العناصر الالكترونية

المكثف الكهربائي

المكثف الكهربائي Electrical capacitor واحد من العناصر الالكترونية التي لا يخلو منها اي جهاز كهربائي فهو موجود في اجهزة الراديو والتلفاز وشاشات العرض والسيارات والطائرات والمحركات الكهربائية والغسالات واجهزة التحكم والكثير جدًا من التطبيقات. بالرغم من ان تركيبه البسيط الا ان له استخدامات كبيرة لا يمكن حصرها ومتوفر في كثرة في الاسواق , يسمى احيانا بالمواسع الكهربائي او المتسعة ويرمز له بالحرف الانجليزي C. بشكل عام يتركب المكثف الكهربائي من لوحين موصلين بحيث يحمل كل منهما شحنة كهربائية متساوية في المقدار(القيمة) ومتعاكسة في الإشارة (احدهما + والاخرى ) وفقًا لقوانين نيوتن ويجب ان يكونا اللوحين معزولتين عن بعضهما البعض بمادة عازلة مثل السيراميك، الورق، أو مادة كيميائية لها خصائص جيدة ليستطيع المكثف الكهربائي تخزين الشحنات الكهرباية لمدة زمنية مثل البطارية. والصورة التالية توضح التركيب الداخلي للمكثفات الكهربائية:

المكثف الكهربائي
التركيب الداخلي للمكثفات الكهربائية

كيف يعمل المكثف الكهربائي؟ 

بشكل عام يعمل المكثف الكهربائي على تخزين الشحنات الكهربائية لمدة زمنية معينة على شكل مجال مغناطيسي Magnetic field فعندما يتم توصيل اللوحين الموصلين مع بصدر طاقة كهربائية سوف تبدأ عملية شحن المكثف Capacitor charging ثم تبقى الشحنات الكهربائية مخزنة بين اللوحين المادة العازلة وبعد فترة زمنية تبدء عملية تفريغ المكثف Capacitor discharge. اما فيما يتعلق بالمادة العازلة فهي تختلف حسب استخدام المكثف ويمكن استخدام الورق , الهواء , مادة كيميائية وغيرها من مواد عازلة لها خصائص يمكن استخدامها في صناعة المكثفات الكهربائية. المكثف الكهربائي عنصرالكتروني قد يكون له قطبية او بدون قطبية فاذا كانت المادة العازلة هي مادة كيميائية عادة يكون مكثف له قطبية ويسمى مكثف كهربائي كهرلي. ويتم الاستدلال على المكثفات الكهربائية بمصطلح فيزيائية يسمى السعة Capacity وهي قدرة المكثف على احتواء الشحنات الكهربائية ووحدة السعة هي الفاراد Farad ويرمز لها بالحرف F وأجزاؤها الاخرى مثل الملي فاراد  والبيكو فاراد والميكرو فاراد , ويتم تعريف سعة المكثف على انها مقدار الشحنة الكهربائية التي توجد على احد لوحي المكثف الى مقدار فرق الجهد الكهربائي بين لوحيه. وفي الصورة التالية نوضح بعض اشكال رموز المكثفات الكهربائية:

رموز المكثفات الكهربائية
رموز المكثفات الكهربائية

مواصفات المكثفات الكهربائية

ان اختيار المكثف الكهربائي لا يتم فقط عن طريق اختيار قيمة السعة التي تحتاجها لبناء دائرتك الالكترونية لانه يوجد العديد من المواصفات والخصائص التي يجب ان تدرسها ليكون اختيارك للمكثفات الكهربائية مدروس ويناسب متطلبات مشاريعك المختلفة وكيفية شراء المكثف من الاسواق , سوف ندرس الآن التصنيفات المختلفة ومواصفات المكثفات الكهربائية وهي على النحو التالي:

1 – سعة المكثف Capacity , كما ذكرنا سابقًا ان السعة هي قدرة المكثف على احتواء الشحنات الكهربائية , وبشكل عام تعتمد سعة المكثف على العوامل الاساسية التالية:

  • نوع المادة العازلة , يتناسب سعة المكثف طرديًا مع مفهوم فيزيائي يسمى ثابت العزل بحيث كلما ازداد ثابت العزل للمادة فسوف تزداد سعة المكثف الكهربائي.
  • المسافة بين اللوحين الموصلين , كلما زادت المسافة قلت سعة المكثف.
  • مساحة Area اللوح الموصل , قد يكون اللوح مربع او كروي او دائري لكن بشكل عام كلما ازدادت المساحة سوف تزيد سعة المكثف الكهربائي.

2 – فولطية التشغيل Operating voltage , وهي الجهد الكهربائي المسموح ان يعمل به المكثف الكهربائي وبالتأكيد هذا معيار من المعايير المهمة لاختيار المكثف الكهربائي وذلك تبعًا للجهود الكهربائية التي سوف تتعامل معها في الدائرة الالكترونية. ويوجد ايضا جهد الانهيار او يسمى بفولطية الانهيار Voltage breakdown وهذا الجهد الذي يسبب تلف المكثف.

3 – شكل وحجم المكثف , بعض المكثفات لها اشكال متعددة وذلك يرجع للشركات المصنعة فيمكنك ان ترى في الأسواق المكثفات الشائعة بالشكل الاسطواني او الكروي على شكل حبة العدس ولكن من الممكن ان ترى اشكالًا مختلفة مثل المكثفات التنتاليوم التي تشبه المقاومات الكهربائية واشكال اخرى كما سوف نرى في جدول انواع المكثفات الكهربائية.

4 – درجة الحرارة , قد توضع درجة الحرارة التي يتحملها المكثف مباشرة او تحتاج احيانا العودة الى ورقة البيناتات Data Sheet وهي من الخصائص المهمة التي تقيدك في اين تستخدم المكثف ولها تأثير على سعة المكثف , وتكون عادة بالوحدة الفيزيائية السلسيوس.

5 – نسبة الخطأ , مثل المقاومات الكهربائية ومعظم العناصر الكهربائية في نسبة الخطأ في سعة المكثف الكهربائي وتختلف حسب الانواع وكلما زاد سعر المكثف قلت نسبة الخطأ.

6 – القطبية , مثل المكثفات الكهرلية الكيمائية لها قطبية ويتم تحديدها بشكل واضح على جسم المكثف لتركيبه بشكل صحيح والا سوف تواجه المشاكل , ولكن معظم المكثفات الكهربائية لا تحتاج الى تحديد القطبية. وفي الجدول التالي نوضح بعض الانواع والاشكال المختلفة للمكثفات الكهربائية: 

انواع المكثفات الكهربائية
انواع المكثفات الكهربائية – مصدر الصورة : To Circuit

وهكذا انتهينا من دراسة المكثف الكهربائي فهو العنصر الاكتروني الذي لا غنى عنه في بناء الدوائر الالكترونية ليقوم يعمليات الشحن والتفريغ لتنفيذ مهام متعددة في الدوائر المختلفة مثل استخدام المكثف في دوائر التحويل من التيار المتردد الى التيار المستمر وغيرها من التطبيقات الهندسية.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

إغلاق