المكثفات. مكثف كهربائي. أنواع المكثفات المكثف لا ينقل

أيها السادة، في مقال اليوم أود أن أطرح مثل هذا السؤال المثير للاهتمام مكثف التيار المتردد. هذا الموضوع مهم جدًا في الكهرباء، نظرًا لأن المكثفات موجودة في كل مكان في الدوائر ذات التيار المتردد، وفي هذا الصدد، من المفيد جدًا أن يكون لديك فهم واضح للقوانين التي تتغير بها الإشارات في هذه الحالة. سننظر في هذه القوانين اليوم، وفي النهاية سنحل مشكلة عملية واحدة وهي تحديد التيار من خلال مكثف.

أيها السادة، الآن النقطة الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لنا هي كيفية ارتباط الجهد على المكثف والتيار من خلال المكثف ببعضهما البعض في الحالة التي يكون فيها المكثف في دائرة الإشارة المتناوبة.

لماذا متغير على الفور؟ نعم، وذلك ببساطة لأن المكثف موجود في الدائرة التيار المباشرغير ملحوظة. يتدفق التيار من خلاله فقط في اللحظة الأولى أثناء تفريغ المكثف. ثم يتم شحن المكثف وهذا كل شيء، لا يوجد تيار (نعم، نعم، أسمع، لقد بدأوا بالفعل في الصراخ بأن شحنة المكثف تدوم نظريًا إلى أجل غير مسمى لفترة طويلة، وقد تكون أيضًا مقاومة للتسرب، لكننا نهمل هذا الآن). مكثف مشحون ل دائمحاضِر - كيف هذا دائرة مفتوحة. متى لدينا فرصة عاملحاضِر - كل شيء أكثر إثارة للاهتمام هنا. اتضح أنه في هذه الحالة يمكن للتيار أن يتدفق عبر المكثف ويكون المكثف في هذه الحالة مكافئًا المقاوممع بعض المقاومة المحددة جيدًا (إذا نسيت جميع أنواع تحولات الطور في الوقت الحالي، فالمزيد حول ذلك أدناه). نحن بحاجة إلى الحصول بطريقة أو بأخرى على علاقة بين التيار والجهد عبر المكثف.

في الوقت الحالي، سنفترض أنه لا يوجد سوى مكثف في دائرة التيار المتردد، وهذا كل شيء. بدون أي مكونات أخرى مثل المقاومات أو المحاثات. اسمحوا لي أن أذكرك أنه في حالة وجود مقاومات فقط في الدائرة، يتم حل هذه المشكلة بكل بساطة: التيار والجهد مترابطان من خلال قانون أوم. لقد تحدثنا عن هذا أكثر من مرة. كل شيء بسيط جدًا هناك: اقسم الجهد على المقاومة واحصل على التيار. ولكن ماذا عن المكثف؟ بعد كل شيء، المكثف ليس مقاومًا. إن فيزياء العمليات هناك مختلفة تمامًا، لذلك ليس من الممكن ببساطة توصيل التيار والجهد ببعضهما البعض بهذه الطريقة. ومع ذلك، يجب القيام بذلك، لذلك دعونا نحاول التفكير.

أولا دعونا نعود. إلى الوراء بكثير. حتى بعيدا جدا. إلى مقالتي الأولى جدًا على هذا الموقع. قد يتذكر القدامى أن هذا كان مقالًا عن القوة الحالية. في هذه المقالة بالذات، كان هناك تعبير واحد مثير للاهتمام يربط بين قوة التيار والشحنة المتدفقة عبر المقطع العرضي للموصل. هذا هو التعبير ذاته

قد يجادل شخص ما بأنه في تلك المقالة حول القوة الحالية تم الدخول Δفو Δt- بعض الكميات الصغيرة جداً من الشحنات والزمن الذي تمر فيه هذه الشحنة عبر المقطع العرضي للموصل. ومع ذلك، هنا سوف نستخدم الترميز عبر dqو dt- من خلال الفروق. سنحتاج إلى مثل هذا التمثيل في وقت لاحق. إذا لم تتعمق في براري ماتان، فذلك يعني بشكل أساسي dqو dtلا يوجد فرق معين هنا من Δفو Δt. بالطبع، يمكن للأشخاص ذوي المعرفة العميقة بالرياضيات العليا أن يجادلوا مع هذا البيان، لكنني الآن لا أريد التركيز على هذه الأشياء.

لذلك، تذكرنا التعبير عن القوة الحالية. دعونا نتذكر الآن كيف ترتبط سعة المكثف ببعضها البعض مع، تكلفة سالذي تراكم في نفسه والتوتر شعلى المكثف الذي تم تشكيله في هذه الحالة. حسنًا، نتذكر أنه إذا تراكم في المكثف نوع من الشحنة، فسوف ينشأ الجهد حتماً على لوحاته. لقد تحدثنا أيضًا عن كل هذا من قبل في هذه المقالة. سنحتاج إلى هذه الصيغة، التي تربط الشحنة بالجهد

دعونا نعبر عن شحنة المكثف من هذه الصيغة:

والآن هناك إغراء كبير جدًا لاستبدال هذا التعبير لشحنة المكثف في الصيغة السابقة لقوة التيار. ألق نظرة فاحصة - سيتم ربط القوة الحالية وسعة المكثف والجهد على المكثف! لنقم بهذا الاستبدال دون تأخير:

السعة لدينا هي الكمية ثابت. تم تحديده فقط عن طريق المكثف نفسهوبنيتها الداخلية ونوعها العازل وكل تلك الأشياء الأخرى. تحدثنا عن كل هذا بالتفصيل في أحد المقالات السابقة. ولذلك القدرة معيمكن إخراج المكثف، لأنه ثابت، بأمان كعلامة تفاضلية (هذه هي قواعد العمل مع نفس هذه الفروق). ولكن مع التوتر شلا يمكنك أن تفعل ذلك! سوف يتغير الجهد عبر المكثف بمرور الوقت. لماذا يحدث هذا؟ الجواب بسيط: مع تدفق التيار عبر ألواح المكثف، من الواضح أن الشحنة ستتغير. ومن المؤكد أن تغيير الشحن سيؤدي إلى تغير الجهد عبر المكثف. لذلك يمكن اعتبار الجهد كدالة معينة للزمن ولا يمكن إزالته من تحت الفارق. لذلك، بعد إجراء التحويلات المذكورة أعلاه، نحصل على الإدخال التالي:

أيها السادة، أسارع إلى تهنئتكم - لقد تلقينا للتو التعبير الأكثر فائدة، والذي يربط الجهد المطبق على المكثف والتيار الذي يتدفق من خلاله. وبالتالي، إذا عرفنا قانون تغير الجهد، فيمكننا بسهولة إيجاد قانون تغير التيار من خلال مكثف بمجرد إيجاد المشتقة.

ولكن ماذا عن الحالة المعاكسة؟ لنفترض أننا نعرف قانون تغير التيار عبر مكثف ونريد إيجاد قانون تغير الجهد عبره. ربما يكون القراء المطلعون على الرياضيات قد خمنوا بالفعل أنه لحل هذه المشكلة يكفي ببساطة دمج التعبير المكتوب أعلاه. أي أن النتيجة ستبدو كما يلي:

في الواقع، كلا التعبيرين يدوران حول نفس الشيء. الأمر فقط أن الأول يستخدم في الحالة التي نعرف فيها قانون تغير الجهد عبر المكثف ونريد إيجاد قانون تغير التيار من خلاله، والثاني عندما نعرف كيف يتغير التيار عبر المكثف ونريد إيجاد قانون تغير الجهد. لكي تتذكروا هذا الأمر برمته بشكل أفضل، أيها السادة، أعددت لكم صورة توضيحية. هو مبين في الشكل 1.

الشكل 1 - صورة توضيحية

إنه يصور بشكل أساسي الاستنتاجات في شكل مكثف سيكون من الجيد تذكره.

أيها السادة، يرجى ملاحظة - التعبيرات الناتجة صالحة لأي قانون للتغيير في التيار والجهد.ليس من الضروري أن يكون هناك جيب أو جيب التمام أو متعرج أو أي شيء آخر. إذا كان لديك بعض القوانين التعسفية تمامًا، وحتى البرية تمامًا، والتي لم يتم وصفها في أي أدبيات، فقانون تغيير الجهد ش (ر)، الموردة للمكثف، يمكنك من خلال تمييزه تحديد قانون التغيير في التيار من خلال المكثف. وبالمثل، إذا كنت تعرف قانون تغير التيار عبر المكثف هو - هي)بعد ذلك، بعد العثور على التكامل، يمكنك معرفة كيف سيتغير الجهد.

لذلك، اكتشفنا كيفية توصيل التيار والجهد مع بعضهما البعض على الإطلاق، حتى الخيارات الأكثر جنونا لتغييرها. لكن بعض الحالات الخاصة ليست أقل إثارة للاهتمام. على سبيل المثال، حالة الشخص الذي وقع في حبنا جميعًا بالفعل الجيوب الأنفيةحاضِر دعونا نتعامل معها الآن.

دع الجهد عبر مكثف من السعة جيتغير وفقا لقانون الجيب بهذه الطريقة

لقد ناقشنا بالتفصيل قبل قليل ما هي الكمية الفيزيائية التي تقف وراء كل حرف في هذا التعبير. فكيف سيتغير الوضع الحالي في هذه الحالة؟ باستخدام المعرفة التي اكتسبناها بالفعل، دعونا نستبدل هذا التعبير بغباء في الصيغة العامة ونوجد المشتقة

أو يمكنك كتابتها مثل هذا

أيها السادة، أريد أن أذكركم أن الفرق الوحيد بين الجيب وجيب التمام هو أن أحدهما يتم إزاحته في الطور بالنسبة للآخر بمقدار 90 درجة. حسنًا، أو بعبارة أخرى بلغة رياضية، إذن . ليس من الواضح من أين جاء هذا التعبير؟ ابحث في جوجل صيغ التخفيض. إنه أمر مفيد، ولن يضر أن نعرفه. والأفضل من ذلك، إذا كنت على دراية دائرة مثلثية، كل هذا يمكن رؤيته بوضوح شديد عليه.

أيها السادة، سأشير على الفور إلى نقطة واحدة. لن أتحدث في مقالاتي عن قواعد إيجاد المشتقات وأخذ التكاملات. أتمنى أن يكون لديك على الأقل فهم عام لهذه النقاط. ومع ذلك، حتى لو كنت لا تعرف كيفية القيام بذلك، سأحاول تقديم المادة بطريقة تجعل جوهر الأشياء واضحًا حتى بدون هذه الحسابات الوسيطة. لذلك، لقد تلقينا الآن نتيجة مهمة - إذا تغير الجهد الموجود على المكثف وفقًا لقانون الجيب، فإن التيار من خلاله سيتغير وفقًا لقانون جيب التمام. وهذا يعني أن التيار والجهد على المكثف يتحولان بالنسبة لبعضهما البعض في الطور بمقدار 90 درجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكننا بسهولة نسبيًا العثور على قيمة سعة التيار (هذه هي العوامل التي تظهر أمام الجيب). حسنًا، تلك الذروة، الحد الأقصى الذي يصل إليه التيار. كما ترون، ذلك يعتمد على القدرة جمكثف، سعة الجهد المطبق عليه شم والترددات ω . أي أنه كلما زاد الجهد المطبق، زادت سعة المكثف، وكلما زاد تردد تغير الجهد، زادت سعة التيار عبر المكثف. دعونا نبني رسمًا بيانيًا، يصور في مجال واحد التيار عبر المكثف والجهد عبر المكثف. بدون أرقام محددة حتى الآن، سنعرض فقط جودة الشخصية. يتم عرض هذا الرسم البياني في الشكل 2 (الصورة قابلة للنقر).

الشكل 2 - التيار عبر المكثف والجهد عبر المكثف

في الشكل 2، الرسم البياني الأزرق هو التيار الجيبي عبر المكثف، والرسم البياني الأحمر هو الجهد الجيبي عبر المكثف. من هذا الشكل، من الواضح جدًا أن التيار يتقدم على الجهد (تقع قمم الجيوب الأنفية الحالية إلى اليسارالقمم المقابلة للجهد الجيبي، أي أنها تأتي سابقًا).

دعونا الآن نقوم بالعمل في الاتجاه المعاكس. دعونا نعرف قانون التغيير الحالي أنا(ر)من خلال مكثف بسعة ج. وليكن هذا القانون أيضًا جيبيًا

دعونا نحدد كيف سيتغير الجهد على المكثف في هذه الحالة. دعونا نستخدم صيغتنا العامة مع التكامل:

ومن خلال القياس المطلق مع الحسابات المكتوبة بالفعل، يمكن تمثيل التوتر بهذه الطريقة

هنا استخدمنا مرة أخرى معلومات مثيرة للاهتمام من علم المثلثات . ومره اخرى صيغ التخفيضسوف يأتون لمساعدتك إذا لم يكن من الواضح سبب حدوث ذلك بهذه الطريقة.

ما هي النتيجة التي يمكننا استخلاصها من هذه الحسابات؟ ولا يزال الاستنتاج هو نفسه الذي تم التوصل إليه بالفعل: يتم إزاحة التيار عبر المكثف والجهد الموجود على المكثف في الطور بالنسبة لبعضهما البعض بمقدار 90 درجة. علاوة على ذلك، يتم تحويلها لسبب ما. حاضِر امامالجهد االكهربى. لماذا هو كذلك؟ ما هي فيزياء العملية وراء ذلك؟ دعونا معرفة ذلك.

