أسباب تسرب المياه من الثلاجة

ما فائدة المكثف في الدائرة الكهربائية 

المكثف الكهربائي عنصر هام من عناصر الدوائر الكهربائية والالكترونية وتكمن فائدة المكثف في الدائرة الكهربائية كونه الوحدة القادرة علي تخزين الشحنة الكهربائية وتفريغها.

 ولكل مكثف سعه وتعرف السعه بانها الخاصية التي تمكن الاجسام الموصلة تخزين الشحنات الكهربائية، و سعه المكثف هي قدرة المكثف علي تخزين كميه من الكهرباء ويرمز لها بالرمز C وتقاس بوحده الفاراد F .

 
مع العلم ان وحده الفاراد كبيرة جدا لذا يستخدم أجزاء الوحدة مثل النانو فاراد والبيكو فاراد.

وتستخدم المكثفات ذات السعات الصغيرة في الهندسة الالكترونية بينما تستخدم المكثفات ذات القيم الكبيرة في أغراض هندسه القوي الكهربائية والشبكات.

وفي هذا المقال سنتعرف على فائدة المكثف في الدارة الكهربائية والوظائف التي يقوم بها المكثف الكهربائي.

فائدة المكثف في الدائرة الكهربائية

المكثفات هي مكونات بسيطة تستقبل وتزود الكهرباء ، فالمكثفات هي أجهزة مصممة لتخزين الشحنات الكهربائية.

يتركب المكثف من لوحين معدنيين من مواد موصلة بينهما وسط عازل فإذا وصل لوحا المكثف بمنبع تيار مستمر فإنه ينشا بينهما مجال كهربي يعمل على استقطاب ذرات المادة العازلة حيث تتجمع الالكترونات في المدارات الخارجية للذرات في اتجاه القطب الموجب فتتنافر مع الالكترونات الحرة باللوح المعدني فتنطلق هذه الالكترونيات ناحية القطب الموجب تاركه وراءها اللوح المعدني مشحونا بشحنة موجبة. 

وفي الناحية الأخرى تنجذب الالكترونات الحرة باللوح السالب ناحية الشحنات الموجبة للمادة العازلة مسببة تراكم الشحنات السالبة على اللوح السالب. وحركة الالكترونات في اتجاه القطب الموجب وفي اتجاه اللوح السالب السابق شرحها تسبب مرور تيار الشحنة الكهربية الذى يتوقف عندما يصل تراكم الشحنات الى القيمة المناظرة لسعة المكثف .

بمعني في الصورة القادمة في الدائرة (أ) نلاحظ  ان الجهد غير مطبق علي المكثف لذا يوجد عدد متماثل من الالكترونات الحرة علي كل لوح ومن ثم لا يوجد فرق جهد علي طرفي المكثف.

 فائدة المكثف في الدائرة الكهربائية 

فعند إغلاق المفتاح (S) في الدائرة (ب)  تقوم البطارية بسحب الإلكترونات الحرة الموجودة على اللوح العلوي للمكثف باتجاه قطبها الموجب، كما تقوم بدفع كمية متساوية من الإلكترونات من قطبها السالب نحو اللوح السفلي للمكثف. ونتيجة لذلك يمر تيار في الدائرة تتحدد قيمته بوساطة المقاومة الخارجية (R). إن فقد اللوح العلوي للإلكترونات الحرة يعطيه شحنة موجبة، كما أن زيادة الإلكترونات الحرة على اللوح السفلي يعطيه شحنة سالبة، ويؤدي هذا إلى توليد فرق جهد بين لوحي المكثف. يستمر شحن المواسع حتى يصبح فرق الجهد بين لوحيه مساويا للجهد بين قطبي البطارية. يستمر مرور التيار في الدارة حتى يصبح الجهد على طرفي المكثف (10) فولت، وعندما يصبح جهد المكثف مساويا لجهد البطارية، يتوقف مرور التيار لأنه لم يعد يوجد فرق بين جهد المواسع وجهد البطارية.
يبين الشكل (ج) أنه في الوقت الذي يصبح فيه المكثف مشحونا، يمكن فتح المفتاح، وسيحافظ المكثف بعد ذلك على شحنته الموجودة بين لوحي المواسع التي تكون بشكل مجال كهربائي، تتجه خطوطه من اللوح الموجب إلى اللوح السالب. وعند فصل المواسع من الدائرة يمكن استخدامه لفترة قصيرة كمصدر للجهد، ويتم تفريغ شحنته عند وصله بحمل كهربائي، حيث تعود ألواحه إلى التعادل مرة أخرى. ونلاحظ كذلك أن تيار الشحن أو التفريغ يمر في الدائرة الخارجية لا يمر عبر المكثف نفسه؛ نظرا لوجود المادة العازلة بين لوحي المكثف.

