ظرفیت خازن
درس قبل درس بعد
آیکون راهنما آیکون تنظیمات تماس با ما پوشه بالاتر
×
آیکون روز و شب
باکلیک روی منوی سمت راست، فونت نوشته ها را به دلخواه خود تغییر دهید.
با کلیک روی نماد روز و شب، پس زمینه نوشته ها تیره می شود.
فهرست
جایگاه درس

ظرفیت خازن - آموزش تصویری - زبان ساده

ظرفیت خازن موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .

محاسبه آنلاین ظرفیت خازن، بار خازن و ولتاژ دو سر خازن

سلام
ابزار زیر فوق العاده و بی نظیر است. چون بهترین شیوه یادگیری حل مسئله را ارائه می کند. در هیچ جای دیگری چنین ابزار فوق العاده ای را نمی توانید پیدا کنید. برای طراحی آن وقت زیادی صرف کردیم و کاملا رایگان در اختیار عموم قرار دادیم. لطفا از آن استفاده کنید. اعداد مختلف را وارد کنید و آنها را تغییر دهید. به این ترتیب شما می توانید بی نهایت سوال با پاسخ تشریحی ایجاد کنید. از همه مهمتر، حتی می توانید مسائل درون یا آخر فصل و نیز مثال های کتاب درسی را با آن حل کنید.
معلمان محترم می توانند برای طراحی سوال و یا بررسی درستی سوال خود، از این ابزار ارزشمند استفاده کنند( پس از آنکه نرم افزار سوال را تولید کرد می توانید ظاهر و ادبیات سوال را به دلخواه خود تغییر دهید). با احترام: ژرفنما
روش استفاده:
در قسمت پایین، سه ورودی اعداد وجود دارد. در دو ورودی، عدد دلخواه خود را وارد کنید. سپس روی دکمه محاسبه کلیک کنید. تا حل تشریحی آن، ارائه می شود.
توضیح بیشتر
  1. فرض کنید سه ورودی برای عدد داریم اگر در ورودی اول و دوم، عدد وارد کنید کمیت سوم حساب می شود. اما اگر در ورودی دوم و سوم، عدد وارد کنید کمیت اول حساب می شود و ...
  2. برای وارد کردن اعداد توان دار، ما از ساده ترین روش ( یعنی e-notation )استفاده کردیم. برای این کار، از حرف e استفاده کنید. مثلا 105 × 3 را به صورت 3e5 وارد کنید همچنین 5-10 × 3 را به صورت 3e-5 وارد کنید عدد 19-10 × 1/6 را به صورت 1.6e-19 وارد کنید
    عددی مانند 105 را به صورت 1e5 وارد کنید.(یعنی به صورت e5 وارد نکنید).
    دقت کنید هنگام وارد کردن e صفحه کلید شما انگلیسی باشد وگرنه وارد نمی شود.
  3. برای وارد کردن اعداد اعشاری، مثلا 6/5 به جای علامت اعشار / از علامت نقطه . استفاده کنید




1 - مفهوم ظرفیت خازن چیست؟


مفهوم ظرفیت خازن

ظرفیت خازن بیانگر توانایی یک خازن برای نگهداری بار یا انرژی است. ظرفیت خازن را با C نشان می دهند. یکای آن فاراد با علامت F است. چون فاراد یکای بزرگی است معمولا از پیشوند هایی مانند میکرو یا نانو استفاده می شود.

حال به صورت فیزیکی مفهوم ظرفیت خازن را بررسی می کنیم. وقتی به دو سر یک خازن اختلاف پتانسیل اعمال می کنیم( مثلا یک باتری به دو سر خازن وصل می کنیم). در خازن بار الکتریکی ذخیره می شود. هر چه اختلاف پتانسیل را بیشتر کنیم بار بیشتری ذخیره می شود( البته در حدی که خازن آسیب نبیند).

 برای آنکه بتوان خازن ها را با هم مقایسه کرد به دو سر آن، اختلاف پتانسیل یک ولت اعمال می کنند. مقدار باری که با اختلاف پتانسیل 1 ولت در خازن ذخیره می شود برابر ظرفیت خازن است.

مثلا به دو سر یک خازن، اختلاف پتانسیل 1 ولت وصل می کنیم. فرض کنید بار 1 کولن در آن ذخیره می شود. می گوییم ظرفیت این خازن برابر 1 فاراد است. خازن دیگری ممکن است با همین اختلاف پتانسیل 1 ولت،  بار 4 کولن ذخیره کند. می گوییم ظرفیت آن 4 فاراد است( فاراد ظرفیت بسیار بزرگی است. اعداد فرضی هستند).


2 - فرمول ظرفیت خازن


مفهوم فرمول ظرفیت خازنحال بیایید به صورت ریاضی بررسی کنیم. به دو سر یک خازن اختلاف پتانسیل V وصل می کنیم بار الکتریکی q در آن ذخیره می شود. اگر اختلاف پتانسیل 1 ولت وصل کنیم چه مقدار بار در آن خازن ذخیره می شود. این یک تناسب ریاضی است. به شکل روبرو دقت کنید. در این صورت ظرفیت خازن برابر q/v است.

یعنی برای به دست آوردن ظرفیت خازن باید بار ذخیره شده را به اختلاف پتانسیل دو سر خازن تقسیم کرد. چرا؟ دلیل آن این است که ما می خواهیم بار ذخیره شده برای اختلاف پتانسیل 1 ولت را حساب کنیم. 

مثلا فرض کنید اگر اختلاف پتانسیل 2 ولت وصل کنیم بار 12 میکرو کولن ذخیره می شود. پس اگر اختلاف پتانسیل 1 ولت وصل کنیم، بار 6 میکرو کولن ذخیره می شود. کاملا شبیه تناسب در ریاضیات است.

فرمول اختلاف پتانسیل دو سر خازنتوجه:

برای محاسبه ظرفیت خازن، بار ذخیره شده در آن را بر اختلاف پتانسیل دو سر خازن تقسیم می کنیم.

  1.  q = بار ذخیره شده در خازن( بر حسب کولن c)
  2.  v = اختلاف پتانسیل دو سر خازن( بر حسب ولت v)
  3.  c = ظرفیت خازن( بر حسب فاراد F)

یکای ظرفیت خازن فاراد است.توجه:

از فرمول بالا می توان فهمید که 1 فاراد برابر 1 کولن بر ولت است.


مثال 1:
به دو سر یک خازن اختلاف پتانسیل 9 ولت وصل می کنیم. بار 36 میکرو کولن در آن ذخیره می شود. ظرفیت خازن را حساب کنید.
پاسخ:
مسئله اول محاسبه ظرفیت خازنبرای به دست آوردن ظرفیت خازن باید بار را بر اختلاف پتانسیل تقسیم کنیم.

مثال 2:
اختلاف پتانسیل 9 ولت به دو سر یک خازن وصل می کنیم. بار 72 میکرو کولن در آن ذخیره می شود.
  1. ظرفیت خازن را حساب کنید.
  2. اگر اختلاف پتانسیل 10 ولت به آن اعمال کنیم چقدر بار الکتریکی در آن ذخیره می شود؟
پاسخ:
مسئله دوم محاسبه ظرفیت خازن
  1.  در قسمت اول از فرمول استفاده کرده و ظرفیت را حساب کردیم. می توانید پیشوند میکرو را به صورت 6-10 بنویسید. ولی ما این کار را به جهت راحتی محاسبات انجام ندادیم.
  2. در قسمت دوم چون خازن تغییر نکرده، بنابراین ظرفیت آن را ثابت فرض کردیم. و بار را حساب کردیم.
می توان در این مورد خاص از تناسب استفاده کرد.

توجه: اگر خازن شارژ شده را از منبع آن جدا کنیم بار آن ثابت می ماند. اما اگر خازن به منبع متصل باشد اختلاف پتانسیل دو سر آن ثابت می ماند. در واقع برابر اختلاف پتانسیل دو سر منبع می شود.

مثال 3: یک خازن متغیر در اختیار داریم. ظرفیت آن را روی 10 میکرو فاراد تنظیم می کنیم. سپس به اختلاف پتانسیل 20 ولت وصل می کنیم. پس از شارژ کامل، آن را از اختلاف پتانسیل جدا می کنیم و ظرفیت آن را به 40 میکرو فاراد تغییر می دهیم . در این صورت اختلاف پتانسیل دو سر آن چند ولت می شود؟
پاسخ:
مسئله سوم محاسبه ظرفیت خازن
ابتدا اول بار ذخیره شده را حساب کردیم. این بار برابر 200 میکرو کولن است. چون خازن را از منبع جدا کردیم بار آن ثابت می ماند یعنی همان 200 میکرو کولن باقی می ماند. در ادامه نیز به کمک همین نکته اختلاف پتانسیل دو سر خازن را در حالت دوم حساب کردیم که برابر 5 ولت می شود.

توجه: c1v1 =c2v2

سوال های چهار گزینه ای

در سوالات زیر لطفا گزینه درست را انتخاب کنید.
1- کدام عبارت در ارتباط با ظرفیت خازن درست است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
2- کدام عبارت زیر بیانگر ظرفیت خازن است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
3- بهترین عبارت برای فاراد کدام است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
4-  اختلاف پتانسیل 4 ولت، به دو سر یک خازن وصل می کنیم. بار 32 میکرو کولن در آن ذخیره می شود. ظرفیت خازن چقدر است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
5- به دو سر یک خازن اختلاف پتانسیل 3 ولت  وصل می کنیم. بار 5 میکرو کولن در آن ذخیره می شود. اگر اختلاف پتانسیل 12 ولت به آن اعمال کنیم چقدر بار الکتریکی در آن ذخیره می شود؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
6- یک خازن 3 میکرو فارادی را با اختلاف پتانسیل 8 ولت شارژ می کنیم. آن را جدا می کنیم. سپس ظرفیت آن را به 6 میکرو فاراد تغییر می دهیم. اختلاف پتانسیل دو سر آن چقدر می شود؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .

سوال های پرتکرار

منظور از ظرفیت خازن چیست؟

بیانگر توانایی خازن برای ذخیره بار و انرژی است. از نظر کمی برابر نسبت بار ذخیره شده به ولتاژ دو سر آن است.

چگونه ظرفیت خازن را حساب می کنند؟

برای این کار باید بار ذخیره شده در خازن را به اختلاف پتانسیل دو سر آن تقسیم کرد.

یک فاراد چیست؟

یکای ظرفیت خازن است و برابر نسبت 1 کولن به 1 ولت است.

برای خازنی که به منبع متصل است و یا از منبع قطع شده است کدام کمیت ثابت است؟

اگر خازن به منبع متصل باشد اختلاف پتانسیل دو سر آن ثابت است. اگر از منبع جدا شده باشد بار آن ثابت است.

امتیاز دهی

ممنون که با دادن امتیاز، باعث دلگرمی ما جهت ادامه کار می شوید.
1 2 3 4 5

تعداد رای = 1
میانگین امتیاز 5 از 5

بخش نظرات


--------------