ما الذي يحدد سعة المكثف؟

تم تصميم المكثف للتخزين المؤقت للطاقة الكهربائية على شكل طاقة كامنة مقسمة في الفضاء إلى شحنات كهربائية موجبة وسالبة ، أي على شكل مجال كهربائي في الفراغ بينهما. وفقًا لذلك ، يشتمل المكثف الكهربائي على ثلاثة مكونات رئيسية: لوحان موصلين ، توجد عليهما شحنة منفصلة في مكثف شحنة ، وطبقة عازلة تقع بين الألواح.

يمكن تصنيع لوحات المكثفات ، اعتمادًا على نوع هذا المنتج الكهربائي ، بطرق مختلفة ، بدءًا من صفائح الألمنيوم البسيطة الملفوفة على لفافة بطبقة ورق داخلية ، إلى الألواح المؤكسدة كيميائيًا أو طبقة عازلة ممعدنة. على أي حال ، هناك طبقة عازلة ولوحة مثبتة بإحكام بينهما - وهذا في الأساس مكثف.

قد يكون العازل من الورق أو الميكا أو البولي بروبيلين أو التنتالوم أو أي مادة عازلة أخرى مناسبة مع ثابت العزل الكهربائي والقوة الكهربائية المطلوبة.

كما تعلم ، فإن طاقة الشحنات الكهربائية المنفصلة في الفضاء تساوي حاصل ضرب مقدار الشحنة Q المزاح (من جسم إلى آخر) بفرق الجهد بين الأجسام المشحونة U.

لذا ، فإن طاقة الشحنات المنفصلة على ألواح المكثف لا تعتمد فقط على عدد الشحنات المنفصلة ، ولكن أيضًا على معلمات لوحاتها والعزل الكهربائي ، لأن العازل ، عند الاستقطاب ، يخزن الطاقة في شكل مجال كهربائي ، تحدد قوتها فرق الجهد U بين الشحنات المنفصلة الموجودة على ألواح المكثف.

لأن فرق الجهد بين الشحنات المنفصلة في الفضاء يعتمد على قوة المجال الكهربائي وعلى المسافة بينهما. في الواقع - على سمك العازل بين الألواح المشحونة عندما يتعلق الأمر بالمكثف.

في الوقت نفسه ، كلما زادت مساحة تداخل الألواح A وزاد ثابت العزل المطلق (والنسبي) للعزل الكهربائي - كلما انجذبت الشحنات المنفصلة الموجودة على الألواح لبعضها البعض - زادت قوة كبير في طاقتهم الكامنة - كلما تطلب مصدر EMF مزيدًا من العمل لشحن هذا المكثف.

من خلال فصل الشحنات في عملية نقل الإلكترونات من لوحة إلى أخرى ، يؤدي مصدر EMF بالضبط مثل هذا الحجم من العمل على شحن المكثف ، والذي ستكون الكمية متطابقة طاقة مكثف مشحون.

مع هذا الانقطاع ، ستعتمد طاقة المكثف المشحون ، بالإضافة إلى كمية الشحنة المنقولة من لوحة إلى لوحة ، (يمكن أن تكون مختلفة) على المنطقة المتداخلة للوحات A ، على المسافة بين الألواح d ، وعلى ثابت العزل المطلق للعزل الكهربائي e.

هذه المعلمات المحددة لبناء مكثف معين ثابتة ، ويمكن تسمية النسبة الكلية لها بسعة المكثف C. ثم يمكننا القول بثقة أن سعة المكثف C تعتمد على المساحة المتداخلة للوحات A ، على المسافة بينهما د وثابت العزل الكهربائي.

من السهل جدًا فهم اعتماد السعة على هذه المعلمات إذا اعتبرنا مكثفًا مسطحًا.

كلما زادت مساحة تداخل لوحاته ، زادت سعة المكثف ، حيث تتفاعل الشحنات على مساحة أكبر.

كلما كانت المسافة بين الألواح أصغر (في الواقع ، سمك الطبقة العازلة) ، زادت سعة المكثف ، لأن قوة تفاعل الشحنات تزداد كلما اقتربت.

كلما زاد ثابت العزل الكهربائي للعزل بين الألواح ، زادت سعة المكثف ، لأنه كلما زادت قوة المجال الكهربائي بين الألواح.

أنظر أيضا:لماذا تستخدم المكثفات في الدوائر الكهربائية؟ والمكثفات والبطاريات - ما الفرق؟