ولانقاص هذا الطول الهائل يمكنن تقريب المسافة أكبر. وبالتالي كلما نقصت المسافة بين طرفي المكثفة زادت سعتها. تمارين حول المكثفات 1. التمرين الأول مكثف ذو قطبين مربعي الشكل متوازيين طول ضلع كل منهما 6 سم. البعد بينهما 1ملم. والعازل بين اللبوسين الخلاء. احسب سعة المكثف. اذا طبقنا فرق كمون 12فولت على طرفي المكثف. احسب الشحنة المختزنة في كل من اللبوسن (علما أن ε 0 = 8. 85 x 10 -12) الحل: 1. بتطبيق قانون سعة المكثف: C = (ε 0 x A) / d ⇒ C = (8. 85 x 10 -12 x 36 x 10 -4)/1×10 -3 C = 318. 6 x 10 -13 Farad = 31. 86 pF 2. وفقا لقانون الشحنة المختزنة في كل من طرفي المكثف C = q/V تكون شحنة كل من اللبوسين بعد التعويض بالارقام: q = CV = 318. المكثف الكهربائي – elechaf. 6 x 10 -13 x 12 = 38. 232 x 10 -13 coloumb = 3. 8232 pC 2. التمرين الثاني مكثف العازل بين لبوسيه مادة الميكا حيث تبلغ سماحية الميكا ε r = 5. نقوم بتغذية المكثف بجهد 12 فولت مستمر. مساحة سطح كل من اللبوسين 6 م 2 والبعد بينهما 6 ملم والمطلوب. احسب سعة المكثف والشحنة المختزنة. الحل C = (ε r ε 0 x A) / d ⇒ C = (5 x 8. 85 x 10 -12 x 6)/6×10 -3 = 44. 25×10 -9 F
قد يتم تصنيف بعض المكثفات على أنّها 1. 5 فولت، والبعض الآخر يمكن تصنيفها على 100 فولت. عادةً ما يؤدي تجاوز الحد الأقصى للجهد إلى تدمير المكثف. تسرب التيار – المكثفات ليست مثالية. كل غطاء عرضة لتسريب قدر ضئيل من التيار عبر العازل من طرف إلى آخر. معادلات شحن وتفريغ المكثف - عبد القادر بسطي. يسمى هذا الفقد الضئيل للتيار (عادةً nanoamps أو أتسرب قليل). يتسبب التسرب في تصريف الطاقة المخزنة في المكثف ببطء، ولكن بمقدار ثابت. مقاومة السلاسل المكافئة (ESR) – أطراف المكثف ليست موصلة بنسبة 100٪، سيكون لديهم دائمًا قدر ضئيل من المقاومة (عادةً أقل من 0. 01)، تصبح هذه المقاومة مشكلة عندما يمر الكثير من التيار عبر الغطاء، مما ينتج عنه فقدان الحرارة والطاقة. السماحية – لا يمكن أيضًا جعل المكثفات ذات سعة دقيقة ومضبوطة تماماً. سيتم تصنيف كل غطاء على السعة برموز معينة، ولكن اعتمادًا على النّوع، قد تختلف القيمة الدقيقة في أي مكان من ± 1٪ إلى ± 20٪ من القيمة المطلوبة. مكثفات السيراميك: المكثف الأكثر استخداماً وإنتاجاً هو مكثف السيراميك، يأتي هذا الإسم من المادة التي يُصنع منها العازل الكهربائي، عادةً ما تكون مكثفات السيراميك صغيرة من الناحية الفيزيائية والسّعة.
في الشكل التالي: الشكل (أ) عبارة عن موجة تيار مترددة لديها نصف موجب (أعلى الخط الأفقي) ونصف سالب (أسفل الخط الأفقي). في دوائر التقويم (أي دوائر تحويل الجهد المتر رالي جهد مباشر) تتحول أجزاء الموجة السفلية إلي اعلي ويصبح شكلها كما في الشكل (ب).
