موسوعة الإلكترونيات الحرة وتعليم البرمجيات.

مواضيع جديدة

الاثنين، 5 فبراير 2018

المكثف الكهربائي (المواسع) Capacitor

ما هو المكثف الكهربائي (المواسع)؟

يتم تعريف المكثف الكهربائي على أنه  أحد مكونات الدوائر الكهربائية والالكترونية والتي تقوم بتخزين الشحنة الكهربائية لفترة من الزمن لحين استخدامها و تفريغها عند تركيبه في دائرة كهربية، كما يمكن إعادة شحنه مرة أخرى و هكذا. و الشكل التالي يوضح أشكال بعض المواسعات

مم يتكون المكثف الكهربائي وكيف يعمل؟

إن فكرة عمل المكثف الكهربائي تقوم على مكوناته، حيث يتكون المواسع الكهربائي من صفائح معدنية رقيقة موصلة للكهرباء يحمل كل منهما شحنة كهربائية متساوية في المقدار ومتعاكسة في الإشارة توضع فوق بعضها و يتم عزلها بطبقات تلف حول بعضها لتصغير حجم المواسع مسببة في ذلك توليد مجال كهربائي بينهما. الشحنة السالبة -Q على اللوح A والشحنة الموجبة +Q على اللوح الآخر كما في الشكل التالي:

أنواع المكثفات (المواسعات) الكهربائية 

فتتحدد المواسعات بحسب المادة العازلة المستخدمة في صناعته؛ فاذا كانت من الهواء يطلق على المواسع اسم المواسع هوائي، أو من الأوراق (الكرتون) فيسمى بالمواسع الورقي أو بلاستيكي إذا كانت من البلاستيك ، أو المواسع ميكا، أو المواسع سيراميك وهكذا حسب نوع مادته. إذا استخدم محلول كيماوي كمادة عازلة فيطلق عليه اسم المكثف الكيماوي أو الالكتروليتي.

وحدة قياس سعة المكثف (الفاراد)

تقاس سعة المكثف (المواسع) بوحدة الفاراد. و كون سعة المكثفات أقل بكثير من الفاراد فتقاس بـ:
   المللي فاراد: و يرمز لها بالرمز mF و تساوي 1 / 1000 جزء من الفاراد
المايكروفاراد: و يرمز لها بالرمزFµ  و تساوي 1 / 1000000 جزء من الفاراد
النانو فاراد: و يرمز لها بالرمز nF     و تساوي 1 / 1000000000 جزء من الفاراد
البيكوفاراد: و يرمز لها بالرمز pF      و تساوي 1 / 1000000000000 جزء من الفاراد

كيف يتم التعرف على قيمة المواسع أو المكثف ؟

يتم التعرف على قيمة المكثف (المواسعة) وذلك بالنظر اليه، حيث يكتب عليه قيمته بالمايكروفاراد. وأيضا يطبع على المواسع كمية الجهد الذي يعمل عليه. حيث تعمل المتسعات على جهد كهربائي يتراوح من بضع عشرات فولت كما في الدوائر الإلكترونية والكهربائية و قد تصل الى آلاف الفولتات كما في شبكات القدرة الكهربائية.

حساب سعة المكثف الكهربائي

أما رياضياَ فيتم التعرف على سعة المكثف بحسب العلاقة التالية :
سعة المواسع = الشحنة (بالكولوم) ÷ فرق الجهد بين طرفي المواسع (بالفولت).

كيف يتم فحص المكثف الكهربائي؟

لمعرفة كيفية فحص المكثف الكهربائي اضغط هنا 

 العوامل التي تؤثر على أداء المواسع الكهربائي و عمله

 من العلاقة الرياضية في الأعلى نلاحظ ما يلي:
أن سعة المكثف تزيد بزيادة المساحة حيث أن الشحنة تزداد عند زيادة مساحة سطح المكثف.
إن سعة المكثف تتناسب طرديا مع المساحة السطحية للألواح، فإذا زادت مساحة سطح اللوح زادت سعة المكثف وذلك لزيادة استيعابه للشحنات الكهربائية، وبالعكس تقل سعة المكثف كلما قلت هذه المساحة.
تقل السعة عندما تزداد المسافة بين الألواح وتزداد كلما قلت تلك المسافة، أي أنه يوجد تناسب عكسي بين سعة المكثف والمسافة بين ألواحه.
تتغير سعة المكثف بتغير المادة العازلة بين الألواح ويعتبر الهواء الوحدة الأساسية لمقارنة قابلية عزل المواد الأخرى المستعملة في صناعة المكثفات. يوجد لكل مادة ثابت عزل يطلق عليه إبسلون  ε.
فتلك هي العوامل التي تؤثر على أداء المواسع و عمله.
هنالك العديد من الأسئلة الشائعة المتعلقة بالمكثفات الالكترونية أبرزها:

كيف أستطيع التعرف على القطب السالب و الموجب للمكثف الالكتروني ؟

هنالك نوعان رئيسيان للمكثفات الالكترونية من حيث القطبية، يطلق على النوع الأول المكثف غير القطبي حيث يربط بالدارة الكهربائية دون الأخذ بعين الاعتبار أي من تلك الأرجل الموصلة هي القطب السالب أو الموجب. أما النوع الثاني هو المكثف القطبي؛ حيث يجب مراعاة القطب الموجب و القطب السالب عند تركيبه في الدارة الكهربائية و إلا تعرض ذلك المواسع للتلف. و الشكل التالي يوضح أشكال تلك المواسعات و رمزها في المخططات الالكترونية:

كيف أستطيع التعرف على مقدار المواسعة للمكثف الالكتروني السيراميك و غيره من المواسعات صغيرة الحجم ؟

معظم المواسعات (المكثفات) الالكترونية من نوع سيراميك و صغيرة الحجم تقاس وحدتها بالبيكو فاراد حيث تحسب كما يلي: في الشكل التالي مواسع سيراميك كتب عليه العدد 221 و نعني بذلك أن مواسعته بالبيكوفاراد هي 22 X 10 pF  =  0.00022 µF


 المواسع التالي من نوع Tantalum صغير الحجم تحسب مواسعته أيضا هكذا:

استعمالات / استخدامات المكثف الكهربائي في الدائرة الإلكترونية

ما فائدة المكثف في الدائرة الكهربائية؟

1- يستعمل المكثف الكيماوي للشحن والتفريغ في دوائر تقويم التيار التي تحول التيار المتغير إلى تيار مستمر.
2- يستعمل المكثف المتغير على التوازي مع ملف لاختيار المحطات (تردد الموجات) في جهاز الراديو (عملية توليف (راديو).) أو جهاز التلفزيون  لالتقاط الموجات الكهرومغناطيسية.
3- يستعمل المكثف لترشيح و فلترة إشارات التيار المتردد لمنع مرور التيار المستمر في الدائرة الكهربائية، حيث يعمل (كمكثف ربط) Coupling أو (مكثف تسريب) Bypass.
4- أما في كاميرات التصوير، فيستعمل المكثف الكيماوي كبير السعة في دوائر الفلاش، حيث يتم تخزين شحنات كهربية عالية فيها، وعندما تفرغ فجأة يعطي ضوءا أبيضا باهرا يساعد في التقاط الصورة.
5- يوصل المكثف مع المقاومة في الدائرة الإلكترونية للحصول على أشكال موجات متنوعة (ترددات) ويطلق على الدائرة في هذه الحالة دائرة تفاضل أو دائرة تكامل كما في دارات المؤقت 555.

هناك 24 تعليقًا:

  1. سامي العدناني12 نوفمبر 2018 8:28 ص

    موضوع رائع أخي نزار. لكن هل هنالك شرح مفصل عن أنواع المكثفات الالكترونية ؟
    مشكوور

    ردحذف
  2. السلام وعليكم ورحمة الله لدي سؤال بخصوص المكثف وارجو لاجابة في اسرع وقت وجزاكم الله خيرا اذا هل يمكن تغير مكثفة 400v 33uf بمكثفة 400v 150uf ولكم جزيل الشكر

    ردحذف
    الردود
    1. لا يمكن ذلك، والسبب أن المكثف ذات المواسعة الأكبر سيقوم بتغيير العديد من الحسابات الداخلية للدارات في الجهاز الذي تستخدمه مما يؤدي الى تلف العناصر الأخرى مثل زمن الشحن والتفريغ وكمية التيار المستهلكة والمحاثات والتردد.
      أما في حال أن جهازك غير معقد من حيث عدد الدارات الداخلية الأخرى، فإن المكثف ذات السعة 150uf سيبقى يفرغ في شحنته لمدة أطول من المدة اللآزمة كما هو الحال في المواسع التالف 33uf مما يؤدي الى عدم استقرار عمل الجهاز بالشكل السليم.
      وأخيرا، يمكن استبدال المواسعات بأخرى في حالتين فقط وهما:
      1- المكثفان لهما نفس المواسعة.
      2- قيمة الفولت الذي يعمل عليه المكثف البديل أكبر من أو يساوي قيمة الفولت الذي يعمل عليه المكثف المطلوب استبداله.

      حذف
    2. كيف يتم ازالة المكثف من الدائره

      حذف
    3. قبل إزالة المكثف من الدارة يجب مراعاة ما يلي:
      1- تأكد من خلو وفصل أي مصدر للطاقة الكهربائية المرتبط والموصول بذلك الجهاز الذي تود إزالة المكثف من داخله.
      2- قم بملامسة أطراف المكثف بقطعة موصلة مثل المفك لتفريغه من الشحنات المخزونة بداخله.
      3- الآن، قم بتسليط ووضع كاوي اللحام على الجزء السفلي المقابل لأطراف التوصيل للمكثف الكهربائي حتى يصهر مادة اللحام القصديرية.
      4- قم بالتخلص من مادة اللحام عن طريق شفاط الهواء اليدوي أو باستخدام شريط سحب اللحام النحاسي.
      5- بعد التخلص من مادة اللحام المثبتة، باستطاعتك سحب المكثف التالف بسهولة واستبداله بآخر صالح.

      حذف
  3. السلام عليكم هل للمكثف علاقه برفع وخفض التيار مثال لذا كان دخل ١٥ فولت هل يخرج ٢٤ فولت
    وايضا اذا كان يخرج ٢٤ فولت هل نقصات الفولت وزيادته تعني انه تالف ويجب استبداله مع العلم ان المكثف من النوع السطحي

    ردحذف
  4. السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
    سؤالي هو ما هي استخدامات المكثف الكروي الspherical capacitor في الحياة اليومية

    ردحذف
    الردود
    1. قد لا تكون تطبيقات المكثف الكروي واضحة الى حد كبير، لكنها توضح فكرة أن الكرة المشحونة قد تخزن بعض الطاقة نتيجة عملية الشحن.
      من أكثر التطبيقات العملية للدراسات المتعلقة بهذا النوع من المواسعات هي مانعة الصواعق ذات الرأس المدبب والتي تقوم بتوزيع الشحنات بالتساوي على السطح قبل تفريغها.

      حذف
  5. عاوز مراجع عن المكثفات لبحث علمي

    ردحذف
  6. الماذا توجد شرارة عندما يكون المكثف المشحون قصير الدائرة

    ردحذف
    الردود
    1. السبب بسيط، وهو أن المكثف الكهربائي يحمل كماً من الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة على طرفيه، وعند تفريغه عن طريق ملامسة أطرافه تتدفق كمية كبيرة من الشحنات الكهربائية في وقت قصير جداً مما يؤدي الى تراكم تلك الشحنات عند منطقة التوصيل، وعليه ينتج شرارة كهربائية تتناسب شدتها مع قيم الشحنات المخزونة في ذلك المواسع.

      حذف
  7. عاوز تطبيق عن المكثف الكروي

    ردحذف
    الردود
    1. كماذكرنا سابقاً، من أكثر التطبيقات العملية للدراسات المتعلقة بهذا النوع من المواسعات الكروية هي مانعة الصواعق ذات الرأس المدبب والتي تقوم بتوزيع الشحنات بالتساوي على السطح قبل تفريغها. وأيضا هنالك تطبيقات مثل كرات البلازما Plasma Balls التي تستخدم ذلك المبدأ.

      حذف
  8. هل يمكن تغيير مكثف 1٠2مايكروفاراد450فولت بمكثف1٠5مايكروفاراد440فولت

    ردحذف
    الردود
    1. لا، لا يمكن استبدال مكثف قيمة تخزينه للشحنة تختلف عن الآخر البديل. فعند استبدال المكثف بآخر يجب مراعاة الأمرين التاليين:
      أولا: قيمة كلاهما بالفاراد أو المايكرو فاراد متساوي.
      ثانياًُ: يجب أن يكون المكثف البديل يعمل على نفس مقدار فرق الجهد أو أكبر من جهد المكثف التالف المستبدل.

      حذف
  9. السلام عليكم
    عندي موتور بلور وعايز اوصل فيه مكثف
    مكتوب عالمحرك 3ميكروفاردا
    هل يمكن استخدام مكثف 7ميكروفاراد ؟
    وكيف طريقة التوصيل ...علما انه الموتور خارج منه سلك اسود وابيض وبني واصفر واحمر .

    ردحذف
  10. ماهي قيمة المتسعه التي تحمل الكود 473k

    ردحذف
    الردود
    1. الحرف K يشير الى أن نوع المواسع هو ميكا أي Mica Capacitor. أما قيمته، فهي 47 × 1000 بيكوفاراد أي 47000 بيكوفاراد أي ما تكافئ وتساوي 47 نانوفاراد.

      حذف
  11. ممكن شرح طرق تبديل المتسعات

    ردحذف
  12. ماهي ايجابيات وسلبيات المكثف الكهربائي

    ردحذف

اترك لنا أي سؤال أو تعليق ونحن نسعد بخدمتكم وإجابة استفساراتكم

???????