خازن چیست و چگونه کار می کند؟

در دنیای الکترونیک، خازن‌ها به عنوان اجزای رایج و ضروری شناخته می‌شوند و در کاربردهای مختلف نقش اساسی دارند. این اجزا ساده و در عین حال بسیار مهم، توانایی شگفت انگیزی در ذخیره و آزاد سازی انرژی الکتریکی دارند که آنها را قادر می‌سازد طیف وسیعی از وظایف را انجام دهند. در این مطلب از مجله فرادرس به طور کامل یاد می‌گیریم که خازن چیست و اجزا و کاربردهای آن را نیز بیان می‌کنیم. در ابتدا تعریف خازن را بررسی می‌کنیم و می‌گوییم که خازن چیست و چه اجزایی دارد. سپس کاربردهای آن را بیان می‌کنیم و نماد و نحوه نمایش آن را توضیح می‌دهیم. در انتهای مطلب نیز یاد می‌گیریم که محاسبات مربوط به خازن چیست و دی‌الکتریک‌ خازن‌ها را نیز در یک جدول آورده‌ایم. بنابراین برای درک کامل ماهیت خازن و کاربرد آن این مطلب در مجله فرادرس را تا آخر مطالعه کنید.

خازن چیست؟

«خازن» (Capacitor) یک عضو مهم در صنایع الکترونیک است. وظیفه اصلی خازن ذخیره انرژی الکتریکی است. وقتی که دو سر یک خازن را به یک اختلاف پتانسیل وصل می‌کنید بار الکتریکی را در صفحات خود ذخیره می‌کند و در صورت نیاز آن را به مدار بازمی‌گرداند. گرچه خازن‌ها انواع و شکل‌های مختلفی دارند اما اصول کار آن‌ها یکسان است.
فیلم آموزش فیزیک الکتریسیته + مفاهیم کلیدی در فرادرس
فیلم آموزش فیزیک الکتریسیته + مفاهیم کلیدی در فرادرس
کلیک کنید

اجزای اصلی خازن چیست؟

ساده‌ترین نوع خازن از دو صفحه رسانا که هم‌اندازه و موازی با یکدیگر هستند و فاصله اندکی بین آن‌ها وجود دارد، تشکیل شده‌اند. برای درک بهتر به شکل زیر توجه کنید:
اجزا اصلی در خازن چیست

ظرفیت یک خازن مسطح متناسب با اجزا آن به صورت زیر است:

خازن الکترولیت

خازن پلی استر

ال ای دی بلوکی

C=ε0Ad

C=ε0​dA​

عوامل به کار رفته در رابطه فوق به شرح زیر است:

C

C : ظرفیت خازن
ϵ0
ϵ0​ : ثابت گذردهی
A
A : مساحت یکی از صفحات خازن
d

d : فاصله بین صفحات خازن

فضای بین صفحات خازن معمولا خالی است اما خازن‌هایی هستند که یک ماده عایق بنابر کاربرد خاص، بین صفحات خازن قرار می‌گیرد که آن را به اصطلاح دی‌الکتریک می‌گویند. در بخش‌های بعدی دی‌الکتریک را بیشتر معرفی خواهیم کزد.

خازن چگونه کار می‌کند؟

مطابق شکل زیر، وقتی اختلاف پتانسیل به خازن متصل می‌شود آن صفحه خازن که به پایه مثبت منبع تغذیه متصل است دارای بار مثبت می‌شود و صفحه دیگر که به پایه منفی منبع تغذیه متصل است دارای بار منفی می‌شود. اگر ماده دی‌الکتریک در خازن باشد مانع انتقال بارهای الکتریکی بین صفحات خازن می‌شود.

معنی شارژ خازن چیست؟

گفتیم که خازن چیست و چگونه کار می‌کند اما در ادامه می‌خواهیم یکی از اصلی‌ترین تعریف‌ها یعنی شارژ خازن را بیان کنیم. وقتی خازن به اصطلاح شارژ می‌شود یک اختلاف پتانسیل در دو سر صفحات خازن به وجود می‌آید و این اختلاف پتانسیل به صورت نمایی افزایش پیدا می‌کند تا هنگامی که برابر اختلاف پتانسیل منبع تغذیه شود.
دی الکتریک در خازن چیست

تخلیه خازن چیست؟

اگر بارهای خازن شارژ شده‌ای را تخلیه کنیم به اصطلاح «دشارژ» خازن گفته می‌شود.