تُترك لأجهزتهم الخاصة ، شحنتان كهربائيتان تحملان الاسم نفسه لا تريدان فعل أي شيء مع بعضهما البعض. يطيرون بأسرع ما يمكن. وبالتالي ، إذا تم إجبار الجسيمات على التحرك تجاه بعضها البعض (وهذا يحدث ، على سبيل المثال ، عند تراكم شحنة) ، فإنها تقاوم ذلك بكل طريقة ممكنة ، ومن أجل زيادة كثافة تركيز الشحنة في الموصل ، يتم توفير طاقة معينة يجب أن تنفق.
في حالة ثابتة ، لا يتم استخدام هذه الطاقة ويتم فقدانها بشكل لا يمكن تعويضه. يتم تخزينه كحقل كهربائي - نوع من التوتر في الفراغ بين الجسيمات المشحونة - حتى ينخفض تركيز الشحنات ، وتستعيد قدرتها على الحركة بحرية.
في هذه الحالة ، تستخدم الشحنات الطاقة المتراكمة للكهرباءالمجال للحصول على التسارع في طريقه.
المكثف هو مكون دائرة كهربائية مصمم خصيصًا لتخزين مجال كهربائي.
طاقة المجال الكهربائي للمكثف هي أساس استخدامها في العديد من الأجهزة الكهربائية والإلكترونية.
المنطق البسيط يفرض أن المكثف المشحون بجهد V سيتطلب QV جول من الطاقة للوصول إلى حالة جديدة ، وهذه القيمة هي بالضبط طاقة المجال الكهربائي للمكثف ، المخزنة فيه وجاهزة لـ استخدم
للأسف ، الحس السليم هنا فشل. فقط لأنك تشعر بالرضا بعد شرب الجعة ، فهذا لا يعني أنك ستشعر بالراحة مرتين بعد شرب الثانية.
في الواقع ، مع اقتراب التهم ، يقاومونها بشدة أكثر وأكثر. من الواضح أننا هنا نتعامل مع عملية غير خطية.
دعونا نرى كيف يتم تحديد طاقة المجال الكهربائي للمكثف بناءً على تجربة بسيطة.
من المعروف أن التيار يعرف بالسرعة التي تتحرك بها الشحنة. لذلك ، إذا قمت بتوصيل المكثف بمصدر تيار مستقر ، فإن الشحنة Q سوف تتراكم على الألواح بمعدل ثابت.
افترض أننا أخذنا مكثفًا غير مشحون وقمنا بتوصيله بمصدر طاقة يوفر تيار شحن ثابت I.
الجهد على المكثف يبدأ من الصفر ويزدادخطيًا حتى يتم شحن المكثف بالكامل. بعد ذلك يتوقف. دعونا نسمي هذه القيمة الحد الأقصى للجهد الخامس.
متوسط الجهد عبر المكثف أثناء الشحن هو (V / 2) ، ومتوسط الطاقة ، على التوالي ، هو I (V / 2). تم شحن المكثف في الوقت T بالثواني ، وبالتالي فإن طاقة المجال الكهربائي للمكثف المخزن في عملية الشحن هي TI (V / 2).
W=1 / 2QV=1 / 2CV
على الرغم من وجود عدد هائل من الأحجام ، إلا أن جهاز المكثف ليس متنوعًا للغاية.
يتكون معظمها من لوحين متوازيين يفصل بينهما عازل. في بعض الأحيان ، لتوفير مساحة ، يتم لف هذه الشطيرة مثل اللفة. وفي بعض الحالات يكون لديهم عدة طبقات متصلة بطريقة معينة.
حساب سعة مكثف يتكون من لوحين معدنيين ، بأبعاد فيزيائية معروفة ، ليس بالأمر الصعب عادة ، وكذلك حساب السعة الناتجة عند توصيل المكثفات في سلسلة أو على التوازي.
