تعریف ظرفیت

یکی از ویژگی‌های مهم دیگر در مدارهای الکترونیکی جریان متناوب، علاوه بر مقاومت و القایی، ظرفیت است. ظرفیت به واحدهایی اندازه‌گیری می‌شود. واحد ظرفیت فاراد است. در حالی که القایی در مدار با یک سیم پیچ نشان داده می‌شود، ظرفیت با یک خازنه نمایش داده می‌شود. در شکل ابتدایی‌اش، خازنه از دو صفحه موازی تشکیل شده که توسط یک عایق از هم جدا شده‌اند. در یک مدار الکتریکی، خازنه به عنوان مخزن یا انبار برای برق عمل می‌کند.

تعریف ظرفیت در جریان مستقیم

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

شکل ۱ - تعریف ظرفیت در جریان مستقیم.

ثابت زمانی RC زمان لازم برای اینکه یک خازنه به شارژ الکتریکی کامل برسد، متناسب با ظرفیت و مقاومت مدار است. مقاومت مدار عنصر زمان را به شارژ و تخلیه خازنه می‌افزاید.

هنگامی که یک خازنه از طریق یک مقاومت شارژ یا تخلیه می‌شود، زمان معینی برای شارژ یا تخلیه کامل لازم است. ولتاژ روی خازنه به طور ناگهانی تغییر نمی‌کند. نرخ شارژ یا تخلیه توسط ثابت زمانی مدار تعیین می‌شود. ثابت زمانی یک مدار RC (مقاومت/خازنه) سری زمانی است که برابر با حاصل ضرب مقاومت به اهم و ظرفیت به فاراد است و با حرف یونانی تائو (τ) نمایش داده می‌شود.

τ = RC

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

شکل ۲ - منحنی تخلیه ظرفیت.

وقتی از تعریف ظرفیت پرسیده می‌شود، معمولاً توضیح می‌دهم که ظرفیت اندازه‌گیری توانایی یک خازنه برای ذخیره شارژ الکتریکی است. نماد استفاده شده برای ظرفیت حرف C است. می‌توانید پتانسیل الکتریکی مواد عایقی را در یک مولفه الکترونیکی اندازه‌گیری کنید که ممکن است انرژی را ذخیره کند.

همانطور که از تصویر ثابت زمانی مشخص است، نمی‌توان جریان مستقیم مداومی را از طریق یک خازنه عبور داد. یک خازنه 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.