آموزش طراحی وب و برق

خازن چیست؟؟؟

جستجو در گروه برق
خلاصه آمار
بازدید امروز : 10 نفر
بازدید دیروز : 32 نفر
کل بازدید ها : 154982 نفر
تعداد کل مطالب : 240
افراد آنلاین : 2 نفر
ایمیل گروه: azubargh@samenblog.com
آخرین بروز رسانی در: 1396/4/28
طبقه بندی موضوعی
دوستان ما
تبادل لینک


  

خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند.

 


خازن عبارت است ازاجتماع دو یا چند صفحه که در بین آنها یک ماده عایق بنام دی الکتریک قرار گرفته به نحوی که بتواند انرژی الکتریکی را در خود ذخیره نماید.

دوصفحه فلزی را روی یكدیگر با فاصله كمی آنچنان قرار دهید كه تماسی برقرار ننموده ولی به اندازه كافی به هم نزدیك باشند. این ساده ترین نوع خازن است كه شما ساخته اید
گرچه ما توانستیم با قرار دادن دوصفحه فلزی روی هم عملا یكی از انواع خازن ها را بسازیم اماخازنها را نمی توان فقط به دو صفحه فلزی محدود نمود چرا كه خازن ها در انواع بسیار متنوع ودارای ویژگیهای خاص ساخته می شود ودر دنیای وسیع الكترونیك دارای كاربرد های خاص ومتنوع بوده ودست طراحان و تولید كنندگان را برای ساختن دستگاه های مرغوب و با كیفیت و در عین حال كم حجم باز گذاشته است.

 

گرچه اگر كمی به گذشته بر گردیم شاید تمام قطعات الكترونیكی را با محدودیتهای فراوان وتنوع كمتر ببینیم كه خازن هم همان مشكلات را داشت اما امروزه نكات بسیاری در طرح ساخت یا توضیح یك خازن وجود دارد كه موردتوجه قرار می گیرد



 

خازن ها انرژی الكتریكی را نگهداری می كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تایمینگ استفاده می شوند . همچنین از خازن ها برای صاف كردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده    می شود . از خازن ها در مدارات به عنوان فیلتر هم استفاده می شود . زیرا خازن ها به راحتی سیگنالهای غیر مستقیم AC را عبور می دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم DC می شوند.

                                

 

                                                   

                                       نمای شماتیكی از خازن

          

                            


تاريخچه مختصري ازخـــازن

درحدود 600 سال قبل از ميلاد تالس از شهر ميلوتوس نوشته هايي بدست آمده است كه در يونان باستان يونانيان مي توانستند با ماليدن قطعات كهربا به يكديگر جرقه اي ايجاد كنند اين عمل ايجاد برق بشكل اصطكاك است . يعني جدايي مكانيكي بارهاي الكتريكي در اجسام عايق اين نتيجه يكي از اثرات مهم خارن هاست در اكتبر 1745 آقاي لوان جرج از شهر پورمينا اولين خارن خود را اختراع كرد . اين يك جام شيشه اي بود كه از داخل با يك نوع فلز خاص پوشش داده شده بود و به ميله اي متصل شده بود كه از داخل در پوش خارج مي شد و به گوي فلزي متصل مي گرديد . با استفاده از عايق بين اين دو صفحه فلزي آقاي اوال كريس به صورت خارق العاده اي بار الكتريكي خازن را همراه با چگالي آن افزايش داد . قبل از اين كه اختراع كليس بصورت گسترده شناخته شود . يك فيريكدان آلماني به نام پيتروان ماسچن بروك مستقلا چيزي بسيار شبيه به خازن در ژانويه 1746 اختراع كرد كه اسم آن را ليدن شيشه اي به افتخار دانشگاه ليدن جايي كه او كار مي كرد گذاشتند.

بنجامين فرانكلين در مورد ليدن شيشه اي تحقيق كرد و ثابت كرد كه بار بر روي شيشه ذخيره   مي شود نه بر روي آب همچنان كه وانمود شده بود در اصل مقياس بار شيشه ها بودند . يك شيشه به مقدار يك nf (نانو فاراد) است . خازن هاي اوليه شناخته شده شبيه وسيله اي بودند به نام كالذنستر كه بار الكتريكي را متراكم مي كند كه امروزه هنوز هم از آن استفاده مي شود و آن را ولتا در سال 1782 اختراع كرده بود . با توجه به توانايي اختراع به ذخيره بارهاي الكتريكي با چگالي بالا كه بوسيله يك رساناي معمولي عايق شده اند .

