شحن مكثف capacitor

 

 

<<<شحن مكثف >>>

شحن مكثف
 

📄 اطبع pdf
00971504825082

المكثف ذو الصفائح المتوازية

مكونات المكثف:

يتكون من صفيحتين معدنتيتين متوازيتين تفصل بينهما مادة عازلة (كالهواء أو البلاستيك)

قانون السعة الكهربائية:

$$C = ε₀ . εᵣ .\frac {A }{ d}$$

حيث:

$$C$$ السعة الكهربائية (فاراد) $$ε_₀$$ سماحية الفراغ $$8.85 ×10^{-12}\;F/m$$ $$ε_ᵣ$$ السماحية النسبية للمادة العازلة $$A$$ مساحة الصفيحة (m²) $$d$$ المسافة بين الصفيحتين (m)

المجال الكهربائي بين الصفيحتين:

$$E =\frac {V }{ d} =\frac {σ}{ ε_₀}$$

حيث:

$$E$$ شدة المجال الكهربائي (V/m) $$V$$ فرق الجهد (فولت) $$σ$$ كثافة الشحنة السطحية (C/m²)

عملية شحن المكثف:

عند توصيل المكثف بدارة تحتوي على مقاومة $$R$$ ومصدر جهد (V):

$$Q(t) = Q_{max} (1 - e^{-t⁄RC})$$

حيث:

$$Q(t)$$ الشحنة عند الزمن t $$Q_{max}= V × C$$ الشحنة القصوى $$R$$ المقاومة (أوم) $$τ = RC$$ ثابت الزمن (ثانية)

مثال عملي:

إذا كان لدينا مكثف بمواصفات


مساحة الصفيحة (A) = 1 m²
المسافة بين الصفائح (d) = 0.01 m
السماحية النسبية (εᵣ) = 1 (هواء)

حساب السعة:

$$C = (8.85 × 10^{-12} × 1 × \frac {1 }{ 0.01} = 8.85 × 10^{-10}\; F$$

خصائص الشحن:


تتزايد الشحنة بشكل أسّي مع الزمن
يصل المكثف إلى 63% من شحنته الكلية خلال زمن τ واحد
يصل إلى 99% من شحنته الكلية بعد 5τ
عند وصل المكثف ببطارية ينشأ فرق في الجهد بين المكثف والبطارية
وتتحرك الإلكتونات من اللوح المتصل بالقطب الموجب بإتجاه البطارية
وتأخذ طاقة وتتوضع على اللوح المقابل وتستمر العملية حتى يصبح جهد المكثف يعادل جهد البطارية
وعند فصل البطارية عن المكثف ووصل طرفي المكثف ببعضهما تحدث عملية التفريغ
حيث تنتقل الشحنات المحملة بالطاقة من اللوح السالب إلى الموجب دفعة واحدة ويحدث التفريغ



المصدر https://phet.colorado.edu/en/simulations/filter?sort=alpha&view=grid اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location