سعة المكثف الكهربائية

هل تساءلت يومًا كيف يتذكر هاتفك أو جهاز الكمبيوتر الخاص بك الأشياء والأوامر حتى عند إيقاف تشغيله؟ الفضل في هذا يعود لجهاز صغير بداخله يسمى مكثف، يخزن المكثف الشحنة الكهربائية وهناك مصطلح مرتبط بالمكثف يسمى السعة الكهربائية وهذا ما سيتم شرحه.

محتويات

ما هي السعة الكهربائية؟

السعة الكهربائية للمكثف هي مقياس لكمية الشحنة الكهربائية التي يمكن للمكثف تخزينها، وتعرف أيضًا بقدرة المكثف على تخزين الشجنة الكهربائية عند فرق جهد معين وتقاس بوحدة تسمى الفاراد.

مثلما يمكن لوعاء أن يخزن الماء، يمكن للمكثف أن يخزن الشحنة الكهربائية. تعتمد كمية الشحنة التي يمكن للمكثف تخزينها على السعة الكهربائية التي تقاس بوحدة تسمى الفاراد.

كيف تعمل السعة الكهربائية؟

لفهم كيفية عمل السعة الكهربائية، تخيل لوحين كبيرين من المعدن قريبة جدًا من بعضهما البعض. عندما تقوم بتوصيلها بالبطارية، تبدأ الإلكترونات في التدفق من أطراف البطارية إلى اللوحين، ينشئ عن هذا التدفق شحنة يتم تخزينها في المكثف.

كلما كانت الواح المكثف أكبر أو أقرب إلى بعضها، كلما زادت الشحنة التي يمكن للمكثف تخزينها وارتفعت قيمة السعة الكهربائية.

قانون السعة الكهربائية للمكثف

يمكن حساب سعة المكثف باستخدام القانون التالي:

السعة (بالفاراد) =الشحنة المخزونة (بالكولوم) ÷ فرق الجهد بين الألواح (بالفولت)
C = Q/V

حيث C هي السعة، Q هي كمية الشحنة المخزنة على المكثف ، و V هي الجهد المطبق على المكثف. تخبرنا هذه المعادلة أن سعة المكثف تتناسب طرديًا مع كمية الشحنة التي يمكن تخزينها وتتناسب عكسًا مع الجهد المطبق عليه.

وتعد وحدة الفارد قيمة كبيرة جدًا لذلك تعطى قيمة سعة المكثف بأجزاء الفاراد وهي (مايكرو فاراد – µF) والنانو
فاراد (nF) والبيكو فاراد (pF)

ويمكننا أيضًا استخدام المعادلة التالية لحساب سعة مكثف:
C = εA/d
حيث C هي السعة ، و εهي ثابت العزل للمادة بين الألواح ، و A مساحة الألواح.

العوامل المؤثرة على سعة المكثف

هناك عدة عوامل تؤثر على سعة المكثف الكهربائية، بما في ذلك:

مساحة الألواح: سعة المكثف تتناسب طرديًا مع مساحة الألواح. لأن الألواح الأكبر مساحة يمكنها تخزين شحنات أكثر، مما يؤدي إلى زيادة قيمة السعة.
المسافة بين الألواح: تتناسب سعة المكثف عكسياً مع المسافة بين الألواح. وهذا يعني أن كلما زادت المسافة بيبن للوحين كانت السعة أكبر وكلما نقصت المسافة بينهما قلت السعة الكهربائية.
ثابت العزل الكهربائي: تتناسب سعة المكثف طرديًا مع ثابت العزل للمادة بين الألواح. وهذا يعني أن المواد التي تحتوي على ثابت عازل أعلى يمكنها تخزين المزيد من الشحنات، مما يؤدي إلى زيادة قيمة السعة.

فائدة المكثف الكهربائي

تُستخدم المكثفات في العديد من الأجهزة الإلكترونية، مثل الهواتف وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون. حيث تعمل على تخزين الشحنة كهربائية واستعادتها عند الحاجة إليها. على سبيل المثال، عندما تلتقط صورة على هاتفك، يقوم المكثف بسرعة بتخزين الشحنة الكهربائية من مستشعر الكاميرا، مما يسمح لك برؤية الصورة على شاشتك. تساعد المكثفات أيضًا في دوائر الترشيح وتثبيت الجهد، والتأكد من أن الأجهزة الإلكترونية تعمل بشكل صحيح.