حاسبة شحنة وطاقة المكثّف
يخزّن المكثّف المشحون كلًّا من الشحنة الكهربائية والطاقة، وكلاهما يتبع معادلات بسيطة. أدخل السعة بوحدة الميكروفاراد وجهد التشغيل، وتعيد لك هذه الحاسبة الشحنة المخزّنة Q = C·V بالكولوم والطاقة المخزّنة E = ½·C·V² بالجول، مقيسةً إلى وحدات ميلي أو ميكرو سهلة القراءة. وهي مفيدة لتحديد سعة مكثّفات التنعيم، أو تقدير قوة مكثّف فلاش الكاميرا، أو التحقق من مقدار الطاقة التي يمكن لمجموعة مكثّفات أن تطلقها حتى قبل أن تلمس لوحة التجارب.
كيفية استخدام الحاسبة
-
1
أدخل السعة
اكتب القيمة بوحدة الميكروفاراد (µF). يُعدّ المكثّف الكهرليّ سعة 100 µF نقطة انطلاق شائعة.
-
2
أدخل الجهد
استخدم الجهد الواقع فعليًا على طرفي المكثّف، لا جهد مصدر التغذية إذا كان هناك هبوط في الجهد.
-
3
اقرأ الشحنة والطاقة
تعرض الأداة Q بوحدة mC أو µC و E بوحدة mJ أو µJ، وتتحدّث أثناء الكتابة.
المعادلات
يحمل مكثّف سعته C مشحونٌ إلى جهد V شحنةً مقدارها:
Q = C · V
ويخزّن طاقةً مقدارها:
E = ½ · C · V²
حيث:
- C هي السعة بوحدة الفاراد (F). تُحوَّل الميكروفارادات وفق 1 µF = 0.000001 F.
- V هو الجهد بوحدة الفولت (V).
- Q هي الشحنة بوحدة الكولوم (C).
- E هي الطاقة بوحدة الجول (J).
ولأن الطاقة تعتمد على مربّع الجهد، فإن مضاعفة الجهد تجعل الطاقة المخزّنة أربعة أضعاف، بينما تتضاعف الشحنة مرة واحدة فقط.
مثال محلول
لنأخذ مكثّفًا سعته 100 µF مشحونًا إلى 12 V.
- C = 100 µF = 0.0001 F
- Q = C · V = 0.0001 × 12 = 0.0012 C = 1.2 mC
- E = ½ · C · V² = 0.5 × 0.0001 × 12² = 0.5 × 0.0001 × 144 = 0.0072 J = 7.2 mJ
إذًا يحمل هذا المكثّف شحنة مقدارها 1.2 mC وطاقة مقدارها 7.2 mJ.
مرجع سريع
| السعة | الجهد | الشحنة (Q) | الطاقة (E) |
|---|---|---|---|
| 1 µF | 5 V | 5 µC | 12.5 µJ |
| 100 µF | 12 V | 1.2 mC | 7.2 mJ |
| 470 µF | 25 V | 11.75 mC | 146.9 mJ |
| 1000 µF | 50 V | 50 mC | 1250 mJ |
أخطاء يجب تجنّبها
- انتبه إلى الوحدات. تُطبع السعة غالبًا بوحدة µF أو nF أو pF، فحوّلها إلى الفاراد قبل الحساب يدويًا. تفترض الحاسبة أن القيمة المُدخلة بوحدة µF.
- التزم بالجهد الاسمي. لا تشحن مكثّفًا أبدًا فوق جهده الاسمي؛ فالطاقة التي تجعله مفيدًا هي نفسها الطاقة التي تجعل العطل عنيفًا.
- المجموعات الكبيرة خطيرة. يمكن لمكثّف كبير عالي الجهد أن يحتفظ بشحنة خطيرة لفترة طويلة بعد فصل التغذية. فرّغ شحنته دائمًا عبر مقاومة قبل التعامل معه.
- الطاقة ≠ الشحنة. تتغيّران بطريقتين مختلفتين مع الجهد: Q خطية و E تربيعية. الخلط بينهما خطأ كلاسيكي.
الأسئلة الشائعة
الشحنة (Q = C·V) هي كمية الكهرباء على اللوحين، بوحدة الكولوم. أما الطاقة (E = ½·C·V²) فهي الشغل المخزّن في المجال الكهربائي، بوحدة الجول. تنمو الشحنة خطيًا مع الجهد، لكن الطاقة تنمو مع مربّع الجهد، لذا تخزّن المكثّفات عالية الجهد طاقة أكبر بكثير مما توحي به الشحنة وحدها.
أثناء شحن المكثّف، يرتفع الجهد من الصفر إلى قيمته النهائية، فيكون متوسط الجهد خلال الشحن نصف الجهد النهائي. ويعطي تكامل عملية الشحن E = ½·C·V²، وهو النصف نفسه الذي تراه في معادلة الطاقة الحركية.
نعم — احسب أولًا السعة المكافئة (على التوازي: تُجمع؛ على التوالي: تُجمع مقلوباتها)، ثم أدخل هنا تلك القيمة المكافئة الوحيدة مع الجهد الواقع على طرفي المجموعة كلها.
لا. يجري الحساب بالكامل انطلاقًا من القيم التي تُدخلها، ولا يُرفع أو يُحفظ أو يُشارك أي شيء. تبقى قيمتا السعة والجهد اللتان أدخلتهما ضمن جلستك الخاصة.
أدوات ذات صلة
حاسبة مؤشر كتلة الجسم BMI
احسب مؤشر كتلة الجسم من الطول والوزن. يعرض التصنيف حسب منظمة الصحة العالمية، ونطاق الوزن الصحي، وحدود استخدام BMI.
حاسبة المعدل التراكمي
احسب المعدل التراكمي من الدرجات الحرفية والساعات المعتمدة. تدعم مقياسي الولايات المتحدة 4.0 و5.0 للمقررات المتقدمة مع جدول الحروف القياسي A/B/C/D.
حاسبة ضريبة القيمة المضافة وضريبة المبيعات
احسب الضريبة على مبلغ غير شامل للضريبة، أو استخرج الضريبة المضمنة في سعر شامل. مناسبة لضريبة القيمة المضافة وGST وضريبة المبيعات.
حاسبة العمر
احسب العمر الدقيق بالسنوات والشهور والأيام من تاريخ الميلاد، مع إجمالي الأيام والساعات والعد التنازلي لعيد الميلاد القادم.
حاسبة دفعات HELOC
احسب دفعة HELOC الشهرية في فترة السحب بفوائد فقط وفترة السداد المقسطة حسب الرصيد ومعدل APR والمدة.
حاسبة السعرات الحرارية
قدّر احتياجك اليومي من السعرات لهدفك باستخدام BMR بمعادلة Mifflin-St Jeor وعوامل النشاط. يشمل أهداف العجز والفائض.