خازن چیست؟

خازن چیست؟

خازن قطعه ای پسیو است که میتواند انرژی را در قالب اختلاف پتانسیل بین دو صفحه خود ذخیره کند. از همین رو این قطعه در مقابل تغییر ناگهانی ولتاژ در مدار از خود مقاومت نشان میدهد.
خازن را از کلمه ی capacitor گرفته شده است که با حرف c نمایش داده میشود.

ساختار خازن

ساختمان داخلی خازن از دو صفحه ی هادی که بین آنها عایق قرار دارد تشکیل می شود. به صفحات هادی جوشن نیز گفته میشود. شکل زیر علامت قراردادی و ساختمان داخلی خازن در حالت کلی نشان داده شده است.
قسمت اصلی تشکیل شده است از:
1.صفحات هادی
2.ماده ی عایق (دی الکتریک)

ساختار خازن

ظرفیت خازنی چیست؟

مقدار انرژی الکتریکی که یک خازن میتواند ذخیره کند و به ظرفیت آن وابستگی دارد. ظرفیت یک خازن به شرایط فیزیکی آن وابسته است این عوامل به شرح زیر است.
1.مساحت صفحات خازن (رابطه مستقیم )
2.جنس عایق بکار رفته در خازن(رابطه مستقیم)
3.فاصله صفحات میان خازن(رابطه معکوس)
4.دقت داشته باشید ظرفیت یک خازن به بار الکتریکی و اختلاف پتانسیل وابسته نیست.

شارژ خازن

وقتی که یک خازن بی بار را مطابق به دو سر یک باتری وصل کنیم الکترون ها در مدار جاری میشوند. بدین ترتیب یکی از صفحات بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا میکند. آن صفحه ای که به قطب مثبت باتری وصل شده است.
بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می کند. خازن پس از ذخیره کردن مقدار معینی از بار الکتریکی پر می شود و ولتاژ دو سر خازن (برابر ولتاژ باتری) میشود.
یعنی با وجود 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 دیگر جریانی از مدار عبود نمیکند در این حالت می گوییم خازن پرشده است.

دشارژ خازن

.اگر خازنی را که شارژ شده به یک مصرف کننده مثلا یک لامپ وصل کنیم انرژی دخیره شده خازن خالی میشود که به این حالت دشارژ خازن گفته می شود.

شارژ خازنی

ثابت زمانی خازن:

. مدار های الکتریکی و الکترونیکی همیشه در وضعیت با ثبات یا پایدار نیستند و میتوانند در معرض تعییرات ناگهانی پله ای به شکل تغییر سطوح وبتاژ یا شرایط
ورودی قرار گیرند. به عنوان مثال باز و بسته کردن کلید یا سنسور ورودی.
. با این حال هرزمان که یک تغییر ولتاژ یا تغییر ولتاژ یا حالت رخ دهد” مدار ممکن است فورا به این تغییر واکنش نشان ندهد و مقداری زمان صرف شود”
صرف نظر از اینکه قطعاتی مانند خازن و سلف در مدار وجود داشته باشد.
. تغییر حالت از یک شرایط پایدار به حالت دیگر معمولا با نرخی که توسط ثابت زمانی مدار تعیین میشود” اتفاق می افتد که خود یک مقدار نمایی خواهد بود.
پس ثابت زمانی یک مدار مشخص می کند” که چگونه پاسخ گذرا جریان و ولتاژ مدارها در یک دوره زمانی مشخص تغییر می کند.

انواع خازن ها

  1. خازن های متغیر
  2. خازن های ثابت
انواع خازن ها

خازن های ثابت

  1. ین خارنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وصعیت معمولی تعییر پیدا نمی کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده ی دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی
    و نام گذاری می کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می شود.
    از جمله این خازنها می توان انواع سرامیکی,میکار,ورقه ای,الکترونیکی,روغنی و گازی و نوع خاص فیلم را نام برد.

خازن الکترولیت:

  1. تفریبا تمام خازن های الکترولیتی پلاریزه هستند. این نوع خازن ها قطبی هستند یعنی دارای سر مثبت و منفی که معمولا سر منفی بر روی بدنه خازن ها قطبی هستند یعنی دارای سر مثبت و سر منفی و مثبت اشتباه وصل نشوند چون در این صورت مایع الکترولیت داخل آن به گاز تبدیل می شود و اجتمالا باعث منفجر شدن خازن می شود و یا آن گاز از خازن خارج میشود در این صورت ظرفیت خازن تا حد زیادی کم می شود.ظرفیت های بالای خازن های الکترولیتی به همراه خود عیوب زیادی را نیز به همراه دارند. از این عیوب میتوان به نشت جریان و عمر پایین اشاره کرد.
خازن های ثابت

کاربرد های خازن الکترولیت

    1. کاربرد های زیادی برای خازن های الکترولیتی وجود دارد که نیاز به تلورانس پایین و پلاریزه AC ندارند اما مقادیر ظرفیت خازنی بالایی نیاز دارند .این خازن ها معمولا به عنوان قطعات فیلترینگ در منبع تغذیه ها برای کاهش ولتاژ ریپل استفاده می شوند. وقتی از خازن ها در منبع تغذیه های سوییچینگ  استفاده می شود اغلب عمر منبع تغذیه را محدود می کنند به همین دلیل برای این کاربرد از خازن های با کیفیت بسیار بالا استفاده می شود.

خازن تاتنالیوم

    1. خازنهای تانتالیوم از نوع خازنهای با ظرفیت بالا هستند از این نوع از خازن ها به دلیل سایز و ظرفیت خازنی بطور وسیعی در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد.
      خازن های تانتالیوم مانند خازن الکترولیتی است ولی استفاده از تانتالیوم در ساختمان خازن باعث شده است که ظرفیت خازنی بسیار بالایی را به ازای حجم معین داشته باشیم.
تست خازن

خازن های سرامیکی

. خازن های سرامیکی که از لحاظ ابعاد بزرگتر هستند می توانند ولتاژ بسیار بالاتری را تحمل کنند و خازن های سرامیکی قدرت نام دارند. این خازن ها از لحاظ اندازه تا حد زیادی از خازن هایی که روی PCBs نصب می شوند بزرگتر هستند و ترمینال هایی روی آنها تعبیه شده که بتوانند ارتباط مطمینی را با منابع ولتاژ بالا برقرار کند. خازن های سرامیکی قدرت می توانند جوری طراحی می شوند که قادر باشند ولتاژهایی در باره 10 ولت تا بیشتر از 100 کیلو ولت را تحمل میکند. در خازن های الکترولیتی ظرفیت آنها به صورت یک عدد مشخص با واحد مربوطه اش در کنار ولتاژ خازن روی آنها نوشته می شود.

تست خازن

ابتدا سلکتور را بر روی تست پیوستگی قرار داده و دو سر پراب را به دو پایه خازن متصل میکنیم. اگر خازن خراب باشد و یا نشتی داشته باشند بازر مولتی متر به صدا در می آید.