.gif){kind=small}
|
هدف از راه اندازی این وب سایت آموزشی، کمک کردن به علاقه مندان به یادگیری علم الکترونیک و میکروکنترلر بوده بخصوص دانش آموزان و دانشجویان که برای پیدا کردن مطلب مورد نظر خود سایتهای گوناگونی را جستجو میکنند که در نهایت به هدف خود نمی رسند، در این وب سایت سعی براین است که آموزش از پایه شروع شود. در ادامه با مثالهای نحوه استفاده از قطعات الکترونیک و عیب یابی آنها آموزش داده خواهد شد. همچنین پروژه های برای آموزش قرار داده شده است.
اسماعیل بخش زاد محمودی
09118315058
09336485452
09373054607
09390617786
telegram.me/Electronic_iran کانال
Esmail_bakhshzad@yahoo.com esmail2bakhshzad@gmail.com
محافظ تمام دیجیتال هوشمند وسایل برقی ( یخچال و فریزر- صوتی تصویری-کامپیوتر )
منبع تغذیه 0-32 ولت 0-5 آمپر قابل افزایش تا 0-20 آمپر (Power supply 0-5A 0-20A)
مدار کنترل کننده هوشمند تپ چنجر ترانس قدرت 63 کیلو ولت سه فاز
هشدار دهنده نشت گاز شهری و دود همراه با قطع خودکار گاز و برق
محافظت از سطح ولتاژ شارژ- جریان شارژ و دمای باطری های UPS تا 200 آمپر
محافظت و کنترل حد جریان سه فاز 0-200 آمپر در سه رنج کاری
کنترل و راه اندازی سروموتورهای الکتریکی و موتور DC و موتور ﭘله ای
قفل الکترونیکی هوشمند توسط تاچ لمسی (Touch Screen)
تابلوی روان با ماتریس 32*8 ارسال پیام متنی از طریق کامپیوتر
طراحی و ساخت فانکشن ژنراتور با کنترل لمسی توسط (Touch Screen)
محافظت و کنترل ولتاژ و جریان خروجی از مدار AC / DC
کنترل دور موتورهای الکتریکی و اعمال موج PWM و از طرق رابط تاچ ﭘد و LCDگرافیکی (Touch Screen)
پروژه مدار آشکارساز نشت گازمتان و گاز بوتان و LPG سنسور MQ
پروژه کنترل و محافظت دیجیتال ولتاژ
پروژه منبع تغذیهDigital 0-42V 5A
ولتمتر و آمپرمتر دیجیتال با AVR
برنامه نویسی میکروکنترلر 52 & 8051
مدار مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC
کاربرد تراشه TTL 74HC573 در تابلو روان LED
مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC میکرو کنترل AVR
کاربرد تراشه TTL74541 در ولتمتر دیجیتال با AVR
کاربرد تراشه رگلاتور ولتاژ LM723
تقویت کننده تفاضلی Single Operational Amplifier
استفاده از ترانزیستور برای سویچ کردن Switching Transistor
برنامه راه اندازی موتور پله ای Stop Motor
گذرگاه ارتباط دو سیمه میکرو کنترلر AVR – SPI
www.powerengineering.blogfa.com
الکترونیک مقدماتی
الکترونیک صنعتی
میکرو الکترونیک AVR
برنامه نویسی Assembl
1.پروژه آزمایشگر میکروکنترلر 8051-52
2.پروژه آزمایشگر میکروکنترلر PIC
3.پروژه ساعت RTC با میکرو 8051
4.محافظ تمام دیجیتال هوشمند AVR
5.پروژه LED-Stopper 7x20میکرو AVR
6.پروژه Digital Clock LED 32x8 AVR
7.پروژه Digital Voltmeter-Ammeter
8.پروژه منبع تغذیه Digital Power Supply 0-42V 5A
9.پروژه کنترل و محافظت دیجیتال ولتاژ خروجی AC/DC
10.پروژه ساعت دیجیتال RTC با AVR
11.پروژه مدار آشکارساز نشت گازمتان و گاز بوتان و LPG سنسور MQ
13.محافظت و کنترل ولتاژ و جریان خروجی از مدار AC / DC
14.طراحی و ساخت فانکشن ژنراتور با کنترل لمسی توسط (Touch Screen)
15.تابلوی روان با ماتریس 32*8 ارسال پیام متنی از طریق کامپیوتر
16.قفل الکترونیکی هوشمند توسط تاچ لمسی (Touch Screen)
17.کنترل و راه اندازی سروموتورهای الکتریکی و موتور DC و موتور ﭘله ای
18.محافظت و کنترل حد جریان سه فاز 0-200 آمپر در سه رنج کاری
19.محافظت از سطح ولتاژ شارژ- جریان شارژ و دمای باطری های UPS تا 200 آمپر
20. پروژه کنترل دور و زاویه چرخش موتور های گیربکس دار
21. محافظ ولتاژ برق شهر تایمر دار 30 آمپری
22.هشدار دهنده نشت گاز شهری و دود همراه با قطع خودکار گاز و برق
23. مدار کنترل کننده هوشمند تپ چنجر ترانس قدرت 63 کیلو ولت سه فاز
24. منبع تغذیه 0-32 ولت 0-5 آمپر قابل افزایش تا 0-20 آمپر (Power supply 0-5A 0-20A)
25. محافظ تمام دیجیتال هوشمند وسایل برقی ( یخچال و فریزر- صوتی تصویری-کامپیوتر )
1. مقالات در رابطه با سیستم های دیجتال و اطلاعاتی مفید در رابطه با Multimedia Card (MMC – SD)
2. مقالات در رابطه با آموزش میکروکنترلر AVR و PIC و8051-52 و...
دانلود نرم افزارهای کاربردی
1.نرم افزارهای برای میکروکنترلر 8051
2.نرم افزارهای برای میکروکنترلر PIC
3.نرم افزارهای برای میکروکنترلر AVR
ساعت
Capacitor
.gif)
خازن (C):
خازن المانی است که انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره می نماید. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:
هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می دهند.
معمولاً صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و دربین آن ها عایقی از جنس هوا ، کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می شود.
انواع خازن ها:
خازن ها به دو دسته ی کلی (ثابت و متغیر) تقسیم بندی می شوند. خازن های ثابت و متغیر را نیز می توان به این صورت تقسیم بندی نمود:
.gif)
خازن های ثابت:
این خازن ها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی کنند. خازن های ثابت را براساس نوع ماده ی دی الکتریک به کار رفته در آن ها تقسیم بندی و نام گذاری می کنند و از آن ها در مصارف مختلف استفاده می شود. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند.
خازن های سرامیکی:
خازن سرامیکی معمول ترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک به کار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالاست: از این رو امکان ساخت خازن های با ظرفیت زیاد در اندازه ی کوچک را در مقایسه با سایر خازن ها به وجود آورده، در نتیجه ولتاژ کار آن ها نیز بالا خواهد بود. ظرفیت خازن های سرامیکی معمولاً بین 5pF تا 0.1uF است این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه ای تولید می شود و فرکانس کار خازن های سرامیکی بالای 100mHZ است. عیب بزرگ این خازن ها وابسته بودن ظرفیت آن ها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن ها تغییر می کند.از این خازن ها در مدارهای الکترونیکی، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می شود. در شکل های زیر نمونه ای از این خازن ها نشان داده شده است.
.gif)
خازن های ورقه ای:
در خازن های ورقه ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها برای دی الکتریک استفاده می شود. این گروه از خازن ها خود به دو صورت ساخته می شوند.
.gif)
- خازن های کاغذی: دی الکترک این نوع خازن از یک صفحه ی نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار می دهند.
شکل زیر ساختمان داخلی خازن کاغذی را نشان می دهد:
- خازن های پلاستیکی: در این نوع خازن از ورقه های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می شود. ورقه های پلاستیکی همراه با ورقه های نازک فلزی آلومینیومی به صورت لوله، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می شوند. یکی از انواع دی الکتریک هایی که در این خازن ها به کار می رود پلی استایرن است به این خازن ها پلی استر گفته می شود که ازجمله رایج ترین خازن های پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازن های پلاستیکی حدود 1mHZ است.
.gif)
خازن های کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آن ها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازن ها آن است که در ولتاژ ها و جریان های زیاد می توان از آن ها استفاده کرد.
.gif)
خازن های میکا:
در این نوع خازن از ورقه های نازک میکا در بین صفحات خازن استفاده می شود و در پایان مجموعه در یک محفظه قرار داده می شوند. تا از رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازن های میکا تقریباً بین 0.01 تا 1 میکروفاراد است از ویژگی های اصلی و مهم این نوع خازن ها می توان داشتن ولتاژ کار بالا، عمر کارکرد طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.
.gif)
خازن های الکترولیتی:
از خازن های الکترولیتی به دلیل قابلیتی که در ساخت آن ها وجود دارد برای ظرفیت های بالا استفاده می کنند. داشتن ظرفیت زیاد در آن ها ناشی از به کار بردن لایه دی الکتریک نازک با ضخامت تقریبی کم (یک نانومتر) است. چنین لایه ای به وسیله ی یک عمل شیمیایی (اکسیداسیون) بر روی فلزات مناسب همچون آلومینیوم و تانتالیوم تشکیل می شود. در اکثر خازن های الکترولیتی پلاریته مثبت و منفی مشخص شده است و اصطلاحاً گفته می شود این خازن ها قطبی هستند. به همین سبب،هنگام کار با این نوع خازن ها باید دقت نمود، زیرا اگر خازن بصورت معکوس اتصال داده شود دی الکتریک آن از بین رفته و خازن تجزیه می گردد و در اثر گاز ایجاد شده در محفظه، منفجر می شود. خازن های الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می شوند.
.gif)
این خازن، همانند خازن های ورقه ای از دو ورقه ی آلومینیومی تشکیل شده است. یکی از این ورقه ها که لایه اکسید روی آن ایجاد می شود آند نامیده می شود ورقه ی آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه ی آلومینیومی به همراه دو لایه ی کاغذ متخلخل که در بین آن ها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیم های اتصال نیز به انتهای ورقه های آلومینیومی متصل می شوند. شکل زیر نحوه پیچیدن ورقه ها را نشان می دهد:
.gif)
پس از پیچیدن ورقه ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه ی اکسید را سرعت می بخشد غوطه ور می سازند تا دو لایه ی کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیم های خازن از آن می گذرد محکم بسته می شود.
.gif)
هنگامی که ترمینال آند (صفحه آلومینیومی خالص تر) به قطب مثبت و کاتد به قطب منفی یک منبع ولتاژ متصل می شوند در اثر واکنش شیمیایی بر روی ورقه ی آند یک لایه عایق اکسید آلومینیوم تشکیل می شود. ولتاژ کار خازن متناسب با ضخامت لایه ی اکسید است.
از معایب خازن های الکترولیتی آلومینیومی می توان به تبخیر و خارج شدن الکترولیت از پولک پلاستیکی و بالا بودن جریان نشتی اشاره کرد. از جمله ویژگی های خوب این خازن ها داشتن ظرفیت زیاد نسبت به حجمشان است. از این خازن ها در منابع تغذیه و مدارهای فیلتر (صافی) استفاده می شود. پایه منفی (کاتد) خازن های الکترولیتی را با نواری مشخص می کنند که علامت منفی (- ) را نشان می دهد..gif)
علایم اختصاری خازن های الکترولیتی
.gif)
-1 خازن های تانتالیوم:
در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می شود. زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدوداً سه برابر) سبب می شود این نوع خازن نسبت به آلومینیوم در حجم مساوی دارای ظرفیت بیش تری باشند. محاسن خازن تانتالیومی 1- ابعاد کوچکتر 2-جریان نشتی کم تر 3- عمر کار کرد طولانی.
.gif)
به خاطر مزاياي غير قابل انكار خازنهاي حالت جامد، سازندگان قطعات مختلف الكترونيكي و كامپيوتري، شروع به استفاده گسترده از آنها در محصولات خود نمودهاند. در اين ميان شركت GIGABYE به عنوان يكي از بزرگترين توليد كنندگان مادربرد و ديگر سخت افزارهاي كامپيوتري در جهان اقدام به ارايه مادربردهايي نموده است كه به طور كامل از خازنهاي حالت جامد استفاده مينمايند. اين مادربردها براي كار به صورت مداوم و براي مدت طولاني ايدهآل هستند.كافي نتها، گيم نتها و مكانهايي كه مدت زمان زيادي از كامپيوترهاي خود به صورت مداوم استفاده ميكنند ميتوانند از مزاياي اين مادربردها بهره ببرند .
علاوه بر اين به خاطر توانايي اين خازنها براي كار در فركانسهاي بالا، مادربردهايي كه از اين خازنها استفاده ميكنند داراي تواناييهاي بالايي در زمينه Overclocking هستند كه همين مساله آنها را براي مشتاقان بازيها و كاربراني كه ميخواهند از حداكثر تواناييهاي سيستم خود استفاده كننده مناسب ميسازد .
.gif)
خازن های متغیر:
به طور کلی با تغییر سه عامل می توان ظرفیت خازن را تغییر داد. –فاصله ی صفحات- سطح صفحات – نوع دی الکتریک. اساس کار خازن متغییر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن با تغییر ضخامت دی الکتریک است، همان گونه که پیش از این مشاهده کریدیم ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه ی خازن دارد. خازن های متغیر عموماً از نوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. در شکل زیر انواع خازن متغیر به همراه علایم اختصاری آنها را مشاهده می کنید:.gif)
در نوعی که به وسیله دسته ی متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می شود را (واریابل) نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله ی پیچ گوشتی صورت می گیرد که به آن (تریمر) گویند. محدوده ی تغییرات ظرفیت خازن های واریابل 10 تا 400 پیکوفاراد و در خازن های تریمر از 5 تا 30 پیکوفاراد است. از این خازن ها در گیرنده های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می شود.
