تم النشر اليوم 12-12-2025 | مكثف (كهرباء) قوانين

قوانين

(انظر أيضا مكثف ) تعريف سعة المكثف

سعة المواسع الشحنة كولوم ÷ فرق الجهد بين طرفي المواسع فولت .

أو بالإنجليزية

< >C < >Q/< >V

حيث < >Q الشحنة كولوم < >V فرق الجهد فولت . يتضح من ذلك ان سعة المكثف تزيد بزيادة المساحة حيث أن الشحنة تزيد بزيادة مساحة سطح المكثف.

توصيل مكثفان على التوازي

capacitors in parallel.svg يسار توصيل المكثفات على التوازي. ربط مكثفين على التوازي يتم كالآتي في حالة المكثفات الأسطوانية، نوصل الصفيحة الخارجية مكثف للمكثف الأول بالصفيحة الخارجية للمكثف الثاني بسلك. بسلك آخر نوصل الصفيحة الداخلية للمكثف الأول بالصفيحة الداخلية للثاني. بعد ذلك نوصل الصفائح الخارجية بأحد أقطاب الدائرة الكهربية وليكن قطب كهربي القطب الموجب ، ونوصل السلك الآخر قطب كهربي بالقطب السالب في الدائرة. بذلك تكبر سعة المواسع طبقا للعلاقة الآتية

السعة المكافئة موسعتين مربوطة على التوازي

Ceq c1 + c2 ويتم التوصيل علي التوازي حيث يتم توصيل الأطراف السالبه مع بعضها والموجبة مع بعضها

توصيل مكثفان على التوالي

capacitors in series.svg يسار توصيل المكثفات على التوالي. في التوصيل على التوالي نوصل الصفيحة الخارجية للمكثف الأول بالصفيحة الداخلية بالمكثف الثاني بواسطة سلك. والآن نوصل الصفيحة الداخلية للمكثف الأول بالقطب الموجب في الدائرة والصقيحة لخارجية للمكثف الثاني قطب كهربائي بالقطب السالب .

السعة المكافئة ملوسعتين مربوطين على التوالي

1/س (مكافئة) 1/س1 + 1/س2 ويتم توصيل الطرف الموجب بالطرف السالب والسالب بالموجب والموجب بالسالب وهكذا -+ -+ -+ -+

أنواع المكثفات

Photo-SMDcapacitors يسار 225 أنواع صغيرة من المكثفات الإلكترونية. يتكون المكثف الكهربي من لوحين من مادة موصل كهربائي موصلة بينهما مادة عازل عازلة كما هو مبين في الشكل التالي، ويتحدد نوع المكثف على حسب المادة العازلة المستخدمة في صناعته، فإذا كانت المادة العازلة الموجودة بين لوحي المكثف هي الهواء فيطلق على المكثف في هذه الحالة اسم المكثف الهوائي ، وإذا كانت مصنوعة من مادة بلاستيك البلاستيك سمي المكثف البلاستيكي ، وإذا كانت المادة العازلة من ميكا الميكا أطلق على المكثف اسم مكثف ميكا . وإذا كانت المادة العازلة من سيراميك السيراميك أطلق على المكثف اسم مكثف سيراميكي المكثف السيراميكي . أما إذا استخدم محلول كيماوي كمادة عازلة بين لوحي المكثف أطلق على المكثف اسم مكثف كيماوي المكثف الكيماوي أو الإلكتروليتي.

السعة

تعرف قدرة المكثف على تخزين شحنة كهربية الشحنة الكهربية بالسعة الكهربية أو السعة ووحدة قياسها فاراد . اختيار سعة المكثف في دائرة كهربائية الدائرة الإلكترونية يتحدد بعاملين أساسيين هما سعة المكثف، و فرق الجهد المطبق على طرفيه، ووحدة قياس السعة فاراد . وبحسب الغرض من الاستخدام توجد مكثفات بوحدات أصغر مثل نانو فاراد و مايكرو (وحدة قياس) فاراد .

العوامل المؤثرة على سعة المكثف

يوجد ثلاثة عوامل أساسية تؤثر على سعة المكثف بصورة مباشرة وهذه العوامل هي

المساحة السطحية لألواح المكثف (a)

إن سعة المكثف تتناسب طرديا مع المساحة السطحية للألواح، فإذا زادت مساحة سطح اللوح زادت سعة المكثف وذلك لزيادة استيعابه شحنة كهربية للشحنات الكهربائية ، وبالعكس تقل سعة المكثف كلما قلت هذه المساحة.

المسافة بين الألواح (d)

تقل السعة عندما تزداد المسافة بين الألواح وتزداد كلما قلت تلك المسافة، أي أنه يوجد تناسب عكسي بين سعة المكثف والمسافة بين ألواحه.

الوسط العازل (المادة العازلة) خµ

تتغير سعة المكثف بتغير المادة العازلة بين الألواح ويعتبر الهواء الوحدة الأساسية لمقارنة قابلية عزل المواد الأخرى المستعملة في صناعة المكثفات. يوجد لكل مادة ثابت عزل يطلق عليه إبسلون خµ. مما سبق نجد أن سعة المكثف C بدلالة المساحة السطحية للوح A و المسافة بين اللوحين d و ثابت العزل للمادة العازلة خµ يكون

C frac varepsilon A d .

