عملکرد خازن در جریان متناوب

عملکرد خازن در جریان متناوب

برای شروع نخست جملاتی را می گویم که بارها شنیده اید و بعد با آنها عملکرد خازن را در فیلتر ها بیان می کنم خازن دو صفحه دارد که در آنها الکترون را ذخیره می کند خازن وسیله ای است برای ذخیره ی انرژی. وقتی که خازن این رفتار را دارد ،یعنی در فرکانس های مختلف از خود مقاومت متفاوتی نشان می دهد،می شود از آن برای تضعیف زیاد یک فرکانس استفاده کرد و در عوض فرکانس دلخواه را با تضعیف کمی انتقال داد(برای رسیدن به دلخواه باید زیان هم دید .نه اینکه هم خدا را خواست و هم خرما را و باید کمی تضعیف را به خاطر جلوگیری از عبور فرکانس های غیر مورد نیاز تحمل کنیم).اگر به فیلتر بالا گذر نگاه کنید می بینید که در این فیلتر یک خازن بین یکی از سیم ها و خروجی است.کار این خازن این است که با کمک یکی از کارهای طبیعی خود که همان مقاومت ظاهری(راکتانس)در جریان متناوب است ،فرکانس های از یک مقدار معین پایین را خیلی تضعیف کند و فرکانس های بالا تر از آن را عبور دهد با تضعیف کمی .البته مقاومتی که قبل از این خازن قرار دارد و دو سیم جریان ما را به هم متصل می کند، هم به کمک او آمده و اگر راکتانس خازن بیشتر از مقدار آن مقاومت شد جریان را به منبع باز گرداند (طبق این قانون که وقتی دو مقاومت داریم که هر دو به یک خط وصل اند و جریان را به مکان دلخواه خود هر یک انتقال می دهند ،مقاومتی که اهمش کمتر است جریان را عبور می دهد و آن که مقاومتش بیشتر است ول معتل است و باید خر بچراند).با کمک این مقاومت که بیانش بر دست رفت،آن فرکانس های خیلی تضعیف شده هم از خازن عبور نمی کنند ؛چرا که راکتانس بالای خازن در مقابل آنها است و اهم کم مقاومت به آنها خوش آمد می گوید و آنها باید از مقاومت دست و دلباز ما بروند ؛امّا مقاومت را به منبعی که از آن آمده اند باز می گرداند ،چرا که به دو خطی که از منبع می آید وصل است .البته می شود همین نکته را با کمی تغییر در مورد بقیه فیلتر ها به کار برد و اگر خود به مدارهای فیلتر پایین گذر و ...نگاه کنید خواهید دید که اگر بخواهیم کار خازن در آنها را هم توضیح دهیم دوباره کاری است .--علی راه انجام ‏۲۰ ژانویهٔ ۲۰۰۹، ساعت ۱۱:۴۲ (UTC) دلیل راکتانس خازن در ولتاژهای ac مقدار ظرفیت خازن است .چرا که هر خازن بسته به ظرفیت صفحات خود قادر به ذخیره انرژی است.در جریان ac در هر نیم موج خازن الکترون ها را بر روی یک صفحه خود ذخیره می کند ،چرا که در هر نیم موج الکترون ها از یک جهت حرکت می کنند (اگر به فرض شما برق خانه خود را نگاه کنید acاست . یک بار حرکت الکترون ها از نول به فاز است و یک با از فاز به نول است.هرگاه که فاز منفی باشد حرکت الکترون ها از فاز به نول است و برعکس).در هر نیم چرخه (نیم سیکل) جهت جریان تنها در یک جهت است و در نیم سیکل دیگر جهت جریان بر عکس جهت جریان نیم سیکل قبلی است.