آشنایی با خازن Capacitors

خازن چیست؟ خازن قطعه ای الکترونیکی است که می تواند بار الکتریکی را به صورت الکترون در خود ذخیره کند و در صورت نیاز انرژی را به مدار باز گرداند.

ساختمان خازن: خازن از دو صفحه ی فلزی موازی تشکیل شده است. بین دو صفحه ی فلزی لایه ای از جنس عایق قرار دارد. لایه ی عایق را دی الکتریک می نامند.

علامت فنی خازن در شکل زیر آمده است.

http://suherfe.blogfa.com

 

ظرفیت خازن Capacitance

توانایی خازن را در ذخیره ی بار الکتریکی، ظرفیت خازن می گویند. بنابراین هر قدر ظرفیت خازن بیش تر باشد، می تواند بار الکتریکی بیش تری ذخیره کند. ظرفیت خازن به شکل فیزیکی آن وابسته است. هر قدر سطح مشترک صفحات خازن بیش تر و ضخامت دى الکتریکی آن نازک تر باشد ظرفیت خازن بیش تر است. ظرفیت خازن به جنس عایق نیز بستگی دارد.

واحد ظرفیت خازن فاراد است. فاراد را با F نشان می دهند. به دلیل بزرگی فاراد، از واحدهای کوچک تر یعنی، میکروفاراد (μF) ، نانوفاراد (NF) و پیکوفاراد (PF) استفاده می شود.

http://suherfe.blogfa.com

ولتاژ کار خازن:  (WV) Working Voltage

 حداکثر مقدار ولتاژ dc یا ماکزیمم ولتاژ ac را که خازن می تواند تحمّل کند، به طوری که دی الکتریک آن آسیب نبیند، ولتاژ کار خازن یا WV می نامند. مقدار ولتاژ کار خازن را معمولاً روی آن می نویسند یا مقدار آن توسط کارخانه ی سازنده اعلام می شود.

در شکل زیر مقدار ظرفیت خازن 47μF و ولتاژ کار آن 50 ولت است

http://suherfe.blogfa.com

 

انواع خازن

خازن های ثابت: خازن های ثابت معمولاً دارای ظرفیت ثابتی هستند و براساس جنس دی الکتریک نام گذاری می شوند و بسیار متنوع اند. از انواع خازن های ثابت می توان خازن های پلی استر، سرامیک و میکا را نام برد.

خازن های الکترولیتی: خازن های الکترولیتی همان خازن های ثابت اند که معمولاً با ظرفیت بالا ساخته می شوند. خازن های الکترولیتی قطبی هستند، یعنی هنگام اتصال آنها به مدار باید قطب مثبت و منفی آن را در نظر داشت.

خازن های متغیر: خازن های متغیر دارای دو مجموعه صفحات ثابت و متحرک اند که به موازات یکدیگر نصب شده اند و بین آن ها ماده ی دی الکتریک قرار دارد با حرکت دادن صفحات متحرک، ظرفیت خازن تغییر می کند. از این نوع خازن در تنظیم موج رادیو برای گرفتن ایستگاه های مختلف رادیویی استفاده می شود.

http://suherfe.blogfa.com

شارژ خازن: اگر مداری را طبق شکل زیر ببندیم، تعدادی از الکترون های قطب منفی باتری جذب صفحه ی Y و هم زمان تعدادی از الکترون های صفحه ی X جذب قطب مثبت باتری می شوند. به این ترتیب صفحه ی Y دارای بار الکتریکی منفی و صفحه ی X دارای بار الکتریکی مثبت خواهد شد.این عمل را شارژ شدن خازن می نامند.

در شروع شارژ جریانی در مدار به وجود می آید که پس از شارژ شدن خازن متوقف مى شود. یک خازن پس از شارژ شدن می تواند مانند باتری عمل کند، زیرا مقداری از انرژی باتری را در خود ذخیره کرده است. ولتاژ دو سر خازن پس از شارژ کامل دقیقاً برابر با ولتاژ باتری خواهد بود. شارژ خازن، معمولاً خیلی سریع اتفاق می افتد.

http://suherfe.blogfa.com

تخلیه ی خازن (دشارژ):

خازن می تواند انرژی ذخیره شده را تا مدت زیادی پس از شارژ در خود نگه دارد. در این حالت تخلیه ی خازن از طریق نفوذ در دی الکتریک انجام می شود که بسیار کند است، در صورتی که یک هادی در دو سر خازن قرار دهیم، خازن سریعاً دشارژ می شود. یعنی انرژی ذخیره شده درخازن در مسیر هادی تخلیه می شود.

چنان چه مقاومتی را بین دو پایه ی خازن قرار دهیم سرعت تخلیه ی خازن کند خواهد یادآور می شود هرگز نباید خازن را از طریق اتصال کوتاه تخلیه نمود زیرا آسیب می بیند