المكثف هو أحد الأجهزة الأساسية في الهندسة الكهربائية. إنه جهاز قادر على تجميع وتخزين شحنة كهربائية. المكثف المسطح هو أبسط أنواع المكثفات وأكثرها شيوعا. في ذلك ، تتراكم الشحنات على قطبين مسطحين ومتوازيين يسمى الألواح.
فرق الجهد (الجهد) بين لوحات مكثف مسطح هو معلمة مهمة جدا. إنه يحدد الطاقة التي يستطيع المكثف تخزينها ، ويؤثر أيضا على قدرته. يتم التعبير عن فرق الجهد بالفولت (الخامس) وهي قيمة تشير إلى مقدار العمل الذي يجب القيام به لنقل شحنة موجبة واحدة من نقطة واحدة في اللوحة إلى أخرى.
عندما تكون المسافة بين ألواح المكثف المسطح 4 سم ، يمكن حساب فرق الجهد باستخدام صيغة فرق الجهد لمكثف مسطح:
الخامس = إد
أين الخامس هو فرق الجهد بالفولت ، هـ هو المجال الكهربائي بين الصفائح بالفولت لكل متر ، و د هي المسافة بين الصفائح بالأمتار. وبالتالي ، بالنسبة للمكثف الذي يبلغ مسافته بين الصفائح 4 سم ، سيكون فرق الجهد مساويا لمنتج المجال الكهربائي بالمسافة: ت = ه * 0.04.
- فرق الجهد للمكثف المسطح
- المسافة بين اللوحات هي 4 سم
- ما هو أساس فرق الجهد في مكثف?
- صيغة حساب فرق الجهد
- سؤال وجواب
- ما هو فرق الجهد في مكثف مسطح?
- ما هي الصيغة التي تسمح لك بحساب فرق الجهد في مكثف مسطح?
- كيفية حساب فرق الجهد في مكثف مسطح إذا كان من المعروف أن المسافة بين اللوحات 4 سم?
- كيف سيتغير فرق الجهد في مكثف مسطح مع زيادة المسافة بين الألواح?
فرق الجهد للمكثف المسطح
يعد فرق الجهد في المكثف المسطح أحد المؤشرات الرئيسية لتشغيله. إنه يحدد المجال الكهربائي بين الألواح وهو مقياس للطاقة التي يمكن للمكثف تخزينها أو التخلي عنها.
المكثف المسطح هو جهاز يتكون من لوحين معدنيين مفصولين بعازل كهربائي. يتم إنشاء فرق الجهد بين هذه اللوحات عند توصيل مصدر طاقة تيار مستمر. لوحة واحدة موجبة الشحنة والأخرى سالبة الشحنة.
يشار إلى فرق الجهد بالحرف ش ويقاس بالفولت (الخامس). يتم حسابه باستخدام الصيغة:
ش = إد
أين ش هو فرق الجهد ، ه هي شدة المجال الكهربائي بين الصفائح و د هي المسافة بين الصفائح.
| المسافة بين لوحات (سم) | فرق الجهد (الخامس) |
|---|---|
| 1 | 0.25 |
| 2 | 0.5 |
| 3 | 0.75 |
| 4 | 1 |
| 5 | 1.25 |
كما يتضح من الجدول ، مع زيادة المسافة بين الصفائح ، يزداد فرق الجهد أيضا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن شدة المجال الكهربائي ه لا تزال ثابتة ، والمسافة د يزيد ، مما يؤدي إلى زيادة في فرق الجهد.
تتيح لك معرفة فرق الجهد للمكثف المسطح تحديد طاقته ، والتي يتم حسابها باستخدام الصيغة:
ث = (1/2) مكعب^2
أين ث هي طاقة المكثف ، ج هي قدرته.
وبالتالي ، يلعب فرق الجهد دورا مهما في تشغيل مكثف مسطح وخصائص طاقته.
المسافة بين اللوحات هي 4 سم
عند التفكير في مكثف مسطح بمسافة بين الألواح 4 سم ، تتجلى علاقة خاصة بين فرق الجهد ومقدار الشحنة على الألواح.
ال فرق الجهد ، يرمز يو ويقاس بالفولت (الخامس) ، هي كمية فيزيائية توضح مدى قوة تبديد المجال الكهربائي بين ألواح المكثف.
مع زيادة المسافة بين الصفائح ، يزداد فرق الجهد أيضا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه على مسافة أكبر ، ينتشر الحقل على مساحة أكبر ، الأمر الذي يتطلب المزيد من الجهد.
بناء على صيغة حساب فرق الجهد في مكثف مسطح ، من الممكن التعبير عن العلاقة بين فرق الجهد والشحنة على الألواح والمسافة بين الألواح:
- فرق الجهد (ش) يتناسب مع الشحنة على الصفائح (س).
- فرق الجهد (ش) يتناسب عكسيا مع المسافة بين الصفائح (د).
- صيغة حساب فرق الجهد هي: ش = س / (εε / د) ، أين constant هو ثابت العزل الكهربائي ، ε / هو الثابت الكهربائي.
وبالتالي ، مع زيادة المسافة بين لوحات المكثف من 4 سم إلى قيمة أكبر ، سيزداد فرق الجهد ، وهو أمر مهم عند حساب المجال الكهربائي وتشغيل المكثف في الدوائر الكهربائية.
ما هو أساس فرق الجهد في مكثف?
يعتمد فرق الجهد في المكثف على الشحنة التي تتراكم على لوحاته. يتكون المكثف من لوحين معدنيين مفصولين بعازل كهربائي (على سبيل المثال ، فراغ أو هواء). يمنع هذا العازل الكهربائي بين الصفائح الإلكترونات الموجودة على إحدى الصفائح من التفاعل مباشرة مع الإلكترونات الموجودة على اللوحة الأخرى.
عندما يتم تطبيق جهد كهربائي على المكثف ، تبدأ الشحنات في التحرك. تتراكم الشحنات الموجبة على لوحة واحدة من المكثف ، وتتراكم الشحنات السالبة على اللوحة الأخرى. في الوقت نفسه ، تزداد الإمكانات على لوحة ذات شحنات موجبة ، وتنخفض الإمكانات على لوحة ذات شحنات سالبة.
يعتمد فرق الجهد بين ألواح المكثف على الشحنة الموجودة على الألواح وسعة المكثف. عادة ، يشار إلى فرق الجهد بالحرف ش ويقاس بالفولت (الخامس).
يمكن حساب فرق الجهد في المكثف باستخدام الصيغة:
ش = ف / ج
أين ش هو فرق الجهد ، ف هي الشحنة على اللوحة ، و ج هي سعة المكثف.
وبالتالي ، فإن فرق الجهد في المكثف ينشأ من فصل الشحنات على لوحاته ويلعب دورا مهما في تشغيله. يحدد المجال الكهربائي بين الألواح ويسمح باستخدام المكثف لأغراض مختلفة ، على سبيل المثال ، لتخزين الطاقة أو إشارات التصفية.
صيغة حساب فرق الجهد
يمكن حساب فرق الجهد (الجهد) بين ألواح المكثف المسطح باستخدام الصيغة:
| القيمة | التعيين |
| التهمة على لوحة واحدة من مكثف | Q |
| مكثف | القدرة ج |
| فرق الجهد (الجهد) | U |
صيغة حساب فرق الجهد هي كما يلي:
ش = ف / ج
يعد تحضير مكثف بالسعة المطلوبة بشحنة معروفة أمرا تافها ، ولكنه صعب للغاية، لذلك من الناحية العملية ، غالبا ما يتم استخدام إعادة صياغة هذه الصيغة: