خازن: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
خط ۴:
[[پرونده:Photo-SMDcapacitors.jpg|بندانگشتی|خازنهای ریز ولتاژپایین در کنار یک خط‌کش]]
'''خازن'''<ref>[[فرهنگستان زبان و ادب فارسی]] واژهٔ ''خازن'' را به جای ''capacitor'' در [[زبان انگلیسی|انگلیسی]] و در حوزهٔ [[فیزیک]] به تصویب رسانده‌است. {{یادکرد وب | عنوان=فرهنگ واژه‌های مصوّب فرهنگستان: ۱۳۷۶ تا ۱۳۸۵ (بخش لاتین) | تاریخ بازبینی=۲۸ دسامبر ۲۰۱۱ | ناشر=فرهنگستان زبان و ادب فارسی | نشانی=http://www.persianacademy.ir/UserFiles/File/Mosavvab/01_Latin_(A_Z).rar}}</ref> یا '''انباره''' عنصری دوسر و پسیو است که [[انرژی الکتریکی]] را ذخیره می‌کند. انواع مختلفی از خازنها وجود دارد اما همه آنها حداقل دو هادی که توسط یک عایق از یکدیگر جدا
خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط [[میدان الکترواستاتیکی]] ([[بار الکتریکی]]) در خود ذخیره کند. انواع خازن در [[مدار الکتریکی|مدارهای الکتریکی]] بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه ''capacitor'' است نمایش می‌دهند.
خط ۱۳:
ظرفیت معیاری برای اندازه‌گیری توانایی نگهداری [[انرژی الکتریکی]] است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به [[نگهداری انرژی]] الکتریکی بیشتری است. باید گفت که ظرفیت خازنها یک کمیت فیزیکی‌ست و به ساختمان خازن وابسته‌است و به مدار و [[اختلاف پتانسیل]] بستگی ندارد.
واحد
نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر [[باتری]] را ظرفیت خازن ('''C''') گویند؛ که مقداری ثابت است.
خط ۲۳:
* '''Q''' = بار ذخیره شده برحسب [[کولن]]
* '''V''' = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب [[ولت]]
* '''ε<sub>0</sub>''' = قابلیت گذر دهی
* '''k''' (بدون یکا) = [[ثابت دی‌الکتریک]] است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای [[هوا]] و [[خلأ]]
* '''A''' = سطح خازن بر حسب <math>m^2</math>
* '''d''' =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب متر(m)
خط ۳۴:
* ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی‌الکتریک (K) نسبت مستقیم دارد.
به عبارت ساده انرژی ذخیره شده در یک خازن یک فارادی ۲۲۰ ولتی می‌تواند یک
<math>\mbox{24200 W.s}
خط ۴۱:
</math>
و یا انرژی ذخیره شده در یک خازن یک فارادی ۱۲ ولتی می‌تواند یک
<math>\mbox{72 W.s}
خط ۴۸:
</math>
فرمول :
<math>\mbox{W}
=\,\mathrm \frac{1}{2}
خط ۵۹:
* صفحات [[هادی]]
* [[عایق]] بین هادیها ([[دی‌الکتریک]])
هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولاً صفحات هادی خازن از جنس [[آلومینیوم]]، [[روی]] و [[نقره]] با سطح نسبتاً زیاد بوده و در بین آنها عایقی ([[دی‌الکتریک]]) از جنس [[هوا]]، [[کاغذ]]، [[میکا]]، [[پلاستیک]]، [[سرامیک]]، [[اکسید آلومینیوم]] و [[اکسید تانتالیوم]] استفاده می‌شود. هر چه [[ضریب دی‌الکتریک]] یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی‌الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال، ضریب دی‌الکتریک هوا ۱ و ضریب دی‌الکتریک اکسید آلومینیوم ۷
== انواع خازن ==
خط ۶۵:
=== خازنهای ثابت ===
این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی‌الکتریک به کار رفته در آنها
* خازنهای ثابت:
** سرامیکی
خط ۸۴:
===== خازنهای پلاستیکی =====
در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی‌الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی ([[آلومینیوم|آلومینیومی]]) به صورت لوله، در درون قاب [[پلاستیک|پلاستیکی]]
==== خازنهای میکا ====
در این نوع خازن از ورقه‌های نازک [[میکا]] در بین صفحات خازن (ورقه‌های فلزی – آلومینیوم) استفاده می‌شود و در پایان، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر [[رطوبت]] جلوگیری شود. ظرفیت خازنهای میکا تقریباً بین
==== خازنهای الکترولیتی ====
[[پرونده:Condensador electrolitico 150 microF 400V.jpg|بندانگشتی|یک نمونه [[خازن الکترولیت]] رایج]]
این نوع خازنها معمولاً در رنج [[میکرو]][[فاراد]] هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام دیگر این خازنها، ''خازن شیمیایی'' است. علت نامیدن آنها به این نام این است که دی‌الکتریک این خازنها از یک واکنش شیمیایی بین یک الکترولیت رسانا و یکی از صفحات خازن ایجاد
[[پرونده:Exploded Electrolytic Capacitor.jpg|بندانگشتی|انفجار یک خازن الکترولیتی
===== خازن آلومینیومی =====
این خازن همانند خازنهای ورقه‌ای از دو ورقه [[آلومینیوم|آلومینیومی]] تشکیل شده‌است. یکی از این ورقه‌ها که لایه اکسید بر روی آن ایجاد می‌شود «آند» نامیده می‌شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند
===== خازن تانتالیوم =====
نوشتار اصلی
[[پرونده:Tantalum capacitors.jpg|بندانگشتی|خازن تانتالیوم]]
در این نوع خازن به جای [[آلومینیوم]] از فلز [[تانتالیوم]] استفاده می‌شود. زیاد بودن ثابت دی‌الکتریک [[اکسید تانتالیوم]] نسبت به [[اکسید آلومینیوم]] (حدوداً ۳ برابر) سبب می‌شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی در حجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند. محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:
خط ۱۱۳:
به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغییر داد: «فاصله صفحات»، «سطح صفحات» و «نوع دی‌الکتریک». اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی‌الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموماً از نوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود «واریابل» نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن «تریمر» گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل ۱۰ تا ۴۰۰ پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از ۵ تا ۳۰ پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس [[ایستگاه رادیویی]] استفاده می‌شود.
در مدارات تیونینگ [[رادیو|رادیویی]] از این خازنها استفاده می‌شود و به همین دلیل به این خازنها گاهی ''خازن تیونینگ'' هم اطلاق می‌شود. ظرفیت این خازنها خیلی کم و در حدود ۱۰۰ تا ۵۰۰ پیکوفاراد است و
* خازنهای متغیر
** واریابل
خط ۱۲۷:
==== خازن مسطح ====
خازنهای مسطح از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی‌الکتریک قرار دارد تشکیل می‌شوند. صفحات هادی نسبتاً بزرگ هستند و در فاصله‌ای بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند. [[دی‌الکتریک]] این نوع خازنها انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می‌شود، معرفی می‌گردد. این ضریب را ضریب دی‌الکتریک می‌نامند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه
=== انواع خازنها بر اساس دی‌الکتریک آنها ===
[[پرونده:Condensators.JPG|بندانگشتی|مواد به کار رفته در خازن. از چپ: سرامیک چندلایه، دیسک سرامیکی، فیلم پلی‌استر چندلایه، سرامیکی لوله‌ای، [[یونولیت]]، فیلم پلی‌استر
* خازن کاغذی
* خازن الکترونیکی
خط ۱۴۱:
== شارژ یا پر کردن یک خازن ==
[[پرونده:RC switch.svg|یک مدار خازنی-مقاومتی ساده که چگونگی شارژ خازن را نمایش می‌دهد.|thumb]]
وقتی که یک خازن بی‌بار را به دو سر یک [[باتری]] وصل کنیم؛ [[الکترون
== دشارژ یا تخلیه یک خازن ==
خط ۱۴۷:
== تأثیر ماده دی‌الکتریک ==
وقتی که خازنی را به مولدی وصل می‌کنیم؛ یک میدان یکنواخت در داخل خازن بوجود می‌آید. این [[میدان الکتریکی]] بر توزیع بارهای الکتریکی اتم‌های عایقی که در بین صفحات قرار دارد اثر می‌گذارد و باعث می‌شود که [[دوقطبی
== میدان الکتریکی درون خازن تخت ==
خط ۱۷۱:
* اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است.
* بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها.
(طرز تشخیص این نوع بستن خازن آنست که دو خازن را هنگامی متوالی گویند که فقط و فقط از یک طرف
==== ظرفیت معادل در حالت موازی ====
خط ۱۸۵:
<math>I = I_1 + I_2 + I_3</math>
اندیسها مربوط به خازنهای
بنابراین هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنها.
خط ۱۹۱:
=== بستن خازنها بصورت متوالی ===
[[پرونده:capacitors in series.svg|چپ|بندانگشتی|بستن خازنها به صورت سری.]]
در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده و از مولد بار دریافت می‌کند؛ صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت
* بارهای روی صفحات هر خازن یکی است.
* اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها.
_(در حالت متوالی بین
مثلاً دو خازن 25v 1000uF
==== ظرفیت معادل در حالت متوالی ====
بار کل:
سطر ۲۱۶ ⟵ ۲۱۷:
== انرژی ذخیره شده در خازن ==
پر شدن یک خازن باعث بوجود آمدن [[بار الکتریکی|بار]] ذخیره در روی آن می‌شود و این هم باعث می‌شود که انرژی روی صفحات ذخیره گردد. کاری که در فرایند پر شدن خازن (شارژ) انجام می‌شود را می‌توان محاسبه نمود
U = 1/2 q v = 1/2 c v<sup>2</sup>
سطر ۲۳۰ ⟵ ۲۳۱:
خازنها با هر ظرفیتی وجود ندارند. بطور مثال خازنهای ۲۲ میکروفاراد یا ۴۷ میکروفاراد وجود دارند ولی خازنهای ۲۵ میکروفاراد یا ۱۱۷ میکروفاراد وجود ندارند. دلیل اینکار چنین است:
فرض کنیم بخواهیم خازنها را با اختلاف ظرفیت ده تا ده تا بسازیم. مثلاً ۱۰ و ۲۰ و ۳۰
== کد عددی خازنها ==
در خازنهای الکترولیتی معمولاً ظرفیت به صورت یک عدد مشخص با واحد مربوطه‌اش (pf,nf
== جستارهای وابسته ==
* [[خازن الکترولیتی]]
* [[خازن استوانه‌ای]]
== منابع ==
{{پانویس}}
| |||