دعونا نتخيل ذلك غير مشحونةقمنا بتوصيل المكثف بمصدر الجهد. في اللحظة الأولى لا توجد شحنات في المكثف على الإطلاق: يتم تفريغه. وبما أنه لا توجد رسوم، فلا يوجد جهد. ولكن هناك تيار، يظهر فورًا عند توصيل المكثف بالمصدر. هل تلاحظون أيها السادة؟ لا يوجد جهد حتى الآن (لم يتح له الوقت للزيادة)، ولكن يوجد تيار بالفعل. علاوة على ذلك، في لحظة الاتصال هذه، يكون التيار في الدائرة هو الحد الأقصى (المكثف المفرغ يعادل بشكل أساسي دائرة مقصورةالسلاسل). الكثير من الفارق بين الجهد والتيار. مع تدفق التيار، تبدأ الشحنة بالتراكم على ألواح المكثف، أي أن الجهد يبدأ في الزيادة والتيار يتناقص تدريجياً. وبعد مرور بعض الوقت، سوف تتراكم الكثير من الشحنات على اللوحات بحيث يصبح الجهد الموجود على المكثف مساوياً لجهد المصدر وسيتوقف التيار في الدائرة تمامًا.

الآن دعونا نحصل على هذا متهمنقوم بفصل المكثف عن المصدر ونقوم بتقصير الدائرة الكهربائية له. ماذا سنحصل؟ ولكن عمليا نفس الشيء. في اللحظة الأولى، سيكون التيار هو الحد الأقصى، وسيظل الجهد الموجود على المكثف كما كان دون تغيير. أي أن التيار يتقدم مرة أخرى ويتغير الجهد بعده. مع تدفق التيار، سيبدأ الجهد في الانخفاض تدريجيًا وعندما يتوقف التيار تمامًا، سيصبح أيضًا صفرًا.

للحصول على فهم أفضل لفيزياء العمليات الجارية، يمكنك استخدام مرة أخرى تشبيه السباكة. دعونا نتخيل أن المكثف المشحون هو نوع من الخزان، مليئة بالماء. يحتوي هذا الخزان على صنبور في الأسفل يمكنك من خلاله تصريف المياه. دعونا نفتح هذه الصنبور. بمجرد فتحه، سوف يتدفق الماء على الفور. وسوف ينخفض ​​الضغط في الخزان تدريجياً مع تدفق الماء للخارج. وهذا يعني، تقريبًا، أن قطرة الماء من الصنبور تفوق التغير في الضغط، تمامًا كما يتجاوز التيار في المكثف التغير في الجهد عبره.

يمكن تنفيذ تفكير مماثل للإشارة الجيبية، عندما يتغير التيار والجهد وفقًا لقانون الجيب، وفي الواقع لأي إشارة. أتمنى أن تكون النقطة واضحة.

دعونا نحظى بالقليل الحساب العمليالتيار المتردد من خلال مكثف والرسوم البيانية المؤامرة.

دعونا نحصل على مصدر للجهد الجيبي، القيمة الفعالة هي 220 فولت، والتردد 50 هرتز. حسنًا ، كل شيء هو نفسه تمامًا كما هو الحال في مآخذنا. مكثف بسعة 1 ميكروفاراد. على سبيل المثال، مكثف الفيلم K73-17، المصمم لجهد أقصى يبلغ 400 فولت (ولا ينبغي أبدًا توصيل المكثفات للجهود المنخفضة بشبكة 220 فولت)، وهو متاح بسعة 1 ميكروفاراد. لإعطائك فكرة عما نتعامل معه، في الشكل 3 قمت بوضع صورة لهذا الحيوان (شكرا لدايموند على الصورة)

الشكل 3 - البحث عن التيار عبر هذا المكثف

مطلوب تحديد السعة الحالية التي ستتدفق عبر هذا المكثف وإنشاء رسوم بيانية للتيار والجهد.

نحتاج أولاً إلى كتابة قانون تغير الجهد في المنفذ. اذا تذكرت، السعةتبلغ قيمة الجهد في هذه الحالة حوالي 311 فولت. لماذا يحدث هذا ومن أين أتى وكيفية كتابة قانون تغيرات الجهد في مأخذ التيار يمكن قراءته في هذه المقالة. وسنقدم النتيجة على الفور. لذلك، فإن الجهد في المنفذ سوف يتغير وفقا للقانون

الآن يمكننا استخدام الصيغة التي تم الحصول عليها سابقًا، والتي ستربط الجهد في المخرج بالتيار عبر المكثف. سوف تبدو النتيجة مثل هذا

لقد قمنا ببساطة بالتعويض في الصيغة العامة عن سعة المكثف المحدد في الحالة، وقيمة سعة الجهد والتردد الدائري لجهد الشبكة. ونتيجة لذلك، بعد ضرب جميع العوامل، نحصل على قانون تغير التيار التالي:

هذا كل شيء أيها السادة. اتضح أن قيمة سعة التيار عبر المكثف أقل بقليل من 100 مللي أمبير. هل هو كثير أم قليل؟ لا يمكن أن يسمى السؤال صحيحا. وفقًا لمعايير المعدات الصناعية، حيث تظهر مئات الأمبيرات الحالية، فهذا قليل جدًا. نعم ومن أجل الأجهزة المنزلية، حيث عشرات الأمبيرات ليست غير شائعة - أيضًا. ومع ذلك، حتى مثل هذا التيار يشكل خطرا كبيرا على البشر! ويترتب على ذلك أنه لا ينبغي عليك الاستيلاء على مثل هذا المكثف المتصل بشبكة 220 فولت. ومع ذلك، وفقًا لهذا المبدأ، من الممكن تصنيع ما يسمى بمصادر الطاقة باستخدام مكثف التبريد. حسنًا، هذا موضوع لمقال منفصل ولن نتطرق إليه هنا.

كل هذا جيد، لكننا نسينا تقريبا الرسوم البيانية التي يجب أن نبنيها. نحن بحاجة إلى إصلاحه على وجه السرعة! لذلك، يتم عرضها في الشكل 4 والشكل 5. في الشكل 4، يمكنك مراقبة الرسم البياني للجهد في المقبس، وفي الشكل 5 - قانون التغيير في التيار من خلال مكثف متصل بمثل هذا المقبس.

الشكل 4 - الرسم البياني لجهد المخرج

الشكل 5 - الرسم البياني للتيار من خلال مكثف

وكما نرى من هذه الصور، فإن التيار والجهد يتغيران بمقدار 90 درجة كما ينبغي. وربما تكون لدى القارئ فكرة - إذا تدفق تيار عبر مكثف وانخفض بعض الجهد عبره، فمن المحتمل أيضًا أن يتم إطلاق بعض الطاقة عبره. ومع ذلك، أسارع إلى تحذيرك - الوضع تماما بالنسبة للمكثف ليس من هذه الطريق. إذا نظرنا إلى مكثف مثالي، فلن يتم إطلاق أي طاقة عليه على الإطلاق، حتى عندما يتدفق التيار وينخفض ​​الجهد عبره. لماذا؟ كيف ذلك؟ حوله - في المقالات المقبلة. هذا كل شيء لهذا اليوم. شكرا لك على القراءة، حظا سعيدا، ونراكم في المرة القادمة!

