آشنایی مقدماتی با خازن

قبل از شروع شبیه ساز آزمایشی انجام دهید:

چراغ قوه گوشی خود را روشن کرده و به شدت نور آن دقت کنید. سپس با استفاده از دوربین گوشی، عکسی فلش دار انداخته و دوباره به شدت نور توجه کنید.

متوجه تفاوت شدت نور چراغ قوه و فلش شدید؟ هردو نور از یک چراغ و یک گوشی تولید شده پس چرا تفاوت دارند؟ حتما عاملی در داخل گوشی وجود دارد که باعث این تفاوت شده است.

برای ذخیره آب از بطری و ذخیره گاز از کپسول استفاده می کنیم، اما آیا می توانیم الکتریسیته را ذخیره کنیم؟

از خازن برای ذخیره و تخلیه ناگهانی انرژی الکتریکی استفاده می کنیم. ساده ترین نوع خازن از قرار گرفتن 2 صفحه مقابل هم تشکیل می شود. خازن را به منبع تغذیه ای مانند باتری وصل کنید تا باعث تجمع بارهایی روی صفحه متصل به سیم شود، سپس با توجه به القاء رخ داده صفحه فلزی مقابل بار مخالف صفحه اول خواهد داشت. تغییر ولتاژ باعث تغییر بارهای ذخیره شده روی صفحات خازن می شود و طبق رابطه q=CV نسبت تغییرات ولتاژ با میزان تغییرات بار یکسان بوده و در نتیجه ظرفیت خازن ثابت می ماند.

فرض کنید یک بطری در اختیار داریم و می خواهیم آن را پر از آب کنیم؛ با افزایش آهنگ خروجی آب از شیر فقط بطری سریع تر پر می شود اما آیا ظرفیت(حجم) بطری افزایش می یابد؟ قطعا خیر

پس ظرفیت خازن به چه عواملی وابسته است؟ برای افزایش ظرفیت یک قطار می توان تعداد واگن(طول قطار) را افزایش داد یا ابعاد هر واگن را بزرگ تر تولید کرد(مساحت) و در نهایت می توان در صورت نبود جا تکه ای موکت یا کاغذ که نارسانا است در کف قطار قرار داد و نشست.

خازن نیز همین طور است؛ برای افزایش ظرفیت آن می توانیم فاصله 2 صفحه را کاهش دهیم تا میزان القاء بار افزایش یابد. از طرفی می توانید مساحت هر صفحه را افزایش داد تا جای بیشتری برای قرار گرفتن تا بار ها ایجاد شود. و در نهایت می توان عایقی بین 2 صفحه قرار داد تا میدان داخلی را کاهش دهد و برای جبران کاهش میدان الکتریکی، ذرات بیشتری به صفحات خازن منتقل شوند.

وارد شبیه ساز شوید. خازن را به باتری متصل کرده و ولتاژ را افزایش یا کاهش دهید و بررسی کنید چه مواردی (ظرفیت، بارها و انرژی روی صفحات) تغییر می کند؟

ولتاژ را ثابت نگه داشته، شروع کنید به تغییر فاصله صفحات و همچین کوچک یا بزرگ کردن مساحت آنها، فکر می کنید چرا با نزدیک کردن صفحات انرژی ذخیره شده افزایش می یابد؟

در بخش دوم آزمایش خازن را به باتری متصل می کنیم تا پاسخ سوال ابتدای متن را بیابیم. خازن را با ظرفیت های مختلف به باتری متصل کنید، سپس به لامپ وصل کرده و نحوه تخلیه انرژی خازن را مشاهده کنید.

پس از شارژ شدن خازن، آن را به لامپ وصل کنید و در حین دشارژ، صفحات آن را از هم دور کنید. چه اتفاقی می افتد؟ آیا می توانید دلیلی برای این اتفاق پیدا کنید؟ پاسخ خود را در بخش "پرسش و پاسخ" برای ما بنویسید.