برق , علوم پایه , فیزیک 72 بازدید

خازن یکی از مهم‌ترین قطعات «پسیو» (Passive) در مدار‌های الکتریکی و الکترونیکی است که وظیفه اصلی آن ذخیره انرژی الکتریکی در خود و ارائه آن به سیستم در صورت لزوم است. در اینجا قصد داریم تا مجموعه مقالاتی را جهت آشنایی کامل با خازن ارائه دهیم.

خازن را در ساده‌ترین حالت می‌توان دو صفحه موازی که در فاصله مشخصی از یکدیگر قرار گرفته‌اند، همانند شکل زیر در نظر گرفت. مطابق با شکل زیر با قرار گرفتن خازن در مدار یا اتصال آن به یک منبع ولتاژ، بار جمع شده در صفحات آن، میدان الکتریکی یکنواختی بین صفحات خازن به وجود می‌آید.

آشنایی با خازن

به جز خازن تخت، ساختارهای دیگری مثل خازن استوانه‌ای و خازن کروی نیز وجود دارند. ظرفیت یک خازن مطابق با رابطه $$C=\frac{Q}{V}$$ تعیین می‌شود. به دست آوردن $$Q$$ معمولاً از طریق قانون گاوس (Gauss’s law) و محاسبه $$V$$ از طریق رابطه انتگرالی ولتاژ با میدان (انتگرال مسیر) صورت می‌گیرد. از آنجایی که در صنعت و کاربردهای مهندسی، محاسبه حداکثر ظرفیت خازن از طریق رابطه $$C=\frac{Q}{V}$$ به راحتی امکان‌پذیر نیست، روشی استاندارد، به صورت کدگذاری برای تشخیص ظرفیت انواع خازن‌ها تدوین شده است.

توجه داشته باشید در صورتی میدان الکتریکی یکنواخت بین صفحات تشکیل می‌شود که خازن به یک منبع ولتاژ ثابت، که جریانی ثابت (Direct Current) تولید می‌کند، متصل شده باشد. رفتار خازن در جریان‌های متناوب (Alternating Current) متفاوت بوده و در صورت اتصال به منبع تولید جریان $$AC$$، از خود مقاومتی واکنشی موسوم به «راکتانس» (Reactance) با واحد سنجش «اًهم» (Ohm : Ω)، نشان می‌دهد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای خازن در الکترونیک، صاف کردن سیگنال در یکسوسازها (تبدیل جریان AC به DC) است.

در این نوشته، قصد داریم تا یک جمع‌بندی جامع در خصوص فیزیک و ساختار خازن و همچنین کاربردهای آن در مهندسی برق ارائه دهیم. در آموزش اول، ابتدا به معرفی خازن و فیزیک آن می‌پردازیم. در آموزش دوم با انواع خازن‌های مورد استفاده در صنعت و بازار آشنا شده و در آموزش سوم به ابرخازن‌ها که ظرفیت بیشتری نسبت به خازن‌های معمولی دارند، آشنا می‌شویم. در آموزش چهارم و پنجم با نحوه به دست آوردن ظرفیت خازن مطابق با رابطه  $$C=\frac{Q}{V}$$ و روش کدگذاری و نوارهای رنگی، برای تعیین ظرفیت یک خازن تجاری آشنا می‌شویم.

خازن

در ادامه با نحوه محاسبه ظرفیت خازن‌هایی که به صورت موازی یا سری در مداری الکتریکی قرار گرفته‌اند، در دو آموزش ششم و هفتم آشنا می‌شویم. در آموزش هشتم نیز به بررسی رفتار یک خازن در جریان متناوب و مفهوم راکتانس خازنی می‌پردازیم.

یکی از مباحث مهم در فیزیک الکتریسیته، دی‌الکتریک‌ها هستند که رفتار آن‌ها در میدان الکتریکی، به خصوص به هنگام قرار گرفتن بین دو صفحه خازن بررسی می‌شود. در واقع دی‌الکتریک‌ها باعث افزایش ظرفیت خازن می‌شوند. برای بررسی فیزیک دی‌الکتریک‌ها و تاثیر‌ آن‌ها در افزایش ظرفیت خازنی به مقاله زیر مراجعه کنید:

در صنعت الکترونیک، معمولاً خازن‌ها را به همراه عناصر پسیو دیگری، نظیر سلف و مقاومت جهت کاربردهایی خاص به کار می‌برند. برای بررسی رفتار خازن در کنار دیگر عناصر و آشنایی با تاثیر آن در مدارهای الکتریکی به مقالات زیر رجوع کنید:

در مقالات زیر نیز با کاربردهایی خاص از خازن در علم الکترونیک آشنا می‌شویم:

در صورتی که مباحث بیان شده برای شما مفید بوده و می‌خواهید درباره موضوعات مرتبط، مطالب بیشتری یاد بگیرید، پیشنهاد می‌کنیم به آموزش‌های زیر مراجعه کنید:

^^

telegram
twitter

اشکان ابوالحسنی

«اشکان ابوالحسنی» دانشجو مقطع دکتری واحد علوم و تحقیقات تهران در رشته مهندسی برق مخابرات، گرایش میدان و امواج است. علاقه خاص او به فرکانس‌های ناحیه اپتیکی و مکانیک کوانتومی باعث شده که در حال حاضر در دو زمینه‌ مخابرات نوری و محاسبات کوانتومی تحقیق و پژوهش کند. او در حال حاضر، آموزش‌هایی را در دو زمینه فیزیک و مهندسی برق (مخابرات) در مجله فرادرس می‌نویسد.

بر اساس رای 1 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *