1- يستخدم المكثف الكيميائى أ- فى دوائر التيار المستمر ب- فى دوائر التيار المتغير ج- فى دوائر التيار المستمر والمتغير د- لايستخدم فى دوائر التيار المتغير
4- اذا وصلت أربعة مكثفات على التوازى وكانت سعة المكثف الواحد 10 ميكرو فاراد فأن السعة الكلية تكون أ – 2.5ميكرو فاراد ب- 40 ميكرو فاراد ج- 20 ميكرو فاراد د- 60 ميكرو فاراد
5- اذا تم توصيل ثلاثة مكثفات على التوالى وكانت سعة المكثف الواحد 30 ميكرو فاراد فأن السعة الكلية تكون أ- 60 ميكرو فاراد ب- 90 ميكرو فاراد ج- 900 ميكرو فاراد د- 10 ميكرو فاراد
6- من مميزات المكثف الكيميائى أ- صغير الحجم ب- رخيص الثمن ج- سعتة كبيرة القيمة د- كلاهما
7- من عيوب المكثف الكميائى أ- يستخدم فى دوائر التيار المستمر ب- يعمل عند قيم منخفضة للجهد الكهربى تصل الى 400 فولت ج- التيارات المتسربة عالية د- كلاهما
9- فى دائرة التفريغ لمكثف يقل الجهد المكثف الى حوالى 37% من قيمة الجهد عند بداية التفريغ بعد زمن يقدر أ- نصف ثابت الزمن 1/2г ب ثابت الزمن ج- 5/6 ثابت الزمن د- 10 أضعاف ثابت الزمن 10г
10- أقصى قيمة لتيار تفريغ المكثف تكون أ- عند بداية التفريغ ب- بعد زمن يتراوح من 5/6 من أضعاف ثابت الزمن г (5/6 ) ج- بعد زمن يقدر بثابت الزمن г د- بعد زمن يقدر بثلثى الزمن تقريبا (2/3г
16- لعمل مكثف جيد يجب أن نختار الوسط العازل بحيث تكون سماحيتة أ- مرتفعة القيمة ب- صغيرة القيمة ج- مساوية لسماحية الهواء د- مساوية للصفر
17- بعد تفريغ المكثف : أ - تتفرغ الشحنات مع بقاء فرق الجهد ثابتاً . ب - يصبح كل من لوحيه متعادلاً كهربيـًا . ج - تزداد سعته الكهربية . د - يصبح فرق الجهد بين اللوحين أعلى ما يمكن .
19- العبارة المناسبة لوصف قانون كولوم هي : أ ) القوة بين شحنتين تتناسب طرديـًا مع حاصل ضربهما وعكسيـًا مع المسافة بينهما. ب) القوة بين شحنتين تتناسب طرديـًا مع حاصل ضربهما وعكسيـًا مع مربع المسافة بينهما. ج) القوة بين شحنتين تساوي حاصل ضربهما مقسومـًا على مربع المسافة بينهما. د ) القوة بين شحنتين تتناسب طردياً مع حاصل ضربهما وعكسياً مع مقلوب المسافة بينهما .
20- - في الشكل المقابل فرقا الجهد جـ أد , جـ ب د هما على الترتيب (بالفولت) : أ ) ( 6 ، 12) أ د ب ) ( 9 ، 9 )
ج ) ( 8 ، 10) ب د ) (1/12 ، 1/6)
21- السعة الكهربية لمكثف هي : أ ) مقدار ثابت يعتمد على أبعاد المكثف . ب ) مقدار ثابت يحدد ما يمكن أن يتم تخزينه من شحنات على المكثف عند جهد معين. ج ) النسبة بين شحنة المكثف وجهده . د ) جميع ما ذكر
22-ماهى العوامل التى تتوقف عليها سعة المكثف
1- مساحة اللوح حيث تتناسب سعة المكثف طرديا مع مساحة الواحة 2- المسافة بين اللوحين حيث تتناسب سعة المكثف عكسيا مع المسافة بين لوحية 3- مادة العزل حيث تتناسب سعة المكثف طرديا مع السماحية بالنسبة للمادة المصنوع منها العازل
€ هى السماحية بالفاردr = €0 € € حيث 0 € هى السماحية المطلقة للفراغ أو الهواء وهى تساوى 8.85*10-12 فاراد /متر
عرف السعة الكهربية :- بانها النسبة بين كل من الشحنة الكهربية وفرق الجهد ووحدات السعة هى كولوم /فولت وهو مايسمى بالفاراد
تعريف المكثف
هو وحدة تخزين للشحنة الكهربية أو هو قابلية المكثف لتخزين شحنة كهربية C = Q/V
الفاراد :- هو سعة المكثف الذى يستطيع تخزين شحنة كهربية مقدارها واحد كولوم عندما يكون فرق الجهد بين طرفية واحد فولت
ثوابت فيزيائية :
- عجلة الجاذبية الأرضية = 9.8 م / ث 2 - كثافة الماء = 1000 كجم / م3 - ثابت كولوم = 9 × 10 9 نيوتن .م2/ كولوم2 - شحنة الالكترون = 1.6 × 10 -19 كولوم . - كتلة الالكترون = 9.1×10 -31كجم = 0.000549 وحدة كتل ذرية . - كتلة البروتون = 1.6726 × 10-27 كجم = 1.007276 وحدة كتل ذرية . - كتلة النيوترون = 1.6749× 10 -27 كجم = 1.008665وحدة كتل ذرية - نفاذية الهواء = 4 ط × 10 -7 = 30 ويبر / أمبير . متر . - سماحية الفراغ = 8.85 × 10 -12 كولوم 2 / نيوتن . م2 - ثابت بلانك = 6.63× 10 -34 جول . ثانية
تنقسم المكثفات الى عدة أنواع
مكثفات ثابتة مكثفات متغيرة السعة مكثفات نصف متغيرة (الضبط)
اسم المكثف تركيبة السعة الجهود استخداماتة المكثف الورقى يصنع من رقائق الالومنيوم ويوضع بينهما عدة طبقات من الورق المشبع بالزيت أو الشمع 100 بيكو فاراد الى 80 ميكرو فاراد بين 110 الى 10 كيلو فولت دوائر الراديو فى مراحا الترددات المنخفضة كمكثف تمرير ولا تستخدم فى حالة الترددات العالية وذلك لزيادة الفقد منها
اسم المكثف تركيبة السعة الجهود استخداماتة مكثف الميكا عبارة عن رقائق من الميكا أو رقائق معدنية ملفوفة على بعضها لتكون مكثف متعدد الالواح بحيث يتم ربطها كلها لتكون وحدة متماسكة وتغطى بطبقة من البلاستيك من الخارج لحماية المكثف من الرطوبة والصدمات الميكانيكية مابين 10 بيكو فاراد الى عدة الاف من البيكو فاراد وتستخدم فى دوائر الرنين والقيم الصغيرة لهذة المكثفات فى الدوائر المطبوعة ودوائر التوحيد المكثف الكيميائى القطب الموجب ورق من الالومنيوم والمادة العازلة من أكسيد الالومنيوم وتكون طبقة رقيقة والقطب السالب محلول الكتروليتى ملفوف فى طبقة من الورق 1 ميكرو فاراد الى 2 ميللى فاراد يعمل عند قيم منخفضة للجهد الكهربى ويصل الى 400 فولت تستخدم فى دوائر ترشيح موحدات التيار المستمر وستعمل أيضا فى بدء حركة المحركات الاستنتاجية المكثف السيراميك العازل من السيراميك وتتكون من الالواح من الفضة المرشوشة على سطح السيراميك وتطلى بطبقة من الورنيش وتتميز بصغر الحجم 1 بيكو فاراد الى 1 ميكرو فاراد يصل الى 1000 فولت تستخدم فى الترددات العالية لقلة الفقد ودوائر الرنين مكثف متغير السعة الهواء هو العازل الكهربى وتتكون من مجموعتين من الالواح معزولتين عن بعضهما البعض مجموعة قابلة للدوران ومجموعة ثابتة ويتم تغيير السعة عن طريق تحريك العضو الدوار وتزداد السعة بدوران المجموعة المتحركة الى داخل المجموعة الثابتة 3 ميكرو فارادالى 300 ميكرو فاراد 150 فولت الى 3 كيلو فولت فى أجهزة أستقبال الراديو لتغيير تردد المحطات الاذاعية وسماعها مكثف نصف متغيرة (الضبط) هى مكثفات يمكن ضبطها بالاستعانة بمسمار لولبى أى انة يمكن تغيير المسافة بين الالواح الدوارة وبالتالى تغيير سعتها ( مكثف أنضغاطى) ويثبت غالبا فى المكثفات ذات الالواح الدوارة المستخدمة فى هندسة الراديو واقصى سعة من 20 الى 60 بيكو فاراد ويمكن تغيير السعة الى الاقل فقط تستخدم فى دوائر التنغيم المختلفة وهى تضبط مرة واحدة ثم تثبت بالشمع
لماذا تكون القيمة المتوسطة للقدرة المستهلكة فى المكثف تساوى صفرا ؟ نجد موجة القدرة الكهربية على مدى دورة كاملة تحتوى على أربع أجزاء جزءان موجبان وجزءان سالبان مساحتهما متساويين وبالتالى تكون القيمة المتوسطة للقدرة الكهربية المستهلكة فى المكثف = صفرا ونجد أن موجة القدرة الكهربية المستهلكة فى المكثف الكهربى هى موجة جيبية لها ضعف تردد موجة الجهد أو التيار
23- القيمة المتوسطة للقدرة الكهربية المستهلكة تساوى
أ- اكبر من الواحد ب- أقل من الواحد ج- صفر د- تساوى الواحد