والجدول التالي يبين قيمة ثابت العزل < >خµr لبعض المواد المستعملة في صناعة المكثفات. و ثابت العزل < >خµ في المعادلة يساوي حاصل ضرب ثابت العزل للهواء< >خµo مضروب في ثابت العزل النسبي للمواد العازلة، بالتالي تكون

المفاعلة (مقاومة المكثف الأومية)

المكثف الكهربي له مقاومة أومية < >Xc (لأنها تقاس بوحدة الأوم) تتغير مع التردد (< >f) وتتناسب عكسيا مع كل من السعة < >C والتردد < >f، ويمكن حسابها من القانون

X_C frac 1 2pi fC

في حالة التيار المستمر تكون قيمة الترددF تساوي (صفر)، وتكون بالتالي قيمة مقاومة المكثف الأومية Xc كبيرة جدا (ما لا نهاية) وبذلك فإن المكثف يمنع مرور التيار المستمر في الدائرة، بينما يمرر التيار المتغير وهذه الخاصية تعد أهم وظائف استعمالات المكثف في الدائرة الإلكترونية.

أنواع وأشكال المكثفات

يطلق على المكثف ذي السعة الثابتة (المكثف الثابت)، أما المكثف الذي يمكن تغيير سعته (وذلك بتغيير المساحة المحصورة بين الألواح) فيطلق عليه اسم المكثف المتغير. يوجد أيضا نوع ثالث من المكثفات يمكن أن 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 الدائرة الإلكترونية. والشكل التالي يبين الرموز الاصطلاحية لهذه الأنواع من المكثفات.

استعمالات المكثف في الدائرة إلكترونية

يستعمل المكثف لترشيح إشارات التيار المتردد منع مرور التيار المستمر في الدائرة الكهربائية، حيث يعمل (كمكثف ربط) Coupling أو (مكثف تسريب) Bypass.

يستعمل المكثف الكيماوي للشحن والتفريغ في دوائر تقويم التيار التي تحول التيار المتغير إلى تيار مستمر.

يستعمل المكثف الكيماوي كبير السعة في دوائر فلاش كاميرا التصوير، حيث يخزن شحنات كهربية عالية، وعندما يُفرغ فجأة يعطي ضوءا أبيضا باهرا اللازم لالتقاط الصورة.

يستعمل المكثف المتغير على التوازي مع ملف لاختيار المحطات ( تردد الموجات) في جهاز الراديو (عملية توليف (راديو). ) أو جهاز التلفزيون، كما هو مبين في الشكل التالي.

يوصل المكثف مع المقاومة في الدائرة الإلكترونية للحصول على أشكال موجات متنوعة ويطلق على الدائرة في هذه الحالة دائرة تفاضل أو دائرة تكامل، كما هو مبين في الأشكال التالية.

Capacitor تصغير العناصر الأساسية للدائرة الكهربائية Plate Capacitor DE.svg تصغير رسم توضيحي للمكثف وبين لوحتيه مادة عازله Dielektrikum Condensators تصغير يسار أشكال مختلفة من المكثفات Thin capacitors, IPDiA, high t perature capacitors تصغير مكثفات رفيعة لتطبيقات درجة الحرارة العالية المواسع أو المكثف إنك Capacitor لات Condensatrum (يطلق عليه أيضاً متسعة أو مكثفة) هو أحد مكونات دائرة كهربائية الدوائر الكهربائية ، وهو أداة تقوم بتخزين طاقة الطاقة الكهربائية أو الشحنة الكهربائية لفترة من الزمن على شكل مجال كهربائي ، يتكوّن بين لوحين موصل كهربائي موصلين يحمل كل منهما شحنة كهرباء كهربائية متساوية في المقدار ومتعاكسة في الإشارة. ومن ثم تُستخدم الشحنة الكهربائية أو تتبدد في الوقت المناسب.المكثفات] تاريخ الولوج 10 ويفصل اللوحين مادة عازل كهربائي عازلة] (كالهواء مثلاً). عند تركيبه في دائرة كهربية يمكنه تفريغ الشحنة المخزونة فيه لحظيا، كما يمكن إعادة شحنه. والمكثفات المصنّعة لها صفائح معدنية رقيقة موصلة للكهرباء توضع فوق بعضها وبينها طبقات العوازل أو تلف حول بعضها لتصغير حجم المواسع. يطلق على المكثف أيضا اسم مواسعة أو متسعة. وفي لغة إنجليزية اللغة الإنجليزية يستخدم اسم مواسعة (Capacitor) في الوقت الحالي بشكل أكبر، فيما كان يشار له بالاسم مكثف (Condenser) في السابق. حقيقة ويتحدد نوع المكثف حسب المادة العازلة المستخدمة في صناعته، فاذا كانت من الهواء يطلق على المكثف اسم مكثف هوائي، أو بلاستيكي إذا كانت من البلاستيك ، أو مكثف ميكا، أو مكثف سيراميك وهكذا حسب نوع مادته. إذا استخدم محلول كيماوي كمادة عازلة المكثف الكيماوي أو الالكتروليتي. Capacitor sch atic with dielectric.svg upright يتسبب عزل لوحي المكثف المشحون في توليد مجال كهربائي بينهما. الشحنة السالبة -Q على اللوح A والشحنة الموجبة +Q على اللوح الآخر. المتسعات أو المكثفات أنواع تعتمد على طريقة تصنيعها واستخدامها منها - - المتسعات أو المكثفات الورقية - المتسعات أو المكثفات الكمياوية - المتسعات أو المكثفات الهوائية. تقاس سعة المكثف بوحدة مايكرو (وحدة قياس) فاراد . تعمل المتسعات تحت جهد كهربائي مختلف من بضع عشرات فولت كما في الدوائر الإلكترونية والكهربائية إلى آلاف فولت كما في شبكة كهربائية شبكات القدرة الكهربائية .