ما هي المكثفات؟
المكثفات هي أجهزة كهربائية تخزن الطاقة في مجال كهربائي. يمكن العثور على المكثفات في مجموعة واسعة من تطبيقات الدوائر الإلكترونية ، بما في ذلك مصدر الطاقة والمرشحات والمذبذبات. اثنين من الأقراص الموصلة تجعل إنشاء مكثف. عندما يتم تطبيق جهد على المكثف ، فإن المجال الكهربائي المتشكل بين الألواح يخزن الطاقة. تحدد نسبة السعة ، المحددة بوحدات فاراد ، مقدار الطاقة الكهربية التي يمكن للمكثف تخزينها. المكثفات هي عنصر حاسم في الدوائر الإلكترونية ، مع العديد من التطبيقات.
في البداية ، تمت الإشارة إلى المكثف باسم المكثف. ومع ذلك ، نظرا لأن “المكثف” مرتبط على نطاق واسع بأنظمة الطاقة الكهربائية ، فإن اسم “مكثف” مفضل حاليا في معظم التطبيقات الكهربائية. يتكون النوع الأكثر شيوعا من المكثف من لوحين متوازيين مفصولين بمادة عازلة تسمى العازلة. قد تكون المادة العازلة صلبة أو سائلة أو غازية. عادة ما تستخدم الألواح المعدنية ، وعادة ما يكون العازل مستقرا. غالبا ما يكون العازل عبارة عن طلاء أكسيد رقيق على الأوراق. يمارس المجال الكهربي قوى على الإلكترونات الموجودة في اللوحة ، مما يؤدي إلى هجرتها. تولد حركة الإلكترون هذه تيارا يشحن المكثف. يتناسب الجهد عبر المكثف مع كمية الشحنات الموجودة.
تطبيق مكثف
يتكون من موصلين مفصولين بمادة عازلة تسمى عازل. الموصلات المعدنية شائعة ، وقد يكون العازل صلبا أو سائلا أو هلاما. تستخدم المكثفات في العديد من التطبيقات المختلفة ، مثل إمدادات الطاقة وذاكرة الكمبيوتر وأنظمة الاتصالات. توجد أيضا في الأجهزة الطبية وأنظمة الطيران والإلكترونيات الاستهلاكية. يعد المكثف مكونا مهما في العديد من الدوائر الكهربائية والإلكترونية. يمكنه ، على سبيل المثال ، تخزين الطاقة وإشارات التصفية ودورات الطاقة. كما أنها تستخدم لتنظيم الجهد والتيار في إمدادات الطاقة.
ما هي البطارية بالضبط؟
البطارية لديها القدرة على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. يتكون من خلية كهروكيميائية واحدة أو أكثر. مصطلح “البطارية” مشتق من الكلمة الفرنسية “batterie” ، والتي استخدمها فولتا لأول مرة لوصف سلسلته من الخلايا الكهروكيميائية في عام 1800. المصعد والمهبط والإلكتروليت هي أهم ثلاثة مكونات للبطارية. تعرف المادة التي تنقل الأيونات بين القطبين باسم المنحل بالكهرباء. تستخدم البطاريات في العديد من التطبيقات المختلفة ، مثل السيارات والأدوات الكهربائية والإلكترونيات المحمولة والتخزين الثابت.
تطبيق البطارية
البطاريات هي أنظمة تخزين وتوصيل الطاقة الكهربائية. تعمل البطاريات على تشغيل كل شيء من الأجهزة الكهربائية الصغيرة إلى المركبات الضخمة مثل السيارات والحافلات. تتكون البطاريات من العديد من الخلايا التي تخزن الطاقة كيميائيا. يمكن استخدام هذه الطاقة المنبعثة لتشغيل المحركات الكهربائية أو غيرها من المعدات. توفر البطاريات العديد من المزايا. إنها متينة وصديقة للبيئة وقابلة لإعادة التدوير. على الرغم من هذه المزايا ، هناك أيضا عيوب لاستخدام البطاريات. يمكن أن تكون مكلفة ، ويمكن أن يؤدي استخدامها إلى تلويث البيئة.
الفرق بين المكثف والبطارية
المكثف هو في الأساس جهاز كهربي سلبي ثنائي الطرف يحتوي على أشعة كهربية. السعة هي تأثير أو نتيجة مكثف. في البداية ، تمت الإشارة إلى المكثف باسم المكثف. في عام 1746 ، اخترع الفيزيائي الألماني إيوالد جورج فون كلايست المكثف ، الذي اخترعه الفيزيائي الهولندي بيتر فان موشنبروك بشكل مستقل. تتكون البطارية من خلايا كهروكيميائية متصلة بمعدات الطاقة الكهربائية مثل المصابيح الكهربائية والهواتف المحمولة والسيارات التي تعمل بالبطاريات. تتكون البطارية من عدة خلايا كهروكيميائية متصلة بأجهزة طاقة كهربائية خارجية.
التمييز بين المكثف وشحن البطارية
لفهم الفرق بين شحنة المكثف وشحن البطارية ، من المهم أولا تعريف كل مصطلح. من ناحية أخرى ، تستخدم البطارية لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. الفرق الأساسي بين المكثف وشحن البطارية هو أن المكثف يمكنه تخزين شحنة لفترة زمنية أطول من البطارية. هذا يرجع إلى حقيقة أن المكثف يتكون من لوحين مفصولين بمادة عازلة. تمنع هذه المادة العازلة الإلكترونات من التدفق بين السطحين. نتيجة لذلك ، يمكن أن تظل الشحنة المخزنة على ألواح المكثف لفترات طويلة من الزمن. نتيجة لذلك ، يتم تحرير الشحنة الموجودة في البطارية بشكل أسرع مما ستكون عليه في المكثف.
ما الفرق الأساسي بين المكثف والبطارية؟
الفرق الأساسي بين المكثفات والخلايا هو أن المكثف هو مكون كهربائي قادر على تخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها. من ناحية أخرى ، البطارية هي وحدة أساسية في الدائرة الكهربية التي تولد تيارا كهربيا. في المقابل ، الخلية هي جهاز يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. يوجد حاليا العديد من أنواع البطاريات للاختيار من بينها. الخلية هي واحدة من أكثر أشكال البطاريات شيوعا.
لماذا لا يستخدم المكثف لتشغيل البطارية؟
تستخدم البطاريات تفاعلات كيميائية لتخزين الطاقة ، بينما تستخدم المكثفات مجالها الكهربائي لتخزين الطاقة. السبب الرئيسي لعدم استخدام المكثفات كبطاريات هو أن سعتها محدودة. يمكن للبطاريات تخزين طاقة أكثر من المكثفات لأن تفاعلاتها الكيميائية قابلة للعكس. هذا يعني أن الطاقة الموجودة في البطاريات يمكن إطلاقها تدريجيا ، في حين أن الطاقة المخزنة في المكثفات تفقد بسرعة.
نظرا لأن المكثفات غير فعالة في الاحتفاظ بالطاقة ، فإنها لا تستخدم كبطاريات. تتمتع البطاريات بالقدرة على تخزين طاقة لكل وحدة حجم أكثر من المكثفات. هذا يرجع إلى حقيقة أن المجال الكهربائي المستخدم لتخزين الطاقة في المكثفات يشغل مساحة كبيرة. على الرغم من قيودها ، إلا أن المكثفات ضرورية في العديد من الدوائر الكهربائية. يتم توظيفهم في مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب إطلاقا سريعا للطاقة ، مثل الميكروفونات والأضواء الكاشفة.
هناك العديد من العيوب لاستخدام المكثفات كبطاريات. نظرا لأن كثافة الطاقة منخفضة للغاية للمكثفات ، فإنها لا تستطيع تخزين الكثير من الطاقة. لهذا السبب ، لا يتم استخدام المكثفات كبطاريات. تتمتع المكثفات أيضا بمعدل تفريغ ذاتي سريع ، مما يعني أنها تفقد الشحن بسرعة.