24- مكثف ذو لوحين مساحة كل منهما 400 سم2 والمسافة بينهما 5 مم والوسط العازل بينهما هواء . اذا كان فرق الجهد على طرفية 5 كيلو فولت فتكون السعة هى أ- 70.1*10-11 فاراد ب- 7.1*10-12 فاراد ج- 0.70*11-10 فاراد د- 7.1*10-11 فاراد الحل C = €0 €r A = 8.854*10-12*1*400*10-4 = 7.1*10-11 d 5*10-3
لنفس المثال تكون شدة المجال الكهربى هى :
أ- 108 ب- 109 ج- 106 د- 105
الحل E = V = 5000 = 106 d 5*10-3
لنفس المثال تكون الشحنة الكهربية هى أ- 3.555*10-7 كولوم ب- 3.665*106 كولوم ج- 4.444*10-7 كولوم د- 3.443*10-3 كولوم
مكثف مطبوع علية ثلاثة ألوان كما هو موضح بالشكل فتكون قيمة سعة المكثف أ- 96 بيكو فاراد ب- 144 بيكو فاراد ج- كلاهما
اللون الاول :- بنى =1 أحمر =2 اللون= 101 واللون الرابع =± 20% فتكون السعة = 20/100=0.2*120= 24+120=144 or 120-24=96 فى حالة توصيل المكثفات على التوالى تكون السعة الكلية أصغر من سعة أصغر مكثف ويمكن تعليل صغر السعة بأن المسافة بين الالواح فى حالة التوصيل على التوالى تزداد وبالتالى تقل السعة
فى حالة توصيل المكثفات على التوازى تكون السعة مجموع السعات فى الدائرة ويمكن تعليل ذلك بأن المساحة الكلية للمكثفات تزداد مما ينتج عنة زيادة فى كمية الشحنة التى يمكن تخزينها أى زيادة السعة
C = Q/V السعة D = Q/A كثافة التدفق الكهربى E = V/d شدة المجال C = € A/d السعة وتوضح العلاقة بين أبعادة T = RC الثابت الزمنى XC = 1/ WC ممانعة المكثف
وصل مكثف مهمل المقاومة بمصدر كهربى ترددة 50 هرتز وقوتة الدافعة الكهربية 220 فولت فاذا كانت شدة التيار المار بالمكثف 0.25 أمبير فتكون سعة المكثف
عند توصيل مصباح كهربي على التوالي مع مكثف ومصدرا للتيار المستمر نجد أن المصباح يضيء لفترة ثم ينطفيء ولكن عند توصيل مصدر تيار متردد نجد أن المصباح يضيء بكامل سطوعه تقريبا
الحل في حالة التيار المستمر
عند توصيل طرفي مكثف بدائرة بسيطة تحتوي على مصدر للتيار المستمر فإن الشحنات الكهربية تندفع من الطرف السالب للمصدر على شكل تيار كهربائي لتشحن أحد لوحي المكثف بشحنة سالبة ونتيجة للجهد التأثيري لهذا اللوح تندفع الشحنات السالبة من اللوح المقابل الى الطرف الموجب للمصدر تركة شحنات موجبة مساوية لمقدار الشحنات السالبة على اللوح المقابل ويستمر مرور التيار في الدائرة للحظات قصيرة تزداد فيها الشحنة المتراكمة على كل من اللوحين حتى يصبح فرق الجهد بين طرفي البطارية أو المصدر مساويا لفرق الجهد بين طرفي المكثف وعندئذ يتوقف مرور التيار في الدائرة وينطفىء المصباح بعد أن يكون المكثف قد تم شحنه في حالة التيار المتردد
عند مرور التيار الكهربي في اتجاه ما فإن المكثف يشحن فيمر تيار لحظي وعندما يعكس التيار اتجاهه يحدث تفريغ للمكثف ويعاد شحنه في الاتجاه المعاكس وعندما يتكرر عكس اتجاه التيار 50 مرة في الثانية ــ تردد التيار ــ فان المكثف يكرر عملية الشحن والتفريغ واعادة الشحن خمسون مرة في الثانية وتكون النتيجة أن تيارات الشحن والتفريغ تستمر في المرور في الدائرة الكهربائية فيستمر المصباح في اضائته اذا التيار المتردد يمر من خلال المكثف
الزمن الذي يمضي حتى ينطفيء المصباح كليا ـ بمعنى آخر حتى يصبح فرق الجهد بين لوحي المكثف مساويا لفرق الجهد بين قطبي البطارية يتوقف على قيمة مقاومة المصباح بالآوم وسعة المكثف بالفاراد حسب العلاقة ــ ثابت الزمن = سعة المكثف × قيمة المقاومة ) ونلاحظ أن المكثف يشحن حتى 63.2 % من قيمة الجهد المسلط بعد زمن يساوي المقاومة في السعة أي بعد قيمة واحدة لثابت الزمن ويشحن حتى الجهد الكلي أي 100% بعد خمس مرات قدر الثابت الزمني
أسئلة رائعة مع حلها عن المكثفات