در تمامی دستگاه های مهندسی رادیو و الکترونیک، علاوه بر ترانزیستورها و ریز مدارها، از خازن نیز استفاده می شود. برخی مدارها تعداد بیشتری دارند، برخی دیگر کمتر، اما عملا مدار الکترونیکی بدون خازن وجود ندارد.

در عین حال، خازن ها می توانند وظایف مختلفی را در دستگاه ها انجام دهند. اول از همه، اینها ظرفیت های موجود در فیلترهای یکسو کننده و تثبیت کننده هستند. با استفاده از خازن ها، سیگنالی بین مراحل تقویت کننده مخابره می شود، فیلترهای پایین گذر و بالا گذر ساخته می شوند، فواصل زمانی در تأخیرهای زمانی تنظیم می شوند و فرکانس نوسان در ژنراتورهای مختلف انتخاب می شود.

خازن‌ها ریشه‌های خود را به ردیابی می‌کنند، که توسط دانشمند هلندی Pieter van Musschenbroeck در آزمایش‌های خود در اواسط قرن 18 مورد استفاده قرار گرفت. او در شهر لیدن زندگی می کرد، بنابراین حدس زدن اینکه چرا این کوزه به این نام خوانده می شود، سخت نیست.

در واقع، این یک شیشه معمولی بود که داخل و خارج آن با فویل قلع - استانیول پوشانده شده بود. از آن برای همان اهداف آلومینیوم مدرن استفاده می شد، اما آلومینیوم هنوز کشف نشده بود.

تنها منبع برق در آن روزها یک دستگاه الکتروفور بود که می توانست ولتاژهایی تا چند صد کیلو ولت ایجاد کند. اینجا جایی بود که کوزه لیدن شارژ شد. کتاب‌های درسی فیزیک موردی را توصیف می‌کنند که موشنبروک قوطی خود را از طریق زنجیره‌ای متشکل از ده نگهبان که دستان یکدیگر را گرفته بودند تخلیه کرد.

در آن زمان هیچ کس نمی دانست که عواقب آن می تواند غم انگیز باشد. ضربه کاملا حساس بود، اما کشنده نبود. به این نتیجه نرسید، زیرا ظرفیت شیشه لیدن ناچیز بود، پالس بسیار کوتاه بود، بنابراین قدرت تخلیه کم بود.

خازن چگونه کار می کند؟

طراحی یک خازن عملاً هیچ تفاوتی با شیشه لیدن ندارد: همان دو صفحه که توسط یک دی الکتریک از هم جدا شده اند. این دقیقاً همان چیزی است که خازن ها در نمودارهای الکتریکی مدرن نشان داده می شوند. شکل 1 طرح شماتیک یک خازن صفحه تخت و فرمول محاسبه آن را نشان می دهد.

شکل 1. طراحی یک خازن صفحه موازی

در اینجا S مساحت صفحات بر حسب متر مربع، d فاصله بین صفحات بر حسب متر، C ظرفیت خازنی بر حسب فاراد، ε ثابت دی الکتریک محیط است. تمام مقادیر موجود در فرمول در سیستم SI نشان داده شده است. این فرمول برای ساده ترین خازن تخت معتبر است: شما می توانید به سادگی دو صفحه فلزی را در کنار یکدیگر قرار دهید که از آنها نتیجه گیری می شود. هوا می تواند به عنوان دی الکتریک عمل کند.

از این فرمول می توان فهمید که هر چه مساحت صفحات بزرگتر و فاصله بین آنها کمتر باشد، ظرفیت خازن بیشتر است. برای خازن هایی با هندسه متفاوت، فرمول ممکن است متفاوت باشد، به عنوان مثال، برای ظرفیت یک هادی یا. اما وابستگی ظرفیت به مساحت صفحات و فاصله بین آنها مانند خازن تخت است: هر چه مساحت بزرگتر و فاصله کوچکتر باشد، ظرفیت خازنی بیشتر است.

در واقع، صفحات همیشه صاف ساخته نمی شوند. برای بسیاری از خازن‌ها، به عنوان مثال خازن‌های کاغذ فلزی، صفحات فویل آلومینیومی هستند که به همراه یک دی الکتریک کاغذی به شکل یک توپ محکم به شکل یک محفظه فلزی نورد شده‌اند.

برای افزایش قدرت الکتریکی، کاغذ خازن نازک با ترکیبات عایق، اغلب روغن ترانسفورماتور، آغشته می شود. این طراحی امکان ساخت خازن هایی با ظرفیت تا چند صد میکروفاراد را فراهم می کند. خازن ها تقریباً مشابه سایر دی الکتریک ها عمل می کنند.

فرمول هیچ محدودیتی در مساحت صفحات S و فاصله بین صفحات d ندارد. اگر فرض کنیم که صفحات را می توان بسیار دور از هم قرار داد، و در عین حال مساحت صفحات را می توان بسیار کوچک کرد، آنگاه مقداری ظرفیت، هرچند کوچک، همچنان باقی می ماند. چنین استدلالی حاکی از آن است که حتی فقط دو هادی که در کنار یکدیگر قرار دارند دارای ظرفیت الکتریکی هستند.

این شرایط به طور گسترده ای در فناوری فرکانس بالا مورد استفاده قرار می گیرد: در برخی موارد، خازن ها به سادگی به شکل مسیرهای مدار چاپی ساخته می شوند یا حتی فقط دو سیم در عایق پلی اتیلن به هم پیچیده شده اند. سیم یا کابل نودل معمولی نیز دارای ظرفیت خازنی است و با افزایش طول افزایش می یابد.

علاوه بر ظرفیت C، هر کابلی دارای مقاومت R نیز می باشد. هر دوی این ویژگی های فیزیکی در طول کابل توزیع می شوند و هنگام ارسال سیگنال های پالس به عنوان یک زنجیره RC یکپارچه عمل می کنند که در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2.

در شکل، همه چیز ساده است: اینجا مدار است، سیگنال ورودی و در اینجا سیگنال خروجی است. ضربه فراتر از تشخیص تحریف می شود، اما این کار به عمد انجام می شود، به همین دلیل است که مدار مونتاژ شده است. در این بین، ما در مورد تأثیر ظرفیت کابل بر روی سیگنال پالس صحبت می کنیم. به جای یک پالس، یک "زنگ" مانند این در انتهای دیگر کابل ظاهر می شود و اگر پالس کوتاه باشد، ممکن است اصلا به انتهای دیگر کابل نرسد، ممکن است کاملا ناپدید شود.

واقعیت تاریخی

در اینجا کاملاً مناسب است که داستان چگونگی نصب کابل ماوراء اقیانوس اطلس را یادآوری کنیم. اولین تلاش در سال 1857 با شکست مواجه شد: نقاط و خط تیره های تلگراف (نبض های مستطیل شکل) تحریف شدند به طوری که در انتهای دیگر یک خط به طول 4000 کیلومتر چیزی قابل تشخیص نبود.

تلاش دوم در سال 1865 انجام شد. در این زمان، فیزیکدان انگلیسی W. Thompson تئوری انتقال داده ها را در خطوط طولانی ایجاد کرده بود. با توجه به این نظریه، کابل کشی موفق تر بود و سیگنال ها دریافت شد.

برای این شاهکار علمی، ملکه ویکتوریا نشان شوالیه و عنوان لرد کلوین را به دانشمند اعطا کرد. این نام شهر کوچکی در ساحل ایرلند بود که در آن کابل گذاری آغاز شد. اما این فقط یک کلمه است و حالا به حرف آخر فرمول یعنی ثابت دی الکتریک محیط ε برگردیم.

کمی در مورد دی الکتریک

این ε در مخرج فرمول است، بنابراین افزایش آن مستلزم افزایش ظرفیت خواهد بود. برای اکثر دی الکتریک های مورد استفاده، مانند هوا، لوسان، پلی اتیلن، فلوروپلاستیک، این ثابت تقریباً مشابه خلاء است. اما در عین حال، بسیاری از مواد وجود دارند که ثابت دی الکتریک آنها بسیار بیشتر است. اگر یک کندانسور هوا با استون یا الکل پر شود، ظرفیت آن 15 ... 20 برابر می شود.

اما چنین موادی، علاوه بر ε بالا، رسانایی نسبتاً بالایی نیز دارند، بنابراین چنین خازنی به خوبی بار را نگه نمی دارد؛ به سرعت از طریق خود تخلیه می شود. این پدیده مضر جریان نشتی نام دارد. بنابراین، مواد ویژه ای برای دی الکتریک ها در حال توسعه است که امکان ارائه جریان های نشتی قابل قبول با ظرفیت ویژه خازن ها را فراهم می کند. این دقیقاً همان چیزی است که چنین تنوعی از انواع و انواع خازن ها را توضیح می دهد که هر کدام برای شرایط خاصی طراحی شده اند.

آنها بالاترین ظرفیت ویژه (نسبت ظرفیت/حجم) را دارند. ظرفیت "الکترولیت ها" تا 100000 uF می رسد، ولتاژ کاری تا 600 ولت. چنین خازن هایی فقط در فرکانس های پایین و اغلب در فیلترهای منبع تغذیه به خوبی کار می کنند. خازن های الکترولیتی با قطبیت صحیح متصل می شوند.

الکترودهای موجود در چنین خازن هایی یک لایه نازک از اکسید فلز هستند، به همین دلیل است که این خازن ها اغلب خازن های اکسید نامیده می شوند. یک لایه نازک هوا بین چنین الکترودهایی عایق چندان قابل اعتمادی نیست، بنابراین یک لایه الکترولیت بین صفحات اکسیدی وارد می شود. اغلب اینها محلولهای غلیظ اسیدها یا قلیاها هستند.

شکل 3 یکی از این خازن ها را نشان می دهد.

شکل 3. خازن الکترولیتی

برای تخمین اندازه خازن از یک جعبه کبریت ساده در کنار آن عکس گرفته شد. علاوه بر ظرفیت نسبتاً بزرگ، در شکل می توانید میزان تحمل را نیز به صورت درصد مشاهده کنید: حداقل 70٪ از اسمی.

در آن روزها که کامپیوترها بزرگ بودند و کامپیوتر نامیده می شدند، چنین خازن هایی در درایوهای دیسک (در HDD مدرن) وجود داشتند. ظرفیت اطلاعاتی چنین درایوهایی اکنون فقط می تواند باعث لبخند شود: 5 مگابایت اطلاعات روی دو دیسک با قطر 350 میلی متر ذخیره می شد و وزن خود دستگاه 54 کیلوگرم بود.

هدف اصلی ابرخازن های نشان داده شده در شکل حذف سرهای مغناطیسی از ناحیه کار دیسک در هنگام قطع برق ناگهانی بود. چنین خازن هایی می توانند شارژ را برای چندین سال ذخیره کنند که در عمل آزمایش شد.

در زیر، انجام چند آزمایش ساده با خازن‌های الکترولیتی را پیشنهاد می‌کنیم تا بفهمیم یک خازن چه کاری می‌تواند انجام دهد.

خازن های الکترولیتی غیر قطبی برای کار در مدارهای جریان متناوب تولید می شوند، اما به دلایلی به دست آوردن آنها بسیار دشوار است. برای غلبه بر این مشکل، «الکترولیت‌های» قطبی معمولی به‌طور متوالی روشن می‌شوند: بعلاوه - منهای - منهای - پلاس.

اگر یک خازن الکترولیتی قطبی به مدار جریان متناوب متصل شود، ابتدا گرم می شود و سپس انفجار رخ می دهد. خازن های داخلی قدیمی در همه جهات پراکنده هستند، در حالی که خازن های وارداتی دارای دستگاه خاصی هستند که به آنها اجازه می دهد از شلیک های بلند جلوگیری کنند. به عنوان یک قاعده، این یا یک شکاف متقاطع در پایین خازن است، یا یک سوراخ با پلاگین لاستیکی که در آنجا قرار دارد.

آنها واقعاً خازن های الکترولیتی ولتاژ بالا را دوست ندارند، حتی اگر قطبش درست باشد. بنابراین، هرگز نباید "الکترولیت" را در مداری قرار دهید که در آن ولتاژی نزدیک به حداکثر برای یک خازن معین مورد انتظار است.

گاهی اوقات در برخی از انجمن های معتبر، مبتدیان این سوال را می پرسند: "نمودار یک خازن 470μF * 16V را نشان می دهد، اما من یک خازن 470μF * 50V دارم، آیا می توانم آن را نصب کنم؟" بله، البته می توانید، اما تعویض معکوس غیرقابل قبول است.

خازن می تواند انرژی را ذخیره کند

یک نمودار ساده نشان داده شده در شکل 4 به شما در درک این جمله کمک می کند.

شکل 4. مدار با خازن

شخصیت اصلی این مدار یک خازن الکترولیتی C با ظرفیت کافی است به طوری که فرآیندهای شارژ و دشارژ به آرامی و حتی بسیار واضح انجام می شود. این امکان مشاهده عملکرد مدار را به صورت بصری با استفاده از یک لامپ چراغ قوه معمولی فراهم می کند. این چراغ قوه ها مدت هاست که جای خود را به چراغ های LED مدرن داده اند، اما لامپ های روشنایی برای آنها هنوز فروخته می شود. بنابراین، مونتاژ یک مدار و انجام آزمایشات ساده بسیار ساده است.

شاید کسی بگوید: «چرا؟ بالاخره همه چیز واضح است، اما اگر توضیحات را هم بخوانید...» به نظر می رسد که در اینجا چیزی برای اعتراض وجود ندارد، اما هر چیزی، حتی ساده ترین چیز، اگر درک آن از طریق دست باشد، برای مدت طولانی در ذهن باقی می ماند.

بنابراین، مدار مونتاژ می شود. چگونه کار می کند؟

در موقعیت سوئیچ SA نشان داده شده در نمودار، خازن C از منبع تغذیه GB از طریق مقاومت R در مدار شارژ می شود: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. جریان شارژ در نمودار با فلش با شاخص iз نشان داده شده است. فرآیند شارژ خازن در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5. فرآیند شارژ خازن

شکل نشان می دهد که ولتاژ خازن در طول یک خط منحنی افزایش می یابد که در ریاضیات نمایی نامیده می شود. جریان شارژ مستقیماً ولتاژ شارژ را منعکس می کند. با افزایش ولتاژ خازن، جریان شارژ کمتر می شود. و فقط در لحظه اولیه با فرمول نشان داده شده در شکل مطابقت دارد.

پس از مدتی، خازن از 0 ولت به ولتاژ منبع تغذیه، در مدار ما تا 4.5 ولت شارژ می شود. کل سوال این است که چگونه می توان این زمان را تعیین کرد، چه مدت باید منتظر ماند، چه زمانی خازن شارژ می شود؟

ثابت زمانی "tau" τ = R*C

این فرمول به سادگی مقاومت و ظرفیت یک مقاومت و خازن متصل به سری را چند برابر می کند. اگر بدون غفلت از سیستم SI، مقاومت را بر حسب اهم و ظرفیت را بر حسب فاراد جایگزین کنیم، نتیجه در چند ثانیه به دست می آید. این مدت زمان لازم برای شارژ خازن تا 36.8 درصد ولتاژ منبع تغذیه است. بر این اساس، شارژ تقریباً 100٪ به زمان 5 * τ نیاز دارد.

اغلب، با غفلت از سیستم SI، مقاومت بر حسب اهم و ظرفیت خازنی بر حسب میکروفاراد را در فرمول جایگزین می کنند، سپس زمان بر حسب میکروثانیه خواهد بود. در مورد ما، به دست آوردن نتیجه در ثانیه راحت تر است، که برای آن شما به سادگی باید میکروثانیه را در یک میلیون ضرب کنید، یا، ساده تر، نقطه اعشار را شش مکان به سمت چپ حرکت دهید.

برای مدار نشان داده شده در شکل 4، با ظرفیت خازن 2000 μF و مقاومت مقاومت 500 Ω، ثابت زمانی τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 میکروثانیه یا دقیقاً یک ثانیه خواهد بود. بنابراین، شما باید حدود 5 ثانیه صبر کنید تا خازن به طور کامل شارژ شود.

اگر پس از زمان مشخص شده، کلید SA به موقعیت مناسب منتقل شود، خازن C از طریق لامپ EL تخلیه می شود. در این لحظه یک فلاش کوتاه وجود دارد، خازن تخلیه می شود و نور خاموش می شود. جهت تخلیه خازن با فلش با شاخص ip نشان داده می شود. زمان تخلیه نیز با ثابت زمانی τ تعیین می شود. نمودار تخلیه در شکل 6 نشان داده شده است.

شکل 6. نمودار تخلیه خازن

خازن جریان مستقیم عبور نمی کند

یک نمودار ساده تر نشان داده شده در شکل 7 به شما کمک می کند تا این عبارت را تأیید کنید.

شکل 7. مدار با یک خازن در مدار DC

اگر کلید SA را ببندید، لامپ برای مدت کوتاهی چشمک می زند که نشان می دهد خازن C از طریق لامپ شارژ شده است. نمودار شارژ نیز در اینجا نشان داده شده است: در لحظه بسته شدن سوئیچ، جریان حداکثر است، با شارژ شدن خازن، کاهش می یابد و پس از مدتی کاملاً متوقف می شود.

اگر خازن از کیفیت خوبی برخوردار باشد، یعنی. با جریان نشتی کم (خود تخلیه)، بسته شدن مکرر سوئیچ منجر به فلاش نمی شود. برای دریافت فلاش دیگر، خازن باید تخلیه شود.

خازن در فیلترهای قدرت

خازن معمولاً بعد از یکسو کننده قرار می گیرد. اغلب یکسو کننده ها به صورت تمام موج ساخته می شوند. رایج ترین مدارهای یکسو کننده در شکل 8 نشان داده شده است.

شکل 8. مدارهای یکسو کننده

یکسو کننده های نیمه موج نیز معمولاً در مواردی که قدرت بار ناچیز است اغلب استفاده می شود. با ارزش ترین کیفیت چنین یکسو کننده ها سادگی آنهاست: فقط یک دیود و یک سیم پیچ ترانسفورماتور.

برای یکسو کننده تمام موج، ظرفیت خازن فیلتر را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد.

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU، که در آن C ظرفیت خازن μF است، Po توان بار W، U ولتاژ در خروجی یکسو کننده V، f فرکانس متناوب است. ولتاژ هرتز، dU دامنه ریپل V است.

عدد بزرگ در عدد 1000000 ظرفیت خازن را از سیستم فاراد به میکروفاراد تبدیل می کند. دو مورد در مخرج تعداد نیم چرخه های یکسو کننده را نشان می دهد: برای یکسو کننده نیمه موج، یکی در جای خود ظاهر می شود.

C = 1000000 * Po / U*f*dU،

و برای یکسو کننده سه فاز فرمول به شکل C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU خواهد بود.

ابرخازن - یونیستور

به تازگی، کلاس جدیدی از خازن های الکترولیتی ظاهر شده است، به اصطلاح. در خواص آن شبیه به باتری است، اگرچه با چندین محدودیت.

یونیستور در مدت زمان کوتاهی به معنای واقعی کلمه در چند دقیقه به ولتاژ نامی شارژ می شود، بنابراین توصیه می شود از آن به عنوان منبع تغذیه پشتیبان استفاده کنید. در واقع، یونیستور یک دستگاه غیر قطبی است؛ تنها چیزی که قطبیت آن را تعیین می کند شارژ در سازنده است. برای جلوگیری از اشتباه گرفتن این قطبیت در آینده، با علامت + نشان داده شده است.

شرایط عملکرد یونیستورها نقش زیادی دارد. در دمای 70 درجه سانتیگراد در ولتاژ 0.8 ولتاژ نامی، دوام تضمین شده بیش از 500 ساعت نیست. اگر دستگاه با ولتاژ 0.6 ولتاژ اسمی کار کند و دما از 40 درجه تجاوز نکند، عملکرد مناسب برای 40000 ساعت یا بیشتر امکان پذیر است.

رایج ترین کاربرد یونیستور در منابع تغذیه پشتیبان است. اینها عمدتا تراشه های حافظه یا ساعت های الکترونیکی هستند. در این مورد، پارامتر اصلی یونیستور جریان نشتی کم، خود تخلیه آن است.

استفاده از یونیستورها در ارتباط با باتری های خورشیدی بسیار امیدوار کننده است. این نیز به دلیل بحرانی نبودن شرایط شارژ و تعداد عملا نامحدود چرخه شارژ-دشارژ است. یکی دیگر از ویژگی های ارزشمند این است که یونیستور نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد.

تاکنون توانسته ام به شما بگویم که خازن های الکترولیتی چگونه و کجا کار می کنند، عمدتاً در مدارهای DC. عملکرد خازن ها در مدارهای جریان متناوب در مقاله دیگری مورد بحث قرار خواهد گرفت -.

این را می توان به راحتی با آزمایشات تأیید کرد. شما می توانید یک لامپ را با اتصال آن به منبع تغذیه AC از طریق یک خازن روشن کنید. بلندگو یا گوشی ها اگر نه مستقیم، بلکه از طریق خازن به گیرنده متصل شوند، به کار خود ادامه می دهند.

یک خازن از دو یا چند صفحه فلزی تشکیل شده است که توسط یک دی الکتریک از هم جدا شده اند. این دی الکتریک اغلب میکا، هوا یا سرامیک است که بهترین عایق ها هستند. کاملا طبیعی است که جریان مستقیم نمی تواند از چنین عایق عبور کند. اما چرا جریان متناوب از آن عبور می کند؟ این امر عجیب‌تر به نظر می‌رسد زیرا همان سرامیک‌ها به شکل مثلاً غلتک‌های چینی، سیم‌های جریان متناوب را کاملاً عایق می‌کنند و میکا کاملاً به عنوان یک عایق در اتوهای برقی و سایر وسایل گرمایشی که به درستی با جریان متناوب کار می‌کنند عمل می‌کند.

از طریق برخی آزمایش‌ها می‌توانیم حقیقت عجیب‌تری را «اثبات» کنیم: اگر در یک خازن، دی‌الکتریکی با خواص عایق نسبتاً ضعیف با دی‌الکتریک دیگری که عایق بهتری است جایگزین شود، آن‌گاه ویژگی‌های خازن به‌گونه‌ای تغییر می‌کند که عبور جریان متناوب. از طریق خازن مانع نمی شود، بلکه برعکس، تسهیل می شود. به عنوان مثال، اگر یک لامپ را از طریق یک خازن با یک دی الکتریک کاغذی به یک مدار جریان متناوب وصل کنید و سپس کاغذ را با چنین عایق عالی جایگزین کنید. مانند شیشه یا چینی با ضخامت یکسان، لامپ روشن‌تر می‌سوزد. چنین آزمایشی به این نتیجه می‌رسد که جریان متناوب نه تنها از خازن عبور می‌کند، بلکه هر چه راحت‌تر عبور کند، دی الکتریک عایق بهتری است.

با این حال، با وجود تمام قانع‌کننده‌های ظاهری چنین آزمایش‌هایی، جریان الکتریکی - نه مستقیم و نه متناوب - از خازن عبور نمی‌کند. دی الکتریک جداکننده صفحات خازن به عنوان یک مانع قابل اعتماد برای مسیر جریان، هر چه که باشد - متناوب یا مستقیم عمل می کند. اما این بدان معنا نیست که در کل مداری که خازن در آن وصل است جریانی وجود نخواهد داشت.

خازن خاصیت فیزیکی خاصی دارد که آن را خازن می نامیم. این خاصیت شامل توانایی تجمع بارهای الکتریکی بر روی صفحات است. یک منبع جریان الکتریکی را می توان تقریباً به پمپی تشبیه کرد که بارهای الکتریکی را به یک مدار پمپ می کند. اگر جریان ثابت باشد، بارهای الکتریکی همیشه در یک جهت پمپ می شوند.

یک خازن در مدار DC چگونه رفتار خواهد کرد؟

"پمپ الکتریکی" ما بارها را به یکی از صفحات خود پمپ می کند و آنها را از صفحه دیگر خارج می کند. توانایی خازن برای نگه داشتن اختلاف معینی در تعداد بارهای روی صفحات خود ظرفیت آن نامیده می شود. هرچه ظرفیت خازن بزرگتر باشد، بارهای الکتریکی بیشتری در یک صفحه نسبت به دیگری وجود دارد.

در لحظه روشن شدن جریان، خازن شارژ نمی شود - تعداد شارژ روی صفحات آن یکسان است. اما جریان روشن است. "پمپ الکتریکی" شروع به کار کرد. او بارها را روی یک صفحه ریخت و شروع به پمپاژ آنها از صفحه دیگر کرد. هنگامی که حرکت بارها در مدار شروع می شود، به این معنی است که جریان در آن شروع به جریان می کند. جریان تا زمانی که خازن به طور کامل شارژ شود جریان خواهد داشت. پس از رسیدن به این حد، جریان متوقف می شود.

بنابراین، اگر یک خازن در مدار DC وجود داشته باشد، پس از بسته شدن آن، تا زمانی که طول می کشد تا خازن به طور کامل شارژ شود، جریان در آن جریان می یابد.

اگر مقاومت مداری که از طریق آن خازن شارژ می شود نسبتاً کوچک باشد، زمان شارژ بسیار کوتاه است: کسری ناچیز از ثانیه طول می کشد و پس از آن جریان جریان متوقف می شود.

وضعیت در مدار جریان متناوب متفاوت است. در این مدار، "پمپ" بارهای الکتریکی را در یک جهت یا جهت دیگر پمپ می کند. پمپ با ایجاد بار اضافی در یک صفحه خازن در مقایسه با تعداد روی صفحه دیگر، پمپ شروع به پمپاژ آنها در جهت مخالف می کند. بارها به طور مداوم در مدار گردش می کنند، به این معنی که، با وجود وجود یک خازن غیر رسانا، جریانی در آن وجود خواهد داشت - جریان شارژ و تخلیه خازن.

بزرگی این جریان به چه چیزی بستگی دارد؟

منظور ما از بزرگی جریان، تعداد بارهای الکتریکی است که در واحد زمان از سطح مقطع یک هادی عبور می کنند. هرچه ظرفیت خازن بیشتر باشد، بارهای بیشتری برای "پر کردن" آن مورد نیاز خواهد بود، به این معنی که جریان در مدار قوی تر خواهد بود. ظرفیت خازن به اندازه صفحات، فاصله بین آنها و نوع دی الکتریک جدا کننده آنها، ثابت دی الکتریک آن بستگی دارد. پرسلن دارای ثابت دی الکتریک بیشتری نسبت به کاغذ است، بنابراین هنگام جایگزینی کاغذ با چینی در خازن، جریان در مدار افزایش می یابد، اگرچه چینی عایق بهتری نسبت به کاغذ است.

بزرگی جریان به فرکانس آن نیز بستگی دارد. هر چه فرکانس بیشتر باشد جریان بیشتر خواهد بود. با تصور اینکه ظرفی با ظرفیت مثلاً 1 لیتر آب را از طریق لوله ای پر می کنیم و سپس آن را از آنجا پمپ می کنیم، به راحتی می توان فهمید که چرا این اتفاق می افتد. اگر این فرآیند یک بار در ثانیه تکرار شود، در هر ثانیه 2 لیتر آب از لوله عبور می کند: 1 لیتر در یک جهت و 1 لیتر در جهت دیگر. اما اگر فرکانس فرآیند را دو برابر کنیم: ظرف را 2 بار در ثانیه پر و خالی کنیم، در هر ثانیه 4 لیتر آب از طریق لوله جریان می یابد - افزایش فرکانس فرآیند با همان ظرفیت ظرف منجر به یک افزایش متناظر در مقدار آب جاری در لوله.

از مجموع آنچه گفته شد، می توان نتایج زیر را به دست آورد: جریان الکتریکی - نه مستقیم و نه متناوب - از خازن عبور نمی کند. اما در مدار اتصال منبع AC به خازن جریان شارژ و دشارژ این خازن جریان می یابد. هر چه ظرفیت خازن بزرگتر و فرکانس جریان بیشتر باشد، این جریان قوی تر خواهد بود.

این ویژگی جریان متناوب به شدت در مهندسی رادیو استفاده می شود. انتشار امواج رادیویی نیز بر اساس آن است. برای انجام این کار، یک جریان متناوب با فرکانس بالا را در آنتن فرستنده تحریک می کنیم. اما چرا جریان در آنتن جریان دارد، زیرا مدار بسته نیست؟ به دلیل وجود ظرفیت خازنی بین آنتن و سیم های وزنه تعادل یا زمین جریان دارد. جریان در آنتن نشان دهنده جریان شارژ و دشارژ این خازن، این خازن است.

خازن (درپوش) یک "باتری" کوچک است که در صورت وجود ولتاژ در اطراف آن به سرعت شارژ می شود و زمانی که ولتاژ کافی برای نگه داشتن شارژ وجود ندارد به سرعت تخلیه می شود.

ویژگی اصلی یک خازن ظرفیت آن است. با نماد نشان داده می شود سیواحد اندازه گیری آن فاراد است. هر چه ظرفیت خازن بزرگتر باشد، خازن می تواند بار بیشتری را در یک ولتاژ معین نگه دارد. همچنین از بیشترظرفیت، کمترسرعت شارژ و دشارژ

مقادیر معمول مورد استفاده در میکروالکترونیک: از ده ها پیکوفاراد (pF، pF = 0.000000000001 F) تا ده ها میکروفاراد (μF، μF = 0.000001). رایج ترین انواع خازن ها سرامیکی و الکترولیتی هستند. سرامیکی ها از نظر اندازه کوچکتر هستند و معمولاً ظرفیتی تا 1 μF دارند. برای آنها مهم نیست که کدام یک از مخاطبین به مثبت و کدام یک به منفی متصل می شود. خازن های الکترولیتی دارای ظرفیت خازنی از 100 pF هستند و قطبی هستند: یک تماس خاص باید به مثبت وصل شود. پای مربوط به پلاس بلندتر می شود.

یک خازن از دو صفحه تشکیل شده است که توسط یک لایه دی الکتریک از هم جدا شده اند. صفحات بار جمع می کنند: یکی مثبت، دیگری منفی است. در نتیجه باعث ایجاد تنش در داخل می شود. دی الکتریک عایق از تبدیل ولتاژ داخلی به جریان داخلی جلوگیری می کند که باعث یکسان شدن صفحات می شود.

شارژ و دشارژ

این نمودار را در نظر بگیرید:

در حالی که سوئیچ در موقعیت 1 قرار دارد، ولتاژ روی خازن ایجاد می شود - شارژ می شود. شارژ سروی صفحه در یک نقطه خاص از زمان با فرمول محاسبه می شود:

سی- ظرفیت، ه- توان (ثابت ≈ 2.71828)، تی- زمان از شروع شارژ شارژ صفحه دوم همیشه دقیقاً یکسان است، اما با علامت مخالف. اگر مقاومت آرحذف کنید، فقط یک مقاومت کوچک از سیم ها باقی می ماند (این به مقدار تبدیل می شود آر) و شارژ خیلی سریع اتفاق می افتد.

با رسم تابع بر روی نمودار، تصویر زیر را بدست می آوریم:

همانطور که می بینید، بار به طور یکنواخت رشد نمی کند، بلکه به طور معکوس به صورت تصاعدی رشد می کند. این به این دلیل است که با تجمع بار، ولتاژ معکوس بیشتری ایجاد می کند V ج، که "مقاومت می کند" V در.

همه چیز با این تمام می شود V جاز نظر ارزش برابر می شود V درو جریان به طور کلی متوقف می شود. در این نقطه گفته می شود که خازن به نقطه اشباع (تعادل) خود رسیده است. شارژ به حداکثر خود می رسد.

با یادآوری قانون اهم، می‌توانیم وابستگی جریان مدار خود را هنگام شارژ کردن خازن به تصویر بکشیم.

اکنون که سیستم در حالت تعادل است، سوئیچ را در موقعیت 2 قرار دهید.

صفحات خازن دارای بارهایی از علائم مخالف هستند، آنها ولتاژ ایجاد می کنند - جریانی از طریق بار ظاهر می شود (Load). جریان در مقایسه با جهت منبع برق در جهت مخالف جریان خواهد داشت. دشارژ نیز برعکس اتفاق می افتد: ابتدا شارژ به سرعت از بین می رود، سپس با افت ولتاژ ایجاد شده توسط آن، آهسته تر و کندتر می شود. اگر برای Q 0باری را که ابتدا روی خازن بود مشخص کنید، سپس:

این مقادیر در نمودار به شکل زیر هستند:

دوباره پس از مدتی سیستم به حالت استراحت می رسد: تمام شارژ از بین می رود، ولتاژ ناپدید می شود و جریان جریان متوقف می شود.

اگر دوباره از سوئیچ استفاده کنید، همه چیز در یک دایره شروع می شود. بنابراین خازن هیچ کاری جز قطع کردن مدار در زمانی که ولتاژ ثابت است انجام نمی دهد. و هنگامی که ولتاژ به طور ناگهانی تغییر می کند "کار می کند". این ویژگی تعیین می کند که چه زمانی و چگونه در عمل از آن استفاده شود.

کاربرد در عمل

در میان رایج ترین الگوهای میکروالکترونیک می توان به الگوهای زیر اشاره کرد:

خازن پشتیبان (کلاه بای پس) - برای کاهش امواج ولتاژ تغذیه

خازن فیلتر - برای جداسازی اجزای ولتاژ ثابت و متغیر، برای جداسازی سیگنال

خازن رزرو

بسیاری از مدارها برای ارائه توان ثابت و پایدار طراحی شده اند. مثلاً 5 ولت. منبع تغذیه آن را به آنها می رساند. اما سیستم های ایده آل وجود ندارند، و در صورت تغییر ناگهانی در مصرف فعلی دستگاه، به عنوان مثال، هنگامی که یک قطعه روشن می شود، منبع تغذیه زمانی برای "واکنش" فوری و کوتاه مدت ندارد. افت ولتاژ رخ می دهد علاوه بر این، در مواردی که سیم از منبع تغذیه به مدار به اندازه کافی طولانی باشد، شروع به کار به عنوان یک آنتن می کند و همچنین نویز ناخواسته را به سطح ولتاژ وارد می کند.

به طور معمول، انحراف از ولتاژ ایده‌آل از یک هزارم ولت تجاوز نمی‌کند، و این پدیده در هنگام تغذیه، به عنوان مثال، LED یا موتور الکتریکی، کاملاً ناچیز است. اما در مدارهای منطقی، جایی که سوئیچینگ منطق صفر و منطق یک بر اساس تغییرات ولتاژهای کوچک اتفاق می‌افتد، نویز منبع تغذیه را می‌توان با سیگنال اشتباه گرفت که منجر به سوئیچینگ نادرست می‌شود که مانند یک اثر دومینو، سیستم را قرار می‌دهد. در حالت غیر قابل پیش بینی

برای جلوگیری از چنین خرابی هایی، یک خازن پشتیبان مستقیماً در مقابل مدار قرار می گیرد

در لحظاتی که ولتاژ پر است، خازن تا حد اشباع شارژ می شود و به شارژ ذخیره تبدیل می شود. به محض کاهش سطح ولتاژ در خط، خازن پشتیبان به عنوان یک باتری سریع عمل می کند و شارژ انباشته شده قبلی را آزاد می کند تا شکاف را پر کند تا وضعیت به حالت عادی بازگردد. چنین کمکی به منبع اصلی برق تعداد زیادی بار در هر ثانیه رخ می دهد.

اگر از دیدگاه دیگری فکر کنیم: خازن جزء متناوب را از ولتاژ مستقیم استخراج می کند و با عبور از خود، آن را از خط برق به زمین می برد. به همین دلیل است که به خازن پشتیبان «خازن بای پس» نیز می گویند.

در نتیجه، ولتاژ صاف شده به صورت زیر است:

خازن‌های معمولی که برای این منظور استفاده می‌شوند، خازن‌های سرامیکی با مقدار اسمی 10 یا 100 nF هستند. سلول های الکترولیتی بزرگ برای این نقش مناسب نیستند، زیرا آنها کندتر هستند و در این شرایط که نویز فرکانس بالایی دارد نمی توانند به سرعت شارژ خود را آزاد کنند.

در یک دستگاه، خازن های پشتیبان می توانند در مکان های زیادی وجود داشته باشند: در جلوی هر مدار، که یک واحد مستقل است. به عنوان مثال، آردوینو از قبل دارای خازن های پشتیبان است که عملکرد پایدار پردازنده را تضمین می کند، اما قبل از روشن کردن صفحه LCD متصل به آن، باید خود را نصب کنید.

خازن فیلتر

یک خازن فیلتر برای حذف سیگنال از سنسور استفاده می شود که آن را به شکل یک ولتاژ متغیر منتقل می کند. نمونه هایی از این سنسورها میکروفون یا آنتن فعال Wi-Fi هستند.

بیایید به نمودار اتصال یک میکروفون الکترت نگاه کنیم. میکروفون الکترت رایج ترین و همه جا حاضر است: این میکروفون در تلفن های همراه، لوازم جانبی کامپیوتر و سیستم های آدرس عمومی استفاده می شود.

میکروفون برای کار کردن به برق نیاز دارد. در حالت سکوت مقاومت آن بالاست و به ده ها کیلواهم می رسد. هنگامی که در معرض صدا قرار می گیرد، دروازه ترانزیستور اثر میدانی ساخته شده در داخل باز می شود و میکروفون مقاومت داخلی خود را از دست می دهد. از دست دادن و بازیابی مقاومت بارها در هر ثانیه اتفاق می افتد و مطابق با فاز موج صوتی است.

در خروجی، ما فقط در آن لحظاتی که صدا وجود دارد به ولتاژ علاقه مندیم. اگر خازن نبود سی، خروجی همیشه تحت تأثیر ولتاژ تغذیه ثابت قرار می گیرد. سیاین جزء ثابت را مسدود می کند و فقط به انحرافات مربوط به صدا اجازه عبور می دهد.

صدای قابل شنیدن که مورد توجه ما است، در محدوده فرکانس پایین است: 20 هرتز - 20 کیلوهرتز. به منظور جداسازی سیگنال صوتی از ولتاژ، و نه نویز برق با فرکانس بالا، سییک خازن الکترولیتی آهسته با مقدار اسمی 10 μF استفاده می شود. اگر از یک خازن سریع، مثلاً 10 nF، استفاده شود، سیگنال‌های غیر صوتی به خروجی می‌رسند.

توجه داشته باشید که سیگنال خروجی به صورت ولتاژ منفی عرضه می شود. یعنی وقتی خروجی به زمین وصل می شود، جریان از زمین به خروجی می رود. مقادیر پیک ولتاژ در مورد میکروفون ده ها میلی ولت است. برای معکوس کردن ولتاژ و افزایش مقدار آن، خروجی V بیرونمعمولاً به یک تقویت کننده عملیاتی متصل می شود.

اتصال خازن ها

اگر با اتصال مقاومت ها مقایسه شود، محاسبه مقدار نهایی خازن ها برعکس به نظر می رسد.

هنگامی که به صورت موازی متصل می شود، ظرفیت کل به صورت زیر خلاصه می شود:

در صورت اتصال سری، ظرفیت نهایی با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

اگر فقط دو خازن وجود دارد، با اتصال سری:

در مورد خاص دو خازن یکسان، ظرفیت کل اتصال سری برابر با نیمی از ظرفیت هر یک است.

ویژگی های محدود

اسناد مربوط به هر خازن حداکثر ولتاژ مجاز را نشان می دهد. بیش از حد آن می تواند منجر به خرابی دی الکتریک و انفجار خازن شود. برای خازن های الکترولیتی، قطبیت باید رعایت شود. در غیر این صورت، یا الکترولیت به بیرون نشت می کند یا دوباره انفجار رخ می دهد.

چرا یک خازن جریان مستقیم نمی دهد، اما اجازه عبور جریان متناوب را می دهد؟

1. یک خازن جریان عبور نمی کند، فقط می تواند شارژ و دشارژ کند
   در جریان مستقیم، خازن یک بار شارژ می شود و سپس در مدار بی فایده می شود.
   در جریان ضربانی، هنگامی که ولتاژ افزایش می یابد، شارژ می شود (انرژی الکتریکی را جمع می کند) و هنگامی که ولتاژ از حداکثر سطح شروع به کاهش می کند، انرژی را به شبکه باز می گرداند و در عین حال ولتاژ را تثبیت می کند.
   در جریان متناوب، هنگامی که ولتاژ از 0 به حداکثر افزایش می یابد، خازن شارژ می شود، زمانی که از حداکثر به 0 کاهش می یابد، تخلیه می شود، انرژی را به شبکه برمی گرداند، زمانی که قطبیت تغییر می کند، همه چیز دقیقاً یکسان است اما با قطبیت متفاوت. .
2. جریان فقط تا زمانی که خازن در حال شارژ باشد جریان دارد.
   در مدار جریان مستقیم، خازن نسبتاً سریع شارژ می شود و پس از آن جریان کاهش می یابد و عملاً متوقف می شود.
   در یک مدار جریان متناوب، خازن شارژ می شود، سپس ولتاژ قطبیت را تغییر می دهد، شروع به تخلیه می کند و سپس در جهت مخالف شارژ می شود و غیره - جریان دائما جریان می یابد.
   خوب، شیشه ای را تصور کنید که فقط می توانید در آن آب بریزید تا پر شود. اگر ولتاژ ثابت باشد، بانک پر می شود و سپس جریان قطع می شود. و اگر ولتاژ متغیر باشد، آب در کوزه ریخته می شود - ریخته می شود - پر می شود و غیره.
3. خازن هم در جریان متناوب و هم در جریان مستقیم کار می کند، زیرا با جریان مستقیم شارژ می شود و نمی تواند آن انرژی را به جایی منتقل کند؛ برای این کار، یک انشعاب معکوس از طریق یک کلید به مدار متصل می شود تا قطبیت را تغییر دهد تا آن را تخلیه کند و آن را تخلیه کند. جا برای قسمت های جدید ایجاد کنید، نه متناوب در هر دور، کاندرم به دلیل تغییر قطب ها شارژ و تخلیه می شود.
4. ممنون بچه ها برای اطلاعات عالی!!!
5. از نظر فیزیکی کاملاً: یک خازن یک شکست در مدار است، زیرا واشرهای آن با یکدیگر تماس ندارند، بین آنها دی الکتریک وجود دارد. و همانطور که می دانیم دی الکتریک ها رسانای الکتریسیته نیستند. بنابراین جریان مستقیم از آن عبور نمی کند.
   با اينكه.. .
   یک خازن در مدار DC در لحظه اتصال به مدار می تواند جریان را هدایت کند (شارژ یا شارژ مجدد خازن اتفاق می افتد)؛ در پایان فرآیند گذرا، هیچ جریانی از خازن عبور نمی کند، زیرا صفحات آن توسط یک خازن از هم جدا می شوند. دی الکتریک در مدار جریان متناوب، نوسانات جریان متناوب را از طریق شارژ مجدد سیکلی خازن انجام می دهد.

   و برای جریان متناوب، خازن بخشی از مدار نوسانی است. نقش یک وسیله ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی را ایفا می‌کند و در ترکیب با یک سیم‌پیچ، آن‌ها کاملاً همزیستی می‌کنند و انرژی الکتریکی را به انرژی مغناطیسی تبدیل می‌کنند و با سرعت/فرکانس برابر امگا = 1/sqrt (C*L) خود را به انرژی مغناطیسی تبدیل می‌کنند.

   مثال: پدیده ای مانند رعد و برق. فکر کنم شنیدم اگرچه این مثال بدی است، اما شارژ در آنجا از طریق الکتریسیته به دلیل اصطکاک هوای اتمسفر روی سطح زمین اتفاق می‌افتد. اما خرابی همیشه، مانند یک خازن، تنها زمانی رخ می دهد که به اصطلاح ولتاژ شکست برسد.

   نمیدونم این بهت کمک کرد یا نه :)

6. یک خازن در واقع اجازه نمی دهد جریان از خود عبور کند. خازن ابتدا بارها را روی صفحات خود جمع می کند - در یک صفحه الکترون های اضافی وجود دارد ، در دیگری کمبود وجود دارد - و سپس آنها را از بین می برد ، در نتیجه در مدار خارجی ، الکترون ها به جلو و عقب می روند - آنها می چرخند. دور از یک بشقاب، به سمت دومی بدوید، سپس به عقب برگردید. یعنی حرکت الکترون ها به جلو و عقب در مدار خارجی تضمین می شود؛ جریان در آن جریان دارد - اما نه در داخل خازن.
   چند الکترون که یک صفحه خازن در ولتاژ یک ولت می تواند بپذیرد، ظرفیت خازن نامیده می شود، اما معمولاً نه در تریلیون ها الکترون، بلکه در واحدهای معمولی خازن - فاراد (میکرو فاراد، پیکوفاراد) اندازه گیری می شود.
   وقتی می گویند جریان از خازن عبور می کند، این به سادگی یک ساده سازی است. همه چیز طوری اتفاق می افتد که گویی جریان از خازن عبور می کند، اگرچه در واقع جریان فقط از خارج از خازن جریان می یابد.
   اگر به فیزیک عمیق تر برویم، توزیع مجدد انرژی در میدان بین صفحات خازن را جریان جابجایی می نامند، برخلاف جریان رسانایی که حرکت بارها است، اما جریان جابجایی مفهومی از الکترودینامیک مرتبط با معادلات ماکسول است. ، یک سطح کاملا متفاوت از انتزاع.

یک خازن در یک مدار جریان متناوب یا جریان مستقیم، که اغلب به سادگی خازن نامیده می شود، از یک جفت صفحه تشکیل شده است که با یک لایه عایق پوشانده شده است. اگر جریانی به این دستگاه داده شود، شارژ دریافت می کند و برای مدتی آن را حفظ می کند. ظرفیت آن تا حد زیادی به شکاف بین صفحات بستگی دارد.

خازن را می توان به روش های مختلفی ساخت، اما در هر صورت ماهیت کار و عناصر اصلی آن بدون تغییر باقی می ماند. برای درک اصل عملکرد، لازم است ساده ترین مدل آن را در نظر بگیریم.

ساده ترین دستگاه دارای دو صفحه است: یکی از آنها بار مثبت دارد و دیگری برعکس بار منفی دارد. اگرچه این بارها مخالف هستند، اما برابر هستند. آنها با نیروی خاصی جذب می شوند که بستگی به فاصله دارد. هر چه صفحات به یکدیگر نزدیکتر باشند، نیروی جاذبه بین آنها بیشتر می شود. به لطف این جاذبه، دستگاه شارژ شده تخلیه نمی شود.

با این حال، کافی است هر هادی را بین دو صفحه قرار دهید و دستگاه فوراً تخلیه می شود. تمام الکترون های صفحه دارای بار منفی بلافاصله به صفحه دارای بار مثبت منتقل می شوند و در نتیجه بار یکسان می شود. به عبارت دیگر، برای حذف شارژ از خازن، فقط باید دو صفحه آن را اتصال کوتاه کنید.

مدارهای الکتریکی دو نوع هستند - دائمییا متغیرها. همه چیز بستگی به نحوه جریان الکتریکی در آنها دارد. دستگاه ها در این مدارها رفتار متفاوتی دارند.

برای در نظر گرفتن اینکه یک خازن در مدار DC چگونه رفتار می کند، باید:

1. یک منبع تغذیه DC بگیرید و مقدار ولتاژ را تعیین کنید. به عنوان مثال، "12 ولت".
2. یک لامپ با ولتاژ یکسان نصب کنید.
3. یک خازن در شبکه نصب کنید.

هیچ اثری وجود نخواهد داشت: لامپ روشن نمی شود، اما اگر خازن را از مدار خارج کنید، نور ظاهر می شود. اگر دستگاه به یک شبکه جریان متناوب متصل باشد، به سادگی بسته نمی شود و بنابراین هیچ جریان الکتریکی نمی تواند از اینجا عبور کند. دائمی - قادر به عبور از شبکه ای نیست که خازن در آن متصل است. همه اینها به خاطر صفحات این دستگاه یا بهتر است بگوییم دی الکتریکی است که این صفحات را جدا می کند.

با روش های دیگر می توانید از نبود ولتاژ در شبکه جریان مستقیم مطمئن شوید. شما می توانید هر چیزی را به شبکه وصل کنید، نکته اصلی این است که یک منبع جریان الکتریکی ثابت در مدار گنجانده شده است. عنصری که عدم وجود ولتاژ در شبکه یا برعکس وجود آن را نشان می دهد نیز می تواند هر وسیله الکتریکی باشد. بهتر است از یک لامپ برای این اهداف استفاده کنید: اگر جریان الکتریکی وجود داشته باشد می درخشد و اگر ولتاژی در شبکه وجود نداشته باشد روشن نمی شود.

می توان نتیجه گرفت که خازن قادر به انجام جریان مستقیم از طریق خود نیست، اما این نتیجه گیری نادرست است. در واقع، یک جریان الکتریکی بلافاصله پس از اعمال ولتاژ ظاهر می شود، اما فورا ناپدید می شود. در این حالت فقط در چند کسری از ثانیه عبور می کند. مدت زمان دقیق بستگی به ظرفیت دستگاه دارد، اما معمولاً این مورد در نظر گرفته نمی شود.

برای تعیین اینکه آیا جریان متناوب جاری خواهد شد، دستگاه باید به مدار مناسب متصل شود. منبع اصلی برق در این مورد باید دستگاهی باشد که جریان متناوب تولید می کند.

جریان الکتریکی مستقیم از خازن عبور نمی کند، بلکه جریان متناوب، برعکس، جریان دارد و دستگاه دائماً در برابر جریان الکتریکی عبوری از آن مقاومت می کند. بزرگی این مقاومت به فرکانس مربوط می شود. وابستگی در اینجا به طور معکوس متناسب است: هرچه فرکانس کمتر باشد، مقاومت بالاتر است. اگر به منبع جریان متناوبکندانسور را وصل کنید، سپس حداکثر مقدار ولتاژ در اینجا به قدرت جریان بستگی دارد.

یک مدار ساده متشکل از:

• منبع فعلی باید متغیر باشد.
• مصرف کننده جریان الکتریکی بهتر است از لامپ استفاده کنید.

با این حال، لازم است یک چیز را به خاطر بسپارید: لامپ فقط در صورتی روشن می شود که دستگاه دارای ظرفیت نسبتاً زیادی باشد. جریان متناوب آنقدر روی خازن تاثیر می گذارد که دستگاه شروع به شارژ و دشارژ می کند. و جریانی که در هنگام شارژ مجدد از شبکه می گذرد دمای فیلامنت لامپ را افزایش می دهد. در نتیجه می درخشد.

جریان شارژ تا حد زیادی به ظرفیت دستگاه متصل به برق AC بستگی دارد. این وابستگی مستقیماً متناسب است: هرچه ظرفیت بیشتر باشد، مقداری که قدرت جریان شارژ را مشخص می کند بیشتر است. برای تأیید این موضوع، فقط باید ظرفیت را افزایش دهید. بلافاصله پس از این، لامپ شروع به درخشان تر شدن می کند، زیرا رشته های آن بیشتر گرم می شوند. همانطور که می بینید، یک خازن که به عنوان یکی از عناصر مدار جریان متناوب عمل می کند، رفتار متفاوتی با یک مقاومت ثابت دارد.

هنگامی که یک خازن AC متصل می شود، فرآیندهای پیچیده تری شروع به رخ دادن می کنند. ابزاری مانند وکتور به شما در درک بهتر آنها کمک می کند. ایده اصلی بردار در این مورد این خواهد بود که شما می توانید مقدار یک سیگنال متغیر با زمان را به عنوان حاصلضرب یک سیگنال مختلط، که تابعی از محور معرف زمان و عدد مختلط است، نشان دهید. برعکس، مربوط به زمان نیست.

از آنجایی که بردارها با یک قدر و یک زاویه مشخص نشان داده می شوند، می توان آنها را به شکل یک فلش که در صفحه مختصات می چرخد ​​ترسیم کرد. ولتاژ دستگاه کمی عقب تر از جریان است و هر دو بردار که توسط آنها تعیین شده اند در خلاف جهت عقربه های ساعت در هواپیما می چرخند.

یک خازن در یک شبکه جریان متناوب را می توان به طور دوره ای شارژ کرد: یا مقداری شارژ می گیرد، یا برعکس، آن را آزاد می کند. به این معنی که هادی و منبع جریان متناوب در شبکه به طور مداوم انرژی الکتریکی را با یکدیگر مبادله می کنند. به این نوع برق در مهندسی برق راکتیو می گویند.

خازن اجازه نمی دهد جریان الکتریکی مستقیم از شبکه عبور کند. در این صورت مقاومتی برابر با بی نهایت خواهد داشت. جریان متناوب قابلیت عبور از این دستگاه را دارد. در این حالت مقاومت مقدار محدودی دارد.