السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ..
المكثفات الكهربائية
المقدمة :
كثيراً ما نسمع عن المكثفات الكهربائية، لكن قليل مانفكر فيها، فهل فكرت مره في أنواع المكثفات؟ و هل فكرت في استعمالاتها ؟ بل و هلفكرة مره في أي شي يتعلق بهذه المكثفات ؟؟إن كنت قد فكرت في هذه الأمور أو لم تكن فدعنا نتعرف معاً على هذهالمكثفات الكهربائية، دعنا نحيط بأهم الأفكار التي سنتناولها في هذا التقرير البسيطفي البداية: ما هو المكثف ؟المكثف ما هو إلا جهاز يعمل على تخزين الشحنات الكهربائية.
أما عن أهم الأفكار التي سوف أتحدث عنها في هذا التقريرهي:
أولاً: تكوين المكثفات و تسميتها بحسب المواد المكونة لها ثانيا: السعة الكهربية للمكثف ثالثاً: العوامل المؤثرة على سعة المكثف رابعاً: مقاومة المكثف الأومية خامساً: توصيل المكثفات علىالتوازي سادساً: توصيل المكثفات على التوالي سابعاً: أنواعوأشكال المكثفات ثامناً:استعمالات المكثف في الدائرة إلكترونيه.
العرض:من الشكلنلاحظ أن المكثف مصنوع من لوحين موازيين يفصلهم فراغ وهذا الفراغ يسمى الطبقةالعازلة وتختلف أنواع المكثفات على نوع الطبقة العازلة منها مكثفات السيراميك, الميكا, البوليستر, ورق هوائي إلى أخره.
تكوين المكثفات و تسميتها بحسب المواد المكونةلها :
يتكون المكثف الكهربي منلوحين من مادة موصلة بينهما مادة عازلة، ويتحدد نوع المكثف على حسب المادة العازلةالمستخدمة في صناعته، فإذا كانت المادة العازلة الموجودة بين لوحي المكثف هي الهواءفيطلق على المكثف في هذه الحالة اسم المكثف الهوائي، وإذا كانت مصنوعة من مادةالبلاستيك سمي مكثف بلاستيك، وإذا كانت المادة العازلة من الميكا أطلق على المكثف اسم مكثف ميكا وإذا كانت المادة العازلة من السيراميك أطلق على المكثف اسم المكثف السيراميك، أما إذا استخدم محلول كيماوي كمادة عازلة بين لوحي المكثف أطلق على المكثف اسم المكثف الكيماوي أو الالكترولتي.
السعة:تعرف قدرة المكثف على تخزين الشحنة الكهربيةبالسعة الكهربية أو السعة ووحدة قياسها الفاراد، وتحسب قيمة سعة المكثف كالآتي:
العوامل المؤثرة على سعةالمكثف:يوجد ثلاثة عوامل أساسية تؤثر على سعة المكثف بصورة مباشرة وهذه العواملهي:
أ- المساحة السطحية لألواحالمكثف (a):
إن سعة المكثف تتناسب طرديا مع المساحة السطحية للألواح، فإذا زادتمساحة سطح اللوح زادت سعة المكثف وذلك لزيادة استيعابه للشحنات الكهربائية، وبالعكستقل سعة المكثف كلما قلت هذه المساحة.
ب- المسافة بين الألواح (d):
تقل السعة عندما تزداد المسافة بينالألواح وتزداد كلما قلت تلك المسافة أي أنه يوجد تناسب عكسي بين سعة المكثفوالمساحة بين ألواحه.
ج- الوسطالعازل (المادة العازلة) .تتغير سعة المكثف بتغير المادة العازلة بين الألواحويعتبر الهواء الوحدة الأساسية لمقارنة قابلية عزل المواد الأخرى المستعملة فيصناعة المكثفات. يوجد لكل مادة ثابت عزل يطلق عليه ابسلونالمفاعلة (مقاومة المكثف الأومية) .المكثف الكهربيله مقاومة أوميةXc (لأنها تقاس بوحدة الأوم) تتغير مع التردد (F) وتتناسب عكسيا معكل من السعةC والترددF، ويمكن حسابها من القانونالتالي:
توصيل المكثفات علىالتوازي:توصل المكثفات على التوازي للحصول على سعة كلية كبيرة تساوي مجموع سعةالمكثفات المتصلة على التوازي في الدائرة.
على التوازي (تفريغ المكثفتوصل المكثف والمقاومة على التوازي ويتم التسريب أو التفريغ تدريجياوتعمل المقاومة على تبطيأ عملية التفريغ للمكثف كما هو موضح
توصيل المكثفات علىالتوالي:توصل المكثفات على التوالي للحصول على سعة كلية صغيرة أقل من أصغر سعةمكثف موجودة في الدائرة.
على التوالي (شحن المكثف ) :
توصيل المكثف والمقاومة على التوالي ويتم التشحين تدريجيا وتعملالمقاومة هنا على عملية تبطيأ تشحين المكثف كما هو موضحأنواع المكثفات:يطلق على المكثف ذي السعة الثابتة(المكثف الثابت)، أما المكثف الذي يمكن تغيير سعته (وذلك بتغيير المساحة المحصورةبين الألواح) فيطلق عليه اسم المكثف المتغير. يوجد أيضا نوع ثالث من المكثفات يمكنأن نتحكم في تغيير سعته، أو يترك دون تعديل لفترات زمنية طويلة ويطلق عليه اسم(مكثف تريمر) الذي قد نلجأ لضبط قيمته عند إجراء أعمال الصيانة والإصلاح في الدائرةالإلكترونية. والشكل التالي يبين الرموز الاصطلاحية لهذه الأنواع منالمكثفات.