انضم الينا

لماذا لا يمرر المكثف التيار المباشر لكنه يسمح بمرور التيار المتردد؟

1. لا يمرر التيار في المكثف، بل يمكنه فقط الشحن والتفريغ
   عند التيار المباشر، يتم شحن المكثف مرة واحدة ثم يصبح عديم الفائدة في الدائرة.
   في التيار النابض، عندما يرتفع الجهد، فإنه يشحن (يتراكم الطاقة الكهربائية)، وعندما يبدأ الجهد من المستوى الأقصى في الانخفاض، فإنه يعيد الطاقة إلى الشبكة، مع استقرار الجهد.
   في التيار المتردد، عندما يزيد الجهد من 0 إلى الحد الأقصى، يتم شحن المكثف، وعندما ينخفض ​​من الحد الأقصى إلى 0، يتم تفريغه، مما يعيد الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة، وعندما تتغير القطبية، يحدث كل شيء بنفس الطريقة تمامًا ولكن مع قطبية مختلفة .
2. يتدفق التيار فقط طالما أن المكثف قيد الشحن.
   في سلسلة التيار المباشريتم شحن المكثف بسرعة نسبيا، وبعد ذلك يتناقص التيار ويتوقف عمليا.
   في دائرة التيار المتردد، يتم شحن المكثف، ثم يتغير الجهد القطبي، ويبدأ في التفريغ، ثم يتم شحنه في الاتجاه المعاكس، وما إلى ذلك - يتدفق التيار باستمرار.
   حسنًا، تخيل وعاءً يمكنك صب الماء فيه فقط حتى يمتلئ. إذا كان الجهد ثابتًا، فسوف يمتلئ البنك ثم يتوقف التيار. وإذا كان الجهد متغيرًا، يتم سكب الماء في الجرة - سكبها - ملئها، وما إلى ذلك.
3. يعمل المكثف بالتيار المتردد والتيار المباشر، لأنه مشحون بالتيار المباشر ولا يمكنه نقل تلك الطاقة إلى أي مكان، ولهذا يتم توصيل فرع عكسي بالدائرة من خلال مفتاح لتغيير القطبية من أجل تفريغها و إفساح المجال لأجزاء جديدة، لا تتناوب مع كل دورة، يتم شحن وتفريغ الغشاء بسبب تغير الأقطاب....
4. شكرا يا شباب على المعلومات الرائعة !!!
5. من الناحية الفيزيائية البحتة: المكثف عبارة عن انقطاع في الدائرة، نظرًا لأن حشواته لا تلمس بعضها البعض، فهناك عازل بينهما. وكما نعلم، فإن العوازل لا توصل الكهرباء. وبالتالي، لا يتدفق التيار المباشر من خلاله.
   بالرغم من.. .
   يمكن للمكثف الموجود في دائرة التيار المستمر أن يوصل تيارًا في لحظة توصيله بالدائرة (يحدث شحن أو إعادة شحن للمكثف)؛ وفي نهاية العملية العابرة، لا يتدفق تيار عبر المكثف، نظرًا لأن ألواحه مفصولة بـ عازل. في دائرة التيار المتردد، يقوم بإجراء تذبذبات التيار المتردد من خلال إعادة الشحن الدوري للمكثف.

   وبالنسبة للتيار المتردد، فإن المكثف هو جزء من الدائرة المتذبذبة. إنه يلعب دور جهاز تخزين للطاقة الكهربائية، وبالاشتراك مع الملف، يتعايشان بشكل مثالي، ويحولان الطاقة الكهربائية إلى طاقة مغناطيسية ويعودان بسرعة/تردد يساوي أوميغا = 1/sqrt(C*L)

   مثال: ظاهرة مثل البرق. أعتقد أنني سمعت ذلك. ورغم أن هذا مثال سيء، إلا أن الشحن يحدث هناك من خلال الكهربة، بسبب احتكاك الهواء الجوي على سطح الأرض. لكن الانهيار دائمًا، كما هو الحال في المكثف، يحدث فقط عند الوصول إلى ما يسمى بجهد الانهيار.

   لا أعرف إذا كان هذا ساعدك :)

6. في الواقع، لا يسمح المكثف للتيار بالمرور عبر نفسه. يقوم المكثف أولاً بتجميع الشحنات على ألواحه - هناك فائض من الإلكترونات على إحدى اللوحات، ونقص في الإلكترونات على اللوحة الأخرى - ثم يطلقها، مما يؤدي إلى دائرة كهربائية خارجيةتعمل الإلكترونات ذهابًا وإيابًا - فهي تهرب من إحدى الصفائح، ثم تتجه إلى الثانية، ثم تعود. وهذا يعني أن حركة الإلكترونات ذهابًا وإيابًا في الدائرة الخارجية مضمونة، ويتدفق التيار فيها - ولكن ليس داخل المكثف.
   يُطلق على عدد الإلكترونات التي يمكن أن تقبلها لوحة المكثف بجهد فولت واحد سعة المكثف، ولكن يتم قياسها عادةً ليس بتريليونات الإلكترونات، ولكن بوحدات السعة التقليدية - الفاراد (ميكروفاراد، بيكوفاراد).
   عندما يقولون أن التيار يتدفق عبر مكثف، فهذا مجرد تبسيط. كل شيء يحدث كما لو أن التيار يتدفق عبر المكثف، على الرغم من أن التيار في الواقع يتدفق فقط من خارج المكثف.
   إذا تعمقنا في الفيزياء، فإن إعادة توزيع الطاقة في المجال بين ألواح المكثف تسمى تيار الإزاحة، على عكس تيار التوصيل، وهو حركة الشحنات، أما تيار الإزاحة فهو مفهوم من الديناميكا الكهربائية المرتبطة بمعادلات ماكسويل ، مستوى مختلف تمامًا من التجريد.

ردا على السؤال لماذا لا يمرر المكثف تيارا مباشرا بل يمرر تيارا مترددا؟ قدمها المؤلف سود 15 سودأفضل إجابة هي يتدفق التيار فقط طالما أن المكثف قيد الشحن.
في دائرة التيار المباشر، يتم شحن المكثف بسرعة نسبية، وبعد ذلك ينخفض ​​التيار ويتوقف عمليا.
في دائرة التيار المتردد، يتم شحن المكثف، ثم يتغير الجهد القطبي، ويبدأ في التفريغ، ثم يتم شحنه في الاتجاه المعاكس، وما إلى ذلك - يتدفق التيار باستمرار.
حسنًا، تخيل وعاءً يمكنك صب الماء فيه فقط حتى يمتلئ. إذا كان الجهد ثابتًا، فسوف يمتلئ البنك ثم يتوقف التيار. وإذا كان الجهد متغيرًا، يتم سكب الماء في الجرة - سكبها - ملئها، وما إلى ذلك.

الإجابة من كزة رأسك في[مبتدئ]
شكرا يا شباب على المعلومات الرائعة !!!

