حاسبة المكثفات

Q=CV هي معادلة المكثف الأساسية حيث Q هي الشحنة (بالكولوم)، C هي السعة (بالفاراد)، وV هو الجهد (بالفولت). يخزن المكثف الطاقة الكهربائية بتراكم شحنات متعاكسة على لوحين موصلين مفصولين بعازل (عازل كهربائي). عند تطبيق الجهد، تتدفق الإلكترونات إلى لوح وتبتعد عن الآخر، مما يخلق مجالاً كهربائياً. مكثف 100μF عند 12V يخزن: Q = 100×10⁻⁶ × 12 = 1.2 ميلي كولوم من الشحنة.

في التوازي، تُجمع السعات مباشرة: C_الكلي = C₁ + C₂ + C₃. هذا يزيد السعة الكلية لأن اللوحات تصبح أكبر فعلياً. في التوالي، تُجمع المقلوبات: 1/C_الكلي = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃. هذا يقلل السعة الكلية لكن يزيد تحمل الجهد. مثال: ثلاثة مكثفات 100μF بالتوازي = 300μF. نفسها بالتوالي = 33.3μF. استخدم التوازي لسعة أكبر، التوالي لتحمل جهد أعلى.

المقاومة السعوية (Xc) هي مقاومة المكثف للتيار المتردد، تُقاس بالأوم. الصيغة: Xc = 1/(2πfC)، حيث f التردد وC السعة. كلما زاد التردد، قلت المقاومة—المكثفات تمرر الترددات العالية بسهولة أكبر. عند 60Hz، مكثف 10μF له Xc = 265Ω. عند 1kHz، نفس المكثف له Xc = 16Ω. هذه الخاصية تجعل المكثفات مفيدة كمرشحات تمرير عالي في دوائر الصوت.

الطاقة المخزنة في المكثف هي E = ½CV²، حيث C السعة وV الجهد. الطاقة تزداد مع مربع الجهد، لذا مضاعفة الجهد تضاعف الطاقة أربع مرات. مكثف 1000μF عند 50V يخزن: E = 0.5 × 0.001 × 50² = 1.25 جول. للمقارنة، بطارية AA تحتوي حوالي 10,000 جول. المكثفات تفرغ الطاقة بسرعة كبيرة (ميلي ثانية)، مما يجعلها مفيدة لفلاش الكاميرا وأجهزة إزالة الرجفان وتنعيم مصادر الطاقة.

المكثفات السيراميكية (1pF-1μF): صغيرة ومستقرة، تُستخدم في دوائر التردد العالي وفصل الإشارات. المكثفات الإلكتروليتية (1μF-10,000μF): سعة عالية ومستقطبة، تُستخدم في مصادر الطاقة للتنعيم. مكثفات الأفلام (1nF-10μF): دقيقة ومستقرة، تُستخدم في دوائر الصوت والتوقيت. مكثفات التانتالوم (0.1μF-1000μF): مدمجة ومستقرة، تُستخدم في الإلكترونيات المحمولة. المكثفات الفائقة (1-3000F): سعة ضخمة، تُستخدم لتخزين الطاقة.