خازن الکترولیت 1: روش اندازه گیری ظرفیت خازن های الکترولیت

.

.

ظرفیت یک خازن الکترولیت را، که معمولاً با حرف C نشان داده می شود، در بهترین حالت می توان از روی «رفتار پُرشدن» یا شارژشدن اش تعیین نمود. برای این کار، خازن الکترولیتِ خالی از شارژ را زیر جریانی که آن را "I" می نامیم قرار می دهیم، و معلوم می کنیم که در طول یک زمان معین (T) پتانسیل الکتریکی دو سر آن به چه ولتاژی (U) می رسد. اگر فرآیند پُرکردن خازن با یک «جریان ثابت» انجام شود، چون رابطه ی میان رشدِ ولتاژ و زمان یک رابطه ی خطی است، محاسبه ی ظرفیت خازن بسیار ساده خواهد بود. در این حالت رابطه ی زیر معتبر است:

.

.

که از آن می توان نتیجه گرفت که:

.

.

بنابراین، در این روش، تنها لازم است که جریان ثابتی را به خازن الکترولیت زیر آزمایش وصل کنیم تا ولتاژ دو سر آن به مقدار معیّنی برسد. طول مدت سپری شده را اندازه گیری می کنیم. حال با داشتن جریان (I)، ولتاژ (U) و زمان (T) و قرار دادن آنها در معادله ی بالا، به راحتی ظرفیت خازن را به دست می آوریم. اما مشکل اینجاست که ممکن است «منبع جریان ثابت» در اختیار نداشته باشیم.

راه دیگر این است که خازن الکترولیت را از طریق یک مقاومت (R) به یک «منبع ولتاژ ثابت» (Vcc) وصل کنیم و به این ترتیب آن را پر کنیم. روشن است که در طول زمان پرشدنِ خازن، جریانِ شارژ اندک اندک رو به کاهش می گذارد. در نتیجه، ولتاژ دو سر خازن الکترولیت (U) به صورت خطی و یکنواخت بالا نمی رود، بلکه این روند افزایشی به صورت زیر خواهد بود:

.

.

با نوشتن این فورمول بر حسب  ظرفیت، خواهیم داشت:

.

.

در تصویر زیر فرآیند پرشدن سه خازن الکترولیت از طریق یک مقاومت 250 اهمی به صورت منحنی ترسیم شده است.

.

.

می دانیم که بسیاری از مردم تابع لگاریتمی را دوست ندارند(!) بنابراین، ما هم کار را ساده می کنیم: اگر اندازه گیری را به این صورت ترتیب دهیم که خازن الکترولیت تا ولتاژ از پیش معینی شارژ شود و طول این زمان را اندازه بگیریم، مقدار لگاریتم یک مقدار ثابت خواهد بود، مقداری که برای همه ی اندازه گیری ها یکسان است. در Vcc برابر با 5 ولت و U معادل 2/5 ولت، مقدار لگاریتم 0/7- است. در نتیجه، فرمول بالا به صورت زیر ساده می شود:

.

.

این رابطه هر جا که یک خازن الکترولیت از طریق یک مقاومتِ R به یک منبع تغذیه ی 5 ولتی وصل کرده و ولتاژ شارژ آن از صفر به 2/5 ولت برسد، معتبر است. به بیان دیگر، ظرفیت با مدت شارژ متناسب است.

.

مـثـال

داریم: Vcc=5V ، U=2/5V ،  R=250Ω ، T=0/814s

می دانیم که رابطه ی زیر بین پارامترهای شارژ خازن برقرار است:

.

.

مقادیر را در آن وارد کرده و نتیجه را به دست می آوریم:

.

.

برای انجام دقیقِ این نوع اندازه گیری ها، در اختیار داشتن یک اسیلوسکوپ حافظه دار و یا یک «خازن سنج ویژه برای خازن های الکترولیت» ضرورت دارد.

.

.

مطالب مرتبط:

روش اندازه گیری ESR یا «مقاومت داخلی سری» خازن ها

خازن های ضداختلال، خازن های مسدود کننده

.

.

www.etesalkootah.ir ||   2016-01-19 © 

2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved.

تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح "اتصال کوتاه دات آی آر" بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل "کلیک" به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح "www.etesalkootah.ir" بعنوان منبع مجاز است.