توصيل المكثفات على التوالي وعلى التوازي

توصيل المكثفات على التوالي وعلى التوازي

يشبه توصيل المكثفات معاً توصيل المقاومات. ولكنه عكسه فقط. ماذا يعني هذا؟
المكثف ببساطة هو عبارة عن لوحين قريبان للغاية من بعضهما ويفصل بينهما عازل، ووظيفته الرئيسية هي أن يخزن مجموعة من الإلكترونات. كلما زادت قيمة سعة المكثف (capacitance) زادت كمية الإلكترونات التي يستطيع تخزينها. وتزداد السعة كلما زادت المساحة السطحية للوحين لأنها تتيح فيزيائياً المزيد من المساحة للإلكترونات لتبقى بها. وكلما تم تحريك اللوحين بعيداً عن بعضهما البعض تقل السعة لأن قوة المجال المغناطيسي بينهما تقل نتيجة زيادة المسافة.
الآن لنفرض أن لدينا مكثفان بسعة 10µF موصلان معاً على التوالي، ولنفرض أيضاً أنهما مشحونان بشكل كامل وجاهزان ليتم تفريغهما في صديقك الجالس بجوارك.

تذكر أنه في دوائر التوالي يوجد مسار واحد فقط للتيار لكي يسري خلاله. هذا يعني أن عدد الإلكترونات التي يتم تفريغها من المكثف الموجود بالأسفل يكون نفس عدد الإلكترونات الآتية من المكثف الموجود بالأعلى. لذلك لا تزداد السعة، أليس كذلك؟
في الواقع الأمر أسوأ من ذلك. عند توصيل المكثفات على التوالي فإننا بذلك نكون قد أزدنا المسافة الفاصلة بين اللوحين لأن المسافتين الفاصلتين بين لوحي كلا المكثفين يتم جمعهما معاً. لذلك لا نحصل على مكثف بسعة 20µF، أو حتى بسعة 10µF، بل نحصل على مكثف بسعة 5µF. خلاصة ذلك هو أننا نحسب قيمة السعة الكلية عند توصيل المكثفات على التوالي بنفس الطريقة التي نحسب به المقاومة الكلية لمجموعة من المقاومات متصلة معاً على التوازي. كلا من طريقة حاصل الضرب على حاصل الجمع وطريقة المقلوبات يمكن تطبيقها على المكثفات المتصلة معاً على التوالي.

مما سبق نستنتج أنه لا مجال لجمع قيم السعات الكهربية لمجموعة من المكثفات متصلة على التوالي. لكن يجب التوضيح أننا في المثال السابق نحصل على ضعف الجهد. تماماً مثل البطاريات، عندما يتم توصيل المكثفات على التوالي فإن الجهد الكلي يساوي مجموع جهد كل منها.
توصيل المكثفات على التوازي يشبه تماماً توصيل المقاومات على التوالي: يتم جمع قيم السعة فقط بكل بساطة. لماذا نقوم بذلك؟ لأن توصيل المكثفات معاً على التوازي يشبه زيادة حجم الألواح بدون زيادة المسافة الفاصلة بينها. وزيادة المساحة يعني زيادة السعة.

.
.
.
.
.

تابع الدرس التالي عن التجارب علي توصيل المكثفات ...