرفیت خازن تنها از اندازه اختلاف پتانسیل استفاده می‌کنیم و علامت آن مهم نیست. در نتیجه اختلاف پتانسیل میان این دو صفحه برابر است با:

Capacitor

در بالا عنوان کردیم که ظرفیت یک خازن برابر است با  مقدار باری که با اعمال اختلاف ولتاژ ۱ ولت بین دو صفحه جابجا می‌شود. بنابراین ظرفیت خازن در این حالت با استفاده از رابطه زیر قابل توصیف است.

Capacitor

می دانیم که ظرفیت یک خازن تنها به ویژگی‌های فیزیکی آن وابسته است. برای نمونه در حالتی که دو صفحه تخت وجود داشته باشد، این پارامتر به مساحت سطح دو صفحه (A) و هم‌چنین فاصله آن‌ها (d) مرتبط است. بنابراین هر‌چه فاصله دو صفحه کمتر و یا مساحت آن‌ها بیشتر باشد، خازن ظرفیت بیشتری خواهد داشت

 

انواع خازن ها

برچسب‌ها:
مطالب مرتبط

قیمت پمپ باد حلزونی و اطلاعاتی که باید در مورد آن بدانید!

از دستگاه‌های کمپرسور برای متراکم سازی انواع سیالات استفاده می‌کنند. بسیاری از لوازم خانگی، وسایل پزشکی، صنعت حمل و نقل هوایی و هواپیما و سایر صنایع توسعه یافته از این...

میکروفیلتر برای کمپرسور

میکروفیلتر کمپرسور هوای خروجی کمپرسور حاوی بخار آب، ذرات ریز غبار، ذرات خورنده، انواع باکتری و ذرات بسیار ریز روغن است که در ترکیب با يكديگر،ماده‌ای لجن مانند با خاصیت اسیدی بر...

سوپاپ اطمینان کمپرسور

سوپاپ اطمینان کمپرسور باد سوپاپ اطمینان یک سوپاپ یکطرفه فنردار می باشد.این سوپاپ به طورفرعی روی بدنه ی مخزن قرار داردوهنگامی که فشارسیستم ازحدمعینی بالاتررفت و کلیدقطع کن کمپرسور عمل...

کلید قطع کن کمپرسور باد

تعریف کلی کلیدقطع کن کمپرسور باد کلیدقطع کن کمپرسور باد یک دستگاه مکانیکی است که بر روی مخزن نصب می شود وبرق موتور راقطع و وصل می نماید.درحالت معمولی پلاتینهای...

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *