برای درک نحوه ساخت خازن، ابتدا باید ببینیم که خازن چیست؟ خازن یک قطعه الکترونیکی است که برای ذخیره انرژی الکتریکی در داخل میدان الکتریکی طراحی شده است. این قطعه شامل دو صفحه رسانا است که معمولاً از فلز ساخته شده و توسط یک ماده دی الکتریک یا نارسانا از هم جدا شده اند. دی الکتریک از تماس مستقیم الکتریکی بین صفحات جلوگیری می کندT در حالی که اجازه می دهد میدان الکتریکی بین این صفحات وجود داشته باشد.
هنگامی که یک ولتاژ به صفحات یک خازن اعمال می شود، یک میدان الکتریکی ایجاد می شود. این باعث می شود بارهای مثبت در یک صفحه و بارهای منفی در صفحه دیگر جمع شوند. مقدار بار الکتریکی ذخیره شده در خازن به ظرفیت خازن بستگی دارد که معیاری برای توانایی خازن در ذخیره بار است. با توجه به اطلاعات پایه ذکر شده در مورد خازن ها در ادامه این مقاله، در مورد روابط حاکم بر خازن ها و نحوه ساخت خازن بحث خواهد شد.
ساختار و عملکرد خازن
همانطور که گفته شد، خازن با قرار دادن یک ماده دی الکتریک و عایق بین دو صفحه رسانای الکتریکی ساخته می شود. هنگام اتصال منبع ولتاژ و یا باطری به خازن، صفحات خازن در جهت میدان الکتریکی باردار می شوند و انرژی در میدان الکتریکی ایجاد شده بین صفحات ذخیره می شود. وقتی که منبع تغذیه از روی خازن برداشته شود، هیچ اتفاقی نیفتاده و انرژی در میدان الکتریکی باقی می ماند. بنابراین انرژی الکتریکی توسط خازن ها ذخیره سازی می شود. اما معمولا در باتری ها انرژی به صورت انرژی شیمیایی ذخیره می شود که این تفاوت اصلی بین خازن و باتری می باشد. نحوه ذخیره انرژی در میدان الکتریکی در شکل زیر قابل مشاهده است:
محاسبه ظرفیت خازن
به منظور ساخت خازن، بایستی به رابطه ریاضی اساسی خازن رجوع کنیم. معادله شکل پایین، رابطه بین ظرفیت خازن و ابعاد فیزیکی خازن را نشان می دهد. ثابت دی الکتریک موجود در معادله به خواص ماده دی الکتریک بستگی دارد. این معادله نشان می دهد که ظرفیت خازن با افزایش مساحت صفحه افزایش می یابد و با افزایش فاصله بین صفحات کاهش می یابد.
همچنین، یکی از موارد مهمی که باید در نظر داشته باشیم این است که ظرفیت خازن های موازی شده برابر با حاصل جمع ظرفیت تک تک خازن ها می باشد. بنابراین، به طور مثال در شکل بالا اگر تعداد صفحات موازی شده با عایق دی الکتریک را افزایش دهیم، ظرفیت خازن نیز به همان اندازه افزایش می یابد و عملا برابر با حاصل جمع ظرفیت خازن ها می شود.
ساخت خازن
در این قسمت، با توجه به اطلاعاتی که در بخش های قبلی به دست آوردیم، نحوه ساخت یک خازن دست ساز با فویل آلومینیومی و عایق کاغذی را بررسی خواهیم کرد. برای عایق این خازن می توانید از کاغذ های گلاسه یا روغنی استفاده کنید تا نشتی خازن به حداقل برسد. به طور مثال می‌توان از کاغذ مجله استفاده کرد چون روکش پلاستیکی داشته و نشتی بین صفحات خازن را کاهش می دهد. همچنین، برای صفحات خازن از فویل آلومینیومی استفاده خواهیم کرد. مراحل ساخت خازن در ادامه ذکر شده است:
الف) کاغذ مجله و فویل آلومینیومی (برش داده شده) را آماده کنید.
ب) یک کاغذ را بردارید و فویل آلومینیومی را در هر دو طرف کاغذ با چسب بچسبانید.
ج) به هر طرف فویل آلومینیومی ( دو صفحه که به هم متصل نیستند) یک سیم وصل کنید.
د) دو صفحه را با پوشاندن دو کاغذ مجله در هر طرف با استفاده از چسب عایق بندی کنید.
ح) خازن را به شکل استوانه ای بپیچید.
و) در انتها آن را با چسب محکم کرده و ساخت خازن را کامل کنید.
در این مرحله خازن شما آماده است و شکل آن باید مشابه تصویر زیر باشد:
جمع بندی
در این مقاله، ابتدا روابط و تئوری مورد نیاز برای ساخت خازن مورد بررسی قرار گرفت و سپس، نحوه ساخت یک خازن با فویل آلومینیومی و کاغذ روغنی بررسی شد. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد خازن‌ها و انواع آنها و نکات عملی مربوط به هر کدام به طور کامل در دوره جامع آموزش الکترونیک بررسی کرده ایم.
در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.
منابع: wikiHow Rimstar.Org
