خازن چیست؟

خازن چیست؟

خازن یا معادل انگلیسی آن (Capacitor) یکی از شناخته شده ترین و معروف ترین قطعات پایه ای در الکترونیک می باشد. اما واقعا خازن چیست و از نظر اصولی چه کاری در برد های الکترونیکی انجام می دهد؟

خازن ها در مدار مانند یک منبع آب عمل می کنند. خازن ها در مدار با ذخیره انرژی از نوسان آن در مدار و آسیب رسیدن به اجزای دیگر جلوگیری می کنند. یک شیر آب را تصور کنید! زمانی که فله بسته بشود، آب کاملا قطع می شود… اما زمانی که یک مخزن در مسیر آب قرار بدیم زمانی که شیر آب بسته شود، آب موجود در مخزن تا مدتی آب مورد نیاز را تامین می کند. به عبارت ساده تر خازن همان تانکر آب، خانه ها و ساختمان ها برای جلوگیری از قطعی آب در اثر قطع شدن آب محل می باشد. در مواردی نیز برای نوسان گیری فشار آب از مخزن آب در ساختمان ها استفاده می شود. این کاری است که خارن در مدار انجام می دهد.

چگونه خازن با ذخیره ی انرژی برق در خود به عنوان نوسان گیر در مدار عمل می کند؟

به لحاظ ساختار خازن ها دارای دو هادی (صفحات خازن) هستند که توسط یک عایق از یکدیگر جدا می شوند. بالطبع رسانا بودن این دو صفحه، لزوم استفاده از جنس فلز یا آب نمک را ایجاد می کند. عایق دی الکتریک (عایق بین دو صفحه رسانا در خازن برای افزایش ظرفیت خازن) نیز لایه‌ای عایق است که بین صفحات خازن قرار می‌گیرد و ظرفیت خازن را افزایش می‌دهد، و جنس آن می‌تواند از شیشه، هوا، سرامیک، پلاستیک، میکا، کاغذ و … باشد.

خازن ها مقدار های مختلفی دارند و با دو مشخصه، حداکثر ولتاژ اعمالی و ظرفیت شناسایی می شوند. اگر این دو مشخصه از خازن ها در به کارگیری آن ها در برد الکترونیکی و طراحی مدار رعایت نشود، خازن می سوزد و یا منفجر می شود. در زمان سوختن خازن در واقع فشار به عایق دی الکتریک بین آن می آید و مواد ایجاد کننده عایق که به آن اشاره شد، دوام نمی آورد و می سوزد یا منفجر می شود.

در علوم پایه برق الکترونیک و در محاسبات مبانی آن خازن را با حرف C مخفف Capacitor نمایش می دهند. واحد اندازه گیری خازن کولن بر ولت است که آن را فاراد نام گذاری کردند.در واقع، فاراد (به انگلیسی: farad) با (نماد: F) یکای ظرفیت خازنی در سیستم SI است. 

خازن را در مدار معمولا با شماتیک های زیر نشان می دهند.

خازن چیست؟ نماد خازن در مدار

فرمول ریاضی محاسبه ظرفیت خازنی

نسبت بار ذخیره شده در خازن به اختلاف پتانسیل دو سر خازن را ظرفیّت خازن می‌نامند. فرمول محاسبه ظریفیت خازن:

در رابطه زیر، $$A$$ مساحت صفحات خازن، $$d$$ فاصله بین صفحات و $$ϵ$$ ضریب دی‌الکتریک (ثابت و بسته به جنس عایق به کار برده شده در خازن) برای محیط بین دو صفحه است. این فرمول در خازن‌های تخت (که دو صفحهٔ خازن، دو صفحه رسانای موازی) هستند، استفاده می می شود:

kε_0=$$ϵ$$

روش تخلیه خازن

برای تخلیه خازن دو سر خازن را به وسیه اتصالی به هم وصل می کنیم و تا زمان تخلیه شدن خازن جریان در مدار شکل میگیرد و مدار روشن می شود. در نهایت بعد از گذشت زمانی خازن تخلیه می شود.

انواع خازن

• خازن های ثابت: خازن های ثابت در مدل های (سرامیکی، خازن‌های ورقه‌ای، خازن‌های میکا، خازن‌های الکترولیتی، آلومینیومی، تانتالیوم) وجود دارند.

• خازنهای سرامیکی (Ceramic capacitor): ابتدایی ترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی‌الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. از آن جایی که دی‌الکتریک جنس سرامیک بسیار بالاست، خازن های سرامیکی دارای امکان ذخیره سازی ولتاژ بالایی در خود هستند و امکان ساخت خازن های کوچک با ظرفیت ولتاژ بالا، به لطف خازن های سرامیکی ایجاد شده است. از نظر شکل ظاهری خازن های سرامیکی در دو شکل عدسی و استوانه ای ساخته می شوند.
• خازنهای ورقه‌ای: این نوع خازن ها در دو جنس ورقه و پلاستیک ساخته می شوند. در مدل کاغذی برای محافط از کاغذ که به عنوان دی الکتریک عمل می کند، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذناپذیر قرار می‌دهند. در خازن های ورقه پلاستیکی نیز از پلاستیک همراه با ورقه‌های نازک آلومینیوم به صورت لوله در درون محافظ پلاستیکی استفاده می شود. این نوع از خازن های پلاستیکی ورقه ای، به دلیل مقاومت بالای پلاستیک به حرارت، در برد هایی که نیاز به مقاومت حرارتی وجود دارد و دمای محیطی بالاست، استفاده می شوند.
• خازنهای میکا: این نوع خازن ها از ورقه های نازک میکا در بین ورقه های آلومینیوم خازن و در داخل یک محفظه برای ایجاد طول عمر و مقاومت در برابر رطوبت و حرارت نسبی، ساخته می شوند. 
• خازنهای الکترولیتی:
• خازن آلومینیومی:
• خازن تانتالیوم:
• خازنهای نصب سطحی:
• خازنهای متغیر:
• خازن‌های تریمر:

بهترین وسیله برای اندازه گیری خازن

• مولتی متر: این ابزار اندازه گیری با داشتن کامل ترین تعداد اندازه گیری از نظر تنوع اندازه گیری آیتم های اندازه گیری (همان طور که از نام آن پیداست.) به اندازه گیری خازن نیز می پردازد. اما اگر به صورت تخصصی تر کار می کنید و دقت بالاتری در اندازه گیری خازن مورد نیاز شما است نیاز به مورد بعدی دارید. برای خرید بهترین انواع مولتی متر با بهترین قیمت و تنوع از فروشگاه عصرتولز به عنوان مرجع خرید مولتی متر در ایران اقدام فرمایید.
• خازن سنج و LCR متر: مولتی متر ها فقط با داشتن قابلیت اندازه گیری ظرفیت خازن دستگاه کامل و دقیقی برای آنالیز خازن در سطح حرفه ای نیستند. در اینجا خازن سنج ها و LCR مترها با امکان اندازه گیری دقیق تری از خازن ها متولد شدند تا دقیق ترین آنالیز را در مورد خازن ها و سلامت آن ها در عیب یابی و تعمیرات ارائه کنند. برای خرید خازن سنج و LCR متر با بهترین قیمت و تنوع از فروشگاه عصرتولز اقدام فرمایید.

این مقاله دز حال بروز رسانی است…