کاربرد خازن
کاربرد خازن
کاربرد خازن
ظرفیت
بنابراین استفاده از واحدهای کوچکتر نیز در خازنها مرسوم است. میکروفاراد µF، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچکتر فاراد هستند.
µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F
n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF
p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF
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. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل میشود:
الف – صفحات هادی ب – عایق بین هادیها (دی الکتریک) ساختمان خازن 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 (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده میشود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 میباشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است. انواع خازن الف- خازنهای ثابت • سرامیکی • خازنهای ورقهای • خازنهای میکا • خازنهای الکترولیتی o آلومینیومی o تانتالیوم
ب- خازنهای متغیر • واریابل • تریمر انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها 1. مسطح 2. کروی 3. استوانهای انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها 1. خازن کاغذی 2. خازن الکترونیکی 3. خازن سرامیکی 4. خازن متغییر
خازن کروی
C = kε0 A/d
= C ظرفیت خازن بر حسب فاراد
=Q بار ذخیره شده برحسب کولن
=V اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت
=ε0 قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: C2/N.m2 8.85 × 12-10
K(بدون یکا) = ثابت دی الکتریک است که برای هر مادهای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ 1K= است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن 1
= A سطح خازن بر حسب m2
=d فاصله بین دو صفه خازن بر حسب m
تأثیر ماده دیالکتریک در فضای بین دو صفحه موازی یک خازن وقتی که خازنی را به مولدی وصل میکنیم؛ یک میدان یکنواخت در داخل خازن بوجود میآید. این میدان الکتریکی بر توزیع بارهای الکتریکی اتمی عایقی که در درون صفحات قرار دارد اثر میگذارد و باعث میشود که دو قطبیهای موجود در عایق طوری شکل گیری کنند؛ که در یک سمت عایق بارهای مثبت و در سمت دیگر آن بارهای منفی تجمّع کنند. توزیع بارهایی که در لبههای عایق قرار دارند؛ بر بارهای روی صفحات خازن اثر میگذارد. یعنی بارهای منفی روی لبههای عایق؛ بارهای مثبت بیشتری را روی صفحات خازن جمع میکند؛ و همینطور بارهای مثبت روی لبههای عایق بارهای منفی بیشتری را روی صفحات خازن جمع میکند. بنابراین با افزایش ثابت دی الکتریک (K) میتوان بارهای بیشتری را روی خازن جمع کرد و باعث افزایش ظرفیت یک خازن شد. با گذاشتن دی الکتریک در بین صفحات یک خازن ظرفیت آن افزایش مییابد. میدان الکتریکی درون خازن تخت در فضای بین صفحات خازن بار دار میدان الکتریکی یکنواختی برقرار میشود که جهت آن همواره از صفحه مثبت خازن به سمت صفحه منفی خازن است. اندازه میدان همواره یک عدد ثابت میباشد.
E=V/d
E :میدان الکتریکی
:V اختلاف پتانسیل دو سر خازن
:d فاصله بین دو صفحه خازن
میدان الکتریکی با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم و با فاصله بین صفحات خازن نسبت عکس دارد. به هم بستن خازنها خازنها در مدار به دو صورت بسته میشوند: 1. موازی 2. متوالی (سری) بستن خازنها به روش موازی در بستن به روش موازی بین خازنها دو نقطه اشتراک وجود دارد. در این نوع روش:
• اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است. • بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت موازی مولد V = V1 = V2 = V3
بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3
CV = C1V1 + C2V2 + C3V3
ظرفیت کل : C = C1 + C2 + C3
اندیسها مربوط به خازنهای 1 ؛ 2 و 3 میباشد. هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنها.
