خازن ساده، یک دستگاه الکتریکی است که از 2 صفحه ی موازی ساخته شده است و به وسیله ی یک ماده ی عایق به نام دی الکتریک از هم جدا شده است. در حالت طبیعی هر دو صفحه ی خازن از نظر تعداد الکترون های آزاد، برابرند.موقعی که یک منبع ولتاژ به خازن متصل می شود،الکترون های صفحات جابه جا می شوندو تعداد بار برابر بر روی صفحات قرارمی گیرد زیرا هیچ الکترونی از طریق دی الکتریک (عایق) خازن جابه جا نمی شود.برای آشنایی بیشتر با خازن و بردهای الکترونیکی به صفحه آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی در کرج مراجعه فرمایید.
چگونه یک خازن انرژی را ذخیره می کند
• یک خازن انرژی را به شکل یک میدان الکتریکی ذخیره می کند .میدان الکتریکی توسط بارهای مخالف روی دو صفحه ایجاد می شود.خازنها از قانون کلمب تبعیت می کنند. یعنی نیروی الکتریکی بین بارهای دو منبع ، به طور مستقیم متناسب با مقدار بار هر دو صفحه و به طور معکوس متناسب با مربع فاصله ی بین دو صفحه است.
مشخصات خازن ها
ظرفیت خازن ها به طور مستقیم متناسب با اندازه ی فیزیکی صفحات است که توسط مساحت صفحات تعیین می شود.
و به طور معکوس متناسب با فاصله ی بین دو صفحه است . به میزان توانایی ماده ی دی الکتریک برای ایجاد یک میدان دی الکتریک ، ثابت دی الکتریک می گویند.ظرفیت خازن ها به طور مستقیم متناسب با ثابت دی الکتریک است.
ولتاژی که موجب از کار افتادگی خازن می شود ، ولتاژ شکست نامیده می شود. همه ی خازن ها یک محدودی مشخصی برای درست کار کردن خازن دارند.اغلب خازن ها دارای سطحح وسیع و دی الکتریک نازک هستند.
خازن های ثابت
• خازن های میکا فویل از لایه های متناوب فویل فلزی و ورق نازک میکا ساخته شده اند.
میکای نقره ای با جمع ورق میکا با مواد الکترود نقره ای تشکیل می شود.
محدوده ی آن ها بین 1 پیکوفاراد تا 1/.میکروفاراد با ولتاژ آستانه ی 2500ولت است .
خازن های ثابت
خازن های سرامیکی با ثابت دی الکتریک بالا ساخته می شوند و اصولا دارای ظرفیت بالا در سایز کوچک اند. محدوده ی ظرفیت آن ها از1پیکوفاراد تا 2.2 میکروفاراد است و ولتاژ آستانه ی آن ها 2500 ولت است.
خازن های الکترولیتی
دو نوع متداول از خازن های الکترولیتی ، الکترولیتی تانتالیوم و آلومینیومی است.
هشدار ایمنی :
باید در استفاده از این خازن ها به قطب های مثبت و منفی خازن ها توجه کرد. برعکس قرار دادن خازن در مدار موجب تخریب و حتی انفجار این نوع خازن ها می شود.
خازن های الکترولیتی
خازن های الکترولیتی دارای ظرفیت بالا و ولتاژ کم اند و جریان نشتی زیادی دارند.
ظرفیت این خازن ها از 1 میکرو فاراد تا 200000میکروفاراد با محدوده ی ولتاژ 350 ولت متغیر است.
ظرفیت های متغیر
خازن های متغیر در مدار ، هنگامی استفاده می شوند که نیاز به تنطیم و تغییر مقدار خازن است .
دی الکتریک آن ها ، مکا یا سرامیک است. ظرفیت آنها با جدا شدن صفحات از یک دیگر تغییر می کند.
ظرفیت خازن ها
خازن های سری
موقعی که خازن ها به صورت سری به هم متصل می شوند ، ظرفیت معادل آن ها از کوچکترین ظرفیت خازن ،کمتر است.
این به این دلیل است که فاصله ی موثر صفحات افزایش می یابد.
خازن های موازی
خازن معادل خازن های موازی، برابر است با جمع تک تک ظرفیت های خازن های موجود در مدار موازی . و ظرفیت خازن معادل از تک تک خازن های موجود در مدار بیشتر است . این به این دلیل است که سطح موثر صفحات افزایش می یابد .
C T = C1 + C2 + C3 + … + C n
ثابت زمانی
ولتاژ یک خازن نمی توانند به سرعت تغییر پیدا کند، زیرا زمان مشخصی لازم است تا بار از یک نقطه ی مدار به نقطه ی دیگر حرکت کند.(زیرا مقاومت مدار محدود کننده ی آن است. )
ثابت زمانی مدار سری rc ، یک فاصله ی زمانی حاصل از حضور مقاوت و خازن است .
τ = RC
شارژ و دشارژ
منحنی شارژ به صورت نمایی در حال افزایش است. منحنی دشارژ به صورت نمایی کاهش پیدا می کند. 5 ثابت زمانی لازم است تا ولتاژ تغییر یابد و 99 درصد خازن شارژ یا دشارژ شود. به این زمان ، زمان گذار می گویند.
برای یافتن مقاله های دیگر درباره ی سایر قطعات الکترونیکی به آموزش طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی در کرج مراجعه کنید.
