تبیان، دستیار زندگی
در این مقاله با ظرفیت خازن آشنا شده و با حل چند مسئله، با این مفهوم بیشتر آشنا می شوید....
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

ظرفیت خازن

ظرفیت خازن

شكل ظاهری خازن و جنس عایق بكار رفته در آن مقدار ظرفیت خازن را تعیین می‌كند. در شكل رو به ‌رو خازن متوازی السطوحی را مشاهده می‌كنید كه مساحت هر صفحه آن A و فاصله صفحات آن  d می‌باشد.

اگر این مجموعه به باتری وصل شود، روی صفحات آن بار q ذخیره می شود. هر چه مساحت صفحات (A) بیشتر باشد مقدار بار ذخیره شده بیشتر خواهد بود.

اگر فاصله صفحات (d) كم شود، نیروی ربایشی بین بارهای مثبت و منفی بیشتر شده، بنابراین تمایل بارها برای ذخیره شدن در خازن بیشتر می‌گردد، پس با كم كردن d، مقدار بار ذخیره شده در خازن افزایش می یابد.

بعدها خواهیم دید كه جنس عایق در میزان ذخیره سازی بار در خازن اثر دارد. با توجّه به مطالب ذكر شده، رابطه زیر برای ظرفیت خازنهای مسطح وجود دارد:

(1)  

در این رابطه K ضریب دی الكتریك و   ضریب گذردهی خلاء می‌باشد. در جدول زیر ضریب دی‌الكتریك چند عایق آمده است.

اگر عایق بین صفحات خازن خلاء باشد، ضریب دی‌الكتریك برابر یك بوده و ظرفیت خازن برابر است با:

(2)

از معادله (1) می توان نتیجه گرفت كه ظرفیت خازن با دی‌الكتریك برابر است با C=KC0 اگر چه این موضوع برای خازن متوازی السطوح به دست آمد ولی این رابطه برای هر خازنی برقرار است.

به مثال زیر خوب دقت کنید:

مثال :

خازن متوازی السطوح با صفحات مربع شكل به ابعاد 10cm و فاصله صفحات 1mm در اختیار می‌باشد.

الف) ظرفیت خازن را حساب كنید.

ب) اگر خازن به اختلاف پتانسیل  12V وصل شود، بار ذخیره شده در خازن چقدر خواهد بود؟

ج) اگر بین صفحات خازن كاغذ به ضریب دی الكتریك 3/3 = k قرار گیرد ظرفیت خازن و بار ذخیره شده بر روی آن را به دست آورید.

راهنمایی:

ظرفیت خازن از رابطه  و بار ذخیره شده در خازن از رابطه q=CV به دست می‌آید.

الف)

A = 0/1 * 0/1 = 0/01 M2 , d = 1mm = 0/001 mm


ب)

 q0 = CV = 88/5 * 10 -12 * 12 = 1/06 * 10 -9 C = 1/06nC

C = KC0 = 3/3 * 8/8/5 PF = 292 PF


ج)

 q = kq0 = 3/3 * 1/06 = 3/5 nC

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا