الفصل الخامس "1"

الفصل الخامس
الأفعال المتبادلة في الحقل الكهربائيّ المكثفات
أولاً : السعة الكهربائيّة
السعة الكهربائية لناقل :
أفادت التجارب التي أجراها العالم الانكليزي فاراداي على النواقل الكهربائية بأن : حاصل قسمة شحنة ناقل معزول على كمونه هي نسبة ثابتة دوماً ثابت وهو عدد موجب دوماً نرمز له بالرمز س ونسميه سعة كـ1 = كـ2 = كـ3
ف1 ف2 ف3
إذا بشكل عام س = كـ كولون
ف فولط
فاراد
تعريف الفاراد :
سعة ناقل إذا شحن بشحنة كهربائية قدرها كولون واحد كان كمونه فولطاً واحداً
1ميكرو فاراد = 10-6 فاراد 1نانو فاراد = 10-9 فاراد 1بيكو فاراد = 10-12 فاراد
1 ميلي فاراد = 10-3 فاراد
العوامل المؤثرة في السعة الكهربائية لناقل :
تعتمد سعة ناقل على العوامل التالية
1- مساحة سطح الناقل : تزداد سعة ناقل بازدياد مساحة سطحه الخارجي علل
لدينا دستور كمون ناقل كروي ف = 9 × 910 كـ
ر
ر = 9 × 910 كـ  ر = 9 × 910 س  س = ر دستور سعو ناقل كروي
ف 9 × 910
2- وجود نواقل مجاورة : تزداد سعة الناقل مشحون إذا جاور نواقل أخرى علل
نأخذ ناقلاً مشحوناً ومعزولاً ب (محمول على عازل) ونصله بقرص كاشف كهربائي مدرج بالفولط بوساطة سلك رفيع وطويل فتنحرف ورقة الكاشف زاوية /يه/
نقرب من الناقل ب ناقل آخر معتدل جـ فنلاحظ تناقص انفراج ورقة الكاشف /يه/ ويزداد ذلك التناقص إذا وصلناه بالرض مما يدل على تناقص الكمون للناقل ب فتزداد سعته س تزداد = كـ ثابتة
ف تتناقص
3- تأثير العازل : في التجربة السابقة إذا ادخلنا صفيحة عازلة من الزجاج أو غيره بين الناقلين نلاحظ استمرار تناقص الانفراج /يه/ مما يدل على تناقص جديد في الكمون وتزايد في السعة/ نستنتج أن : تتغير سعة الناقل بتغير طبيعة العازل بينه و بين النواقل المجاورة
توزع الشحنات غلى السطوح الخارجية للنواقل المتصلة :
لدينا ناقلان :
الأول شحنته كـ1 و كمونه ف1 و سعته س1
الثاني شحنته كـ2 و كمونه ف2 و سعته س2
صف ما يحدث لو وصلنا بين الناقلين بسلك طويل و رفيع ثم استنتج دستور كمون التوازن
يحدث انتقال للإلكترونات الحرة من الناقل ذو الكمون المنخفض إلى الناثل ذو الكمون المرتفع و يستمر هذا الإنتقال حتى يصل الناقلان إلى نفس ف و الذي يدعى كمون التوازن ( الكمون المشترك ) و يكون

ف = كـَ1 = كـَ2 حسب خواص التناسب
س1 س2
ف = كـَ1 + كـَ2 = كـ1 + كـ2 كمون التوازن
س1 + س2 س1 + س2
حيث بحسب مصونية الشحنة كـَ1 + كـَ2 = كـ1 + كـ2
مقدار الشحنة المنتقلة من أحد الناقلين للآخر | كـَ1 – كـ1 | = | كـ2 – كـَ2 |و يصبح للناقلان بعد الوصول الشحنات
كـَ1 = س1 × ف
كـَ2 = س2 × ف
المكثِّفات
تكاثف الشحنات الكهربائية :
نشحن ناقلاً معدنياً ب بشحنة موجبة مثلاً ثم نعزله فتتوزع شحنته على جميع نقاط السطح الخارجي للناقل
أ - ماذا يحدث عندما نقرب من الناقل ب ناقلاً معدنياً معتدلاً جـ
∆ الناقل جـ : يولد الناقل ب في نقطة داخل جـ مثل ن حقلاً كهربائياً ج وبتأثيره تنتقل الالكترونات الحرة نحو ب نتيجة جذبها من الشحنات الموجبة ب فيشحن الطرف القريب للناقل جـ بشحنة سالبة والبعيد بشحنة موجبة ويبقى مجمل الناقل جـ معتدلاً .
∆ الناقل ب : إن تجمل الالكترونات (شحنة سالبة) على الوجه جـ يؤثر في توزع الشحنات في الناقل ب فتبتعد الالكترونات الحرة باقصى ما يمكن عن الكترونات جـ فينقص عدد الالكترونات وتزداد الشحنة الموجبة على سطح الناقل ب لاقريب من جـ فتزداد شحنته الموجبة وبهذا نجد أن كهربائية الناقب ب الموجبة تكاثفت في المنطقة المجاورة من الناقل المقرب جـ وتناقصت كثيراً على السطح البعيد وهذا يذكرنا بالتكهرب بالتأثير الذي مرَّ معنا في الحادي عشر .
ب - ماذا يحصل إذا وصلنا الناقل المقرب جـ إلى الأرض
تأتي الكترونات من الأرض لتعدل الشحنة الموجبة في الناقل جـ وبهذا تتكاثف الشحنات الموجبة في ب مقابلة للشحنات السالبة في الناقل جـ ويستفاد ذلك في المكثفات
المكثفات
1- المكثفة : المكثفة هي مجموعة ناقلين يفصل بينهما عازل : نسمي الناقلين لبوسي المكثفة ويكون سطحهما كبيراً أما العازل فيكون صغير الثخن
سعة المكثفة : هي سعة أحد لبوسيها بوجود اللبوس الآخر والعازل . ويرمز لثنائي قطب مكثفة بخطين متوازيين متساويين بالطول
2- شحن وتفريغ مكثفة : يتم شحن وتفريغ مكثفة عملياً باستخدام مولد تيار متواصل
المرحلة الأولى شحن المكثفة : نصل القاطعة بالنقطة /1/ نشاهد انحراف مؤشر المقياس لفترة زمنية قصيرة جداً ∆ز ثم يعود للصفر وتكون المكثفة خلال ذلك قد شحنت
التعليل : يعمل المولد على تحريك الالكترونات الحرة من اللبوس ب إلى اللبوس جـ عبر المقياس الغلفاني فينحرف المؤشر دالاً على مرور تيار الشحن وينشأ فرق في الكمون بين اللبوسين . وتستمر هذه الحركة ويزداد فرق الكمون فب ج حتى يصبح مساوياً القوة المحركة الكهربائية للمولد فينقطع التيار ويعود المؤشر إلى الصفر وتكون المكثفة قد شحنت
المرحلة الثانية تفريغ مكثفة : نصل القاطعة ب/0/ فتكون الدارة مفتوحة والمكثفة معزولة فإذا كان العزم تاماً تبقى شحنة المكثفة وفرق الكمون ثابتين
∆ المرحلة الثالثة تفريغ المكثفة : نصل القاطعة بالنقطة 2
المشاهدة نشاهد انحراف مؤشر لامقياس لفترة قصيرة جداً ∆زَ بعكس جهة انحرافه أثناء شحن المكثفة ثم يعود للصفر وتكون المكثفة قد تفرغت