تشخیص مقدار ظرفیت خازن:
برای تعیین ظرفیت خازن ها از سه روش استفاده می شود که عبارتند از:
-1 نوشتن مقدار ظرفیت -2 رمزهای عددی -3 نوارهای رنگی .
تشخیص ظرفیت با کمک مقدار نوشته شده:
در این حالت مقدار عدد ظرفیت و واحد آن عیناً بر روی بدنه ی خازن قید می شود که در این صورت ابهامی برای خواندن مقدار ظرفیت وجود ندارد:
.gif)
تشخیص ظرفیت با روش رمزهای عددی:
در اغلب مواقع واحد ظرفیت بر روی خازن قید نمی شود. در این صورت چنان چه این عدد از یک کوچک تر باشد ظرفیت بر حسب میکروفاراد و چنان چه عدد بزگ تر از یک باشد ظرفیت برحسب پیکوفاراد است:
.gif)
در حالتی که عدد ظرفیت بزرگ تر از واحد است به ویژه در مورد خازن های سرامیکی و عدسی 100 پیکو فاراد به بالا معمولاً عدد ظرفیت به صورت یک عدد سه رقمی مشخص می شود که دو رقم اول عدد و رقم سوم ضریب را مشخص می کند :
.gif)
برای نمونه، در این روش عدد 101 به معنی 100pF و عدد 473 به معنی 47000 پیکو یا 47 نانوفاراد است. قواعد فوق در اکثر موارد از طرف سازنده رعایت می شود.
تشخیص ظرفیت با کمک نوارهای رنگی:
مقدرا ظرفیت خازن ها گاهی به وسیله نوارها یا نقطه های رنگی مشخص می شود. معنای رنگ ها برای ارقام و ضرایب، همانند معانی رنگ ها در مقاومت هاست، اما روش تعیین ظرفیت خازن، تلرانس و ولتاژ کار از روی نوارهای رنگی در خازن های مختلف تفاوت دارند..gif)
انواع دیگر جدولها
.gif)
.gif)
کاربرد خازنها در مدارات دیجیتال و آنالوگ:
در مدارات دیجیتال از خازنها به عنوان عنصر ذخیره کننده انرژی استفاده می کنند که در یک لحظه شارژ و در لحظه دیگر دشارژ میشود اما در مدارات آنالوگ از خازن جهت ایزوله کردن (جدا ساختن) دو منبع متناوب و مستقیم استفاده میشود. خازن در برابر ولتاژ متناوب مثل اتصال کوتاه عمل میکند و اجازه ورود یا خروج میدهد ولی در مقابل ولتاژ مستقیم همانند سد عمل میکند و اجازه ورود و یا خارج شدن ولتاژ مستقیم از مدار را به قسمت تحت ایزوله خود نمیدهد.
شارژ و دشارژ خازن:
به عمل ذخیره بار در خازن شارژ آن و به تخلیه بار از آن دشارژ می گویند. سرعت شارژ و دشارژ بستگی به مقاومت موجود در مسیر شارژ و دشارژ و همچنین ظرفیت خازن دارد هر چه مقاومت موجود بیشتر باشد این سرعت کمتر میشود =R.CT . این رابطه مدت زمانی رابدست میدهد که طول میکشد خازن به %63.2 ولتاژکل برسد.
قانون فاراد :
واحد ظرفیت درSI فاراد است که با F نشان داده میشود و آن ظرفیت خازنی است که هرگاه اختلاف پتانسیل بین صفحات آن یک ولت باشد، بار ذخیره شده روی هر یک از صفحات یک کولن شود. واحدهای دیگر ظرفیت: میکروفاراد (F 10-6) ، نانوفاراد و (F 10-9) ، پیکوفاراد (F 10-12).
نمودار شدت جریان مدار با زمان :
نمودار شدت جریان در مدار به هنگام پر شدن خازن کاهش مییابد و بار ذخیره شده در خازن برابر با مساحت زیر نمودار است.
تخلیه خازن :
اگر خازن پر شدهای را در مدار قراردهیم خواهیم دید که هنگامی که کلید برای بار اول بسته میشود جریانی برای مدت کوتاهی در مدار برقرار میشود تا زمانی که بار روی صفحههای خازن وجود دارد جریان برقرار است، پس از آن جریان صفر میشود، در این موقع می گوییم که خازن خالی شده است
.gif)
اطلاعات اولیه:
محاسبه میدان الکتریکی حاصل از یک توزیع بار در نقاط مختلف با استفاده از قانون کولن صورت میگیرد، ولی این روش با وجود اینکه همیشه کاربرد دارد و روش سرراستی است، اما جز در حالتهای ساده ، روش پر زحمتی است. هرچند با بهره گیری از کامپیوتر و با استفاده از قانون کولن ، مسئله هر قدر هم که پیچیده باشد، قابل حل است، ولی در موارد خاص میتوان از روشهای سادهتری که نسبت به قانون کولن از پیچیدگی کمتری برخوردارند، استفاده نمود. یکی از این روشها قانون گاوس میباشد. قانون گاوس در مواردی که مسئله دارای تقارن است، مورد استفاده قرار میگیرد. سودمندی فرمولبندی قانون گاوس در آن است که علاوه بر ساده کردن عملیات حل مسائل ، به ما بینش نیز میدهد .
