تحقیق دانش اموزیمقالات دانشجویی

خازن چیست و چه کاربردی دارد تحقیق کنید

تحقیق درباره خازن ها

خازن چیست و چه کاربردی دارد تحقیق کنید

مقدمه

خازن وسيله‌اي الکتريکي است که در مدارهاي الکتريکي اثر خازني ايجاد مي‌کند. اثر خازني خاصيتي است که سب مي‌شود مقداري انرژي الکتريکي در يک ميدان الکترواستاتيک ذخيره شود و بعد از مدتي آزاد گردد. به تعبير ديگر ، خازنها المانهايي هستند که مي‌توانند مقداري الکتريسيته را به صورت يک ميدان الکترواستاتيک در خود ذخيره کنند. همانگونه که يک مخزن آب براي ذخيره کردن مقداري آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد. خازنها به اشکال گوناگون ساخته مي‌شوند و متداولترين آنها خازنهاي مسطح هستند.

اين نوع خازنها از دو صفحه هادي که بين آنها عايق يا دي الکتريک قرار دارد. صفحات هادي نسبتا بزرگ هستند و در فاصله‌اي بسيار نزديک به هم قرار مي‌گيرند. دي الکتريک انواع مختلفي دارد و با ضريب مخصوصي که نسبت به هوا سنجيده مي‌شود، معرفي مي‌گردد. اين ضريب را ضريب دي الکتريک مي‌نامند. خازنها به دو دسته کلي ثابت و متغير تقسيم بندي مي‌شوند. خازنها انواع مختلفي دارند و از لحاظ شکل و اندازه با يک ديگر متفاوت‌اند. بعضي از خازنها از روغن پر شده و بسيار حجيم‌اند. برخي ديگر بسيار کوچک و به اندازه يک دانه عدس مي‌باشند. خازنها بر حسب ثابت يا متغير بودن ظرفيت به دو گروه تقسيم مي‌شوند: خازنهاي ثابت و خازنهاي متغير.

خازنهاي ثابت

اين خازنها داراي ظرفيت معيني هستند که در وضعيت معمولي تغيير پيدا نمي‌کنند. خازنهاي ثابت را بر اساس نوع ماده دي الکتريک به کار رفته در آنها تقسيم بندي و نام گذاري مي‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده مي‌شود. از جمله اين خازنها مي‌توان انواع سراميکي ، ميکا ، ورقه‌اي ( کاغذي و پلاستيکي ) ،الکتروليتي ، روغني ، گازي و نوع خاص فيلم (Film) را نام برد. اگر ماده دي الکتريک طي يک فعاليت شيميايي تشکيل شده باشد آن را خازن الکتروليتي و در غير اين صورت آن را خازن خشک گويند. خازنهاي روغني و گازي در صنعت برق بيشتر در مدارهاي الکتريکي براي راه اندازي و يا اصلاح ضريب قدرت به کار مي‌روند. بقيه خازنهاي ثابت داراي ويژگيهاي خاصي هستند.

خازنهاي متغير

به طور کلي با تغيير سه عامل مي‌توان ظرفيت خازن را تغييير داد: “فاصله صفحات” ، “سطح صفحات” و “نوع دي الکتريک”. اساس کار خازن متغير بر مبناي تغيير سطح مشترک صفحات خازن يا تغيير ضخامت دي الکتريک است، ظرفيت يک خازن نسبت مستقيم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهاي متغير عموما ازنوع عايق هوا يا پلاستيک هستند. نوعي که به وسيله دسته متحرک (محور) عمل تغيير ظرفيت انجام مي‌شود “واريابل” نامند و در نوع ديگر اين عمل به وسيله پيچ گوشتي صورت مي‌گيرد که به آن “تريمر” گويند. محدوده ظرفيت خازنهاي واريابل 10 تا 400 پيکو فاراد و در خازنهاي تريمر از 5 تا 30 پيکو فاراد است. از اين خازنها در گيرنده‌هاي راديويي براي تنظيم فرکانس ايستگاه راديويي استفاده مي‌شود.

خازنهاي سراميکي

خازن سراميکي (Ceramic capacitor) معمولترين خازن غير الکتروليتي است که در آن دي الکتريک بکار رفته از جنس سراميک است. ثابت دي الکتريک سراميک بالا است، از اين رو امکان ساخت خازنهاي با ظرفيت زياد در اندازه کوچک را در مقايسه با ساير خازنها بوجود آورده ، در نتيجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفيت خازنهاي سراميکي معمولا بين 5 پيکو فاراد تا 1/0 ميکرو فاراد است. اين نوع خازن به صورت ديسکي (عدسي) و استوانه‌اي توليد مي‌شود و فرکانس کار خازنهاي سراميکي بالاي 100 مگاهرتز است. عيب بزرگ اين خازنها وابسته بودن ظرفيت آنها به دماي محيط است، زيرا با تغيير دما ظرفيت خازن تغيير مي‌کند. از اين خازن در مدارهاي الکترونيکي ، مانند مدارهاي مخابراتي و راديويي استفاده مي‌شود.

خازنهاي ورقه‌اي

در خازنهاي ورقه‌اي از کاغذ و مواد پلاستيکي به سبب انعطاف پذيري آنها ، براي دي الکتريک استفاده مي‌شود. اين گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته مي‌شوند:

خازنهاي کاغذي

دي الکتريک اين نوع خازن از يک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکيل شده که يک دي الکتريک مناسب درون آن تزريق مي‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. براي جلوگيري از تبخير دي الکتريک درون کاغذ ، خازن را درون يک قاب محکم و نفوذ ناپذير قرار مي‌دهند. خازنهاي کاغذي به علت کوچک بودن ضريب دي الکتريک عايق آنها داراي ابعاد فيزيکي بزرگ هستند، اما از مزاياي اين خازنها آن است که در ولتاژها و جريانهاي زياد مي‌توان از آنها استفاده کرد.

خازنهاي پلاستيکي

در اين نوع خازن از ورقه‌هاي نازک پلاستيک براي دي الکتريک استفاده مي‌شود. ورقه‌هاي پلاستيکي همراه با ورقه‌هاي نازک فلزي (آلومينيومي) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستيکي بسته بندي مي‌شوند. امروزه اين نوع خازنها به دليل داشتن مشخصات خوب در مدارات زياد به کار مي‌روند. اين خازنها نسبت به تغييرات دما حساسيت زيادي ندارند، به همين سبب از آنها در مداراتي استفاده مي‌کنند که احتياج به خازني با ظرفيت ثابت در مقابل حرارت باشد. يکي از انواع دي الکتريکهايي که در اين خازنها به کار مي‌رود پلي استايرن (Polystyrene) است، از اين رو به اين خازنها “پلي استر” گفته مي‌شود که از جمله رايج‌ترين خازنهاي پلاستيکي است. ماکزيمم فرکانس کار خازنهاي پلاستيکي حدود يک مگا هرتز است.

خازنهاي ميکا

در اين نوع خازن از ورقه‌هاي نازک ميکا در بين صفحات خازن (ورقه‌هاي فلزي – آلومينيوم) استفاده مي‌شود و در پايان ، مجموعه در يک محفظه قرار داده مي‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگيري شود. ظرفيت خازنهاي ميکا تقريبا بين 01/0 تا 1 ميکرو فاراد است. از ويژگيهاي اصلي و مهم اين خازنها مي‌توان داشتن ولتاژ کار بالا ، عمر طولاني و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

خازنهاي الکتروليتي

اين نوع خازنها معمولاً در رنج ميکرو فاراد هستند. خازنهاي الکتروليتي همان خازنهاي ثابت هستند، اما اندازه و ظرفيتشان از خازنهاي ثابت بزرگتر است. نام ديگر اين خازنها، شيميايي است. علت ناميدن آنها به اين نام اين است که دي ‌الکتريک اين خازنها را به نوعي مواد شيميايي آغشته مي‌کنند که در عمل ، حالت يک کاتاليزور را دارا مي‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفيت خازن مي‌شوند. برخلاف خازنهاي عدسي ، اين خازنها داراي قطب يا پايه مثبت و منفي مي‌باشند. روي بدنه خازن کنار پايه منفي ، علامت – نوشته شده است. مقدار واقعي ظرفيت و ولتاژ قابل تحمل آنها نيز روي بدنه درج شده است .خازنهاي الکتروليتي در دو نوع آلومينيومي و تانتاليومي ساخته مي‌شوند.

خازن آلومينيومي

اين خازن همانند خازنهاي ورقه‌اي از دو ورقه آلومينيومي تشکيل شده است. يکي از اين ورقه‌ها که لايه اکسيد روي آن ايجاد مي‌شود “آند” ناميده مي‌شود و ورقه آلومينيومي ديگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلي آن بدين صورت است که دو ورقه آلومينيومي به همراه دو لايه کاغذ متخلخل که در بين آنها قرار دارند هم زمان پيچيده شده و سيمهاي اتصال نيز به انتهاي ورقه‌هاي آلومينيومي متصل مي‌شوند. پس از پيچيدن ورقه‌ها آن را درون يک الکتروليت مناسب که شکل گيري لايه اکسيد را سرعت مي‌بخشد غوطه‌ور مي‌سازند تا دو لايه کاغذ متخلخل از الکتروليت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون يک قاب فلزي قرار داده و با يک پولک پلاستيکي که سيمهاي خازن از آن مي‌گذرد محکم بسته مي‌شود.

خازن تانتاليوم

در اين نوع خازن به جاي آلومينيوم از فلز تانتاليوم استفاده مي‌شود زياد بودن ثابت دي الکتريک اکسيد تانتاليوم نسبت به اکسيد آلومينيوم (حدودا 3 برابر) سبب مي‌شود خازنهاي تانتاليومي نسبت به نوع آلومينيومي درحجم مساوي داراي ظرفيت بيشتري باشند. محاسن خازن تانتاليومي نسبت به نوع آلومينيومي بدين قرار است:

  1. ابعاد کوچکتر
  2. جريان نشتي کمتر
  3. عمر کارکرد طولاني

از جمله معايب اين نوع خازن در مقايسه با خازنهاي آلومينيومي عبارتند از:

  1. خازنهاي تانتاليوم گرانتر هستند.
  2. نسبت به افزايش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، همچنين معکوس شدن پلاريته حساس ترند.
  3. قابليت تحمل جريانهاي شارژ و دشارژ زياد را ندارند.
  4. خازنهاي تانتاليوم داراي محدوديت ظرفيت هستند (حد اکثر تا 330 ميکرو فاراد ساخته مي شوند.

خازن چیست و چه کاربردی دارد تحقیق کنید

منابع : سایت انشاء باز

مشاهده بیشتر

مسعود خادمی ارده

مسعود خادمی هستم در زمینه نویسندگی مطالب سایت و ساخت تحقیق از سال 1390 شروع به فعالیت کردم و بعد مدتی فکر ساخت سایت انشا باز به ذهنم رسید و الان اینجا هستیم

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا