charge-decharge-capacitor

خازن و مفاهیم آن به زبان ساده{بخش دوم}

مقدمه

سلام دوستان.این جلسه دوم از آموزش خازنها هست.جلسه اول رو میتونید از این لینک بخونید: خازن چیست؟ بدون مقدمه وارد اصل مطلب میشیم.

نحوه عملکرد خازن

موقعی خازنمون به یه باتری وصل میکنیم الکترون ها از قطب منفی به قطب مثبت حرکت میکنن و  بنابراین الکترون ها از قطب منفی باتری میرن به یه سر خازن و باعث میشه که تمام صفحه دارای بار منفی بشه. مقدار زیاد بارهای منفی روی یک صفحه باعث دفع بارهای همنام در صفحه مقابل می شه که این باعث مثبت شدن صفحه مقابل می شه همونطور که میدونید بارهای مثبت و منفی همدیگه رو جذب میکنن ،  اما چون یه دی الکتریک بین اون ها هست همیشه از هم جدا هستن و این مقدار بار برای همیشه روی اون صفحه باقی میمونه (تا وقتی که جایی برای رفتن به اونجا داشته باشن) حضور این بارها باعث ایجاد یه میدان الکتریکی میشه که نتیجه اون ایجاد انرژی پتانسیل الکتریکی و ولتاژ میشه.وقتی شارژهایی از این دست در “خازن” قرار بگیرن باعث میشه خازن انرژی رو توی خودش ذخیره کنه.

 

capacitor-work

 

 

شارژ و دشارژ خازنها

موقعی مقدار شارژ صفحه منفی و مثبت یکی شد اون موقع میگن خازن شارژ شده.خازن میتونه میدان الکتریکی که داره رو حفظ کنه چون بارهای مثبت و منفی همدیگه رو جذب میکنن.یه نکته ای که این وسط وجود داره اینه که اگه این خازنها به طور کامل شارژ شدن دیگه هیچ گونه بار اضافی رو قبول نمیکنن.

حالا اگه این وسط یه مدار واسط ِپیدا بشه که خازن بتونه بارهاش رو انجا تخلیه کنه اون موقع شروع میکنه به دشارژ شدن.عکس زیر شارژ و دشارژ خازن رو به خوبی نشون میده:

 

charge-decharge-capacitor

 

در مدار بالا ابتدا باتری باعث میشه خازنمون شارژ بشه تا وقتی که به حداکثر ظرفیت شارژ خودش برسه بعد از اون مدار عوض میشه و به یه  led وصل میشه و خازن شروع میکنه به  دشارژ شدن.

محاسبه ولتاژ ، جریان و شارژ خازنها

 

همونطور که توی جلسه قبل هم گفتیم ظرفیت یک خازن به ما میگه که چه مقدار انرژی میتونه توی اون ذخیره بشه.مقدار شارژ ذخیره شده کنونی خازن هم به مقدار باری که روی صفحات اون  ذخیره میشه بستگی داره یا در واقع به پتانسیلی که روی اون صفحات وجود داره. رابطه بین سه تا پارامتری که توی بالا گفتیم(ولتاژ و جریان و بار) به شکل زیر هست:

 

equation-q-c-v

 

ظرفیت یه خازن همیشه ثابت هست پس اگه میخواید یه مقداری بار رو روی خازن ذخیره کنید باید ولتاژ رو دستکاری کنید و طبیعتا هم ولتاژ بیشتر به معنی شارژ بیشتر و ولتاژ کمتر هم شارژ کمتر.

رابطه ی بالا میتونه تعریفی از یک فاراد رو هم به ما بده:

فاراد
یک فاراد به مقدار ظرفیت خازنی گفته میشه که اگه بهش ولتاژ یک ولت رو وصل کنیم یک واحد انرژی(بار(بر حسب کولن)) توی اون ذخیره بشه.

محاسبه جریان ذخیره شده در خازنها

اصل قضیه برای محاسبه جریان ذخیره شده توی خازنها در یه جمله خلاصه میشه:

در خازنها جریان به دو تا پارامتر بستگی داره.اول ظرفیت اون خازن و دوم نرخ افزایش یا کاهش ولتاژ توی اون خازن

قسمت اول جمله بالا که معلومه.برای قسمت دومش به نظرم لازمه یه سری توضیحات داده بشه:
اگه نرخ افزایش ولتاژ خازنمون خیلی زیاد باشه جریان ذخیره شده توی اون هم زیاد هم.اگه نرخ افزایش کمتر باشه جریان ذخیره شده هم کمتر هست.در نهایت هم اگه ولتاژ ثابت باشه که اصلا  جریانی توش ذخیره نمیشه.

در نهایت میتونید کل توضیحات بالا رو توی رابطه ی زیر ببینید:

current-capacitor

در رابطه ی بالا dV/dt همون نرخ رشد هست.نرخ رشد ولتاژ بر حسب زمان.این دقیقا معادل همون هست که بگیم  ولتاژ بر حسب زمان چقدر افزایش یا کاهش  پیدا میکنه.حالا این وسط اگه ولتاژ ثابت باشه مشتقش هم صفر هست پس توی خازن جریانی ذخیره نمیشه.علت این هم که با یه باتری نمیشه جریانی توی خازنمون ذخیره کرد همینه.چون ولتاژ باتری ثابته.

خوب اینم پایان این جلسه.اگه انتقاد یا پیشنهادی دارید حتما به ما بگید.چون باعث میشه مطالب کیفیت بالاتری داشته باشن.درضمن اگه میخواید از آخرین اخبار سایت مطلع بشید و یا مطالب منحصر به فرد دیگه ای رو ببینید که در سایت منتشر نمیشن میتونید از لینک های زیر ما رو دنبال کنید:

 

 

 

شاید دوست داشته باشید مطالب زیر را هم بخوانید :

3 نظر

  • زهره باقری

    با سلام وخسته نباشید خدمت شما ،ابتدا بابت مطالب مفیدی که دراختیار ما قرار دادید کمال تشکر وسپاس رو دارم اما یه انتقادی راجع به این جلسه دارم که مباحث این جلسه دربعضی موارد گنگ بود و نفهوم رو نمیرسوند مثل قسمت اخر وهمچنین قسمتی که راجع به میدان وپتانسیل صحبت کردید.باتشکر ازشما

    • حامد قاسمی

      سلام. ممنون از شما. چشم. در اولین فرصت موارد رو به طور کاملا ساده تر توضیح خواهیم داد و متن نوشته رو کاملتر خواهیم کرد. لطفا چند روز دیگه این نوشته رو دوباره بخونید و اگه باز هم موردی گنگ بود به ما اطلاع بدید تا تصحیح کنیم. قطعا همین انتقاد های شما باعث پیشرفت و بهتر شدن سایت میشه. ممنون از انتقادات و پیشنهادات شما.

      • حامد قاسمی

        دوست عزیز من مطلب رو بررسی کردم. مطلب بیشتر از این نمیتونه ساده بشه. شما فکر کنم مشکلتون در مفاهیم پایه ای مثل میدان الکتریکی است. هر کدوم از این مفاهیم رو که نمیدونید یا هر کدوم از جملات که به نظرتون گنگ میان رو به من بگید براتون توضیح بدم دوباره

  • نوشتن نظر

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

    Optionally add an image (JPEG only)