تعريف السعة الكهربائية

إضافة إلى المقاومة والحدة، هناك خاصية مهمة أخرى في الدوائر الإلكترونية المتغيرة وهي السعة الكهربائية. تُقاس السعة الكهربائية بوحدات، ووحدة السعة هي الفاراد. بينما يتم تمثيل الحدة في الدائرة بواسطة ملف، يتم تمثيل السعة الكهربائية بواسطة مكثف. في أبسط صوره، يتم بناء المكثف من لوحتين متوازيتين مفصولة بعازل غير موصل يسمى العازل. في الدائرة الكهربائية، يعمل المكثف كمخزن أو مستودع للكهرباء.

تعريف السعة الكهربائية في التيار المستمر

عندما يتم توصيل مكثف عبر مصدر للتيار المستمر، مثل البطارية في الدائرة المعروضة في الشكل 1A، وبعد إغلاق المفتاح، تصبح اللوحة المعلمة B مشحونة بشكل موجب، واللوحة A مشحونة بشكل سالب. يتدفق التيار في الدائرة الخارجية عندما تتحرك الإلكترونات من B إلى A. يكون تدفق التيار في الدائرة في أعلى مستوياته عند إغلاق المفتاح، ولكنه يتناقص باستمرار حتى يصل إلى الصفر. يصبح التيار صفرًا فور تساوي فرق الجهد بين A وB مع الجهد المطبق من البطارية. تبقى اللوحتان مشحونتان إذا تم فتح المفتاح كما هو موضح في الشكل 1B. بمجرد قصر المكثف، سيقوم بالإفراز بسرعة كما هو موضح في الشكل 1C. يجب أن يكون واضحًا أنه أثناء شحن أو إفراز المكثف، يوجد تيار في الدائرة، رغم أن الفجوة بين لوحات المكثف تقطع الدائرة. يوجد تيار فقط خلال وقت الشحن والإفراز، وهو عادة ما يكون قصيرًا.

الشكل 1 - تعريف السعة الكهربائية في التيار المستمر.

ثابت الزمن RC الوقت اللازم للمكثف ليكتسب شحنة كهربائية كاملة يتناسب مع السعة والمقاومة في الدائرة. المقاومة في الدائرة تضيف عنصر الزمن إلى عملية الشحن والإفراز للمكثف.

عندما يقوم المكثف بالشحن أو الإفراز عبر مقاومة، يتطلب ذلك فترة زمنية معينة للشحن الكامل أو الإفراز. لن يتغير الجهد عبر المكثف فوريًا. معدل الشحن أو الإفراز يحدد بواسطة ثابت الزمن للدائرة. ثابت الزمن للدائرة RC (المقاومة/المكثف) هو فترة زمنية تساوي ناتج المقاومة بالأوم والسعة بالفاراد ويرمز لها بالحرف اليوناني طاو (τ).

τ = RC

الوقت في المعادلة هو الوقت اللازم للشحن بنسبة 63% من جهد المصدر. الوقت اللازم لتحقيق شحنة بنسبة حوالي 99% من جهد المصدر هو حوالي 5 τ. يوضح الشكل 2 هذه العلاقة بين خصائص ثابت الزمن للشحن.

الشكل 2 - منحنى إفراز السعة الكهربائية.

عندما يُطلب مني تعريف السعة الكهربائية، غالبًا ما أشرح أنها قياس لقدرة المكثف على تخزين الشحنة الكهربائية. الرمز المستخدم للسعة هو الحرف C. يمكنك قياس الجهد الكهربائي للمادة العازلة في المكون الإلكتروني حيث يمكن تخزين الطاقة.

كما يمكن رؤيته من توضيح ثابت الزمن، لا يمكن وجود حركة مستمرة للتيار المستمر عبر المكثف. المكثف الجيد سيمنع
التيار المستمر وسيسمح بتأثيرات التيار المستمر النابض أو التيار المتغير.

بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للمشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال للحذف.