در این پست قصد دارم تا توسط فرایند بازی با خازن ، مروری بر کاربرد و مفهوم خازن ها در مدارهای الکتریکی داشته باشیم. مدارهای بررسی شده از قطعات ساده و ارزان تشکیل شده و روی بِردبُرد بسته شده اند.

در آزمایش اول هدف بررسی تأثیر خازن بر ثابت زمانی مدار است. در آزمایش های دوم و سوم نقش خازن های موازی و سری مورد بررسی قرار می گیرد. در آزمایش نهایی نیز یک باتری ساده با خازن ساخته می شود. فارغ از مدرک علمی و دانش تان، تا انتهای این آزمایش ها با من همراه باشید.

 

اپارات

یوتیوب

متن کلیپ (عیناً تایپ شده است):

 با سلام

ما در این آزمایش می خواهیم توسط بازی با خازن ، تأثیر آن را بر مدت زمان روشنی و خاموشی LED را با هم بررسی کنیم. چون قطعاً خازن به عنوان ذخیره ساز انرژی روی مدت زمان روشن شدن و یا خاموش شدن LED تأثیر می گذارد. به همین منظور ما مداری به این صورت را تشکیل می دهیم.

این مدار شامل یک کلید، دو عدد مقاومت یک کیلو اهم، یک خازن و یکLED است. منبع تغذیه ما یک باتری ۹ ولت کتابی می باشد. ما خازن هایی که در این آزمایش بررسی می کنیم شامل خازن ۱۰۰ میکروفاراد، خازن ۲۲۰ و ۴۷۰ میکروفاراد هستند. در مرحله اول خازن ۱۰۰ میکرو فارادی وصل بوده و روشن شدن LED و خاموش شدنش را می توانید مشاهده کنید. در گام بعدی ما خازن ۲۲۰ را قرار می دهیم و روشن و خاموش شدن LED را می بینیم؛ که کمی کندتر روشن و خاموش می شود. در گام سوم ظرفیت خازن به ۴۷۰ میکروفاراد افزایش پیدا می کند و طبیعتاً روشن و خاموش شدن LED با تأخیر زمانی انجام می پذیرد که آن هم به مدت زمان بالای ثابت زمانی شارژ و دِشارژ خازن مربوط است. در گام آخر ما یک خازن ۱۰ میکرو فاراد وصل میکنیم و می بینیم که خاموش و روشن شدن LED تقریباً بدون تأخیر است و تأخیرش برای ما قابل درک نیست. پس از این آزمایش نتیجه می گیریم که خازن به عنوان ذخیره کننده انرژی ثابت زمانی مدار را تغییر می دهد.

در آزمایش دوم ما دوتا خازن ۱۰۰ میکرو فاراد و ۱۰ میکرو فاراد را با هم سری می کنیم. در حالت سری، طبق رابطه ای که می بینید، خازن کوچکتر غالب می شود؛ یعنی می توانیم بگوییم که ثابت زمانی خازن کوچکتر بر خازن بزرگتر در حالت سری غالب بوده و روشن و خاموش شدن LED متناسب با خازن کوچکتر است.

در آزمایش سوم ما دو عدد خازن ۱۰۰ و ۱۰ را با هم موازی کردیم. در حال موازی مجموع ظرفیت موجود در این قسمت برابر با مجموع دو ظرفیت و در واقع برابر با ۱۱۰ میکرو فاراد می شود؛ پس طبیعتاً از حالت ۱۰۰ میکرو فاراد ثابت زمانی کمی بیشتر می شود که اگر بخواهید خیلی دقیق و دیتیل نگاه کنید قابل لمس است.

در آزمایش بعدی هدف این است که ما یک باتری با خازن بسازیم. برای اینکه این آزمایش قابل لمس باشد و خیلی واضح باشد من از خازن ۴۷۰ میکرو فارادی استفاده کردم. مدار به صورتی است که مشاهده می کنید.

بر طبق این مدار ما خازن، LED و مقاومت یک کیلو اهم را داریم که به باتری وصل است؛ ولی این مدار هیچ اتصالی ندارد یک سیم آزاد وجود دارد که اگر من این را به سمت قرمز بخواهم بزنم یعنی سمت مثبت باتری، خازن شارژ می شود و اگر این را به مقاومت وصل کنم خازن روی LED که حکم بار ما را دارد، دِشارژ می شود.

اینجا اتفاقی که می افتد این است که وقتی ما که قطب مثبت خازن را به باطری وصل می کنیم، شارژ می شود و بعد موقع تخلیه شدن LED با یک ثابت زمانی تخلیه می شود یعنی تا وقتی که شارژ خازن برقرار است. اگر ما مقاومت را تغییر بدهیم، (حالا من یک کیلو اهم گذاشتم). اگر مقاومت از یک کیلو بیشتر بخواهم بگذارم باعث می شود که LED موقع روشن شدن ثابت زمانی اش در واقع نور آن کمتر می شود اما ثابت زمانی بیشتری دارد؛ یعنی اصطلاحاً دیرتر خاموش می شود و همین قضیه بصورت برعکس قابل انجام است.

آزمایش را انجام می دهیم. ابتدا من سر سیم آزاد را به باتری وصل می کنم تا خازن شارژ بشود. در مرحله بعد برای یک زمان مدت زمانی کوتاه به مقاومت وصل می کنم و می بینیم که با یک مدت زمانی باتری، (خازن درواقع) روی بارمان که همان LED باشد، دِشارژ می شود. باز این را تکرار می کنیم خازن را شارژ می کنیم؛ و بعد تخلیه می شود و به همین صورت ما می توانیم با تغییر خازن ها و مقاومت ها انواع آزمایش ها را رویش انجام بدهیم و ثابت زمانی مختلفی را به دست بیاوریم.

 

همچنین بخوانید: اهداف خازن گذاری

بازدید مطلب:۶۲بار