آشنایی با خازن Capacitors

خازن چيست؟ خازن قطعه اي الکترونيکي است که مي تواند بار الکتريکي را به صورت الکترون در خود ذخيره کند و در صورت نياز انرژي را به مدار باز گرداند.

ساختمان خازن: خازن از دو صفحه ي فلزي موازي تشکيل شده است. بين دو صفحه ي فلزي لايه اي از جنس عايق قرار دارد. لايه ي عايق را دي الکتريک مي نامند.

علامت فني خازن در شکل زیر آمده است.

ظرفيت خازن Capacitance

توانایی خازن را در ذخيره ي بار الکتريکي، ظرفيت خازن مي گويند. بنابراين هر قدر ظرفيت خازن بيش تر باشد، مي تواند بار الکتريکي بيش تري ذخيره کند. ظرفيت خازن به شکل فيزيکي آن وابسته است. هر قدر سطح مشترك صفحات خازن بيش تر و ضخامت دى الکتریکی آن نازك تر باشد ظرفیت خازن بیش تر است. ظرفیت خازن به جنس عايق نيز بستگي دارد.

واحد ظرفيت خازن فاراد است. فاراد را با F نشان مي دهند. به دليل بزرگي فاراد، از واحدهاي کوچک تر يعني، ميکروفاراد (μF) ، نانوفاراد (NF) و پيکوفاراد (PF) استفاده مي شود.

ولتاژ کار خازن:  (WV) Working Voltage

 حداکثر مقدار ولتاژ dc يا ماکزيمم ولتاژ ac را که خازن مي تواند تحمّل کند، به طوري که دي الکتريک آن آسيب نبيند، ولتاژ کار خازن يا WV مي نامند. مقدار ولتاژ کار خازن را معمولاً روي آن مي نويسند يا مقدار آن توسط کارخانه ي سازنده اعلام مي شود.

در شکل زیر مقدار ظرفیت خازن 47μF و ولتاژ کار آن 50 ولت است

انواع خازن

خازن هاي ثابت: خازن هاي ثابت معمولاً داراي ظرفيت ثابتي هستند و براساس جنس دي الکتريک نام گذاري مي شوند و بسيار متنوع اند. از انواع خازن هاي ثابت مي توان خازن هاي پلي استر، سراميک و ميکا را نام برد.

خازن هاي الکتروليتي: خازن هاي الکتروليتي همان خازن هاي ثابت اند که معمولاً با ظرفيت بالا ساخته مي شوند. خازن هاي الکتروليتي قطبي هستند، يعني هنگام اتصال آنها به مدار بايد قطب مثبت و منفي آن را در نظر داشت.

خازن هاي متغير: خازن هاي متغير داراي دو مجموعه صفحات ثابت و متحرك اند که به موازات يکديگر نصب شده اند و بين آن ها ماده ي دي الکتريک قرار دارد با حرکت دادن صفحات متحرك، ظرفيت خازن تغيير مي کند. از اين نوع خازن در تنظيم موج راديو براي گرفتن ايستگاه هاي مختلف راديويي استفاده مي شود.

شارژ خازن: اگر مداري را طبق شكل زیر ببنديم، تعدادي از الكترون هاي قطب منفي باتري جذب صفحه ي Y و هم زمان تعدادي از الكترون هاي صفحه ي X جذب قطب مثبت باتري مي شوند. به اين ترتيب صفحه ي Y داراي بار الكتريكي منفي و صفحه ي X داراي بار الكتريكي مثبت خواهد شد.اين عمل را شارژ شدن خازن مي نامند.

در شروع شارژ جرياني در مدار به وجود مي آيد كه پس از شارژ شدن خازن متوقف مى شود. يك خازن پس از شارژ شدن مي تواند مانند باتري عمل كند، زيرا مقداري از انرژي باتري را در خود ذخيره كرده است. ولتاژ دو سر خازن پس از شارژ كامل دقيقاً برابر با ولتاژ باتري خواهد بود. شارژ خازن، معمولاً خيلي سريع اتفاق مي افتد.

تخليه ي خازن (دشارژ):

خازن مي تواند انرژي ذخيره شده را تا مدت زيادي پس از شارژ در خود نگه دارد. در اين حالت تخليه ي خازن از طريق نفوذ در دي الكتريك انجام مي شود كه بسيار كند است، در صورتي كه يك هادي در دو سر خازن قرار دهيم، خازن سريعاً دشارژ مي شود. يعني انرژي ذخيره شده درخازن در مسير هادي تخليه مي شود.

چنان چه مقاومتي را بين دو پايه ي خازن قرار دهيم سرعت تخليه ي خازن كند خواهد يادآور مي شود هرگز نبايد خازن را از طريق اتصال كوتاه تخليه نمود زيرا آسيب مي بيند