 

 

ظرفیت

ظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. 1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می باشد. باید گفت که ظرفیت  خازن ها یک کمیت فیزیکی هست و به ساختمان خازن وابسته است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد.

بنابراین استفاده از واحدهای کوچکتر نیز در خازنها مرسوم است. میکروفاراد µF، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچکتر فاراد هستند.

 

n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF

p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF

 

 

ظرفیت خازن (C)

نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن گویند؛ که مقداری ثابت است.

C = k?0 A/d

C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد

Q = بار ذخیره شده برحسب کولن

V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت

?0 = قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: 8.85 × 12-10 _ C2/N.m2

k (بدون یکا) = ثابت دی الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریبا برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن 1

A = سطح خازن بر حسب m2

d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب m

 

این شكل می تواند در فهم بهتر ظرفیت كمك كند. در این دیاگرام شما 2 منبع آب (بجای خازن)
مشاهده می كنید كه اندازه شان متفاوت است. واضح است كه با اینكه ارتفاع آب ورودی
یكسان است(همان ولتاژ) خازن با ظرفیت بالاتر
٬ بیشتر آب نگه می دارد. در واقع همینطور است
كه خازن با ظرفیت بالاتر می تواند بار بیشتر(الكترون بیشتر) در خودش جا بدهد.

 

 

 

 

DC Voltage:


هنگامی كه خازن به جریان مستقیم یا
DC وصل است٬‌جریان برقرار می شود و با آهنگ ثابتی
خازن پر می شود. هنگامی كه جریان 2 سر خازن با 2سر ترمینال های باتری یكی شد
٬ جریان
قطع می شود. در این هنگام می گوییم خازن شارژ شده است. حتی اگر باتری را از مدار خارج كنیم خازن شارژ می ماند و اختلاف پتانسیلی بین دو ترمینال آن دیده می شود.

وقتی از خازنهای با ظرفیت بالا استفاده می شود (2/1 فاراد به بالا) در اتومبیل٬ هنگامی كه ولتاژ باتری یا دینام افت می كند٬ خازن بداخل ورودی آمپلیفایر تخلیه می شود و كمبود ولتاژ را جبران  می كند.

توجه داشته باشید كه تمام این مراحل در كسری از ثانیه اتفاق می افتد و خازن نمی تواند مانند باتری عمل كند و فقط افت ولتاژ های میلی ثانیه ای را جبران می كند. مثل موقع bass زدن ساب.

چون خازن بر خلاف باتری سریع پر وسریع هم خالی می شود و می تواند از افت ولتاژ های ناگهانی جلوگیری كند.

 

 

AC Voltage:

بطور كلی هنگامی كه جریان متناوب وارد خازن می شود٬ تا وقتی منبع در مدار باشد جریان
در خازن برقرار است. فقط جریان دارای اختلاف فاز با منبع می شود كه بستگی به فركانس منبع و خارن دارد.

خازنهای مختلف كه بزرگترین شان 3.3 میكرو فارادو كوچک ترین شان هم 15 پیكوفاراداست

(9-^10)(10 به توان 9-)

پس ببینید كه 1 فاراد چه ظرفیت بزرگی است.

 

 


خازن 16 ولت در مقابل 20 ولت:

همانطوری كه می دانید٬ خارن های ظرفیت بالا در دو نوع 16V و 20V موجودند. این ولتاژ به این معنی نیست كه وقتی به سیستم اضافه شدند٬ چندولت اختلاف پتانسیل دارند. بلكه در یك مدار با ولتاژ باتری یا دینام 14.4V هر دو 14.4V هستند.

این عدد ها در واقع حداكثر ولتاژی است كه می توانند تحمل كنند و آسیب نبینند.

در عكس مشخص است:


در ضمن بخاطر داشته باشید كه هیچوقت ( - + ) خازن را برعكس نزنید كه آسیب كلی می بیند.

 

 

 ظرفیت گذاری خازنها

برروی خازن های الکترولیت ظرفیت را با اعدادنشان می دهند.وهم چنین قطب پایه های آن را نیز با گذاشتن یک علامت (+ )یا( - )مشخص میکنند.البته علامت ( -) عمومیت بیشتری دارد و روی اکثر خازنهای الکترولیت قرار دارد که نشان دهنده قطب منفی خازن می باشد.

اکثر خازنهای الکترولیت دارای قطب مثبت ومنفی هستند.وظرفیت شان هم بالای یک میکروفاراد است.که در موقع جاگذاشتن باید به قطبیت آن توجه نمود.درصورتی که پایه ها اشتباه درمحل قرار گیرد در تلویزیونهای رنگی(ومانیتورها) که مدارات حساسی دارند باعث بروز عیوب پیچیده می گردند حتی احتمال منفجر شدن خازن نیز می رود وآسیب شدید نیز به مدارات مربوطه وارد می کند.

البته خازنهای الکترولیت بدون قطب هم در مدارات بکار می رود. ومشخصات عمومی آن شبیه خازنهای قطب دار می باشد.با این تفاوت که در این خازنها پایه مثبت یا منفی ندارد ودر موقع جاگذاری نیاز به دقت در مورد پایه های آن نیست.عموما در طبقات تغذیه و افقی از این خازنها استفاده می گردد(خیلی کم)در تلویزیونهای سیاه وسفید برای کوپلاژ یوک افقی ازاین خازنها استفاده می گردد وظرفیت آن عموما بین یک میکرو تاده میکرو می باشد.

در موقع تعویض خازن خراب به موارد زیر دقت نمایید.

۱-ظرفیت خازن باید مشابه خازن خراب باشد.

۲-ولتاژ کار باید عینا مانند خازن خراب باشد یا کمی بیشتر ازآن.

۳-درموقع جاگذاری به نوع آن(قطب دار یا بدون قطب)دقت نمایید.

۴-درموقع تعویض خازن نوسان ساز۱۰۰٪از خازن با همان مشخصات اصلی استفاده نمایید.

 

 

ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:

الف صفحات هادی

ب عایق بین هادیها (دی الکتریک)


 

 

ساختمان خازن

هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگتر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است.

خازنها به اشکال گوناگون ساخته می‌شوند و متداولترین آنها خازنهای مسطح هستند.

این نوع خازنها از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی الکتریک قرار دارد. صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصله‌ای بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند. دی الکتریک انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می‌شود، معرفی می‌گردد. این ضریب را ضریب دی الکتریک می‌نامند. خازنها به دو دسته کلی ثابت و متغیر تقسیم بندی می‌شوند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت‌اند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیم‌اند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه یک دانه عدس می‌باشند.

 

 

انواع خازن

الف- خازنهای ثابت

سرامیکی

خازنهای ورقه‌ای

خازنهای میکا

خازنهای الکترولیتی

آلومینیومی

تانتالیوم

ب- خازنهای متغیر

واریابل

تریمر

 

 

انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها

مسطح

کروی

استوانه‌ای

 

 

انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها

خازن کاغذی

خازن الکترولیتی

خازن سرامیکی

خازن متغییر

 

 

خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه تقسیم می‌شوند:

خازنهای ثابت و خازنهای متغیر.

 

خازنهای ثابت

این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای  ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.

 

 

خازنهای متغیر

به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغیییر داد:

(فاصله صفحات)، (سطح صفحات) و (نوع دی الکتریک).

اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود (واریابل) نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن )تریمر) گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل 10 تا 400 پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.

 

 

واریابل:


خازنی است که دی الکتریک آن هوا است و بیشتر برای انتخاب فرکانس مناسب در گیرنده ها با یک سلف به طور موازی بسته می شود . این گونه خازنها از چندین صفحه متحرک اند . صفحات به صورت یک در میان به فاصله منظم از یک دیگر قرار دارند . با چرخش محور که به صفحات متحرک متصل است ، صفحات متحرک بین صفحات ثابت حرکت می کنند ، سطح موثر صفحات تغییر می کند و در نتیجه ، ظرفیت خازن نیز متناسب با گردش محور تغییر می کند .
دو نوع اصلی آنها ، با پلاریته ( قطب دار ) و بدون پلاریته ( بدون قطب ) می باشد.

 

 

خازنهای قطب دار


1- خازن های الكترولیت


در خازنهای الكترولیت قطب مثبت و منفی بر روی بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار می گیرند . دو نوع طراحی برای شكل این خازن ها وجود دارد . یكی شكل اَكسیل كه در این نوع پایه های یكی در طرف راست و دیگری در طرف چپ قرار دارد و دیگری رادیال كه در این نوع هر دو پایه خازن در یك طرف آن قرار دارد . در شكل بالا نمونه ای از خازن اكسیل و رادیال نشان داده شده است.

در خازن های الكترولیت ظرفیت آنها بصورت یك عدد بر روی بدنه شان نوشته شده است . همچنین ولتاژ تحمل خازن ها نیز بر روی بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب یك خازن باید این ولتاژ مد نظر قرار گیرد . این خازن ها آسیبی نمی بینند مگر اینكه با هویه داغ شوند.

این نوع خازنها معمولاً در رنج میکرو فاراد هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام دیگر این خازنها، شیمیایی است. علت نامیدن آنها به این نام این است که دی ‌الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می‌کنند که در عمل ، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی ، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند. روی بدنه خازن کنار پایه منفی ، علامت نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .خازنهای الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می‌شوند.

 

 


خازن های الکترولیتی دارای قطبیت معینی است و از آن در مدار های
dc استفاده می شود .

یک صفحه از خازن الکترولیتی مثبت است که به سر مثبت منبع وصل می شود . صفحه دیگر منفی است و به سر منفی منبع متصل می گردد . ظرفیت این خازن ها بالا و از چند میکروفاراد تا چند هزار میکروفاراد است ولتاژ شکست این خازن ها معمولا کم و جریان نشتی آنها نسبت به سایر خازنها زیاد است . خازن های الکترولیتی را با الکترولیت مایع وهم با الکترولیت خشک می سازد.

 


2- خازن های تانتالیوم


خازن های تانتالیوم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهای الكترولیت معمولاً ولتاژ كمی دارند . این خازن ها معمولاً در سایز های كوچك و البته گران تهیه می شوند و بنابراین یك ظرفیت بالا را در سایزی كوچك را ارائه می دهند .

در خازنهای تانتالیوم جدید ، ولتاژ و ظرفیت بر روی بدنه آنها نوشته شده ولی در انواع قدیمی از یك نوار رنگی استفاده می شود كه مثلا دو خط دارد ( برای دو رقم ) و یك نقطه رنگی برای تعداد صفرها وجود دارد كه ظرفیت بر حسب میكروفاراد را مشخص می كنند . برای دو رقم اول كدهای استاندارد رنگی استفاده می شود ولی برای تعداد صفرها و محل رنگی ، رنگ خاكستری به معنی × 01/0 و رنگ سفید به معنی × 1/0 است . نوار رنگی سوم نزدیك به انتها ، ولتاژ را مشخص می كند بطوری كه اگر این خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشكی 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبی 20 ولت ، خاكستری 25 ولت و سفید 30 ولت را نشان می دهد.

برای مثال رنگهای آبی - خاكستری و نقطه سیاه به معنی 68 میكروفاراد است

آبی - خاكستری و نقطه سفید به معنی 8/6 میكروفاراد است

در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا 3 برابر) سبب می‌شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند.

محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:

ابعاد کوچکتر

جریان نشتی کمتر

عمر کارکرد طولانی

از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازنهای آلومینیومی عبارتند از:

خازنهای تانتالیوم گرانتر هستند.

نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند.

قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.

خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند).

  

 

خازنهای بدون قطب


قطب خازن های بدون قطب معمولا خازنهای با ظرفیت كم هستند و می توان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . این خازنها در برابر گرما تحمل بیشتری دارند و در ولتاژهای بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ... عرضه می شوند.


پیدا كردن ظرفیت این خازنها كمی مشكل است چون انواع زیادی از این نوع خازنها وجود دارد و سیستم های كد گذاری مختلفی برای آنها وجود دارد . در بسیاری از خازن ها با ظرفیت كم ، ظرفیت بر روی خازن نوشته شده ولی هیچ واحد یا مضربی برای آن چاپ نشده و برای دانستن واحد باید به دانش خودتان رجوع كنید . برای مثال 1/0 به معنی
µF 1/0 یا 100 نانوفاراد است گاهی اوقات بر روی این خازنها چنین نوشته می شود (4n7 ) به معنی 7/4 نانوفاراد . در     خازن های كوچك چنانچه نوشتن بر روی آنها مشكل باشد از شماره های كد دار بر روی    خازن ها استفاده می شود . در این موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهید تا ظرفیت بر حسب پیكوفاراد بدست آید . بطور مثال اگر بر روی خازنی عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفیت برابر خواهد بود با 1000 پیكوفاراد یا 1 نانوفاراد .

كد رنگی خازن هادر خازن های پلی استر برای سالهای زیادی از كدهای رنگی بر روی بدنه آنها استفاده می شد در این كد ها سه رنگ اول ظرفیت را نشان می دهند و رنگ چهارم تولرانس را نشان می دهد.

برای مثال قهوه ای - مشكی - نارنجی به معنی 10000 پیكو فاراد یا 10 نانو فاراد است
خازن های پلی استر امروزه به وفور در مدارات الكترونیك مورد استفاده قرار می گیرند . این خازنها در برابر حرارت زیاد معیوب می شوند و بنابراین هنگام لحیم كاری باید به این نكته توجه داشت.

 

 

كد رنگی خازن ها

در خازن های پلی استر برای سالهای زیادی از كدهای رنگی بر روی بدنه آنها استفاده می شد . در این كد ها سه رنگ اول ظرفیت را نشان می دهند و رنگ چهارم تولرانس را نشان می دهد .
برای مثال قهوه ای - مشكی - نارنجی به معنی 10000 پیكوفاراد یا 10 نانوفاراد است .



                                                           

رنگ شماره

سیاه          0                           قهوه ای     1

قرمز         2                           نارنجی      3

زرد         4                            سبز          5

آبی         6                            بنفش        7

خاكستری 8                            سفید        9

 

خازن ها با هر ظرفیتی وجود ندارند . بطور مثال خازن های 22 میكروفاراد یا 47 میكروفاراد وجود دارند ولی خازن های 25 میكروفاراد یا 117 میكروفاراد وجود ندارند
فرض كنیم بخواهیم خازن ها را با اختلاف ظرفیت ده تا ده تا بسازیم . مثلاً 10 و 20 و 30 و . . . به همین ترتیب . در ابتدا خوب بنظر می رسد ولی وقتی كه به ظرفیت مثلاً 1000 برسیم چه رخ می دهد ؟

مثلاً 1000 و 1010 و 1020 و . . . كه در اینصورت اختلاف بین خازن 1000 میكرو فاراد با 1010 میكروفاراد بسیار كم است و فرقی با هم ندارند پس این مسئله معقول بنظر نمی رسد . برای ساختن یك رنج محسوس از ارزش خازن ها ، میتوان برای اندازه ظرفیت از مضارب استاندارد 10 استفاده نمود . مثلاً 7/4 - 47 - 470 و . . . و یا 2/2 - 220 - 2200 و غیره

 

 

خازنهای ورقه‌ای

در خازنهای ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ، برای دی الکتریک استفاده می‌شود. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته می‌شوند:


خازنهای کاغذی

دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر         دی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار می‌دهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازنها آن است که در ولتاژها و جریانهای زیاد می‌توان از آنها استفاده کرد.

خازنهای کاغذی به دلیل ارزان بودن و اندازه کوچکشان مورد استفاده فراوان قرار می گیرند . جنس دی الکتریک آنها کاغذ آغشته به پارافین است و در ولتاژ بیش از 600 ولت مورد استفاده قرار می گیرند . صفحات این خازنها به صورت نوارهای صاف و طویل از جنس ورقه های قلع است . کاغذ آغشته به پارافین بین دو صفحه ، حکم دی الکتریک را دارد و این هر سه بصورت لوله ، پیچیده شده اند و داخل یک استوانه قرار می گیرند .

 


خازنهای پلاستیکی

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می‌روند.

       

این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از انواع دی الکتریک هایی که در این خازنها به کار می‌رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها (پلی استر)گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است.

 

 

خازن میکا

خازن میکا    خازن میکا

ورق میکا

                         ورق میکا

 

خازن میکا از تعدادی ورقه ی نازک میکا به عنوان دی الکتریک و ورقه های نازک فلزی تشکیل می شوند . این ورقه ها به صورت یک در میان روی هم قرار می گیرند . ورقه های فلزی در دو دسته به یک دیگر متصل شده اند تا سطح موثر هر صفحه ی خازن را بزرگتر کنند و ظرفیت خازن بالا رود . هر چه مقدار صفحات فلزی بیش تر و اندازه ی آنها بزرگتر باشد ، ظرفیت خازن افزایش می یابد . مجموعه ورقه های میکا و فلز در یک کپسول قرار می گیرند .

ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است.

از ویژگیهای اصلی و مهم این خازنها می‌توان داشتن ولتاژ کار بالا ، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

 

 


خازن سرامیک

      


خازنهای سرامیک دارای دی الکتریک بالا با توان بالا و اندازه کوچک هستند . از این خازنها در فرکانس های بالا استفاده می شود . صفحات خازن سرامیکی از جنس نقره و به صورت صفحات بسیار نازکی هستند که ماده ی دی الکتریک بین آنها را سرامیک تشکیل می دهد . این خازنها از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک اند . ظرفیت خازنهای سرامیکی از چند پیکوفاراد تا میکروفاراد متغیر است . ولتاژ شکست این خازنها زیاد است و می تواند در ولتاژ های بالا ( چندین هزار ولت ) کار کنند .

خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن     دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین 5 پیکو فاراد تا 1/0 میکرو فاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و فرکانس کار خازنهای سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.

  

 

خازن های متغیر

                        

           
خازن های متغیردر مدارات تیونینگ رادیویی از این خازن ها استفاده می شود و به همین دلیل به این خازنها گاهی خازن تیونینگ هم اطلاق می شود . ظرفیت این خازن ها خیلی كم و در حدود 100 تا 500 پیكوفاراد است و بدلیل ظرفیت پائین در مدارات تایمینگ مورد استفاده قرار نمی گیرند.

در مدارات تایمینگ از خازن های ثابت استفاده می شود و اگر نیاز باشد دوره تناوب را تغییر دهیم ، این عمل به كمك مقاومت انجام می شود.

درعمل جز در یك مورد كه خازن را بدون عایق بین دوصفحه به كار می برندمانند (واریابل وتریمرها)درسایر موارد بین صفحات خازنها نوعی ماده عایق قرار می دهند كه بر حسب نوع عایق انتخاب شده برای خازنها،آنها رابه همان نام نیز می خوانند، مانند خازنهای سرامیك ،خازنهای روغنی و غیره .

 

 

خازن های تریمر

                          

                               
خازن های تریمر خازن های متغییر كوچك و با ظرفیت بسیار پائین هستند . ظرفیت این خازن ها از حدود 1 تا 100 پیكوفاراد است و بیشتر در تیونرهای مدارات با فركانس بالا مورد استفاده قرار می گیرندخازنها بخاطر خصوصیات خاصی که دارند در مدارات الکترونیکی از آنها زیاد استفاده می کنند.

خازنهای ظرفیت بالا را در مدارات منبع تغذیه بخصوص بخش ورودی آن که دارای فرکانس پائین نیز میباشد استفاده میکنند.

فرکانس ورودی منظور همان فرکانس (۵۰) یا (۶۰)هرتز برق شهر می باشد.

خازنهای ظرفیت پائین را عموما در بخش هایی که فرکانس بالاتر درآن وجود دارد استفاده

می کنند خازنها را به چند طریق علامت وظرفیت گذاری می نمایند.

 

 

 

شارژ یا پر کردن یک خازن


وقتی که یک خازن بی بار را به دو سر یک
باتری وصل کنیم؛ الکترونها در مدار جاری می‌شوند. بدین ترتیب یکی از صفحات بار (+) و صفحه دیگر بار (-) پیدا می‌کند. آن صفحه‌ای که به قطب مثبت باتری وصل شده ؛ بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می‌کند. خازن پس از ذخیره کردن مقدار معینی از بار الکتریکی پر می‌شود. یعنی با توجه به اینکه کلید همچنان بسته است؛ ولی جریانی از مدار عبور نمی‌کند و در واقع جریان به صفر می‌رسد. یعنی به محض اینکه یک خازن خالی بدون بار را در یک مدار به مولد متصل کردیم؛ پس از مدتی کوتاه عقربه گالوانومتر دوباره روی صفر بر می‌گردد. یعنی دیگر جریانی از مدار عبور نمی‌کند. در این حالت می‌گوییم خازن پرشده است.

بعضی از خازنها پلاریته دارند یعنی باید در هنگام اتصال به باتری قصب مثبت باتری به مثبت خازن وصل شود و قطب منفی باتری به منفی خازن وصل شود .

 

 

دشارژ یا تخلیه یک خازن

ابتدا خازنی را که پر است در نظر می‌گیریم. دو سر خازن را توسط یک سیم به همدیگر وصل می‌کنیم. در این حالت برای مدت کوتاهی جریانی در مدار برقرار می‌شود و این جریان تا زمانی که بار روی صفحات خازن وجود دارد برقرار است. پس از مدت زمانی جریان صفر خواهد شد. یعنی دیگر باری بر روی صفحات خازن وجود ندارد و خازن تخلیه شده است. اگر خازن کاملا پر شود دیگر جریانی برقرار نمی‌شود و اگر خازن کاملا تخلیه شود باز هم جریانی برقرار نمی‌شود.

 

 

به هم بستن خازنها

خازنها در مدار به دو صورت بسته می‌شوند:

موازی

متوالی (سری)

 

بستن خازنها به روش موازی

در بستن به روش موازی بین خازنها دو نقطه اشتراک وجود دارد. در این نوع روش:اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است.

بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها.

 

ظرفیت معادل در حالت موازی

مولد V = V1 = V2 = V3

بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3

CV = C1V1 + C2V2 + C3V3

ظرفیت کل : C = C1 + C2 + C3

اندیسها مربوط به خازنهای 1 ؛ 2 و 3 می‌باشد. هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنها.

 

 

 

 

بستن خازنها بصورت متوالی

در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده ؛ از مولد بار دریافت می‌کند. صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت می‌کنند. بنابراین اندازه بار الکتریکی روی همه خازنها در این حالت باهم برابر است.

در بستن خازنها به طریق متوالی:

بارهای روی صفحات هر خازن یکی است.

اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها.

 

ظرفیت معادل در حالت متوالی:

بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3

اختلاف پتانسیل کل V = V1 = V2 = V3

q/C = q1/C1 + q2/C2 + q3/C3

C-1 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

 

ظرفیت کل در حالت متوالی ، وارون ظرفیت معادل ، برابر است با مجموع وارون هریک از خازنها.


 

 

منابع:

 

http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%AE%D8%A7%D8%B2%D9%86

 http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%d8%ae%d8%a7%d8%b2%d9%86&SSOReturnPage=Check&Rand=0

 http://www.tebyan.net/index.aspx?pid=99025

 http://sabainfo.ir/newsdetail-197-fa.html

 http://robootjuinior.parsiblog.com/Posts/7/%d8%ae%d8%a7%d8%b2%d9%86+%da%86%d9%8a%d8%b3%d8%aa%d8%9f/

 http://namehbastan.mihanblog.com/post/28

 http://shirazelectronic.blogfa.com/post-11.aspx

 http://khodroha.com/khazen.htm

 http://elepak.persianblog.ir/post/43

 http://hadi-haddad-khouzani-bargh.blogsky.com/1388/01/29/post-41/

 http://www.robosch.com/Pages/view.aspx?PostID=281

 http://ivarmajidi.com/htms/elec/cap1.html

 http://explorer.blogfa.com/post-100.aspx

 http://tebyan-zn.ir/News-Article/science_technology/Electronics_technology/2011/9/20/39544.html

 http://iseee.ir/electronics_tutorial_capacitance1.html

 http://www.iran30t.com/f78/a-3604.html

 http://1212.ir/index.php?option=com_content&view=article&id=1635:1389-12-20-19-08-27&catid=68:1389-11-04-09-03-27&Itemid=170

 http://searcher.aftablog.ir/114055/%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF+%D8%AE%D8%A7%D8%B2%D9%86.html

 http://www.electronix.ir/forum/index.php/topic,66.0.html

 http://mokhs.com/showthread.php?tid=896

 http://www.lianrobocup.blogfa.com/

 http://pdfsara.com/tag/%D8%AC%D8%B2%D9%88%D9%87-%D8%AE%D8%A7%D8%B2%D9%86/

http://blog.ub.ac.id/andikamarthadinata/tag/kapasitansi/

http://www.bargh-electronic.com/post/category/23

 http://electrotecnics.parsiblog.com/Posts/15/%D8%AE%D8%A7%D8%B2%D9%86./

http://salam-hamkelasi-14.persianblog.ir/post/1

 http://www.eeweb.com/blog/andrew_carter/P50/




  • thumb_img
  • 2012-10-29

**نظرات**

ارسال نظر

برای دریافت پاسخ حتما ایمیل خودتونو وارد کنید





capcha