چه چیزی اندوکتانس است

چه می‌باشد خازنیت؟

خازنیت زمانی رخ می‌دهد که تغییر در جریان الکتریکی برای منع عبور سیگنال‌های با فرکانس بالاتر و اجازه عبور سیگنال‌های با فرکانس پایین‌تر به کار گرفته می‌شود. به همین دلیل، خازن‌ها گاهی به عنوان "سوخت‌گیر" شناخته می‌شوند، زیرا آنها به طور موثر فرکانس‌های بالاتر را مسدود می‌کنند. یک کاربرد رایج سوخت‌گیر در مدار بایاسینگ تقویت‌کننده رادیویی است که در آن کلکتور یک ترانزیستور نیاز به تامین ولتاژ مستقیم (DC) دارد بدون اینکه سیگنال فرکانس رادیویی (RF) به تامین ولتاژ DC بازگردد.

تصور کنید یک سیم ۱,۰۰۰,۰۰۰ مایل (حدود ۱,۶۰۰,۰۰۰ کیلومتر) طول دارد. تصور کنید این سیم را به یک حلقه بزرگ تبدیل کرده و سپس انتهای آن را به ترمینال‌های یک باتری متصل کرده‌ایم، مانند شکل ۱ که جریان را از طریق سیم می‌رساند.

اگر ما یک سیم کوتاه برای این آزمایش استفاده می‌کردیم، جریان فوراً شروع به جریان داشت و فقط توسط مقاومت سیم و مقاومت باتری محدود می‌شد. اما چون یک سیم بسیار طولانی داریم، الکترون‌ها زمانی نیاز دارند تا از ترمینال منفی باتری، دور حلقه و به ترمینال مثبت بازگردند. بنابراین، زمانی نیاز است تا جریان به سطح حداکثر خود برسد.

میدان مغناطیسی تولید شده توسط حلقه در ابتدای چند لحظه که جریان فقط در بخشی از حلقه وجود دارد، کوچک خواهد بود. میدان با گذشت زمان و حرکت الکترون‌ها دور حلقه افزایش می‌یابد. یکبارکه الکترون‌ها به ترمینال مثبت باتری می‌رسند و جریان ثابت در کل حلقه جریان می‌یابد، مقدار میدان مغناطیسی به حداکثر خود می‌رسد و ثابت می‌ماند، مانند آنچه در شکل ۲ نشان داده شده است. در آن زمان، انرژی معینی در میدان مغناطیسی ذخیره می‌شود. مقدار انرژی ذخیره شده به خازنیت حلقه بستگی دارد که به اندازه کلی آن بستگی دارد. ما خازنیت را به عنوان یک ویژگی یا یک متغیر ریاضی با نوشتن یک حرف L بزرگ و ایتالیک نمادین می‌کنیم. حلقه ما یک خازن است. برای خلاصه کردن "خازن"، یک حرف L بزرگ و غیرایتالیک می‌نویسیم.

شکل ۱. می‌توانیم از یک حلقه بزرگ و تخیلی از سیم برای نشان دادن اصل خازنیت استفاده کنیم

به وضوح، نمی‌توانیم یک حلقه سیم با محیط نزدیک به ۱,۰۰۰,۰۰۰ مایل بسازیم. اما می‌توانیم طول‌های نسبتاً طولانی از سیم را به صورت پیچ‌های فشرده پیچانیم. وقتی این کار را انجام می‌دهیم، فلوکس مغناطیسی برای یک طول معین از سیم نسبت به فلوکس تولید شده توسط یک حلقه یک‌پیچ افزایش می‌یابد و خازنیت افزایش می‌یابد. اگر یک میله فرومغناطیسی به نام هسته را در داخل یک پیچ سیم قرار دهیم، می‌توانیم چگالی فلوکس را افزایش دهیم و خازنیت را حتی بیشتر افزایش دهیم.

ما می‌توانیم مقادیر L بسیار بیشتری با یک هسته فرومغناطیسی نسبت به یک پیچ مشابه با هسته هوا یا پلاستیک یا چوب خشک به دست آوریم. (پلاستیک و چوب خشک مقادیر نفوذپذیری دارند که از نظر عددی با هوا یا خلاء تفاوت زیادی ندارند؛ مهندسان گاهی اوقات از این مواد به عنوان هسته یا "فرم" پیچ‌ها برای افزودن سختی ساختاری به پیچ‌ها بدون تغییر قابل توجه خازنیت استفاده می‌کنند.) جریانی که یک خازن می‌تواند تحمل کند به قطر سیم بستگی دارد. اما مقدار L نیز به تعداد پیچ‌ها، قطر پیچ و شکل کلی پیچ بستگی دارد.

اگر تمام عوامل دیگر ثابت باشند، خازنیت یک پیچ حلزونی به طور مستقیم با تعداد پیچ‌های سیم افزایش می‌یابد. خازنیت نیز به طور مستقیم با قطر پیچ افزایش می‌یابد. اگر یک پیچ با تعداد معینی پیچ و قطر معین را "بسط دهیم" و تمام پارامترهای دیگر ثابت نگه داریم، خازنیت کاهش می‌یابد. برعکس، اگر یک پیچ طولانی را "فشرده کنیم" و تمام عوامل دیگر ثابت نگه داریم، خازنیت افزایش می‌یابد.

در شرایط عادی، خازنیت یک پیچ (یا هر نوع دیگری از دستگاه طراحی شده برای عملکرد به عنوان یک خازن) مستقل از قدرت سیگنال اعمال شده ثابت می‌ماند. در این زمینه، "شرایط غیرعادی" به یک سیگنال اعمال شده به قدری قوی است که سیم خازن ذوب شود یا ماده هسته گرم شود. حس خوب مهندسی نیازمند این است که چنین شرایطی در یک سیستم الکتریکی یا الکترونیکی خوب طراحی شده هرگز رخ ندهد.

شکل ۲. فلوکس مغناطیسی نسبی در و در اطراف یک حلقه بزرگ از سیم متصل به یک منبع جریان، به عنوان تابع زمان.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوب ارزش به اشتراک گذاری دارند، اگر تخلفی وجود دارد لطفاً تماس بگیرید و حذف کنید.