حاسبة السعة

الفئة: فيزياء
- أبريل 07, 2025
| |

احسب السعة لأنواع مختلفة من المكثفات والتكوينات. يدعم هذا الحاسبة المكثفات ذات الألواح المتوازية، والأسطوانية، والكرية، والمكثفات المتصلة على التوالي أو بالتوازي.

اختر نوع المكثف

خيارات متقدمة

حول السعة

السعة هي مقياس لقدرة المكثف على تخزين الشحنة الكهربائية لفارق جهد معين (الجهد). وحدة السعة في النظام الدولي هي الفاراد (F)، والتي تعادل كولوم واحد لكل فولت (C/V).

المكثف ذو الألواح المتوازية

يتكون المكثف ذو الألواح المتوازية من لوحين موصلين متوازيين مفصولين بواسطة مادة عازلة.

  • المعادلة: C = ε₀εᵣA/d
  • ε₀: السماحية للفراغ (8.85 × 10⁻¹² F/m)
  • εᵣ: السماحية النسبية (الثابت العازل) للمادة بين الألواح
  • A: المساحة المتداخلة للألواح
  • d: المسافة بين الألواح
المكثف الأسطواني

يتكون المكثف الأسطواني من موصلين أسطوانيين متوازيين مفصولين بواسطة مادة عازلة.

  • المعادلة: C = 2πε₀εᵣL/ln(b/a)
  • L: طول الأسطوانات
  • a: نصف قطر الأسطوانة الداخلية
  • b: نصف قطر الأسطوانة الخارجية
  • ln(b/a): اللوغاريتم الطبيعي لنسبة نصف القطر الخارجي إلى الداخلي
المكثف الكروي

يتكون المكثف الكروي من قشرتين كرويتين موصلتين مت concentric مفصولتين بواسطة مادة عازلة.

  • المعادلة: C = 4πε₀εᵣab/(b-a)
  • a: نصف قطر الكرة الداخلية
  • b: نصف قطر الكرة الخارجية
المكثفات على التوالي

عندما تكون المكثفات متصلة على التوالي، فإن مقلوب السعة المكافئة يساوي مجموع المقلوبات للسعات الفردية.

  • المعادلة: 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂ + ... + 1/Cₙ
  • السعة المكافئة دائمًا أقل من أقل سعة فردية
المكثفات بالتوازي

عندما تكون المكثفات متصلة بالتوازي، فإن السعة المكافئة هي مجموع السعات الفردية.

  • المعادلة: C_eq = C₁ + C₂ + ... + Cₙ
الطاقة المخزنة في المكثف

الطاقة المخزنة في مكثف مشحون هي:

  • المعادلة: E = ½CV²
  • C: السعة
  • V: الجهد عبر المكثف
المواد العازلة الشائعة
المادة الثابت العازل (εᵣ) جهد الانهيار (MV/m)
فراغ 1.0 -
هواء 1.0006 3
ورق 2.0-4.0 16
بولي إيثيلين 2.1 50
بولي بروبيلين 2.2 40
PVC 3.4 14
ميكا 5.0 100
زجاج 5.0-10.0 14
سيراميك 20-12000 8
ماء 80.0 -
تطبيقات المكثفات
  • تخزين الطاقة: تخزين وإطلاق الطاقة الكهربائية بسرعة، كما في فلاشات الكاميرا
  • تكييف الطاقة: تسوية تقلبات الجهد في مصادر الطاقة
  • ربط/فصل الإشارة: حجب التيار المستمر مع السماح للتيار المتردد بالمرور
  • مرشحات: إنشاء دوائر انتقائية للترددات
  • تعديل: اختيار ترددات معينة في دوائر الراديو
  • توقيت: إنشاء تأخيرات زمنية في الدوائر
  • أجهزة الاستشعار: اكتشاف التغيرات في الموضع أو الضغط أو الرطوبة

ما هو حاسبة السعة؟

حاسبة السعة هي أداة عبر الإنترنت سهلة الاستخدام تساعدك في تحديد سعة أنواع مختلفة من المكثفات. سواء كنت تعمل مع مكثف بسيط ذو لوحين متوازيين أو تكوين أكثر تعقيدًا أسطواني أو كروي، توفر لك هذه الأداة نتائج سريعة وواضحة.

