المكثف (أوالمكثفة) capacitor نبيطة (أداة) تستعمل لخزن الطاقة الكهربائية، وتتألف من ناقلين تفصل بينهما مسافة صغيرة يملؤها الهواء أو مادة عازلة. وأبسط أنواع المكثفات هي المكثفة المستوية التي ناقلاها (لبوساها) صفيحتان متوازيتان مساحة كل منهماA، وتفصل بينهما مسافة d. إذا شُحن أحد اللبوسين بشحنة كهربائية موجبة Q+ والثاني بشحنة سالبة مساوية لها على اللبوس المقابل قيل إن للمكثفة شحنة قدرها Q.
لكل مكثفة سعة كهربائية مميزة لها. تعرَّف سعة المكثفة - ويرمز لها بالحرف C - بأنها نسبة الشحنة المخزونة في المكثفة إلى فرق الكمون V بين اللبوسين:
أنواع المكثفات
للمكثفات أصناف عديدة ومختلفة (الشكل-1)، وهي تأخذ أسماءها من الشكل الهندسي للسطح الداخلي للبوسين. فهناك المكثفة المستوية والمكثفة الكروية والمكثفة الأسطوانية. ولكن جميع المكثفات المستخدمة تندرج في صنفين رئيسيين:
1- المكثفات العادية: وهي مكثفات غير مستقطبة.
2- المكثفات الكهرليتية أو الكيمياوية: وهي مكثفات مستقطبة بمعنى أن لها طرفاً موجباً وآخر سالباً.
كما يمكن تصنيف المكثفات حسب قيمة السعة في صنفين أيضاً:
أ -المكثفات المتغيرة: هي التي يمكن تغيير قيمة السعة فيها. فمنها ما تتغير سعتها باستمرار وتُسمّى مكثفات توليف tuning، ومنها ما تتغير سعتها حسب الطلب وتسمى مكثِّفات ضبط trimmers.
ب -المكثفات الثابتة: هي مكثفات تبقى سعتها ثابتة، وتتميز أنواعها المختلفة بالمادة العازلة المستخدمة فيها.
المكثفة في التوتر المتناوب: إذا وصلت المكثفة إلى منبع توتر مستمر مرَّ فيها تيار إلى أن يتم شحنها، ثم يتوقف.أما إذا وصلت إلى منبع توتر متناوب، فإن التيار يستمر بالمرور، لكنها تقاوم مروره، وتكون ممانعتها impedance متعلقة بتواتر التيار ω وتساوي c1/ω C. وهكذا فالتيار المستمر لا يمر في المكثفة إلا لفترة قصيرة حيث تبدي بعدها ممانعة لانهائية وتسلك سلوك قاطعة مفتوحة في الدارة. وتتناقص هذه الممانعة كلما زاد تواتر التيار المتناوب.
استخدام المكثفات
تستخدم المكثفة مع المقاومة في دارات تشكيل الإشارات الكهربائية وتحويلها إلى أشكال أخرى، كما تستخدم في دارات التفاضل والتكامل في الحواسيب. وإذا وصلت المكثفة مع تحريضية inductance ذات تحريض ذاتي L أمكن استخدام الدارة المكونة في عمليات التوليف عند حالة التجاوب في دارات الإرسال والاستقبال. كما تستخدم في تنعيم التيار المقوَّم من منابع القدرة، وفي إبطال الشرارة من المقابس، وفي دارات التوقيت. وتقوم المكثفات بدور مهم؛ إذ تُستعمل مرشحات لتحمي المكونات الإلكترونية من التلف عند مرور إشارات كهربائية قوية. إضافة إلى استخدامها عنصراً أساسياً في دارات التوقيت، فهي تستخدم في الدارات الرقمية كي لا تضيع المعلومات المخزنة في الحواسيب الضخمة في أثناء الانقطاع القصير للقدرة الكهربائية. ويمكن للمكثفات التي تخزن كميات كبيرة من الشحنة أن تُستخدم في الأبحاث مثل أبحاث الاندماج النووي.
محمد قعقع
المراجع
الموسوعة العربية
التصانيف
الأبحاث