تعرف على المكثف ما هو المكثف ومما يتكون وماهي وظائفه وماهي استخداماته وماهي أنواعه

 المكثف

 capacitor

المقدمة :

(capacitor)الدارات الإلكترونية تتكون من العديد من العناصر الإلكترونية المهمة ومن أهمها العنصر المسمى بالمكثف 

هذا العنصر هام جدا في بناء الدارات الإلكترونية وله عدة وظائف واستخدامات 

ما هو المكثف ومما يتكون  :

هو عنصر الكتروني يعمل على تخزين الشحنات الكهربائية وتفريغها ويتكون من صفيحتين متوازيتين ممكن يكون الصفيحتين وغالبا تكون من الالمنيوم وبينهما طبقة عازلة ويمكن ان تكون الطبقة العازلة بين الصفيحتين مكونة من السراميك او الهواء او ورق

صورة عن المكثف وبنيته 

آلية عمله :

عندما لا يكون هناك تغذية تكون الصفائح فارغة من أي شحنة وعند التغذية تتوزع الشحنات صفيحة تحمل شحنات موجبة وتكون من دخل التيار وصفيحة تحمل شحنات سالبة وتكون خرج التيار تخرج الالكترونات من الصفيحة التي يدخل منها التيار ونسميها فرضا A وتتجمع في الصفيحة لنفترض B الصفيحة التي يخرج التيار منها   نتيجة حركة الالكترونات يتشكل تيار يسمى تيار الشحن تستمر عملية انتقال الإلكترونات هذه حتى يتساوى فرق الجهد عبر الألواح المتوازية تمامًا مع جهد البطارية. في هذه الحالة تتوقف الإلكترونات عن الحركة ويصبح المكثف مشحون وعند فصله يحتفظ بالشحنات لمدة طويلة.

صورة عن آلية عمل المكثف 

رمز المكثف :

يرمز للمكثف بعدة رموز ولكن تشترك هذه الرموز بخطين متوازيين موصولة بمخطين متعامدين التغذية ويختلف الرمز عند الخط او الشكل الذي يقطع الخطين المتوازيين  الصورة أدناه تعبر عن الكلام 

أنواع المكثفات :

يعود نوع المكثف حسب نوع المادة العازلة الموجودة بين الصفيحتين ونذكر منها

المكثف ذو سعة كبيرة :

هو مكثف مستقطب له سعة تخزينية كبيرة 
 وله أسماء أخرى مثل :
electric double layer capacitor
super capacitor
super condenser
pseudo capacitor
electochemical double layre capacitor (edlc)
ultra capacitor

المكثف الهوائي :

يُستخدم مكثف الهواء عادًة في الدوائر الكهربائية التي تحتاج لضبط أمواج راديوية، وأنظمة الراديو، فيتم توصيل المكثّفات بمذبذبات خاصَّة، ويعمل المكثف عمله المعتاد من شحن وتفريغ في ملف سلكيّ لينشأ مجال مغناطيسي

المكثف ميكا :

تتميز هذا المكثف بصغر حجمه واستقراره الكبير في الترددات العالية وهو غير مستقطب وتأتي على شكل قرص عدسي وتستخدم في دارات التيار المتردد  كمكثف تمرير للأرضي  تتراوح قيمه من 1pF حتى 1uF

المكثف البروبلين :

مكثفات غير مستقطبة وقسمتها ذات دقة عالية ونسبة الخطأ ضئيلة جدا وخصوصا عند استخدامها في مجال ترددات  اقل من 100kHz

المكثف الفيلمي أو ما يعرف بالبلاستيكي :

لها انواع مختلفة تختلف بسحب نوع العازل وتشمل مكثفات البوليستر والتفلون  قيمها تتراوح بين 5pF حتى 100uF ولها اشكال مختلفة 

صورة المكثفات الفيلمية

المكثف السيراميكي :

تتميز هذا المكثف بصغر حجمه واستقراره الكبير في الترددات العالية وهو غير مستقطب وتاتي على شكل قرص عدسي وتستخدم في دارات التيار المتردد  كمكثف تمرير للارضي  تتراوح قيمه من 1pF حتى 1uF

المكثف الالكتروليتي :

مكثف مستقطب يملك قيم كبيرة جدا ويستخدم مادة الكتروليتية تعمل عمل المادة العازلة  ولها نوعين :

• المنيوم الكتروليك 

مستقطب رخيص الثمن  لا يتمتع بدقة عالية لكنه يملك قيم كبيرة  تتراوح بين 1uF حتى 47000uF  ولكنه لايتحمل قيم جهد عالية ولايمكن استعماله في دوائر التيار المتردد ويستخدم في دوائر التنعيم  ومنع التيار المستمر

• التانتالوم الكتروليكة  او ما يعرف بالمكثف الكيميائي 

مكثف مستقطب يمتاز بانه يملك مجال قيم واسع يتراوح بين 47nFحتى 470uF  ولايتحمل قيم جهد عالية ويستخدم في دوائر التنعيم ومنع التيار المستمر  يتميز باستقرارية اكثر من الالمنيوم الكتروليك 

أما من ناحية السعة فيقسم ايضا ل 

• مكثف ثابت 
• مكثف متغير
• مكثف تريمر

                                                   صورة المكثف المتغير                                                    صورة المكثف تريمر 

سعة المكثف :                                                                   

هي قدرة المكثف على خزن الطاقة الكهربية وتقدر بواحد ال فاراد فكل واحد فاراد يساوي 1 فولت على 1 كولمب

وتتمثل بالقانون التالي 

            C=V/Q   

حيث كما ذكرنا C تمثل المكثف و V  تمثل الجهد على طرفي المكثف وQ تمثل الشحنة التي في المكثف

بماذا يتأثر المكثف :

يتأثر المكثف بعدة أمور وهي

• مساحة مقطع الصفيحة :كلما كبرت المساحة ، زادت السعة.
• سماحية العزل :كلما زادت السماحية ، زادت السعة.
• المسافة بين الصفيحتين : فكلما قل التباعد ، زادت السعة.

تتمثل بالقانون :

.

حيث C هو المكثف و A هو مساحة مقطع الصفيحة وd هو المسافة بين الصفيحتين والرمز ابسلون هو سماحية العزل 

تطبيقات المكثف :

تخزين الطاقة او الشحنات 

التحكم بالوقت 

التقليل من تشويش الاشارة الكهربائية وتنعيمها 

تستخدم للترشيح او في دارات الترشيح 

تحسين معامل القدرة 

تضخيم الاشارة 

المراجع :

كهربا U4

سطور 

المهندس وليد عيسى