ظرفیت خازنی چیست؟

خازن الکترولیتی

ظرفیت خازنی چیست؟

مقدمه ای بر مقاله ظرفیت خازنی چیست؟

ظرفیت خازن ( Capacitance ) توانایی در ذخیره سازی انرژی یا بار الکتریکی است.

ساده‌ترین نوع خازن، خازن دارای دو صفحه‌ موازی است. برای محاسبه­ ی ظرفیت خازنی به ولتاژ و بار الکتریکی نیاز داریم. چنانچه بار الکتریکی روی صفحه‌ها با Q+ و Q-  و ولتاژ بین دو صفحه را با V  نمایش دهیم  ، فرمول فیزیکی ظرفیت خازن مطابق تصویر زیر محاسبه می شود:

خازن 22

درواقع نسبت بار الکتریکی ذخیره شده به اختلاف پتانسیل دوسر خازن را ظرفیّت خازن گویند. یکای ظرفیت خازن فاراد (F) یا کولن بر ولت است. خازن، قطعه ای از بردهای الکترونیکی است که توانایی نگهداری و شارژ بار الکتریکی در مدار را بر عهده دارد. ظرفیت خازن در اصل معیاری برای سنجش میزان توانایی قطعه، در ذخیره کردن انرژی الکتریکی در مدار است. ظرفیت خازن به بار و اختلاف پتانسیل دو سر خازن بستگی ندارد. بلکه فقط به ساختمان خازن بستگی دارد . یعنی اگر اختلاف پتانسیل را بالا ببریم، بار ذخیره شده در خازن افزایش یافته تا میزان ظرفیت خازن ثابت بماند.

به دلیل وابستگی ظرفیت خازن به ساختمان خازن بنابراین:

ظرفیت خازن با مساحت سطح مشترک دو صفحه رابطه مستقیم دارد  . (A)

ظرفیت خازن با فاصله ی بین دو صفحه خازن رابطه ی عکس دارد  .(d)

دی الکتریک باعث افزایش خازن می شود  . (k)

K در این فرمول ثابت دی الکتریک است که کمیتی بدون یکا و وابسته به جنس دی الکتریک می باشد.

به طور تقریبی برای هوا میزان ثابت دی الکتریک ۱ است.

 

دی الکتریک ها دو نوع هستند:

دی الکتریک قطبی و دی الکتریک غیر قطبی. وقتی یک دی الکتریک از نوع قطبی، در میدان الکتریکی بین دو صفحه خازن ها قرار بگیرد، سر منفی دو قطبی به سمت صفحه مثبت و سر مثبت آن به سمت صفحه منفی حرکت می کند. بنابراین این مولکول های دو قطبی در تلاشند خود را در جهت میدان الکتریکی هم ردیف کنند.

 

ظرفیت خازن

وقتی یک دی الکتریک از نوع غیر قطبی ( متان، بنزن و … ) در میدان الکتریکی بین دو صفحه خازن قرار بگیرد بر اثر القا قطبیده می شود. یعنی میدان الکتریکی باعث می شود که مولکول ها در خلاف جهت میدان جابه جا شوند بنابراین مرکز بارهای مثبت و منفی مولکول ها از هم جدا شده و در اصطلاح می گوییم مولکول ها قطبیده شده اند.

قطبی شدن دی الکتریک در بین صفحات خازن، باعث می شود درون دی الکتریک، بار های الکتریکی اثر یکدیگر را خنثی و در نزدیکی صفحات، بار الکتریکی ناهمنام با بار صفحه ( بر روی سطح دی الکتریک ) ایجاد کنند. نیروی ربایشی بین بار ها نیز باعث می شود در ولتاژ ثابت، بار الکتریکی خازن نسبت به حالت بدون دی الکتریک، بالا برود و این بدان معناست که ظرفیت خازن افزایش یافته است.

 

چنانچه خازن از مولد جدا شود، بارهای الکتریکی ایجاد شده، میدان الکتریکی در خلاف جهت میدان اصلی و کمتر از آن ایجاد می کنند که باعث تضعیف میدان الکتریکی اصلی می شوند. این امر موجب کاهش اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو صفحه شده و چون اختلاف پتانسیل با ظرفیت خازن رابطه معکوس دارد، باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می شود.

 

شما می توانید از فروشگاه کایتو تمامی قطعات الکترونیکی مورد نیاز از جمله انواع خازن و سوئچینگ مورد نیاز خود را تهیه کنید.