شار الکتریکی :
شار از واژه لاتین «Fluere» به معنی جاری شدن گرفته شده است. برای پی بردن به مفهوم شار الکتریکی، سطح بستهای حول بار الکتریکی q فرض میکنیم. میدانیم که اگر این بار مثبت باشد، خطوط میدان الکتریکی از سطح بسته خارج میشوند و اگر بار منفی باشد، جهت خطوط از بیرون به داخل سطح بسته فرضی خواهد بود. تعداد خطوط نیرو که در واحد سطح، به درون سطح بسته فرضی وارد یا از آن خارج میشوند، به عنوان چگالی شار الکتریکی تعریف میشود. با در دست داشتن چگالی شار ، خود شار به راحتی تعیین میشود. به بیان دیگر ، تعداد خطوط میدان الکتریکی که از یک سطح محدود میگذرد، شار الکتریکی نامیده میشود .رابطه شار با میدان الکتریکی :
اگر در ناحیهای که یک میدان الکتریکی با شدت E برقرار است، سطحی فرضی مانند S در نظر بگیریم، شار الکتریکی به صورت انتگرال سطحی میدان الکتریکی تعریف میشود و به صورت زیر نمایش داده میشود :
.png){kind=small}
در این رابطه ds المان سطح مورد نظر را به عناصر بینهایت کوچک با مساحت ds تقسیم میکنند ، E میدان الکتریکی و Ф_E شار میدان الکتریکی است .
رابطه ریاضی قانون گاوس :
فرض کنید یک بار الکتریکی به اندازه q در مبدا مختصات قرار دارد. اگر با استفاده از قانون کولن بخواهیم میدان الکتریکی حاصل از این بار را در نقطهای به فاصله:
.png){kind=small}
اگر r را محاسبه کنیم، به این صورت خواهد بود. حال اگر یک سطح بسته را طوری فرض کنیم که بار نقطهای را کاملاً در بر گرفته باشد، در این صورت اگر انتگرال سطحی مولفه عمودی میدان الکتریکی بر روی این سطح بسته را حساب کنیم، خواهیم داشت :
.png){kind=small}
در رابطه فوق \hat n ، بردار یکه عمود بر سطح است که همواره جهت آن به طرف خارج است و da عنصر المان سطح میباشد.
حال اگر با استفاده از مفهوم زاویه فضایی طرف دوم این رابطه را اندکی دستکاری کنیم، در نهایت به رابطه زیر میرسیم :
.png){kind=small}
رابطه فوق تحت عنوان قانون گاوس معروف است .
شار الکتریکی :
تعداد خطوط میدان الکتریکی که از سطح عمود بر مسیر خطوط عبور میکنند، را شار الکتریکی میگویند. شار یکی از خواص تمام میدانهای برداری است که آن را برای میدان الکتریکی به صورت زیر تعریف میکنند:
.png){kind=small}
فرض کنید یک حلقه سیم چهار گوش را در جهت جریان آب طوری قرار دادهایم که صفحه حلقه بر راستای جریان آب عمود است. اگر مساحت حلقه را A و سرعت جریان آب را با v نشان دهیم، در این صورت آهنگ شارش آب از درون حلقه را که با Ф نشان میدهند، به صورت Ф=Av تعریف میشود Ф را شار میگویند .