الإجابة من أفوتارا[المعلم]
لا يمرر التيار في المكثف، بل يمكنه فقط الشحن والتفريغ
عند التيار المباشر، يتم شحن المكثف مرة واحدة ثم يصبح عديم الفائدة في الدائرة.
في التيار النابض، عندما يرتفع الجهد، فإنه يشحن (يتراكم الطاقة الكهربائية)، وعندما يبدأ الجهد من المستوى الأقصى في الانخفاض، فإنه يعيد الطاقة إلى الشبكة، مع استقرار الجهد.
في التيار المتردد، عندما يزيد الجهد من 0 إلى الحد الأقصى، يتم شحن المكثف، وعندما ينخفض ​​من الحد الأقصى إلى 0، يتم تفريغه، مما يعيد الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة، وعندما تتغير القطبية، يحدث كل شيء بنفس الطريقة تمامًا ولكن مع قطبية مختلفة .

الإجابة من دافق[المعلم]
في الواقع، لا يسمح المكثف للتيار بالمرور عبر نفسه. يقوم المكثف أولاً بتجميع الشحنات على لوحاته - يوجد على إحدى الصفائح فائض من الإلكترونات، وعلى الآخر يوجد نقص - ثم يتخلص منها، ونتيجة لذلك، تعمل الإلكترونات ذهابًا وإيابًا في الدائرة الخارجية - فهي تعمل بعيدًا عن إحدى اللوحات، اركض إلى الثانية، ثم عد إلى الخلف. وهذا يعني أن حركة الإلكترونات ذهابًا وإيابًا في الدائرة الخارجية مضمونة، ويتدفق التيار فيها - ولكن ليس داخل المكثف.
يُطلق على عدد الإلكترونات التي يمكن أن تقبلها لوحة المكثف بجهد فولت واحد سعة المكثف، ولكن يتم قياسها عادةً ليس بتريليونات الإلكترونات، ولكن بوحدات السعة التقليدية - الفاراد (ميكروفاراد، بيكوفاراد).
عندما يقولون أن التيار يتدفق عبر مكثف، فهذا مجرد تبسيط. كل شيء يحدث كما لو أن التيار يتدفق عبر المكثف، على الرغم من أن التيار في الواقع يتدفق فقط من خارج المكثف.
إذا تعمقنا في الفيزياء، فإن إعادة توزيع الطاقة في المجال بين ألواح المكثف تسمى تيار الإزاحة، على عكس تيار التوصيل، وهو حركة الشحنات، أما تيار الإزاحة فهو مفهوم من الديناميكا الكهربائية المرتبطة بمعادلات ماكسويل ، مستوى مختلف تمامًا من التجريد.

الإجابة من حليمة[المعلم]
من الناحية الفيزيائية البحتة: المكثف عبارة عن انقطاع في الدائرة، نظرًا لأن حشواته لا تلمس بعضها البعض، فهناك عازل بينهما. وكما نعلم، فإن العوازل لا توصل الكهرباء. وبالتالي، لا يتدفق التيار المباشر من خلاله.
بالرغم من...
يمكن للمكثف الموجود في دائرة التيار المستمر أن يوصل تيارًا في لحظة توصيله بالدائرة (يحدث شحن أو إعادة شحن للمكثف)؛ وفي نهاية العملية العابرة، لا يتدفق تيار عبر المكثف، نظرًا لأن ألواحه مفصولة بـ عازل. في دائرة التيار المتردد، يقوم بإجراء تذبذبات التيار المتردد من خلال إعادة الشحن الدوري للمكثف.
وبالنسبة للتيار المتردد، فإن المكثف هو جزء من الدائرة المتذبذبة. إنه يلعب دور جهاز تخزين للطاقة الكهربائية، وبالاشتراك مع الملف، يتعايشان بشكل مثالي، ويحولان الطاقة الكهربائية إلى طاقة مغناطيسية ويعودان بسرعة/تردد يساوي أوميغا = 1/sqrt(C*L)
مثال: ظاهرة مثل البرق. أعتقد أنني سمعت ذلك. ورغم أن هذا مثال سيء، إلا أن الشحن يحدث هناك من خلال الكهربة، بسبب احتكاك الهواء الجوي على سطح الأرض. لكن الانهيار دائمًا، كما هو الحال في المكثف، يحدث فقط عند الوصول إلى ما يسمى بجهد الانهيار.
لا أعرف إذا كان هذا ساعدك :)

الإجابة من أسطورة@[مبتدئ]
يعمل المكثف بالتيار المتردد والتيار المباشر، لأنه مشحون بالتيار المباشر ولا يمكنه نقل تلك الطاقة إلى أي مكان، ولهذا يتم توصيل فرع عكسي بالدائرة من خلال مفتاح لتغيير القطبية من أجل تفريغها و إفساح المجال لأجزاء جديدة، لا تتناوب مع كل دورة، يتم شحن الشمعة وتفريغها بسبب انعكاس الأقطاب....

ينتمي المكثف النموذجي الذي يحمل تسمية الدائرة "C" إلى فئة مكونات الراديو الأكثر شيوعًا التي تعمل في كل من دوائر التيار المتردد والتيار المستمر. في الحالة الأولى، يتم استخدامه كعنصر حظر وحمل بالسعة، وفي الثانية - كرابط مرشح في دوائر المعدل مع التيار النابض. يشبه المكثف الموجود في دائرة التيار المتردد ما هو موضح في الشكل أدناه.

على عكس مكون راديو شائع آخر يسمى المقاوم، يقوم المكثف في دائرة التيار المتردد بإدخال مكون تفاعلي فيه، مما يؤدي إلى تكوين تحول طور بين القوة الدافعة الكهربية المطبقة والتيار الناتج عنها. دعونا نتعرف على ماهية المكون التفاعلي والمفاعلة السعوية بمزيد من التفصيل.

إدراج المجالات الكهرومغناطيسية الجيبية في الدائرة

أنواع الادراج

كما هو معروف، لا يمكن أن يعمل المكثف في دائرة التيار المباشر (بدون مكون متناوب).

ملحوظة!لا ينطبق هذا البيان على مرشحات التنعيم حيث يتدفق التيار النابض، وكذلك دوائر الحجب الخاصة.

يتم ملاحظة صورة مختلفة تمامًا إذا نظرنا إلى إدراج هذا العنصر في دائرة التيار المتردد، حيث يبدأ في التصرف بشكل أكثر نشاطًا ويمكنه أداء عدة وظائف في وقت واحد. في هذه الحالة يمكن استخدام المكثف للأغراض التالية:

• لمنع مكون التيار المستمر، الموجود دائمًا في أي دائرة إلكترونية؛
• من أجل خلق مقاومة في مسار انتشار المكونات عالية التردد (HF) للإشارة المعالجة؛
• كعنصر تحميل سعوي يحدد خصائص تردد الدائرة؛
• كعنصر من عناصر الدوائر التذبذبية والمرشحات الخاصة (LF و HF).

من كل ما سبق، من الواضح على الفور أنه في الغالبية العظمى من الحالات، يتم استخدام مكثف في دائرة التيار المتردد كعنصر يعتمد على التردد، والذي يمكن أن يكون له تأثير معين على الإشارات المتدفقة من خلاله.

أبسط نوع من التضمين

تظهر العمليات التي تحدث أثناء هذا التبديل في الشكل أدناه.

يمكن وصفها من خلال تقديم مفهوم القوى الدافعة الكهربية التوافقية (الجيبية)، معبرًا عنها بـش = يو كوس ω ر، وتبدو هكذا:

• ومع زيادة القوة الدافعة الكهربية المتغيرة، يتم شحن المكثف عن طريق التدفق من خلاله صدمة كهربائيةأنا، الحد الأقصى في الوقت الأولي. مع شحن السعة، تنخفض قيمة تيار الشحن تدريجيًا وتصبح صفرًا تمامًا في اللحظة التي يصل فيها المجال الكهرومغناطيسي إلى الحد الأقصى؛

مهم!يؤدي مثل هذا التغيير متعدد الاتجاهات في التيار والجهد إلى تكوين تحول طوري قدره 90 درجة بينهما مميز لهذا العنصر.

• وبهذا ينتهي الربع الأول من التذبذب الدوري.
• علاوة على ذلك، يتناقص المجال الكهرومغناطيسي الجيبي تدريجيًا، ونتيجة لذلك يبدأ المكثف في التفريغ، وفي هذا الوقت يتدفق تيار متزايد في السعة في الدائرة. في هذه الحالة، لوحظ نفس الفارق المرحلي الذي كان في الربع الأول من الفترة؛
• عند الانتهاء من هذه المرحلة، يتم تفريغ المكثف بالكامل (حيث يساوي EMF صفرًا)، ويصل التيار في الدائرة إلى الحد الأقصى؛
• مع زيادة التيار العكسي (التفريغ)، تتم إعادة شحن السعة، ونتيجة لذلك يتناقص التيار تدريجيًا إلى الصفر، ويصل المجال الكهرومغناطيسي إلى قيمته القصوى (أي، تعود العملية برمتها إلى نقطة البداية).

علاوة على ذلك، يتم تكرار جميع العمليات الموصوفة بتردد محدد بواسطة تردد المجال الكهرومغناطيسي الخارجي. يمكن اعتبار تحول الطور بين التيار والمجال الكهرومغناطيسي نوعًا من المقاومة للتغير في الجهد على المكثف (تأخره عن التقلبات الحالية).

السعة

مفهوم القدرة

عند دراسة العمليات التي تحدث في الدوائر مع مكثف متصل بها، تم اكتشاف أن أوقات الشحن والتفريغ لعينات مختلفة من هذا العنصر تختلف بشكل كبير عن بعضها البعض. بناءً على هذه الحقيقة، تم تقديم مفهوم السعة، والتي تم تعريفها على أنها قدرة المكثف على تجميع الشحنة تحت تأثير جهد معين:

بعد ذلك يمكن تمثيل التغير في الشحنة على لوحاته مع مرور الوقت على النحو التالي:

لكن منذس= C.U.ومن خلال حسابات بسيطة نحصل على:

I = CxdU/dt = ω C Uo cos ω t = Io sin(ω t+90)،

أي أن التيار يتدفق عبر المكثف بحيث يبدأ في توصيل الجهد بمقدار 90 درجة في الطور. يتم الحصول على نفس النتيجة عند استخدام الأساليب الرياضية الأخرى لهذه العملية الكهربائية.

تمثيل المتجهات

لمزيد من الوضوح، تستخدم الهندسة الكهربائية تمثيلًا متجهًا للعمليات التي تم النظر فيها، ولقياس تباطؤ التفاعل، تم تقديم مفهوم السعة (انظر الصورة أدناه).

يوضح مخطط المتجه أيضًا أن التيار في دائرة المكثف يتقدم بمقدار 90 درجة عن الجهد في الطور.

معلومات إضافية.عند دراسة "سلوك" الملف في دائرة التيار الجيبية، تم اكتشاف أنه، على العكس من ذلك، يتأخر في الطور مع الجهد.

في كلتا الحالتين، هناك اختلاف في خصائص الطور للعمليات، مما يدل على الطبيعة التفاعلية للحمل في دائرة المجالات الكهرومغناطيسية المتناوبة.

بتجاهل الحسابات التفاضلية التي يصعب وصفها لتمثيل مقاومة حمل سعوي نحصل على:

ويترتب على ذلك أن المقاومة الناتجة عن المكثف تتناسب عكسيا مع تردد الإشارة المتناوبة وسعة العنصر المثبت في الدائرة. يسمح لك هذا الاعتماد ببناء دوائر تعتمد على التردد على أساس مكثف مثل:

• دمج وتمييز السلاسل (مع المقاوم السلبي)؛
• عناصر مرشح LF وHF؛
• الدوائر التفاعلية المستخدمة لتحسين خصائص الحمل لمعدات الطاقة؛
• دوائر الرنين من النوع التسلسلي والمتوازي.

في الحالة الأولى، باستخدام الحاوية، من الممكن تغيير الشكل بشكل تعسفي نبضات مستطيلةزيادة مدتها (التكامل) أو تقليلها (التمايز).

تستخدم سلاسل الترشيح ودوائر الرنين على نطاق واسع في الدوائر الخطية من مختلف الفئات (مكبرات الصوت والمحولات والمولدات والأجهزة المماثلة).

الرسم البياني للسعة

لقد ثبت أن التيار يتدفق عبر المكثف فقط تحت تأثير جهد متغير بشكل متناغم. في هذه الحالة، يتم تحديد شدة التيار في الدائرة من خلال سعة عنصر معين، وبالتالي كلما زادت سعة المكثف، زادت قيمته.

ولكن يمكننا أيضًا تتبع علاقة عكسية، حيث تزداد مقاومة المكثف مع انخفاض معامل التردد. على سبيل المثال، خذ بعين الاعتبار الرسم البياني الموضح في الشكل أدناه.

من الاعتماد أعلاه يمكن استخلاص الاستنتاجات الهامة التالية:

• بالنسبة للتيار الثابت (التردد = 0) فإن Xc تساوي اللانهاية، مما يعني أنه لا يمكن أن يتدفق فيه؛
• عند الترددات العالية جدًا، تميل مقاومة هذا العنصر إلى الصفر؛
• مع تساوي جميع الأشياء الأخرى، يتم تحديدها من خلال سعة المكثف المثبت في الدائرة.

ومما يثير الاهتمام بشكل خاص قضايا توزيع الطاقة الكهربائية في دوائر التيار المتردد مع وجود مكثف فيها.

العمل (الطاقة) في حمل سعوي

كما هو الحال مع الحث، عند دراسة "سلوك" المكثف في دوائر EMF المتغيرة، تم اكتشاف أنه لا يوجد استهلاك للطاقة فيها بسبب تحول الطور لـ U وI. ويفسر هذا الأخير بحقيقة ذلك الطاقة الكهربائيةعلى المرحلة الأوليةيتم تخزين العملية (أثناء الشحن) بين ألواح المكثف، وفي مرحلتها الثانية يتم إعادتها إلى المصدر (انظر الشكل أدناه).

