يوجد أنواع مختلفة من المكثفات متاحة ، بناءً على التطبيق ، يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة. يمكن توصيل هذه المكثفات بطرق مختلفة تستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات. تعمل التوصيلات المختلفة للمكثفات مثل مكثف واحد. لذا فإن السعة الإجمالية لهذا المكثف الفردي تعتمد بشكل أساسي على كيفية توصيل المكثفات الفردية. لذلك يوجد نوعان بسيطان وشائعان من التوصيلات مثل الاتصال التسلسلي والاتصال المتوازي. باستخدام هذه الوصلات ، يمكن حساب السعة الكلية. هناك بعض الوصلات التي يمكن أن ترتبط أيضًا بوصلات المجموعات المتسلسلة والمتوازية. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على ما هي المكثفات في سلسلة ومتوازية مع أمثلةهم.
المكثفات على التوالي وعلى التوازي
يستخدم المكثف بشكل أساسي لتخزين الطاقة الكهربائية مثل الطاقة الكهروستاتيكية. بمجرد أن تكون هناك حاجة لتعزيز المزيد من الطاقة لتخزين السعة ، ثم المناسب مكثف مع زيادة السعة قد تكون ضرورية. يمكن تصميم المكثف باستخدام لوحين معدنيين متحالفين على التوازي ومقسمان عبر وسيط عازل مثل الميكا والزجاج والسيراميك ، إلخ.
ال عازل يعطي الوسيط وسيطًا غير موصل بين الصفيحتين ويتضمن قدرة حصرية على حمل الشحنة.
بمجرد توصيل مصدر الجهد عبر ألواح المكثف ، يتم إيداع شحنة + Ve على لوحة واحدة & -Ve شحنة على اللوحة التالية. هنا ، يمكن أن تتناسب الشحنة الإجمالية المتراكمة 'q' بشكل مباشر مع مصدر الجهد 'V'.
q = CV
حيث 'C' هي السعة وتعتمد قيمتها بشكل أساسي على الأحجام المادية لـ المكثف .
C = εA / د
أين
'Ε' = ثابت عازل
'أ' = مساحة اللوحة الفعالة
د = المسافة بين لوحين.
عندما يتحالف مكثفان أو أكثر في سلسلة ، فإن السعة الكاملة لهذه المكثفات تكون منخفضة مقارنة بسعة مكثف فردي. وبالمثل ، عندما يتم توصيل المكثفات بشكل متوازٍ ، فإن السعة الكلية للمكثفات هي مجموع سعات المكثفات الفردية. باستخدام هذا ، يتم اشتقاق تعبيرات السعة الكلية على التوالي والتوازي. تم تحديد الأجزاء المتسلسلة والمتوازية ضمن مجموعة توصيلات المكثف أيضًا. ويمكن حساب السعة الفعالة من خلال التسلسل والتوازي من خلال السعات الفردية
المكثفات على التوالي
عندما يتم توصيل عدد من المكثفات على التوالي ، يكون الجهد المطبق عبر المكثفات هو 'V'. عندما تكون سعة المكثف C1 ، C2 ... Cn ، فإن السعة المقابلة للمكثفات عند التوصيل في سلسلة هي 'C'. الجهد المطبق عبر المكثفات هو V1 ، V2 ، V3 .... + Vn ، في المقابل.
المكثفات على التوالي
وهكذا ، V = V1 + V2 + …… .. + Vn
الشحن الموفر من المصدر عبر هذه المكثفات هو 'Q' إذن
V = Q / C ، V1 = Q / C1 ، V2 = Q / C2 ، V3 = Q / C3 & Vn = Q.Cn
نظرًا لأن الشحنة المنقولة في كل مكثف والتيار في السلسلة الكاملة لمجموعة المكثفات ستكون متطابقة وتعتبر مثل 'Q'.
الآن ، يمكن كتابة المعادلة أعلاه لـ 'V' على النحو التالي.
ق / 100 = Q / Q + C1 / C2 + ... L / Cn
Q [1/100] = Q] 1 / C1 + 1 / C2 + ... 1 / Cn]
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + ... 1 / Cn
مثال
عندما يتم توصيل المكثفات على التوالي ، احسب سعة هذه المكثفات. يتم عرض سلسلة توصيل المكثفات أدناه. هنا المكثفات المتصلة على التوالي اثنان.
المكثفات في صيغة السلسلة هي Ctotal = C1XC2 / C1 + C2
قيمتا المكثفتين هي C1 = 5F و C2 = 10F
المجموع = 5FX10F / 5F + 10F
50F/15F = 3.33F
المكثفات بالتوازي
عندما تزداد سعة المكثف ، يتم توصيل المكثفات بشكل متوازٍ عندما يكون هناك لوحان مرتبطان متصلان ببعضهما البعض. يمكن إضافة منطقة التداخل الفعالة من خلال التباعد المستقر فيما بينها وبالتالي تتحول قيمة السعة المتساوية إلى سعة فردية مزدوجة. يتم استخدام المكثف في الصناعات المختلفة التي تستخدم المكثفات بشكل متوازٍ. بمجرد اتحاد مكثفين على التوازي بعد أن يكون الجهد 'V' عبر كل مكثف مشابهًا لذلك Veq = Va = Vb ويمكن فصل 'ieq' الحالي إلى عنصرين مثل 'ia' و 'ib'.
المكثفات بالتوازي
أنا = دق / دينارا
استبدل قيمة 'q' في المعادلة أعلاه
= د (كف) / دينارا
أنا = C dV / dt + VdC / dt
عندما تكون سعة المكثف ثابتة
أنا = C dV / dt
من خلال تطبيق KCL على الدائرة أعلاه ، ستكون المعادلة
ieq = ia + ib
ieq = Ca dVa / dt + Cb dVb / dt
Veq = Va = Vb
ieq = Ca dVeq / dt + Cb dVeq / dt => (Ca + Cb) dVeq / dt
أخيرًا ، يمكننا الحصول على المعادلة التالية
ieq = Ceq dVeq / dt ، هنا Ceq = Ca + Cb
لذلك ، بمجرد أن تتحالف المكثفات 'n' بالتوازي ، يمكن إعطاء السعة المتساوية للوصلة الكلية من خلال المعادلة أدناه التي تشبه المعادلة المقابلة مقاومة من المقاومات أثناء التوصيل في سلسلة.
Ceq = C1 + C2 + C3 +… + Cn
مثال
عندما يتم توصيل المكثفات على التوازي ، احسب سعة هذه المكثفات. يظهر الاتصال المتوازي للمكثفات أدناه. هنا المكثفات المتصلة بالتوازي اثنان.
المكثفات في الصيغة المتوازية هي Ctotal = C1 + C2 + C3
قيم مكثفتين هي C1 = 10F ، C2 = 15F ، C3 = 20F
المجموع = 10F + 15F + 20F = 45F
سيتم تغيير انخفاض الجهد عبر المكثفات في السلسلة والتوازي بناءً على قيم السعة الفردية للمكثفات.
أمثلة
ال المكثفات على التوالي والأمثلة المتوازية تناقش أدناه.
أمثلة على المكثفات المتسلسلة والمتوازية
ابحث عن قيمة السعة لثلاثة مكثفات متصلة في الدائرة التالية بقيم C1 = 5 uF و C2 = 5uF و C3 = 10uF
قيم المكثفات هي C1 = 5 uF ، C2 = 5uF & C3 = 10uF
يمكن بناء الدائرة التالية بثلاثة مكثفات وهي C1 و C2 و C3
عندما يتم توصيل المكثفات C1 و C2 على التوالي ، يمكن حساب السعة على النحو التالي
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2
1 / C = 1/5 + 1/5
1 / C = 2/5 => 5/2 = 2.5 فائق التوهج
عندما يمكن توصيل المكثف 'C' أعلاه بالتوازي مع المكثف 'C3' ، فيمكن حساب السعة على النحو التالي
C (الإجمالي) = C + C3 = 2.5 + 10 = 12.5 ميكروفاراد
لذلك يمكن حساب قيمة السعة اعتمادًا على تحليل السلاسل والتوصيلات المتوازية في الدائرة. يمكن ملاحظته عندما يتم تقليل قيمة السعة في توصيل سلسلة. في اتصال متوازي للمكثف ، يمكن زيادة قيمة السعة. ومع ذلك ، أثناء حساب المقاومة ، يكون الأمر معكوسًا تمامًا.
وبالتالي ، هذا كل شيء عن لمحة عامة عن المكثفات على التوالي وعلى التوازي مع الأمثلة. أخيرًا ، من المعلومات أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أنه باستخدام التوصيلات التسلسلية والمتوازية للمكثفات ، يمكن حساب السعة. إليك سؤال لك ، ما وحدة المكثف؟