كما أنها تحسب السعة الكلية لتركيبات المكثفات المتصلة على التوالي أو التوازي، وحتى تقدر الطاقة المخزنة عند تطبيق جهد.

الصيغ المستخدمة في السعة

مكثف ذو لوحين متوازيين:
\( C = \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{A}{d} \)
مكثف أسطواني:
\( C = 2\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{L}{\ln(b/a)} \)
مكثف كروي:
\( C = 4\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{ab}{b - a} \)
المكثفات على التوالي:
\( \frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots + \frac{1}{C_n} \)
المكثفات على التوازي:
\( C_{eq} = C_1 + C_2 + \dots + C_n \)
الطاقة المخزنة:
\( E = \frac{1}{2} C V^2 \)

الميزات الرئيسية

  • يدعم أنواع متعددة من المكثفات: لوحين متوازيين، أسطواني، كروي
  • يتعامل مع التركيبات على التوالي والتوازي
  • يتيح لك اختيار أو إدخال قيم المواد العازلة
  • إخراج قابل للتخصيص مع خيارات الوحدة والأرقام العشرية
  • يظهر خطوات الحساب بالتفصيل
  • يقدر الطاقة المخزنة بناءً على إدخال الجهد

كيفية استخدام الحاسبة

  1. اختر نوع المكثف أو الاتصال الذي تريد حسابه.
  2. أدخل الأبعاد والقيم المطلوبة:
    • للمكثفات الهندسية: أدخل المساحة، المسافة، نصف القطر، أو الطول
    • للمكثفات المجمعة: أدخل قيم السعة الفردية
  3. اختر المادة العازلة أو أدخل ثابت عازل مخصص.
  4. قم بضبط الإعدادات المتقدمة مثل وحدات الإخراج، الأماكن العشرية، وخيارات العرض.
  5. انقر على احسب لعرض النتائج.
  6. استخدم إدخال الجهد لرؤية مقدار الطاقة التي يمكن أن يخزنها المكثف.

لمن يكون هذا مفيدًا؟

تكون هذه الحاسبة مفيدة للطلاب، والمعلمين، وهواة الإلكترونيات، والمحترفين الذين يعملون على تصميم الدوائر أو اختيار المكونات. سواء كنت تتعلم عن كيفية عمل المكثفات أو تحتاج إلى نتائج دقيقة لمشروعك، فإنها تقدم حلاً سريعًا وموثوقًا.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هي السعة؟

ج: السعة هي قدرة المكون على تخزين الطاقة الكهربائية في مجال كهربائي. يتم قياسها بالفاراد (F).

س: ماذا يمثل الثابت العازل (εᵣ)؟

ج: يمثل مدى زيادة قدرة المكثف على تخزين الشحنة مقارنة بالفراغ. القيم الأعلى تؤدي عمومًا إلى سعة أعلى.

س: ماذا يحدث عندما أوصل المكثفات على التوالي أو التوازي؟

ج: في التوالي، تكون السعة الكلية أقل من أصغر مكثف فردي. في التوازي، تكون السعة الكلية هي مجموع المكثفات الفردية.

س: هل يمكنني استخدام هذه الأداة لتقدير تخزين الطاقة؟

ج: نعم، أدخل قيمة الجهد لرؤية الطاقة المخزنة باستخدام الصيغة \( E = \frac{1}{2}CV^2 \).

س: ما الوحدات التي تدعمها هذه الحاسبة؟

ج: يمكنك الاختيار من مجموعة واسعة من الوحدات بما في ذلك الفاراد (F)، الميلي فاراد (mF)، الميكرو فاراد (μF)، النانو فاراد (nF)، والبيكو فاراد (pF)، بالإضافة إلى وحدات الطول والمساحة.

لماذا تستخدم هذه الحاسبة؟

توفر نتائج سريعة وموثوقة دون الحاجة إلى صيغ أو تحويلات يدوية. سواء كنت تتحقق من واجبك المنزلي، أو تبني دائرة، أو مجرد فضول، تساعدك هذه الأداة على فهم والعمل مع المكثفات بسهولة أكبر.