وظيفة المكثف في الدائرة الكهربائية

للمكثف استخدامات عديده في الدوائر الكهربائية ،ولا عجب اننا نجدها في كثير من الأجهزة الكهربائية حيث تعتمد عليها الدائرة، فمثلا اذا تعطلت غسالة الملابس عن العمل واصبح المحرك لا يدور يكون الشك في مكثف المحرك وغير ذلك فاستخدامات المكثف كثيرة وسنذكر منها :

وظيفة المكثف في الدائرة الكهربائية

• تخزين الشحنة الكهربائية.
• تنعيم التيار المتردد في دوائر تحويل التيار المتردد إلى مستمر وتخفيف معامل التموج بعد تقويم الدارة.
• المكثف عنصر يقاوم التغير المفاجئ في الجهد.
• منع مرور التيار المتردد في دوائر مكبرات الموجات.
• منع مرور التيار المستمر في بعض الدوائر.
• تمرير إشارات التشويش ذات التردد العالي للأرض.
• توليد موجات ذات زمن محدد .
• المكثف يعتبر مقاومة في دوائر التيار المتردد ويسمي مفاعله سعويه.
• التنغيم (التوليف): استخدامها في دارات الرنين خاصة.
• تحسين معامل القدرة: حيث يعمل وجود المكثفات على تحسين معامل القدرة الكهربائية في الدوائر الكهربائية من خلال تقليل نسبة استهلاك الطاقة غير الفعّالة أو المهدورة في الأجهزة الكهربائية.
• يستخدم في دارات المرشحات والمذبذبات والمؤقتات وغير ها.

أسئلة شائعة

ما هو دور المكثف في الدارة الكهربائية؟

الاستخدام الأساسي للمكثف هو تخزين الطاقة ومن ثم توفير هذه الطاقة كلما أمكن ذلك للدائرة ، وهذه هي الوظيفة الأساسية للمكثف الكهربائي ،وجميع الوظائف الأخرى للمكثف تعتمد على هذه الخاصية.

هل يمكن استخدام لمكثف كحساس في الدائرة؟

يمكن بالفعل صنع أجهزة استشعار باستخدام مكثف. تعتمد قيمة سعة المكثف على المساحة والمسافة بين الألواح وكذلك على ثابت العزل الكهربائي. من الصعب تغيير المساحة والطول عمليًا. لكن ثابت العزل الكهربائي هو شيء يمكننا استخدامه لحمل السعة.
يساعدنا هذا التغيير في السعة على استخدام المكثف كجهاز استشعار للسعة في التطبيقات المختلفة.

ما هي اعطال المكثفات في الدوائر الكهربائية والالكترونية؟

 تتعرض المكثفات المستخدمة في الدوائر الكهربائية والالكترونية الي عده اعطال وبالتالي فهي تؤثر بالسلب علي أداء الدائرة في حاله حدوث احد أنماط الأعطال الاتية :

• دائرة القصر : ينتج هذا العطل من اتصال لوحي المكثف معا نتيجة انهيار العازل الذي قد ينتج بدوره من تعريض المكثف لفولطية أعلى من فولطية الانهيار له ، أو تشغيله في ظروف ترتفع فيها درجة حرارته عن الحد المسموح به، وهذا العطل من أكثر أعطال المكثفات شيوعا، حيث يعطي المكثف عند قياسه مقاومة منخفضة جدا قد تصل إلى صفر.
• المكثف يتصرف كأنه مقاومة: يعطي مقاومة ثابتة عند قياس مقاومته، وينتج هذا العطل عادة عندما يفقد الوسط العازل لخصائصه ، فيتصرف وكأنه مقاومة .
• المكثف يقيس كأنه (دائرة مفتوحة): ينتج هذا العطل عادة من انفصال أحد أطرافه أو تلفه، كما يحدث للمواسعات الكيميائية.
• تغير سعة المكثف: يعطي المكثف في هذه الحالة سعة أكبر من سعته المقررة أو أقل بشكل ملحوظ ، وينتج ذلك من اختلاف ظروف التشغيل عن الظروف السليمة، ولا يمكن اكتشاف هذا العطل بقياس مقاومة المكثف، ولابد في هذه الحالة من استخدام جهاز قياس السعة الخاص بالمكثف لقياس سعته ومقارنة قراءة الجهاز بالقيمة المسجلة على جسم المكثف.

خاتمة

وظيفة المكثف الأساسية هي تخزين الطاقة ، فالمكثف يشبه البطارية قليلاً. على الرغم من أن المكثفات والبطاريات تعمل بطرق مختلفة تمامًا، إلا أنها تقوم بتخزين الطاقة الكهربائية. ولكن المكثف أبسط بكثير من البطارية، لأنه لا يمكنه إنتاج إلكترونات جديدة، بل يقوم فقط بتخزينها بمجرد شحنه .