ونتيجة لذلك، تقع السعة ضمن فئة الأحمال التفاعلية أو عديمة الواط. ومع ذلك، يمكن اعتبار مثل هذا الاستنتاج نظريًا بحتًا، لأنه في الدوائر الحقيقية توجد دائمًا عناصر سلبية عادية ليس لها مقاومة تفاعلية، ولكنها مقاومة نشطة أو واط. وتشمل هذه:

• مقاومة سلك الرصاص.
• الموصلية للمناطق العازلة في مكثف.
• تشتت الاتصال.
• المقاومة النشطة للملفات وما شابه ذلك.

في هذا الصدد، في أي دائرة كهربائية حقيقية، هناك دائمًا فقدان للطاقة النشطة (تبديدها)، يتم تحديده في كل حالة على حدة.

يجب إيلاء اهتمام خاص للخسائر الداخلية المرتبطة بالتسربات من خلال العزل الكهربائي والعزل الضعيف بين الألواح (الألواح). دعونا ننتقل إلى التعريفات التالية، مع الأخذ بعين الاعتبار الوضع الحقيقي. وبالتالي، تسمى الخسائر المرتبطة بالخصائص النوعية للعازل الكهربائي. عادة ما يتم تصنيف تكاليف الطاقة المنسوبة إلى عيوب العزل بين الألواح على أنها خسائر بسبب التسرب في عنصر المكثف.

في نهاية هذه المراجعة، من المثير للاهتمام اتباع تشبيه واحد يمثل العمليات التي تحدث في دائرة مكثف مع زنبرك ميكانيكي مرن. وبالفعل، فإن الربيع، مثل هذا العنصر، خلال جزء واحد من التذبذب الدوري يتراكم في حد ذاته الطاقة الكامنة، وفي المرحلة الثانية يعيدها بشكل حركي. بناءً على هذا التشبيه، يمكن تقديم الصورة الكاملة لسلوك المكثف في الدوائر ذات المجالات الكهرومغناطيسية المتغيرة.

فيديو

المكثف (الغطاء) عبارة عن "بطارية" صغيرة يتم شحنها بسرعة عندما يكون هناك جهد حولها ويتم تفريغها بسرعة عندما لا يكون هناك جهد كافٍ لحمل الشحنة.

السمة الرئيسية للمكثف هي قدرته. يشار إليه بالرمز جووحدة قياسه هي الفاراد. كلما كانت السعة أكبر، كلما زادت كمية الشحن التي يمكن للمكثف الاحتفاظ بها عند جهد معين. ايضا من أكثرالقدرة، أقلسرعة الشحن والتفريغ.

القيم النموذجية المستخدمة في الإلكترونيات الدقيقة: من عشرات البيكوفاراد (pF، pF = 0.000000000001 F) إلى عشرات الميكروفاراد (μF، μF = 0.000001). أكثر أنواع المكثفات شيوعًا هي المكثفات الخزفية والإلكتروليتية. السيراميك أصغر حجمًا وعادةً ما تصل سعته إلى 1 ميكروفاراد؛ إنهم لا يهتمون بأي من جهات الاتصال سيتم توصيلها بعلامة الجمع وأيها بالطرح. تحتوي المكثفات الإلكتروليتية على سعات تبدأ من 100 pF وهي قطبية: يجب توصيل جهة اتصال معينة بالموجب. أصبحت الساق المقابلة للزائد أطول.

يتكون المكثف من لوحين تفصل بينهما طبقة عازلة. تتراكم الشحنات على الصفائح: إحداهما موجبة والأخرى سالبة؛ وبالتالي خلق التوتر في الداخل. يمنع العازل الكهربائي الجهد الداخلي من التحول إلى تيار داخلي، مما يؤدي إلى مساواة الصفائح.

الشحن والتفريغ

النظر في هذا الرسم البياني:

عندما يكون المفتاح في الموضع 1، يتم إنشاء جهد كهربائي على المكثف - ويتم شحنه. تكلفة سعلى اللوحة في وقت معين يتم حسابه بواسطة الصيغة:

ج- سعة، ه- الأس (ثابت ≈ 2.71828)، ر- الوقت من بداية الشحن. دائمًا ما تكون قيمة الشحنة الموجودة على اللوحة الثانية هي نفسها تمامًا، ولكن بإشارة معاكسة. إذا كان المقاوم رقم بإزالته، ستبقى مقاومة صغيرة فقط للأسلاك (ستصبح هذه القيمة ر) وسيتم الشحن بسرعة كبيرة.

وبرسم الدالة على الرسم البياني نحصل على الصورة التالية:

كما ترون، فإن الشحنة لا تنمو بشكل موحد، ولكن بشكل عكسي بشكل كبير. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه مع تراكم الشحنة، فإنها تخلق المزيد والمزيد من الجهد العكسي رأس المال الاستثماريالذي "يقاوم" الخامس في.

كل شيء ينتهي بهذا رأس المال الاستثماريتصبح متساوية في القيمة الخامس فيويتوقف التيار عن التدفق تمامًا. عند هذه النقطة يقال أن المكثف قد وصل إلى نقطة التشبع (التوازن). تصل الشحنة إلى الحد الأقصى.

تذكر قانون أوم، يمكننا تصوير اعتماد التيار في دائرتنا عند شحن مكثف.

الآن بعد أن أصبح النظام في حالة توازن، ضع المفتاح في الموضع 2.

تحتوي لوحات المكثف على شحنات ذات إشارات معاكسة، فهي تولد جهدًا - يظهر تيار من خلال الحمل (الحمل). سوف يتدفق التيار في الاتجاه المعاكس مقارنة بإتجاه مصدر الطاقة. سيحدث التفريغ أيضًا بالطريقة المعاكسة: في البداية سيتم فقد الشحن بسرعة، ثم مع انخفاض الجهد الناتج عنه، سيكون أبطأ وأبطأ. إذا ل س 0حدد الشحنة التي كانت على المكثف في البداية، ثم:

تبدو هذه القيم على الرسم البياني كما يلي:

مرة أخرى، بعد مرور بعض الوقت، سيصل النظام إلى حالة من الراحة: ستفقد كل الشحنات، وسيختفي الجهد، وسيتوقف تدفق التيار.

إذا استخدمت المفتاح مرة أخرى، سيبدأ كل شيء في دائرة. لذا فإن المكثف لا يفعل شيئًا سوى قطع الدائرة عندما يكون الجهد ثابتًا؛ و"يعمل" عندما يتغير الجهد فجأة. تحدد هذه الخاصية متى وكيف يتم استخدامها عمليًا.