هر خازن تنها به اندازه ظرفیتش قادر به ذخیره است و همچنین در هنگام پر شدن یک صفحه اش مانند یک مقاومت متغیر عمل می کند که پیوسته مقاومت آن به بالا می رود(این به دلیل این است که هر چه خازن پر تر شود جای کمتر برای ذخیره دارد ) و همچنین هنگامی که یک صفحه اش در حال تخلیه است (این به دلیل این است که هر چه صفحه بیشتر تخلیه شود از تعداد الکترونی که در آن است کمتر می شود ) .این دو دلیل که گفتم با این موضوع که هر چه یک نیم سیکل بیشتر طول بکشد بیشتر الکترون به سوی آن صفحه خازن که جهت منفی جریان به سوی آن است حرکت می کند و خازن که تنها به اندازه ظرفیتش قادر به ذخیره است ،وقتی پر شد دیگر بقیه الکترون ها را که از آن نیم سیکل می آید ذخیره نمی کند.(نیم موج،نیم چرخه ،نیم سیکل).یک نکته را بد نیست یاد آوری کرد که اگر به مدارات یکسو ساز پل نگاه کنیم ،به راحتی خواهید فهمید که آیا این نکته که در مورد حرکت الکترون ها در جریان AC گفته شده درست است یا نه.همانگونه که می دانید دیود یک سو ساز تنها در یک جهت اجازه عبور به الکترون ها می دهد (هر چند دیود شکست و بهمنی که به اختصار هر دو زنر یا همان شکست گفته می شوند علاوه بر این کار، کار دیگری هم می کنند و باید این را هم گفت امّا به دلیل اینکه بحث در مورد خازن است از توضیحات دیود به طور مفصل باید خود داری کرد)،یعنی وقتی که قطب منفی به N و قطب مثنت به P وصل باشد .اگر نگاه کنید دو دیودی که به خط منفی وصل شده ،یکی از آن دو به یک سیم جریان متناوب و دیود دیگر به سیم دیگر وصل شده ؛ولی ناحیه N هر دو به دو سیم جریان متناوب و P ها به خط منفی وصل است و این یعنی الکترون از هر کدام از سیم ها بیاید وارد خط منفی شود و اگر بخواهم در مورد دیود هایی که به خط مثبت وصل اند بگویم همین بس که بگویم به جای منفی بنویسید مثبت و به جای N بنویسید P و P را N در گفته بالا.اما گفتنی است که اگر می خوهید در مورد اینکه چرا از خازن در ساخت فیلتر استفاده می شود بدانید یک بار دیگر به متنی که تا اینجا خوانده اید نگاه کنید و ببینید که عملکرد خازن در جریان متناوب چیست . همانگونه که می بینید خازن در ولتاژac از خود مقاومت نشان می دهد ،اگر فرکانس ثابت باشد هر چه ظرفیت خازن بیشتر شود مقاومت آن کمتر می شود .اگر هم ظرفیت ثابت باشد و فرکانس بیشتر شود همچنین است . اگر باور ندارید به فرمول راکتانس خازن مراجعه کنید (یک تقسیم بر (دو پی در فرکانس در ظرفیت))، حتی بدون دادن فرکانس ها و یا ظرفیت های مختلف به فرمول و سنجش پاسخ های فرمول می شود فهمید که چه می شود ،مگر نه اینکه وقتی یک بر عددی تقسیم شود هر چه آن عدد بزگتر باشد حاصل کسر کوچک تر است .پس اگر فرکانس ما بیشتر شود یا ظرفیت ،مگر مخرج کسر بزگتر نمی شود. خازن در ولتاژac از خود مقاومت نشان می دهد ،اگر فرکانس ثابت باشد هر چه ظرفیت خازن بیشتر شود مقاومت آن کمتر می شود .اگر هم ظرفیت ثابت باشد و فرکانس بیشتر شود همچنین است . خازن در ولتاژ dc بعد از پر شدن مانند یک کلید عمل می کند (البته نه بطور کامل ،چرا که خازن خود دارای نشتی است و همیشه بعد از پر شدن از یک جریان برای ذخیره انژی به جای انرژِی از دست داده توسط جریان نشتی استفاده می کند،مقدار این جریان بستگی به مقدار نشتی خازن دارد).