تصنع المكثفات بأحجام وأشكالمتنوعة وعادة تكتب القيم عليها أو تكون عليها الأطواق كما في المقاومة.
وهناك شكلانللمكثفات:1.مكثفات تشبهالمقومات ويخرج منها سلكين لأسفلAXIAL.
2.مكثفات تخرج من أسفلها نهاية أطرافالأسلاك RADIAL.
1.المكثفمتوازي اللوحين: يتكون من لوحين موصلين متوازيينتفصلهما مسافة صغيرة بالنسبة لأبعادها، وكلما كانتالمسافة بين اللوحين صغيرة كان الجهدصغيراً. و تزيد تبعاً لذلك سعة المكثف، كما تزيد السعة أيضاً معزيادة مساحة لوحي المكثف المستوي.
2.المكثف الكروي:
يتكون من موصلينكرويين متحدين في المركز، فإذا كانت شحنة الكرة الداخلية موجبة ووصلتالكرة الخارجية بالأرضفانه ينشأ عن هذا الترتيب شحنة تأثيرية على الكرة الخارجية وهيمساويةتماماً للشحنة الداخليةبالقيمة المطلقة. و إذا فرضنا أن شحنة الكرة الخارجية هي موجبة و بذلك تتولد شحنةتأثيرية تظل مقيدة على سطح الكرة الداخلية و أما الشحنة المطلقة فتتسرب إلىالأرض.
3.المكثفالاسطواني:يتكون من اسطوانتين متحدتي المركز، والسعة الكهربية تعتمد على الشكلالهندسي لنوع المكثف.
4.المكثفذو الحلقة الحارسة:لضمان انتظام المجال بين لوحي المكثف، استعمل العالم لورد كلفنصفيحة دائرية على شكل قرص يحيط به حلقة دائرية تسمى بالحلقة الحارسة، بحيث يكونمجموع مساحتيهما يساوي مساحة الصفيحة الدائرية الأخرى للمكثف. و يشحن القرص والحلقة دائماً بالجهد نفسه و يكون تفريغ القرص منفصلاً عن الحلقة بحيث يمكن قياسشحنة القرص بصورة مستقلة.
استعمالات المكثف في الدائرة إلكترونية:1.يستعمل المكثف لإمرارالتيار المتغير ومنع مرور التيار المستمر في الدائرة الإلكترونية، حيث يعمل (كمكثفربط Coupling أو (مكثف تسريب Bypass كما هو مبين في الأشكالالتالية.
2.يستعمل المكثفالكيماوي للشحن والتفريغ في دوائر التنعيم التي تحول التيار المتغير إلى تيارمستمر.
3.يستعمل المكثفالكيماوي كبير السعة في دوائر فلاش كاميرا التصوير حيث يخزن شحنات كهربية عالية،وعندما يفرغ فجأة يعطي الضوء الأبيض الباهر اللازم لعمليةالتصوير.
4.يستعمل المكثفالمتغير على التوازي مع ملف لاختيار المحطات (الترددات) في جهاز الراديو أو جهازالتلفزيون، كما هو مبين في الشكل التالي.
5.يوصل المكثف مع المقاومة في الدائرة الإلكترونية للحصول على أشكالموجات متنوعة ويطلق على الدائرة في هذه الحالة دائرة تفاضل أو دائرة تكامل، كما هومبين في الأشكال التالية.
لمعلوماتك:
تكتبالقيمة 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 )
.الخاتمة:
هكذانكون قد انتهينا من عرض أهم المعلومات المتعلقة بالمكثفات الكهربائية و لعلنا قدتوصلنا إلى النتائج التالية:
1.أن يمكن إيجاد سعة مكثف بقسمه الشحنة على فرق الجهد ( سع = شك ÷ جه)
2.أن من أهم العواملالمؤثرة على سعه المكثف هي مساحه السطح و المسافة بين اللوحين و نوع الوسطالعازل.
3.أن مقاومة المكثفتتناسب عكسيا مع التردد و مع السعه.
4. يمكن توصيل المكثفات على التوالي أوالتوازي.
5. هناك عدة أنواع منالمكثفات و منها ذو اللوحين المتوازين و الكروي و الاسطواني و ذو الحلقة الحارسة.
6 .تستعمل المكثفات في مكثفالربط و مكثف التسريب و الشحن و التفريغ في دوائر التنعيم و في دوائر فلاش كاميراتالتصوير و كذلك في جهاز الراديو و التلفزيون و غيرها الكثير الكثير من الاستخدامات.
و إلى هنا نكون قد ذكرناعن جميع النقاط السابقة و شرحناها بشيء من التفصيل مع الرسومات الموضحة عن كل مايتعلق بهذه المكثفات، و أتمنى أيها القارئ أن نكون قد أفدناك ولو بالشيء اليسر فيتوسيع مداركك و زيادة معلوماتك فيما يتعلق بالمكثفات الكهربائية.
م/ن
