سلام! به عنوان یک تامین کننده خازن، اغلب از من می پرسند که خازن ها وقتی سری به هم وصل می شوند چگونه کار می کنند. بنابراین، فکر کردم چند دقیقه وقت بگذارم تا آن را برای شما تجزیه کنم.
بیایید با اصول اولیه شروع کنیم. خازن وسیله ای است که انرژی الکتریکی را در میدان الکتریکی ذخیره می کند. این از دو صفحه رسانا تشکیل شده است که توسط یک ماده عایق به نام دی الکتریک از هم جدا شده اند. هنگامی که ولتاژ روی صفحات اعمال می شود، یک میدان الکتریکی ایجاد می شود و بار روی صفحات جمع می شود. مقدار شارژی که یک خازن می تواند ذخیره کند، ظرفیت آن نامیده می شود که بر حسب فاراد (F) اندازه گیری می شود.
اکنون، وقتی خازن ها را به صورت سری وصل می کنید، اساساً آنها را از سر به انتها وصل می کنید. ترمینال مثبت یک خازن به قطب منفی خازن بعدی وصل می شود و به همین ترتیب. این یک مسیر واحد برای عبور جریان از تمام خازن ها ایجاد می کند.
بنابراین، وقتی خازن ها را به صورت سری وصل می کنید، چه اتفاقی برای ظرفیت خازن می افتد؟ خوب، ظرفیت معادل یک ترکیب سری خازن همیشه کمتر از ظرفیت کوچکترین خازن در ترکیب است. این ممکن است در ابتدا کمی غیر منطقی به نظر برسد، اما زمانی که به نحوه توزیع بار در خازن ها فکر می کنید منطقی به نظر می رسد.
فرض کنید دو خازن C1 و C2 دارید که به صورت سری به هم وصل شده اند. هنگامی که یک ولتاژ در سراسر ترکیب اعمال می شود، همان مقدار شارژ Q روی هر خازن جمع می شود. این به این دلیل است که جریان عبوری از ترکیب سری در همه نقاط یکسان است. با این حال، ولتاژ هر خازن بسته به ظرفیت آن متفاوت خواهد بود.
ولتاژ دو سر خازن با فرمول V = Q/C داده می شود که در آن V ولتاژ، Q شارژ و C ظرفیت خازن است. بنابراین، اگر C1 کوچکتر از C2 باشد، ولتاژ دو طرف C1 بزرگتر از ولتاژ C2 خواهد بود. این بدان معنی است که خازن کوچکتر مقدار بیشتری از ولتاژ اعمال شده را مصرف می کند و ولتاژ کمتری را برای خازن بزرگتر باقی می گذارد.
برای محاسبه ظرفیت معادل ترکیب سری خازن ها، می توانید از فرمول زیر استفاده کنید:
1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...
که در آن Ceq ظرفیت معادل، و C1، C2، C3، و غیره ظرفیت خازن های جداگانه است.
بیایید از طریق یک مثال کار کنیم تا ببینیم این فرمول چگونه کار می کند. فرض کنید دو خازن C1 = 2 μF و C2 = 4 μF دارید که به صورت سری وصل شده اند. با استفاده از فرمول بالا می توانیم ظرفیت معادل را به صورت زیر محاسبه کنیم:
1/Ceq = 1/2 μF + 1/4 μF
1/Ceq = 2/4 μF + 1/4 μF
1/Ceq = 3/4 μF
Ceq = 4/3 μF ≈ 1.33 μF
بنابراین، ظرفیت معادل ترکیب سری تقریباً 1.33 μF است که کمتر از ظرفیت C1 یا C2 است.
اکنون، ممکن است تعجب کنید که چرا می خواهید خازن ها را به صورت سری وصل کنید. چند دلیل برای این وجود دارد. یکی از دلایل افزایش رتبه ولتاژ ترکیب است. هنگامی که خازن ها را به صورت سری وصل می کنید، ولتاژ هر خازن تقسیم می شود، بنابراین کل ولتاژی که ترکیب می تواند تحمل کند برابر است با مجموع امتیازهای ولتاژ هر خازن.
دلیل دیگر برای اتصال خازن ها به صورت سری، دستیابی به یک مقدار خازنی خاص است که با یک خازن نمی توانید به دست آورید. با ترکیب خازن ها به صورت سری، می توانید خازنی با ظرفیتی که کمتر از ظرفیت کوچکترین خازن در ترکیب است ایجاد کنید.
ما در شرکت ما طیف گسترده ای از خازن ها را ارائه می دهیمخازن الکترولیتی تانتالیوم با انرژی بالا،خازن تانتالیوم پر انرژی، وخازن تانتالیوم با قابلیت اطمینان بالا. این خازن ها برای رفع نیازهای کاربردهای مختلف از لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا هوافضا و دفاع طراحی شده اند.
اگر به دنبال خازن های باکیفیت برای پروژه بعدی خود هستید، خوشحال می شویم که نظر شما را بشنویم. چه به یک خازن واحد نیاز داشته باشید و چه به یک راه حل سفارشی، تیم کارشناسان ما می توانند به شما در یافتن محصول مناسب برای نیازهای خود کمک کنند. فقط کافی است با ما تماس بگیرید، و ما خوشحال خواهیم شد که در مورد نیازهای شما صحبت کنیم و به شما یک قیمت ارائه دهیم.
در نتیجه، درک نحوه کار خازن ها هنگام اتصال سری به یکدیگر بخش مهمی از طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی است. با دانستن نحوه محاسبه ظرفیت معادل یک ترکیب سری، می توانید تصمیمات آگاهانه ای در مورد استفاده از خازن ها و نحوه اتصال آنها بگیرید. و اگر برای انتخاب خازن خود به کمک نیاز دارید، با ما تماس بگیرید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا موفق شوید.
مراجع
- Serway, RA, & Jewett, JW (2018). فیزیک برای دانشمندان و مهندسان با فیزیک مدرن. Cengage Learning.
- هالیدی، دی، رزنیک، آر، و واکر، جی (2014). مبانی فیزیک. وایلی.