بستن خازنها بصورت متوالی در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده ؛ از مولد بار دریافت میکند. صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت میکنند. بنابراین اندازه بار الکتریکی روی همه خازنها در این حالت باهم برابر است. در بستن خازنها به طریق متوالی:
• بارهای روی صفحات هر خازن یکی است. • اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت متوالی:
بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3
اختلاف پتانسیل کل V = V1 = V2 = V3
q/C = q1/C1 + q2/C2 + q3/C3
C-1 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
ظرفیت کل در حالت متوالی ، وارون ظرفیت معادل ، برابر است با مجموع وارون هریک از خازنها.
انرژی ذخیره شده در خازن پر شدن یک خازن باعث بوجود آمدن بار ذخیره در روی آن میشود و این هم باعث میشود که انرژی روی صفحات ذخیره گردد. کل کاری که در فرآیند پر شدن خازن انجام میشود از طریق محاسبه بدست میآید. کاربرد خازن 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 حجمهای کوچک نگه دارند؛ به علاوه میتوان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد. خازن در اشکال مختلف ساخته میشود.
خازن وسیلهای الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد میکند. اثر خازنی خاصیتی است که سب میشود مقداری انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود و بعد از مدتی آزاد گردد. به تعبیر دیگر ، خازنها المانهایی هستند که میتوانند مقداری الکتریسیته را به صورت یک میدان الکترواستاتیک در خود ذخیره کنند. همانگونه که یک مخزن آب برای ذخیره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار میگیرد. خازنها به اشکال گوناگون ساخته میشوند و متداولترین آنها خازنهای مسطح هستند.
این نوع خازنها از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی الکتریک قرار دارد. صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصلهای بسیار نزدیک به هم قرار میگیرند. دی الکتریک انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده میشود، معرفی میگردد. این ضریب را ضریب دی الکتریک مینامند. خازنها به دو دسته کلی ثابت و متغیر تقسیم بندی میشوند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوتاند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیماند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه یک دانه عدس میباشند. خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه تقسیم میشوند:
خازنهای ثابت و خازنهای متغیر.
خازنهای ثابت
خازنهای متغیر
خازنهای سرامیکی
خازنهای ورقهای
خازنهای کاغذی
خازنهای پلاستیکی
خازنهای میکا
خازنهای الکترولیتی
خازن آلومینیومی
خازن تانتالیوم
ابعاد کوچکتر جریان نشتی کمتر عمر کارکرد طولانی از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازنهای آلومینیومی عبارتند از:
خازنهای تانتالیوم گرانتر هستند. نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند. قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند. خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند).
کد رنگی خازن ها
ترتیب رنگی خازنها به ترتیب از ۰ تا ۹ به صورت زیر است:
سیاه، قهوه ای، قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، بنفش، خاکستری، سفید
خازنها با هر ظرفیتی وجود ندارند. بطور مثال خازنهای 22 میکروفاراد یا 47 میکروفاراد وجود دارند ولی خازنهای 25 میکروفاراد یا 117 میکروفاراد وجود ندارند. دلیل اینکار چنین است :
فرض کنیم بخواهیم خازنها را با اختلاف ظرفیت ده تا ده تا بسازیم. مثلاً 10 و 20 و 30 و. .. به همین ترتیب. در ابتدا خوب بنظر میرسد ولی وقتی که به ظرفیت مثلاً 1000 برسیم چه رخ میدهد ؟
مثلاً 1000 و 1010 و 1020 و. .. که در اینصورت اختلاف بین خازن 1000 میکروفاراد با 1010 میکروفاراد بسیار کم است و فرقی با هم ندارند پس این مساله معقول بنظر نمیرسد. برای ساختن یک رنج محسوس از ارزش خازنها، میتوان برای اندازه ظرفیت از مضارب استاندارد 10 استفاده نمود. مثلاً 7/4 - 47 - 470 و. .. و یا 2/2 - 220 - 2200 و.. .
خازنهای متغیر
در مدارات تایمینگ از خازنهای ثابت استفاده میشود و اگر نیاز باشد دوره تناوب را تغییر دهیم، این عمل بکمک مقاومت انجام میشود .
خازنهای تریمر
منبع: http://www.articles.ir
/س
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}