مرجع کامل سیستم های صوتی ایران

خوب،میدانیم که بار های الکترونیکی در صورت وجود اختلاف پتانسیل در بینشان،تمایل به حرکت به سوی یکدیگر دارند،این حرکت،در هادی ها،همانند مس به اسانی انجام میگیرد و انرژی تخلیه میشود.این حرکت،در مقاومت ها به سختی انجام شده ولی باز هم انرژی ذخیره نمیشود.بلکه فقط به حرارت تبدیل میشود.حال،اگر سیم را قطع کنیم،انرژی الکتریکی وجود خواهد داشت اما مصرف نمیشود.حال،به هر کدام از سر های قطع شده ی سیم،یک صفحه متصل کنیم،(علت استفاده از صفحه،برای افزایش ظرفیت است)و این دو صفحه نزدیک هم باشند،بار های الکتریکی به این صفحه ها امده،و در صفحه ای بار های الکتریکی مثبت و در صفحه ی دیگر،بار های الکتریکی منفی،جمع میشوند.این بار ها تمایل رسیدن به یکدیگر را دارند اما عایقی که بین این دو صفحه است،مانع رسیدن انها به هم و درنتیجه ذخیره انرژی انها میشود.هرچه ابعاد این صفحات بزرگ تر باشد،بار الکتریکی بیش تری ذخیره شده و نیز هرچه فاصله ی صفحات نیز کمتر باشد،بار الکتریکی بیش تر خواهد بود.در نتیجه،الکترون ها و پروتون ها در این دو صفحه ذخیره خواهند شد و حتی در صورت قطع اتصال از منبع،این انرژی ذخیره خواهد ماند.به این عمل شارژ خازن میگویند.برای دشارژ خازن،کافی است این دوصفحه را به هم اتصال بدهیم،در نقطه ی اتصال،بار های مثبت و منفی به یکدیگر میرسند و اختلاف پتانسیل دوسر خازن صفر میشود.و خازن دشارژ میشود.در عمل،پایه های خازن را اتصال کوتاه میکنیم.(این کار برای خازن ها با ظرفیت بالا و یا ولتاژ بالا توصیه نمیشود.)

عایق خازن:عایقی که در بین صفحات خازن قرار میگیرد،باید دارای دو مشخصه باشد:1-ضریب دی الکتریک بالایی داشته باشد2-مقاومت الکتریکی بالایی داشته باشد.

1-ضریب دی الکتریک:در یک عایق خوب،هنگامی که صفحات خازن شارژ میشود،اگر ظریب دی الکتریک بالایی داشته باشد،باعث افزایش ظرفیت خازن میشود.اب خالص،که مقاومت بالاتری دارد،دارای ضریب دی الکتریک 80میباشد.این عدد در خلا برابر با 1 است.ضریب دی الکتریک،عبارت است از قطبی شدن مولکول ها،در عین خنثی بودن.به مولکول های اب توجه کنید.در حالت عادی،از نظر الکتریکی خنثی هستند اما اگر انها را تحت یک میدان الکتریکی قرار بدهیم،به دلیل قطبی بودن،مولکول هایش شروع به چرخش و قرار گرفتن در میدان قطبی خود میکنند،اتمو اکسیژن در اب منفی بوده و به سمت بار های مثبت قرار میگیرد،و اتم های هیدروژن،مثبت بوده و به سمت بار های منفی قرار میگیرند.به همین صورت،در عایق های دی الکتریک دیگر،هنگامی که بین دو صفحه ی خازن قرار میگیرند،اتم هایشان مرتب شده و با انتقال دادن بهتر میدان الکتریکی،باعث افزایش ظرفیت خازن میشوند.

2-مقاومت الکتریکی عایق:یک عایق خوب،در خازن،هرچه ضریب مقاومت بیش تری داشته باشد،مناسب تر است،زیرا باعث کوچک تر شدن عایق،و کم شدن فاصله ی بین صفحات،وافزایش ظرفیت خازن،و افزایش ولتاژ کاری خازن،و کاهش جریان نشتی خازن میشود.

رفتار خازن در برابر جریان الکتریکی:اگر یک خازن را به یک منبع ولتاژ ثابت dc متصل کنیم،جریان الکتریکی تا زمان شارژ شدن کامل خازن برقرار خواهد بود.و بعد از ان،جریان قطع میشود.در این حالت خازن کاملا شارژ شده و اماده ی کمک کردن به منبع تغذیه،در صورت اتصال بار به ان است.(مثلا به استارت یک موتور در لحظه ی اولیه کمک میکند.)و یا نویز را از منبع تغذیه میگیرد،خروجی را صاف میکند و ...

اما اگر یک خازن را به یک منبع جریان ac متصل کنیم،رفتار متفاوتی خواهد داشت.در اینجا،خازن همانند یک مقاومت عمل میکند،که مقدار مقاومت آن بستگی به دو عامل دارد:1-ظرفیت خازن2-فرکانس منبع.یعنی اگر فرکانس منبع را زیاد کنیم،یا اینکه ظرفیت خازن را بالا ببریم،مقاومت خازن کم شده و جریان عبوری بیش تری خواهیم داشت:

 x_c=1/2Πfc

در این رابطه،xcبرابر با مقاومت خازن،عدد π برابر با 3.14،f برابر با فرکانس،و c برابر با ظرفیت خازن بر حسب فاراد است.

تقریبا میتوان گفت که خازن در جریان acهیچ باری را ذخیره نمیکند بلکه فقط باعث عبور جریان میشود.

سری یا موازی کردن خازن ها:

خازن های موازی:اگر دو خازن را با ظرفیت مثلا هرکدام1 فاراد با هم موازی کنیم،مدار معادل ان برابر با یک خازن با ظرفیت 2 فاراد است،یعنی ظرفیت کل برابر با جمع ظرفیت دو خازن است.

c=c₁+c₂+.......c∞

در خازن های موازی،بار الکتریکی کل برابر است با جمع بار های ذخیره شده در هر خازن:

Q=Q₁+Q₂+.....Q_N

و ولتاژ دو سر هر خازن با ولتاژ منبع برابر است:

V=V₁=V₂=.......V_N

خازن های سری:اگر دو خازن را با هم سری کنیم،و هر کدام مثلا 1 فاراد باشند،در نهایت یک خازن با ظرفیت 0.5 فارادی خواهیم داشت.اما ولتاژ کاری مدار دوبرابر میشود یعنی اگر خازن ها 50ولت باشند،در نهایت ولتاژ 100 ولت را میتوانند تحمل کنند.فرمول کلی محاسبه ی ظرفیت خازن های سری برابر با فرمول زیر است:

1/c=1/c¹+1/c²......1/c∞

 در این مدار،بار الکتریکی ذخیره شده در هر خازن برابر با است با بار الکتریکی کل مدار:

Q=Q₁=Q₂=Q₃........=Q_N

اما ولتاژ الکتریکی بین خازن ها بسته به ظرفیتشان تقسیم میشود،و جمع ولتاژ های دو سر هر خازن با ولتاژ منبع برابر خواهد بود:

V=V₁+V₂+.......V_N

 انرژی ذخیره شده در خازن:

پس از شارژ کامل یک خازن،انرژی ای که در خازن ذخیره میشود،میتواند کار انجام دهد.از طریق سه فرمول(هرکدام که مشخصات بیش تری ازش داشتیم و یا راحت تر بود)میتوان انرژی ذخیره شده در خازن را محاسب کرد:

 u=1/2*vq

u=1/2*cv²

u=1/2*q²/c

که در این فرمول ها،qبرابر با بار الکتریکی،vبرابر ولتاژی است که خازن توسط ،آن شارژ میشود،و c برابر با ظرفیت خازن،و u برابر با انرژی خازن است.اگر مثلامقدار u و qرا داشته باشیم،و بخواهیم ظرفیت خازن را پیدا کنیم،به راحتی با طرفین-وسطین معادله میتوانیم مقدار خازن و یا هر کمیت دیگر را پیدا کنیم.

مقدار ظرفیت خازن را از دو طریق میتوان به دست اورد:

1-تقسیم مقدار بار ذخیره شده در خازن به ولتاژی که خازن با آن شارژ شده است:

c=q/v

2-فرمول دوم،ظرفیت خازن را با استفاده از کمیت های فیزیکی،به دست می اورد:

c=κε₀*A/D

 که در این رابطه کاپا برابر با ضریب دی الکتریک عایق است،اپسیلون یک عدد ثابت ضریب گذردهی خلا و برابر با (^12-ˆ10*8.85 )و Aبرابر با سطع مقطع صفحات بر حسب متر مربع،و D فاصله ی بین صفحات است که هرچه کمتر باشد ظرفیت خازن بیشتر میشود.

منحنی شارژ و دشارژ خازن:یک خازن را اگر با یک مقاومت سری کنیم،و سپس شروع به شارژ خازن کنیم،خازن ارام شروع به شارژ شدن میکند.خازن،در 1/5 تایم شارژ شدن،به میزان 63.2 درصد از ظرفیتش شارژ میشود و 5 برابر این زمان طول میکشد تا خازن شارژ کامل شود.برای دشارژ شدن خازن نیز به همین صورت است.

T=R*C 

در این رابطه Rبرابر با مقدار مقاومت،Cبرابر با مقدار ظرفیت خازن و T زمان بر حسب ثانیه است.

به منحنی شارژ و دشارژ خازن توجه کنید:

قرمز=شارژ     سبز=دشارژ