اگر حلقه بر راستای جریان آب عمود نبوده، بلکه با بردار سرعت جریان آب زاویه θ بسازد، در این صورت شار به صورت Ф=BAcosθ در میآید. عین همین قضیه در مورد میدان الکتریکی نیز برقرار است. از الکترواستاتیک میدانیم که میدان الکتریکی حاصل از یک توزیع بار بوسیله خطوطی که به عنوان خطوط نیرو معروف هستند، نشان داده میشود. بنابراین در هر ناحیه اگر یک سطح بسته فرضی در نظر بگیریم، این سطح بوسیله یک بردار عمود بر آن مشخص میگرد. این بردار را بردار نرمال میگویند
بنابراین اگر خطوط نیرو با بردار نرمال زاویه θ بسازند و مساحت سطح برابر A باشد، در این صورت کافی است میدان حاصل از تعداد خطوط نیرو موجود در داخل سطح را در مساحت سطح ضرب کنیم. این کار را با استفاده از انتگرال انجام میدهند، یعنی سطح را به المانهای کوچک سطح dA تقسیم میکنند. المانها چون به اندازه دلخواه کوچک انتخاب میشوند، بنابراین میتوان میدان الکتریکی را در داخل المان سطح dA ثابت فرض کرد. بنابراین اگر هر المان را در E موجود در داخل آن ضرب کرده و سهم مربوط به تمام المانها را جمع کنیم، شار الکتریکی حاصل میشود و این همان تعریف انتگرال است، یعنی به زبان ریاضی میتوان گفت :
.png){kind=small}
مثال :
فرض کنید در یک میدان الکتریکی یکنواختE ، یک استوانه طوری قرار داده شده است که محور استوانه با میدان موازی است. سطح استوانه را میتوان به سه سطح مجزا تقسیم نموده و شار مربوط به هر کدام را مجزا حساب نموده و نتیجه را با هم جمع کرد. در طرفین استوانه ، در یک طرف جهت میدان و جهت بردار عمود بر سطح در یک راستا و هم جهت هستند، بنابراین اگر مساحت آن را با A نشان دهیم، چون میدان الکتریکی یکنواخت است، لذا سهم شار مربوط به این سطح برابر EA خواهد بود . اما در قاعده دیگر استوانه ، جهت میدان و جهت بردار عمود بر سطح با هم زاویه 180 درجه میسازند. لذا اگر مساحت آن A باشد، شار آن برابر EA- خواهد بود و بالاخره در مورد سطح جانبی استوانه بردار عمود بر سطح و میدان الکتریکی بر هم عمودند، لذا سهم شار مربوط به سطح جانبی صفر خواهد شد. به این ترتیب شار الکتریکی کل که از سطح استوانه میگذرد، صفر خواهد بود. این مساله تعجب آور نیست، چون خطوط نیرو از یک طرف وارد و از طرف دیگر خارج میشوند و اصلا از سطح جانبی شاری عبور نمیکند .
شار الکتریکی و قانون گاوس در الکتریسیته :
با فهمیدن مفهوم شار الکتریکی میتوان قانون گاوس را به زبان شار الکتریکی بیان نمود. به بیان دیگر ، اگر سطح گاوسی بیانگر سطحی باشد که شار الکتریکی در داخل آن مورد نظر باشد، قانون گاوس را میتوان این گونه بیان نمود که شار الکتریکیی که از داخل یک سطح بسته مفروض عبور میکند، برابر q/ε_0 است . ε_0 گذردهی الکتریکی خلا میباشد .
یکای شار الکتریکی :
از آنجا که شار الکتریکی را به صورت حاصلضرب مساحت سطح در میدان الکتریکی جاری شده از داخل آن تعریف کردیم، لذا چون یکای میدان الکتریکی را نیوتن بر کولن در نظر میگیریم، بنابراین یکای شار الکتریکی نیز برابر نیوتن در متر مربع بر کولن خواهد بود که به اختصار به این صورت نشان داده میشود ..png){kind=small}
برخی ثابت دی الکتریک متداول در جدول زیر آورده شده است
.gif)
ظرفیت خازن (C) :
نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته میشود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن گویند؛ که مقداری ثابت است .
.gif)
C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد
Q = بار ذخیره شده برحسب کولن
V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت
ε0 = قابلیت گذر دهی خلأ است که برابر است با .gif){kind=small}
K = ثابت دی الکتریک است که برای هر ماده ای فرق دارد برای هوا و خلأ برابر با یک می باشد
A = سطح خازن بر حسب متر مربع m2
d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب متر
.gif)
میدان الکتریکی درون خازن تخت:
در فضای بین صفحات خازن باردار میدان الکتریکی یکنواختی برقرار میشود که جهت آن همواره از صفحه مثبت خازن به سمت صفحه منفی خازن است. اندازه میدان همواره یک عدد ثابت میباشد:
.gif)
E= میدان الکتریکی
V= اختلاف پتانسیل دو سر خازن
d= فاصله بین دو صفحه خازن
میدان الکتریکی با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم و با فاصله بین صفحات خازن نسبت عکس دارد
به هم بستن خازنها :
خازنها در مدار به دو صورت بسته میشوند:
- موازی
- متوالی یا سری
بستن خازنها به روش موازی :
در بستن به روش موازی بین خازنها دو نقطه اشتراک وجود دارد. در این نوع روش :
- اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است
- بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها.
ظرفیت معادل در حالت موازی :
.gif)
اندیس ها مربوط به خازنهای 1 ؛ 2 و 3 میباشد. هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنه:
.gif)
بستن خازنها بصورت متوالی:
در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده؛ از مولد بار دریافت میکند. صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت میکنند. بنابراین اندازه بار الکتریکی روی همه خازنها در این حالت باهم برابر است. در بستن خازنها به طریق متوالی :
- بارهای روی صفحات هر خازن یکی است
- اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها
ظرفیت معادل در حالت متوالی :
.gif)
ظرفیت کل در حالت متوالی ، وارونه ظرفیت معادل ، برابر است با مجموع وارون هریک از خازنها :
.gif)
ظرفيت خازن:
نسبت بار الکتريکي ذخيره شده در خازن به ولتاژ آن را ظرفيت خازن مي نامند رابطه زیر بيانگر آن است که مقدار ظرفيت خازن فقط به مشخصات فيزيکي از قبيل اندازه و فاصله صفحات و جنس دي الکتريک وابسته بوده و بر برحسب فاراد F بیان می شود.
.gif)
C= برحسب فاراد
q= برحسب کولن
V= برحسب ولت
ولتاژ کار ماکزيمم:
اين ولتاژ که معمولا روي بدنه خازن به همراه ظرفيت خازن نوشته مي شود، ولتاژي است که به دو سر خازن اعمال مي شود بدون اينکه دي الکتريک ميان صفحات يونيزه شود و بطوري که خازن بتواند در شرايط عادي کار کند که مقدار آن به فاصله صفحات و جنس دي الکتريک وابسته است .از طرفي به مقدار ولتاژ ماکزيمم که به ضخامت دي الکتريک و جنس آن بستگي دارد استحکام دي الکتريک نيز گفته مي شود . معمولا استحکام دي الکتريک را بر حسب ولت بر ميکرومتر بيان مي کنند.
ضريب حرارتي: وابستگي ظرفيت خازن به حرارت را ضريب حرارتي خازن مي گويند.
محاسبه ظرفیت مقاومت ظاهری:
از آنجا که خازن در مدارهاي متناوب از خود مقاومت ظاهري نشان مي دهد (که آن را با xc معرفي مي کنند) اين مقاومت ظاهري با فرکانس رابطه عکس دارد.
.gif)
در نتيجه تا جايي که با افزايش فرکانس اين امپدانس روند کاهشي داشته باشد خازن درست کار مي کند ولي از يک فرکانس مشخص به بالا تغيير خاصيت مي دهد، به اين حد فرکانسي، حداکثر فرکانس کار خازن مي گويند .
تشخیص معیوب بودن خازن ها:
در انواع مختلف خازن ها برای تشخیص سالم بودن یا معیوب بودن آنها گاهی می شود از شکل ظاهری آنها به معیوب بودنشان پی برد. به مثال های زیر توجه کنید:
.gif)
.gif)
در یکی از تصویر ها خازن کاملاً منفجر شده است، در شکل دیگر خازن دچار نشتی شده که در این حالت ورقه آلومینیومی که بر روی خازن استوانه ای به حالت + می باشد باد کرده و بالا می آید. که این خود نشانی از معیوب بودن خازن است.
تست انواع خازن:
تست خازنهای کمتر از 10 نانو فاراد به سادگی توسط مولتی متر انجام نمی شود و فقط با خازن سنج تست می شود. دقت شود در تمام مراحل تست باید خازن ها از مدار جدا شوند.
- تست خازن بدون قطب: در این نوع از خازن ها ابتدا کلید سلکتور مولتی متر را روی حالت خازن سنج گذاشته سپس مقدار رنج نشان داده شده را با ظرفیت نمایش داده شده بر روی خازن مقایسه کنید این رقم باید حدوداً نزدیک رقم روی خازن باشد.
- تست خازن با قطب: در این نوع از خازن ها ابتدا کلید سلکتور مولتی متر را روی حالت تست بوق قرار داده سپس قطب های + و – مولیتی متر را به صورت صحیح به دوسر خازن وصل کنید ابتدا خازن اگر تخلیه شده باشد شروع به شارژ نموده، پس صدای بوق Buzzer مولتی متر را خواهید شنید چون خازن در حال شارژ مانند یک مقاومت عمل نموده، پس از شارژ کامل خازن صدای بوق قطع شده و رنج ولتمتر مقدار ولتاژ شارژ شده خازن را نشان می دهد.
- نشتی خازن ها : معمولا در بین خازن ها ” خازن الکترولیتی بیشتر خراب می شود ونشتی پیدا میکند یعنی یک حالت اتصالی کمی بین دو صفحه فلزی خازن ازطریق عایق بین دو صفحه ایجاد می شود وبرای اینکه دقیقاً متوجه شویم خازن نشتی دارد” یا نه بایستی از دستگاه خازن سنج استفاده کنیم . البته اگر ظاهر آنها چیزی نشان ندهد.
کدام خازن ها بیشتر نشتی دار می شوند؟ معمولا در دستگاههای صوتی یا خازن صافی تغذیه نشتی دار می شوند و باعث بریده بریده دار شدن صدا میشود و یا در پخش های اتومبیل خازن های الکترولیتی بین طبقات پری آمپلی فایر و در رادیوها خازن الکترولیتی سر راه بلندگو زیاد نشتی دار می شود و باعث پخش شدن صدا به صورت تودماغی می شود “که برای پیدا کردن خازن خراب می توان پخش را روشن نمود. یک خازن شیمیایی برابر با خازن های مدار انتخاب نموده واز پشت مدار به دو سر تک تک خازنها موازی نموده و چنانچه در یک حالت عیب برطرف شد همان خازن خراب است”در تلویزیونها بیشتر خازن صافی منبع تغذیه و خازنهای طبقه افقی (خازن بوست) و خازن واقع در مسیر تغذیه خروجی ویدئو نشتی دار میشود .
علائم نشتی دار بودن خازن ها چیست؟ معمولاً اگر دستگاه برای مدتی روشن باشد ” خازن داغ می شود ” یا باد می کند ” یا پلاستیک قسمت پا ئین خازن حالت نرمی خود را از دست داده و خشک شده است .
خازن به چند صورت خراب می شود؟ به سه صورت خراب می شود .
- خازن قطع شده : که در این حالت اگر خازن غیر الکترولیتی باشد با اهمتر نمی شود آن را بررسی کرد، از خازن سنج استفاده می شود و در مورد خازن های الکترولیتی در این حالت عقربه اهمتر روی هیچ درجه ای رفت و برگشت نمی کند. البته خازن کمتر قطع می شود.
- خازن اتصال کوتاه شده : که در این حالت معمولا خازن داغ شده و یا باد نموده و یا منفجر می شود و با اهمتر صفر نشان میدهد ،در این حالت دو صفحه خازن به هم چسبیده است.
- خازن نشتی دارد : یعنی مقداری از عایق ” خاصیت هدایت پیدا میکند و دو صفحه خازن کمی بهم اتصالی نموده است” که در این حا لت در مورد خازن های الکترولیتی عقربه حرکت نموده ولی در برگشت روی صفر نمی ایستد (خازن نشتی دار بایستی با خازن سنج به طور دقیق تست شود) خازن نشتی دار معمولا یا باد می کند یا داغ می شود ویا پلاستیک آن خشک وشکننده می شود” معمولا خازن های الکترولیتی نشتی دار می شوند و در سه مورد این نشتی زیاد می باشد. یکی خازن الکترولیتی بین طبقات پری آمپلی فایر” پخش اتومبیل ” که باعث بریده شنیدن صدا می شود ویکی آنکه خازن الکترولیتی واقع در مسیر کلکتور خروجی تصویر تلویزیونها که باعث می شود نور و صدا باشد ولی تصویر نباشد و یکی خازن الکترولیتی ولتاژ بالا در طبقه افقی تلویزیون (خازن بوست) که باعث می شود نور از بین برود.
خازن SMD :
معمولاً خازن های SMD را با کد های عددی مشخص می نمایند یا ظرفیت آنها را با کد های رنگی نشان می دهند. این خازن های الکترولیت به شکل مستطیل که یک طرف آن نوار دارد و عموماً به رنگ های قرمز ، زرد ، نارنجی و یا مشکی دیده می شوند. شکل زیر نمونه ای از این نوع خازن های الکترولیت قطب دار را نشان می دهد که قطب آنها با نوار رنگی سفید نمایش داده می شود مانند دیود ها، البته این نوار نشان دهنده قطب مثبت + می باشد برعکس خازن های استوانه ای:
.gif)
نکته دیگری که وجود دارد این است که برای مشخص کردن ظرفیت این نوع از خازن ها از کدهای استفاده می شود، این کدها را می شود از کتاب THE SMD CODEBOOK بدست آورد، نمونه ای از این کدها در جدول زیر آورده شده است: شما می توانید این کتاب را از بخش دانلود ها دریافت نمائید.
.gif)
شکل زیر هم نمونه ای از این جدول همراه با روش محاسبه ظرفیت خازن SMD را نشان می دهد:
.gif)
حرف A که نشان دهنده ولتاژ 10 ولت می باشد و 475 یعنی 47.000.00 که باید تقسیم بر 106 شود که همان میکروفاراد بدست می آید.
توجه: خازن های غیر الکترولیت به شکل مستطیل های کوچک به رنگ های قهوه ای ، خاکستری روشن ، کرم تیره دیده می شوند .که هریک از این رنگها نشان دهنده ظرفیت این نوع خازن ها می باشد:
.gif)
نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:
لینک دانلود:
http://s3.picofile.com/file/7392301391/Electronic_Capacitor_003_.zip.html
رمز فایل: www.Project-esisis.com
.gif){kind=small}
