في هذا الـ بحث عن المكثف الكهربائي سنجد أن معظم الأجهزة الإلكترونية تستخدم مكثفات فهي جزء لا يقدر بثمن من الجهاز الإلكتروني. كما تحظى المكثفات بشعبية كبيرة بين العديد من التطبيقات مثل الدوائر الإلكترونية ودوائر الطاقة ووحدات الإمداد بالطاقة.
بحث عن المكثف الكهربائي
يشار إلى المكثف الكهربائي بالمكونات الثلاثة السلبية وهي الملف والمكثف والمقاوم، وهما من أساسيات الدوائر الإلكترونية. أما المكونات السلبية هي الجزء الإلكتروني الذي يتلقى القدرة على الاستهلاك والتخزين والإمداد. وعلى عكس الدوائر المتكاملة، فإن المكثفات الكهربائية ليس لديها عملية نشطة حيث يتم تضخيم الطاقة المنخفضة لإخراج الطاقة باستمرار. لذلك يمكن اعتبار المكثف الكهربائي جزءًا بسيطًا لتلقي الكهرباء والتزويد بها.
قد يهمك أيضًا: تعريف علم الهندسة الكهربائية
ما هي المكثفات الكهربائية
قد يهمك أيضًا: ما هي نظرية الحقل الكمومي
المكثف الكهربائي هو عبارة عن عنصر لتخزين الشحنة الكهربائية يستخدم في الدوائر الكهربية. وهو مكون إلكتروني سلبي، مثله مثل المقاومات والملفات الكهربائية أو المحثات في كل دائرة إلكترونية. ويمكن تشبيه المكثف الكهربائي بالبطارية فهو يقوم بتخزين الشحنات الكهربائية تمامًا مثل البطارية. كما تسمى الوحدة المستخدمة لقياس كمية الشحنة المخزنة فيه باسم فاراد. والمكثفات التي تستخدم عادةً في الدوائر الإلكترونية لها سعة بيكو فاراد ونانو فاراد أو ميكرو فاراد.
تكوين المكثفات الكهربائية
يوجد في الجزء العلوي والجزء السفلي من المكثف مجموعة من الألواح المعدنية، يشار إليها أيضًا باسم الموصلات وهي المسؤولة عن توصيل الشحنة الكهربية. يتوسط هذه الصفائح المعدنية عازلًا يتكون من مادة لا تنجذب إليها الكهرباء. كما يمكن أن يكون هذا العازل مصنوعًا من الورق أو الزجاج أو المطاط أو البلاستيك. ويرتبط اللوحان المعدنيان الموجودان أعلى المكثف وأسفله بواسطة طرفين كهربائيين ويربطان المكثف أيضًا ببقية الدائرة. يتصل أحد طرفي المكثف بالطاقة والآخر يوزع هذه الطاقة.
قد يهمك أيضًا: ابحث في إسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها
أنواع المكثفات الكهربائية
تأتي المكثفات الكهربائية في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام، وكلها تحدد مدى قدرتها على حمل الشحنة الكهربية. وأهم أنواع المكثفات المستخدمة بشكل شائع هي:
-
المكثف الخزفي
قد يهمك أيضًا: تجربتي في صيانة الجوالات
المكثف الخزفي، على عكس مثيلاته من المكثفات الأخرى؛ يحمل شحنة أصغر ويسرب تيارًا أقل. كما أنه يعتبر أرخص مكثف بين نظرائه ومقاوم للحرارة. ولكنه هش ويمكن أن ينكسر. وقد حصل المكثف الخزفي على اسمه بسبب استخدام الخزف كمادة عازلة في تكوينه. لذلك فإنه الأنسب للترددات العالية ونبضات التيار العالي.
-
المكثف الكهرلي
هذا النوع من المكثفات الكهربائية يشبه علب الصفيح الصغيرة. كما يمكن أن يحمل شحنة كهربائية هائلة، وهو أيضًا النوع الوحيد من المكثفات المستقطبة. لذلك فإنه يعمل فقط عندما تكون أسلاكه في اتجاه معين. وهذا هو السبب في وجود دبوس موجب على هذه المكثفات ويسمى الأنود، ودبوس آخر سالب يسمى الكاثود. يحتاج الأنود دائمًا إلى التوصيل بجهد أعلى، فإذا تم توصيله في الاتجاه المعاكس فإن الكاثود هو الذي يحصل على الجهد الأعلى ويسبب انفجار وتلف المكثف. وعلى الرغم من قدرة المكثف الكهرلي على الاحتفاظ بكمية كبيرة من الشحنة الكهربائية، فإنه معروف أيضًا بتسريب التيار أسرع من المكثفات الخزفية. لهذا السبب فهو ليس الخيار الأفضل في تخزين الطاقة.
-
المكثف الفائق
المكثف الفائق هو بالتأكيد الأفضل بين نظرائه، ويمكنه تخزين كمية كبيرة من الطاقة. لكن إحدى سلبياته هو أنه لا يتعامل مع الطاقة الزائدة بشكل جيد. فإذا تم تجاوز الحد الأقصى للجهد المحدد له فإنه يتلف. وهو يستخدم تمامًا مثل البطارية لتخزين وتفريغ الطاقة. ولكن على عكس البطارية، يقوم المكثف الفائق بإطلاق شحنته دفعة واحدة ولن يقلل ذلك أبدًا من عمره الافتراضي مثل البطارية.
قد يهمك أيضًا: اول من اخترع الكهرباء
من هو مخترع المكثف الكهربائي
في حين أن الكثيرين يدينون بفضل اختراع المكثف الكهربائي إلى الكيميائي الإنجليزي مايكل فارادي، إلا أنه لم يكن أول من اخترعه. بكل تأكيد ما فعله فاراداي كان مهمًا، فقد أوضح الأمثلة العملية الأولى للمكثف وكيفية استخدامه لتخزين شحنة كهربائية في تجاربه. كما أن بفضله لدينا طريقة لقياس الشحنة التي يمكن أن يحملها المكثف والمعروفة باسم السعة ويتم قياسها بوحدة فاراد. لذلك فهو رائد المكثفات التي نستخدمها اليوم. أما قبل مايكل فارادي، تشير بعض السجلات إلى أن العالم الألماني الراحل والفيزيائي إيوالد جورج فون كلايست هو من اخترع أول مكثف في عام 1745.
قد يهمك أيضًا: بحث عن فوائد وأضرار الكهرباء
فوائد واستخدامات المكثف.. بحث عن المكثف الكهربائي
قد يهمك أيضًا: معلومات غريبة عن الكهرباء
- شحن وتفريغ الشحنات الكهربائية
يمكن للمكثفات الشحن والتفريغ بسبب هياكلها. كما يمكن استخدامها كمصدر للطاقة وهو ما تستفيد به الكاميرات في الفلاش أو الوميض الخاص بها.
- الحفاظ على الجهد عند نفس المستوى
تحتوي المكثفات الكهربائية على وظائف للحفاظ على الجهد الكهربي عند مستوى معين. لذلك فإنها مفيدة لتقليل نبض الجهد وتصحيح تموجات التيار الكهربائي لعدم إتلاف الأجهزة الكهربائية.