التطبيق في الممارسة العملية

من بين الأنماط الأكثر شيوعًا في الإلكترونيات الدقيقة هي الأنماط التالية:

مكثف احتياطي (غطاء تجاوز) - لتقليل تموجات جهد الإمداد

مكثف المرشح - لفصل مكونات الجهد الثابت والمتغير، لعزل الإشارة

مكثف الاحتياطي

تم تصميم العديد من الدوائر لتوفير طاقة ثابتة ومستقرة. على سبيل المثال، 5 فولت. مزود الطاقة يزودهم بها. لكن الأنظمة المثالية غير موجودة، وفي حالة حدوث تغيير مفاجئ في الاستهلاك الحالي للجهاز، على سبيل المثال، عند تشغيل أحد المكونات، فإن مصدر الطاقة ليس لديه الوقت "للرد" بشكل فوري وعلى المدى القصير يحدث انخفاض الجهد. بالإضافة إلى ذلك، في الحالات التي يكون فيها السلك من مصدر الطاقة إلى الدائرة طويلًا بما فيه الكفاية، فإنه يبدأ في العمل كهوائي ويدخل أيضًا ضوضاء غير مرغوب فيها إلى مستوى الجهد.

عادة، لا يتجاوز الانحراف عن الجهد المثالي ألف فولت، وهذه الظاهرة غير ذات أهمية على الإطلاق عندما يتعلق الأمر بالطاقة، على سبيل المثال، المصابيح أو المحرك الكهربائي. ولكن في الدوائر المنطقية، حيث يحدث تبديل المنطق صفر والمنطق واحد بناءً على التغيرات في الفولتية الصغيرة، يمكن الخلط بين ضوضاء مصدر الطاقة وإشارة، مما سيؤدي إلى تبديل غير صحيح، والذي، مثل تأثير الدومينو، سيضع النظام في حالة لا يمكن التنبؤ بها.

ولمنع مثل هذه الإخفاقات، يتم وضع مكثف احتياطي مباشرة أمام الدائرة

في اللحظات التي يكون فيها الجهد ممتلئا، يتم شحن المكثف حتى التشبع ويصبح شحنة احتياطية. بمجرد انخفاض مستوى الجهد على الخط، يعمل المكثف الاحتياطي كبطارية سريعة، حيث يطلق الشحنة المتراكمة مسبقًا لملء الفجوة حتى يعود الوضع إلى طبيعته. تحدث مثل هذه المساعدة لمصدر الطاقة الرئيسي عددًا كبيرًا من المرات كل ثانية.

إذا فكرنا من وجهة نظر مختلفة: يقوم المكثف باستخراج المكون المتناوب من الجهد المباشر، ويمرره عبر نفسه، ويأخذه من خط الطاقة إلى الأرض. وهذا هو السبب في أن المكثف الاحتياطي يسمى أيضًا "المكثف الالتفافي".

ونتيجة لذلك، يبدو الجهد السلس كما يلي:

المكثفات النموذجية المستخدمة لهذه الأغراض هي المكثفات الخزفية ذات القيمة الاسمية 10 أو 100 nF. الخلايا الإلكتروليتية الكبيرة غير مناسبة لهذا الدور، لأن فهي أبطأ ولن تكون قادرة على إطلاق شحنتها بسرعة في هذه الظروف، حيث يكون الضجيج عالي التردد.

في جهاز واحد، يمكن أن تكون المكثفات الاحتياطية موجودة في العديد من الأماكن: أمام كل دائرة، وهي وحدة مستقلة. على سبيل المثال، يحتوي Arduino بالفعل على مكثفات احتياطية تضمن التشغيل المستقر للمعالج، ولكن قبل تشغيل شاشة LCD المتصلة به، يجب عليك تثبيت خاصتك.

مكثف التصفية

يتم استخدام مكثف مرشح لإزالة الإشارة من المستشعر الذي ينقلها على شكل جهد متفاوت. ومن أمثلة هذه المستشعرات الميكروفون أو هوائي Wi-Fi النشط.

دعونا نلقي نظرة على مخطط الاتصال لميكروفون الإلكتريت. يعد ميكروفون الإلكتريت هو الأكثر شيوعًا وفي كل مكان: وهذا هو بالضبط ما يتم استخدامه فيه الهواتف المحمولة، في ملحقات الكمبيوتر، وأنظمة العناوين العامة.

يتطلب الميكروفون طاقة للتشغيل. وفي حالة الصمت تكون مقاومتها عالية وتصل إلى عشرات الكيلو أوم. عندما يتعرض للصوت، تنفتح بوابة ترانزستور التأثير الميداني المدمج بالداخل ويفقد الميكروفون مقاومته الداخلية. يحدث فقدان المقاومة واستعادتها عدة مرات كل ثانية ويتوافق مع مرحلة الموجة الصوتية.

عند الإخراج، نحن مهتمون فقط بالجهد في تلك اللحظات التي يوجد فيها صوت. إذا لم يكن هناك مكثف ج، سيتأثر الإخراج دائمًا بشكل إضافي ضغط متواصلتَغذِيَة. جيحجب هذا المكون الثابت ويسمح فقط للانحرافات التي تتوافق مع الصوت بالمرور.

الصوت المسموع الذي يهمنا يقع في نطاق التردد المنخفض: 20 هرتز - 20 كيلو هرتز. من أجل عزل إشارة الصوت عن الجهد، وليس عن ضوضاء الطاقة عالية التردد، كما جيتم استخدام مكثف إلكتروليتي بطيء بقيمة اسمية تبلغ 10 ميكروفاراد. إذا تم استخدام مكثف سريع، على سبيل المثال 10 nF، فإن الإشارات غير الصوتية سوف تمر عبر إلى الإخراج.

لاحظ أنه يتم توفير إشارة الخرج كجهد سلبي. أي أنه عندما يكون الخرج متصلاً بالأرض، فإن التيار سوف يتدفق من الأرض إلى الخرج. قيم الجهد القصوى في حالة الميكروفون هي عشرات الميلي فولت. لعكس الجهد وزيادة قيمته، الخرج الخامس خارجعادة ما يتم توصيله بمضخم تشغيلي.

توصيل المكثفات

إذا ما قورنت بتوصيل المقاومات، فإن حساب القيمة النهائية للمكثفات يبدو في الاتجاه المعاكس.

في اتصال موازيةيتم تلخيص السعة الإجمالية:

عند التوصيل على التوالي، يتم حساب السعة النهائية باستخدام الصيغة:

إذا كان هناك مكثفان فقط، فمن خلال التوصيل التسلسلي:

في حالة وجود مكثفين متطابقين، تكون السعة الإجمالية للتوصيل التسلسلي تساوي نصف سعة كل منهما.

خصائص الحد

تشير الوثائق الخاصة بكل مكثف إلى الحد الأقصى للجهد المسموح به. تجاوزه يمكن أن يؤدي إلى انهيار العازل الكهربائي وانفجار المكثف. بالنسبة للمكثفات الإلكتروليتية، يجب مراعاة القطبية. خلاف ذلك، إما أن يتسرب المنحل بالكهرباء أو سيحدث انفجار مرة أخرى.