خازن - فصل 1 فیزیک یازدهم - رادمن سرداری

در این مطلب به بررسی خازن و روابط آن پرداختیم . همچنین ظرفیت خازن ، دی الکتریک و فروریزش الکتریکی خازن را توضیح دادیم .

خازن - فصل 1 فیزیک یازدهم - رادمن سرداری

سلام دوستان !  


در این مطلب به بررسی خازن و روابط آن پرداختیم . همچنین ظرفیت خازن ، دی الکتریک و فروریزش الکتریکی خازن را توضیح دادیم . 



اگر سوالی از این قسمت داشتید در قسمت کامنت ها از بنده بپرسید . 

فایل اصلی این مطلب را در قسمت فایل های ضمیمه می توانید دانلود کنید .

همچنین می توانید برای ارتباط با رتبه برترهای کانون صفحه اینستاگرام رتبه برترها را دنبال کنید .


رادمن سرداری - دانشجوی مهندسی مکانیک دانشگاه خواجه نصیر



خازن 



خازن وسیله ایست که می تواند بار و انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کند . 



خازن تخت


شکل زیر خازنی تخت را نشان می دهد که دو صفحه موازی با فاصله کنار هم قرار گرفته اند . 



A : مساحت

d : فاصله دو صفحه خازن از هم


نکته : دو رسانا که از یکدیگر و محیط اطراف جدا شده باشند ، ایجاد خازن می کنند . و این دو رسانا ، چه تخت باشند چه شکل هندسی دیگری داشته باشند ، صفحات خازن نامیده می شوند.


 نکته : برای نمایش دادن خازن از نماد           استفاده می کنیم .

شکل این نماد مبتنی بر خازن تخت است اما برای خازن های دیگر با شکل های غیر مسطح ( غیر تخت ) نیز استفاده می شود  . 

 نکته : از خازن ها در مدارهای الکترونیکی وسایل گسترده ای از جمله رادیو ، تلویزیون و ... استفاده می شود .



باردار کردن ( شارژ ) خازن 




 

نکته : در این روش ، شارش بار از باتری به صفحات خازن تا جایی ادامه پیدا می کند که اختلاف پتانسیل صفحات خازن با اختلاف پتانسیل دو سر باتری یکسان شود


نکته : در باردار شدن خازن ، صفحات خازن بارهایی با بزرگی یکسان اما علامت مختلف می گیرند . با این حال بار خازن را به صورت بار صفحه مثبت نمایش می دهند . 

+ Q : بار صفحه مثبت

 - Q : بار صفحه منفی

    Q : بار خازن 

 

 نکته : با توجه به رسانا بودن صفحات خازن و توضیع یکسان بار ، پتانسیل تمام نقاط صفحه یکسان است . 


 نکته : خطوط میدان الکتریکی عمود بر صفحات خازن و از صفحه مثبت به صفحه منفی است . 


ظرفیت خازن



نسبت بار ذخیره شده در خازن به اختلاف پتانسیل بین صفحات آن همواره ثابت است که به آن ظرفیت خازن می گویند .

C : ظرفیت خازن

V : اختلاف پتانسیل ( علامت دلتا را استفاده نمی کنیم )

q : بار ذخیره شده در خازن

F : فاراد ( واحد ظرفیت خازن )



نکته : ظرفیت خازن به بار و اختلاف پتانسیل صفحات خازن وابسته نیست ؛ مثلا اگر بار زیاد شود ، اختلاف پتانسیل به نسبتی کم می شود که نسبت اولیه حفظ شود . 

 

 نکته :  c =  q/v  »»»»   F =  c/v ؛ واحد ظرفیت خازن ( فاراد ) بر حسب کولن بر ولت است .


  نکته : فاراد یکای بسیار بزرگی است به همین دلیل در عمل از مضرب های کوچک تر آن ( مثل میکروفاراد و نانوفاراد ) استفاده می کنند .




خازن با دی الکتریک



اگر فضای میان صفحات خازن را با ماده ای عایق مانند ( کاغذ ، پلاستیک و ... ) که به آن دی الکتریک گفته می شود پر کنیم ، ظرفیت خازن با ضریبی موسوم به ثابت دی الکتریک ماده عایق افزایش می یابد . 

C = КC0

К : یکی از حروف یونانی که کاپا خوانده می شود و نماد ثابت دی الکتریک است . 


نکته : فضای خلاء بین صفحات خازن ، ثابت دی الکتریکی برابر با 1 دارد ( ثابت دی الکتریک هوا نیز 1.0006 است که همان 1 در نظر می گیریم ) . 




خازن تخت




آزمایش ها نشان می دهد که ظرفیت خازن تخت برابر است با : 

C = Кє0A/d

є0 : ضریب گذردهی الکتریکی در خلاء

A : مساحت صفحه های خازن

d :   فاصله بین صفحات خازن


نکته : طبق این فرمول ، ظرفیت خازن فقط به مشخصات ساختمان آن ( مساحت ، فاصله صفحات خازن و دی الکتریک ) بستگی دارد .   


نکته : بسیاری از وسایل الکترونیکی که امروزه با آنها سر و کار داریم براساس تغییر ظرفیت خازن کار می کند .





فروریزش الکتریکی



اگر اختلاف پتانسیل دو صفحه یک خازن را به اندازه کافی زیاد کنیم، تعدادی از الکترون های اتم های ماده دی الکتریک، توسط میدان الکتریکی ایجاد شده بین دو صفحه ، کنده         می شوند و مسیرهایی رسانا درون دی الکتریک ایجاد می شود که سبب تخلیه خازن می گردد. به این پدیده فروریزش الکتریکی می گویند .


نکته : یکی از اثرات مهم حضور دی الکتریک در خازن ، افزایش حداکثر ولتاژ قابل تحمل خازن است .