تعریف ظرفیت

در مدارهای الکتریکی متناوب، علاوه بر مقاومت و القایی، خازن‌گی نیز یکی از ویژگی‌های مهم است. خازن‌گی به واحد فاراد اندازه‌گیری می‌شود. در حالی که القایی در مدار با یک سیم پیچ نشان داده می‌شود، خازن‌گی با یک خازن نمایانده می‌شود. در شکل اساسی خود، خازن از دو صفحه موازی جدا شده توسط یک غیر هادی (دی‌الکتریک) تشکیل شده است. در یک مدار الکتریکی، خازن به عنوان یک مخزن یا انبار برای برق عمل می‌کند.

تعریف خازن‌گی در جریان مستقیم

وقتی یک خازن به یک منبع جریان مستقیم مانند یک باتری ذخیره‌ساز در مدار نشان داده شده در شکل ۱A متصل می‌شود و سوئیچ بسته می‌شود، صفحه B مثبت شارژ می‌شود و صفحه A منفی شارژ می‌شود. جریان در مدار خارجی زمانی که الکترون‌ها از B به A حرکت می‌کنند، جریان دارد. جریان در مدار در لحظه بسته شدن سوئیچ حداکثر است، اما به طور مداوم کاهش می‌یابد تا به صفر برسد. جریان وقتی صفر می‌شود که تفاوت ولتاژ A و B با ولتاژ اعمال شده باتری برابر شود. صفحات هنوز شارژ شده باقی می‌مانند اگر سوئیچ باز شود، مانند آنچه در شکل ۱B نشان داده شده است. یک بار خازن کوتاه شود، به سرعت شارژ خود را تخلیه می‌کند، مانند آنچه در شکل ۱C نشان داده شده است. باید مشخص باشد که حتی اگر فاصله بین صفحات خازن مدار را قطع کند، هنگام شارژ یا تخلیه خازن، جریان در مدار وجود دارد. جریان فقط در زمان شارژ یا تخلیه موجود است که معمولاً کوتاه است.

شکل ۱ - تعریف خازن‌گی در جریان مستقیم.

ثابت زمانی RC زمان مورد نیاز برای رسیدن یک خازن به شارژ الکتریکی کامل متناسب با خازن‌گی و مقاومت مدار است. مقاومت مدار عنصر زمان را به شارژ و تخلیه خازن می‌افزاید.

وقتی یک خازن از طریق یک مقاومت شارژ یا تخلیه می‌شود، مقداری زمان برای شارژ یا تخلیه کامل مورد نیاز است. ولتاژ روی خازن به طور فوری تغییر نمی‌کند. نرخ شارژ یا تخلیه توسط ثابت زمانی مدار تعیین می‌شود. ثابت زمانی یک مدار RC سری (مقاومت/خازن) یک بازه زمانی است که برابر با حاصل ضرب مقاومت در اهم و خازن‌گی در فاراد است و با حرف یونانی تائو (τ) نمایش داده می‌شود.

τ = RC

زمان در فرمول مورد نیاز برای شارژ شدن به ۶۳٪ ولتاژ منبع است. زمان مورد نیاز برای رسیدن به حدود ۹۹٪ ولتاژ منبع تقریباً ۵ τ است. شکل ۲ این رابطه از ویژگی‌های ثابت زمانی شارژ را نشان می‌دهد.

شکل ۲ - منحنی تخلیه خازن‌گی.

وقتی از من برای تعریف خازن‌گی پرسیده می‌شود، معمولاً توضیح می‌دهم که خازن‌گی اندازه‌گیری توانایی یک خازن برای ذخیره شارژ الکتریکی است. نماد مورد استفاده برای خازن‌گی حرف C است. می‌توانید پتانسیل الکتریکی مواد دی‌الکتریک در یک مولفه الکترونیکی را اندازه‌گیری کنید که ممکن است انرژی را ذخیره کند.

همانطور که از تصویر ثابت زمانی مشخص است، نمی‌توان جریان مستقیم مداوم را از طریق یک خازن انجام داد. یک خازن خوب جریان مستقیم را مسدود می‌کند و اثرات جریان مستقیم پالسی یا جریان متناوب را عبور می‌دهد.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.