المكثفات

المكثفات Capacitors



المكثف أحد مكونات الدوائر الكهربائية والتي تقوم بتخزين الطاقة على شكل مجال كهربائي يتكون بين موصلين يحمل كل منهما شحنة كهربائية متساوية في المقدار ومتعاكسة في الاتجاه، ويفصل بين الموصلين مادة عازلة كالهواء مثلا ويتحدد نوع المكثف حسب المادة العازلة المستخدمة في صناعته فاذا كانت من :

الهواء يطلق على المكثف اسم مكثف هوائي

البلاستيك = مكثف بلاستيك

الميكا = مكثف ميكا

السيراميك = مكثف سيراميك

إذا استخدم محلول كيماوي كمادة عازلة = المكثف الكيماوي أو الالكتروليتي.

قدرة المكثف على تخزين الشحنة الكهربية تسمى السعة الكهربية ووحدة قياسها الفاراد، وقيمة سعة المكثف c بالفاراد تساوي :
الشحنة المخزنة في المكثف بالكولوم Q ÷ فرق الجهد على طرفي المكثف بالفولت V

وهذا القانون يعني أن اختيار قيمة المكثف في الدائرة الإلكترونية تتحدد بعاملين أساسيين هما سعة المكثف، وقيمة فرق الجهد المطبق على طرفيه، ووحدة قياس سعة الفاراد يمكن تقسيمها إلى وحدات أصغر هي:

الميكرو فاراد UF وتساوي 0.000001 فاراد اي 10 ^-6 فاراد

والنانو فاراد NF وتساوي 10^-9 فاراد

والبيكو فاراد PF وتساوي 10^-12 فاراد

يوجد ثلاثة عوامل أساسية تؤثر على سعة المكثف بصورة مباشرة وهذه العوامل هي:
1- سعة المكثف تتناسب طرديا مع المساحة السطحية للألواح، فإذا زادت مساحة سطح اللوح زادت سعة المكثف وذلك لزيادة استيعابه للشحنات الكهربائية

2- تقل السعة عندما تزداد المسافة بين الألواح وتزداد كلما قلت تلك المسافة أي أنه يوجد تناسب عكسي بين سعة المكثف والمساحة بين ألواحه.

3- المادة العازلة E:
تتغير سعة المكثف بتغير المادة العازلة بين الألواح ويعتبر الهواء الوحدة الأساسية لمقارنة قابلية عزل المواد الأخرى المستعملة في صناعة المكثفات. يوجد لكل مادة ثابت عزل يطلق عليه ابسلونE

واليكم قيمة ثابت العزل E لبعض المواد المستعملة في صناعة المكثفات:

الهواء =1 ورق 2 زجاج 4 - 6 برسلان 5- 6 زيت المحولات 2.2 - 2.4 ورق قاسي4 اكسيد الالمنيوم 6-9 مايكا 6 - 8


المفاعلة (مقاومة المكثف الأومية):
المكثف الكهربي له مقاومة أوميةXc (لأنها تقاس بوحدة الأوم) تتغير مع التردد(F) وتتناسب عكسيا مع كل من السعةC والترددF ، ويمكن حسابها من القانون التالي:

XC = 1 ÷(2 *3.14 fc) = xc للمكثف

في حالة التيار المستمر تكون قيمة الترددF تساوي (صفر)، وتكون بالتالي قيمة مقاومة المكثف الأوميةXc كبيرة جدا (ما لا نهاية) وبذلك فإن المكثف يمنع مرور التيار المستمر في الدائرة، بينما يمرر التيار المتغير وهذه الخاصية تعد أهم وظائف استعمالات المكثف في الدائرة الإلكترونية.

توصل المكثفات على التوازي للحصول على سعة كلية كبيرة تساوي مجموع سعة المكثفات المتصلة على التوازي في الدائرة.

c = c1 + c2 + c3

توصل المكثفات على التوالي للحصول على سعة كلية صغيرة أقل من أصغر سعة مكثف موجودة في الدائرة.

ok 1/c =
1/c1 + 1/c2 +1/c3

في حالة مكثفين على التوالي فإن السعة الكليةC تساوي

c= (c1 X c2 ) ÷ ( c1 + c2 ) ok

لاحظ عند حساب القيمة الكلية لسعة مكثفات موصلة على التوالي يكون طريقة الحساب على عكس المتبع في المقاومات.


أنواع وأشكال المكثفات:
يطلق على المكثف ذي السعة الثابتة (المكثف الثابت)، أما المكثف الذي يمكن تغيير سعته (وذلك بتغيير المساحة المحصورة بين الألواح) فيطلق عليه اسم المكثف المتغير. يوجد أيضا نوع ثالث من المكثفات يمكن أن نتحكم في تغيير سعته، أو يترك دون تعديل لفترات زمنية طويلة ويطلق عليه اسم (مكثف تريمر) الذي قد نلجأ لضبط قيمته عند إجراء أعمال الصيانة والإصلاح في الدائرة الإلكترونية.
والشكل التالي يبين الرموز الاصطلاحية لهذه الأنواع من المكثفات.
نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي


بعض الأشكال العملية الشائعة للمكثفات:

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي


استعمالات المكثف في الدائرة إلكترونية:
1- يستعمل المكثف لإمرار التيار المتغير ومنع مرور التيار المستمر في الدائرة الإلكترونية، حيث يعمل (كمكثف ربط) Coupling أو (مكثف تسريب) Bypass كما هو مبين في الأشكال التالية.

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي


2- يستعمل المكثف الكيماوي للشحن والتفريغ في دوائر التنعيم التي تحول التيار المتغير إلى تيار مستمر.

3- يستعمل المكثف الكيماوي كبير السعة في دوائر فلاش كاميرا التصوير حيث يخزن شحنات كهربية عالية، وعندما يفرغ فجأة يعطي الضوء الأبيض الباهر اللازم لعملية التصوير.

4- يستعمل المكثف المتغير على التوازي مع ملف لاختيار المحطات (الترددات) في جهاز الراديو أو جهاز التلفزيون، كما هو مبين في الشكل التالي.



5- يوصل المكثف مع المقاومة في الدائرة الإلكترونية للحصول على أشكال موجات متنوعة ويطلق على الدائرة في هذه الحالة دائرة تفاضل أو دائرة تكامل، كما هو مبين في الأشكال التالية.




المكثفات لها رموز كثيرة منها السعة (uF, nF, pF), الجهد, الدقة, وتأثير درجة حرارة, والقيمة التعريفية للمكثف

المكثفات التي بها الارقام تكون سعتها بالبيكوفاراد pF ويتم تحويل الرقم الفردي الاخير عادة الى عدد الاصفار ثم تضرب على حسب عدد الصفار وتظهر القيمة بالبيكوفاراد pF وتحول لأي قيمة أخرى
يعني :
يكتب على المكثف السراميكي كود مكون من ثلاثة ارقام يعبر عن سعته تكون اول خانتين للكود من اليسار هي قيمة المكثف والرقم الاخير هو عدد الاصفار والقيمة النهائية ستكون بالبيكوفراد




واليكم هذا الجدول كمثال :




قراءة مكثفات ذات الالوان:

بعض القيم تقاس بالبيكو فاراد Pico Farad

مثلا مكثف بلون بني اسود احمر قيمتها تكون: 102=1000pF

مثلا مكثف بلون بني اسود اصفر قيمتها تكون: 100000pF= 100nF= 0.1uf

قراءة المكثف ذو الغشاء البلاستيكي:

أغلب هذه القطع تكون مطبوعة القيم حيث تشمل سعة المكثف ووحدة القياس وجهدها بالفولت ودقتها واشارة السالب على احد الاطراف للمكثفات نوع dc او مقدار التردد للمكثفات نوع ac

تكون السعه بالمايكروفاراد microfarad الا اذا وجد الرمز n فأن السعة تكون بالنانو فاراد حينها او الرمز p للبيكو فاراد

ويعطى الجهد كرقم يتبع الحرف V وفي بعضها لايكتب الحرف V

وتحدد الدقة على حسب الرموز التالية:

نسبة الخطأ ==الرمز
%20====M
K====%10
J====%5

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]