ما المقصود بالمكثف الكهربائي؟ المكثّف الكهربائي (Capacitor) ، ويسمى أيضًا بالمواسعة الكهربائية أو السّعة الكهربائية، هو جهاز يتم استخدامه بغرض تخزين الكهرباء، ويتكوّن بشكل أساسي من لوحين موصلين يوضعان بالقرب من بعضهما البعض بشكل متوازي مع وجود عازل بينهما، ومن أبسط الأمثلة على المكثف بجعل أحد اللوحين الموصلين يحمل شحنة موجبة بمقدار معيّن (Q+)، وشحن اللوح الآخر بنفس المقدار بشحنة سالبة (Q-)، وحينها يكون المكثّف يحمل شحنة مقدارها (Q). [١] المكثّف هو جهاز يستخدم في تخزين الطاقة الكهربائية لاستخدامها فيما بعد. من هو مخترع المكثف الكهربائي؟ تم اختراع المكثّف لتخزين الطاقة الكهربائية لأول مرّة في جامعة ليدن التي تقع في هولندا عام 1746 م، وحدث ذلك من خلال تجارُب قام بها بيتر فان موشنبروك (Pieter van Musschenbroek)، إلا أن كيفية العمل الدقيقة كانت مُبهمة آنذاك، ويمكن تلخيص تجربته بزجاجة أسماها "جرّة ليدن" (Leyden jar)، حيث قام بتغليف الزجاجة بورق معدني من الداخل والخارج ثمّ جعل الجزء الخارجي منها موصولًا بالأرض، ووصّل الجهة الداخلية منها بمصدر طاقة كهربائية، وتمّ التوصّل إلى إمكانية تخزين الشحنات الكهربائية في تلك الزجاجة "جرة ليدن" حتى بعد فصل مصدر الطاقة عنها.
ويتوقف زمن مرحلة الانتقال على ما يعرف ب الثابت الزمنى, ويرمز له بالرمز τ ( تنطق تاو) ووحدتها بالثانية, وتحسب من المعادلة لتالية وتتناسب مرحلة الانتقال طرديا مع قيمة الثابت الزمنى, وتكون غالبا ما بين أجزاء من الثانية الى عدة ثوان، والجدول التالى يبين النسبة المئوية التى يصل اليها جهد المكثف ( منسوبا الى جهده النهائى) أثناء عملية الشحن مقابل ما يمر من زمن مقدرا بعدد الوحدات من الثابت الزمنى. جدول (1) النسبة المئوية التى يصل اليها جهد المكثف بالنسبة الى الجهد النهائى أثناء عملية الشحن عمليا يمكن أن نعتبر أن المكثف قد وصل الى أقصى قيمة للجهد بعد مرور زمن مقداره 5 τ وذلك مناسب لمعظم التطبيقات. أما بالنسبة للتيار فان الجدول التالى يبين النسبة المئوية التى يصل اليها التيار أثناء عملية الشحن مقابل ما يمر من زمن مقدرا بعدد الوحدات من الثابت الزمنى جدول (2) النسبة المئوية التى يصل اليها تيار المكثف بالنسبة الى التيار النهائى أثناء عملية الشحن عمليا يمكن أن نعتبر أن المكثف قد وصل الى أقل قيمة للتيار( صفر أمبير) بعد مرور زمن مقداره 5 T وذلك مناسب لمعظم التطبيقات. ويأخذ منحنى جهد المقاومة R نفس شكل منحنى التيار, الا أنه يزيد فى القيمة نظرا لضربه فى قيمة المقاومة.
نص قانون قوة الشد في الحبل عندما يتم وضع مادة ما تحت التوتر ، فإن القوة المطبقة (الإجهاد) تتناسب مع المقدار الذي تتشوه به المادة (الإجهاد) ، بشرط عدم تجاوز حد المرونة، يتم تعريف هذه الملاحظة من قبل قانون هوك: F = -kx حيث F هي القوة التصالحية ، و x هي الإزاحة و k هي القوة الثابتة (أو الزنبرك). قوة الشد في الفيزياء - موضوع. ضع طريقا اخر، E = الإجهاد / الإجهاد الإجهاد هو القوة المطبقة على العينة و ،السلالة هي الاستطالة النسبية للعينة من طولها الأصلي. يعرف E بمعامل يونغ ، و يمثله تدرج منحنى الإجهاد داخل المنطقة الخطية الأولية، هذه قيمة مفيدة للغاية لتعريفها ، لأنها تعطي مؤشرًا واضحًا لمدى تشوه المادة تحت حمولة الشد المطبقة، على سبيل المثال ، يجب أن يحتوي حبل البنجي على معامل يونج منخفضًا بدرجة كافية لضمان أن النطاط سيحقق قفزة طويلة و مثيرة دون تنافر الحبل عند رفع الركود ، لكن معامل يونج مرتفع بما يكفي لضمان أن الحبل صلب بدرجة كافية لإحضار العبور الى السماء قبلها الى الارض. كيف يتم إجراء اختبار الشد توفر المعلومات التالية نظرة عامة على الاعتبارات الرئيسية التي يجب مراعاتها عند إجراء اختبار الشد من أي نوع، من الواضح أن كل اختبار سيكون له خصائصه الفريدة ، و ستختلف منهجية الاختبار المحددة بشكل كبير بين المواد.
ووزن كل جسم منهما يساوي كتلته مضروبة في عجلة الجاذبية. ولأن كل كيلوجرام يتكون من ١٠٠٠ جرام، فإن كلًا من الجسمين سيؤثر لأسفل بقوة مقدارها ٠٫٢ﺩ. وسيكون مقدار الشد متساويًا على طول الخيط. عند بدء النظام في الحركة، يتحرك الجسم المتدلي بعجلة إلى أسفل، ويتحرك الجسم المرتكز على الطاولة بعجلة إلى اليمين. وبما أن الطاولة الأفقية ذات سطح خشن، فستؤثر قوة احتكاك على الجسم. كما توجد قوة رد فعل مؤثرة رأسيًا لأعلى. نعلم أن قوة الاحتكاك تساوي ﻡ مضروبًا في قوة رد الفعل؛ حيث ﻡ هو معامل الاحتكاك ويساوي ثلثًا في هذه المسألة. ينص قانون نيوتن الثاني على أن القوة تساوي الكتلة مضروبة في العجلة. ويمكننا استخدام ذلك عند بحث القوى المؤثرة في الاتجاهين الرأسي والأفقي. لا يتحرك الجسم المرتكز على الطاولة رأسيًا. قانون قوه الشد (t). وعليه، فإن القوى المؤثرة لأعلى يجب أن تساوي القوى المؤثرة لأسفل. لدينا ﺭ يساوي ٠٫٢ﺩ. كما أن قوة الاحتكاك لا بد أن تساوي ثلث هذا المقدار. وهو ما يعني أن قوة الاحتكاك تساوي ٤٩ على ٧٥ نيوتن. نعرف أيضًا أن الجسم المتدلي يقع على مسافة سنتيمترين فوق الأرض، والآن لنفرغ بعض المساحة لبقية الحسابات. ببحث القوى المؤثرة أفقيًا على الجسم المرتكز على الطاولة، نجد أن مجموع القوتين يساوي ﺵ ناقص ﺣ.
إذ ترمز X إلى التغيّر في الطول، و F القوة الواقعة على الجسم، و K ثابت الإزاحة الذي يعتمد على نوع المادة، وعلى أبعادها وشكلها. [٤] تختلف أنواع القوى المطبقة على المواد تبعًا لاتجاه تطبيقها على المواد وهي؛ قوة التمدد (أي سحب المادة)، وقوة الضغط، وقوة الانحناء (أي ثني المادة)، وهذه القوى هي ما يسبب التشوه المختلف في الأحجام والأشكال، ووفقًا لقانون هوك، فإن العلاقة طردية بين التشوه والإجهاد، فكلما كانت القوى المطبقة على المواد أكبر، زاد مقدار التشوه، أي أن الجزيئات والذرات والأيونات المكونة للمادة تتحرك وتنزاح، فمثلاً ووفقاً لقانون هوك عندما يتعرض سلك معدني لإجهاد شد فإنه يتمدد، وكلما زادت نسبة الإجهاد زاد التمدد. [٤] يدرس قانون هوك سلوك المادة ، ومدى التغير في شكلها وحجمها عند تطبيق إجهاد معين عليها ضمن الحد المرن للمادة (أي الحد الذي تستطيع فيه المواد الصلبة أن تعود لشكلها وحجمها الأصليين عند إزالة القوى المطبقة)، [٥] أمّا عن قانون الشد، فيقيس مقدار تحمل المادة للإجهاد حتى تصلّ لحد الكسر أو الانهيار أو التشوه الدائم، الحد الذي لا تعود فيه المادة لحجمها وشكلها الأصليين، ويسمّى بالحد المرن للمادة، أي أن الروابط بين الجزيئات للمادة تتفكك بنسبة عالية، وينتج عنها ما يعرف بالتشوه البلاستيكي.
س: ما هي قوة التوتر؟ قوة الشد هي القوة المنقولة بين الدعامة الصلبة والوزن المعلق. تُعرف القوة التي يمارسها الكابل أو الحبل أو الخيط أو الزنبرك باسم قوة الشد. توجد هذه القوة عندما يتلامس الجسم المادي مع أي حبل أو خيط أو أي مادة معلقة فيها الجسم. قوة الشد هي القوة الافتراضية الموجودة بالفعل في النظام. قوة الشد - موضوع. س: ما هي الأمثلة القليلة لقوة التوتر في الحياة اليومية؟ فيما يلي بعض الأمثلة التي تشرح قوة التوتر بكلمات بسيطة: لعبة شد الحبل: هذه واحدة من أكثر الرياضات شعبية حيث تلعب قوة التوتر دورًا مهمًا. عندما يسحب فريقان الحبل من كلا الطرفين ، تسمى القوة المطبقة قوة الشد. نظام البكرة: في البئر نستخدم نظام البكرة لتقليل الطاقة الزائدة في رفع المياه من البئر. قوة الشد الموجودة في جرح الحبل في الحافة المنحنية للبكرة تصبح كبيرة أثناء رفع الوزن. عندما يسحب رجلان عصا من كلا الطرفين ، فإن قوة التوتر موجودة وتختلف في النهايات اعتمادًا على مدى قوة سحبها. س: كيف تجد التوتر باستخدام قانون هوك؟ تم العثور على التوتر باستخدام قانون هوك من خلال تطبيق الصيغة F s = -Kx (حيث ، k = ثابت الربيع ؛ x = التمديد). يتم تطبيق هذا في نظام الربيع.
[3] مفهوم اختبار الشد تقاس مقاومة الشد بإطالة عينة في آلة اختبار عالمية UTM هي آلة اختبار الشد. يتم وضع العينة على جوانب متقابلة باستخدام المشابك. أحد الطرفين ثابت بينما يتم سحب الآخر مع المراقبة في الوقت الحقيقي للقوات. تحدث زيادة مطردة في القوة حتى تصل إلى النقطة التي تنكسر فيها العينة ، يكون تسجيل بيانات اختبار الشد ثابتًا طوال العملية. تتكون آلة اختبار الشد هذه من ميزات مثل التحكم الآلي المؤازر (الكهروهيدروليكي) ، و الحصول على البيانات ، و القياس التلقائي ، و عرض الشاشة ، و حساب نتيجة الاختبار. ثم يتم تقسيم القوة القصوى المطبقة على منطقة المقطع العرضي للحصول على أقصى ضغط تعرضت له. هذا الضغط الأقصى هو قيمة أقصى قوة شد. [4] وحدة SI لقوة الشد القصوى هي N / m 2 أو Pascal ، مع التعبير عن الأعداد الكبيرة في MPa.