پاورپوینت کامل و جامع با عنوان خازن ها و دی الکتریک ها در 39 اسلاید

خازن یا انباره وسیله‌ای الکتریکی است که می‌تواند بار الکتریکی و انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کند. انواع مختلفی از خازن‌ها وجود دارد اما همه آنها شامل حداقل دو هادی هستند که توسط یک عایق، از یکدیگر جدا شده‌اند. نام این هادی‌ها صفحات خازن است. صفحات خازن می‌توانند از جنس فلز یا الکترولیت باشند. عایق دی الکتریک نیز لایه‌ای عایق است که بین صفحات خازن قرار می‌گیرد و ظرفیت خازن را افزایش می‌دهد، و جنس آن می‌تواند از شیشه، آب، سرامیک، پلاستیک، میکا، کاغذ و … باشد.

خازن‌ها کاربردهای وسیعی دارند. آنها به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییراتولتاژ مستقیم استفاده می‌شود. از خازن‌ها در مدارات به‌عنوان فیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ها به راحتی سیگنالهای متناوب را عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم می‌شوند.

خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند.

با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود، برای ایجاد میدان‌های الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجم‌های کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد.

دی‌الکتریک یک عایق الکتریکی است که با اعمال میدان الکتریکی، می‌تواند قطبی شود. دی الکتریک‌های ایده‌آل دارای بارهای آزاد نیستند. هنگامی که یک جسم دی الکتریک در یک میدان الکتریکی خارجی قرار می‌گیرد، بارهای آزاد القائی که در هادی‌ها به سوی سطح حرکت کرده و چگالی بار و میدان الکتریکی داخلی را صفر می‌کردند، وجود ندارند. اما چون دی الکتریک‌ها شامل بارهای مقید هستند نمی‌توانیم نتیجه بگیریم که تأثیری بر میدان الکتریکی قرار گرفته در آن ندارند.

همه محیط‌های مادی از اتم‌هایی با هسته بار مثبت و در پیرامون آن الکترون هائی با بار منفی، تشکیل شده‌اند. اگرچه مولکول‌های دی الکتریک‌ها از نظر ماکروسکوپی خنثی هستند. حضور میدان الکتریکی خارجی باعث اعمال نیروئی بر هر ذره بار شده، و در نتیجه بارهای مثبت و منفی در جهات مخالف کمی جابجا می‌شوند. این جابجایی اگر چه نسبت به ابعاد اتمی کوچک است با وجود این ماده دی الکتریک را قطبی می‌کند و تولید دو قطبی‌های الکتریکی می‌نماید. از آنجائیکه دو قطبی‌های الکتریکی دارای پتانسیل و شدت میدان الکتریکی غیرصفر هستند انتظار داریم که دو قطبی‌های الکتریکی القا شده میدان الکتریکی را در داخل و خارج ماده دی الکتریک تغییر دهند.

مولکول‌های بعضی از دی الکتریک‌ها، حتی در غیاب یک میدان قطبی کننده خارجی دارای گشتاور دو قطبی دائمی هستند. این مولکول‌ها معمولاً از دو یا چند اتم غیر همسان تشکیل شده و بر عکس مولکول‌های غیر قطبی که گشتاور دو قطبی دائمی ندارند، مولکول قطبی نامیده می‌شوند. یک مثال، آب است که از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل می‌شود. اتم‌ها خود را آن چنان مرتب نمی‌کند که مولکولی با گشتاور دو قطبی صفر بوجود بیاورند یعنی اتم‌های هیدروژن، دقیقاً در طرف‌های متقابل قطری اتم‌های اکسیژن قرار نمی‌گیرند. گشتاورهای دو قطبی ملکول‌های قطبی از مرتبه ^30-10 کولن در متر هستند. هنگامی که میدان خارجی وجود ندارد تک تک دو قطبی‌های یک دی الکتریک قطبی، به صورت اتفاقی پراکنده‌اند و گشتاور دو قطبی خالص از دیدگاه ماکروسکوپی بوجود نمی‌آورند. میدان الکتریکی اعمال شده، بر تک تک دو قطبی‌ها گشتاوری وارد نموده، می‌خواهد آنها را مشابه حالت بالا همراستا با میدان نماید.

مثال جالب توجه برای دی‌الکتریک، مادهٔ عایقی است که بین صفحات فلزی یک خازن را ایزوله می‌کند. قطبش این دی‌الکتریک با میدان الکتریکی بکار برده شده، ظرفیت خازن را افزایش می‌دهد.

واژه دی الکتریک در پاسخ به در خواست مایکل فارادی بوسیله ویلیام هیول ایجاد شد.

فهرست مطالب:

ظرفیت

باردار کردن خازن

محاسبه ظرفیت

ظرفیت خازن مسطح

ظرفیت خازن استوانه ای

محاسبه ظرفیت خازن کروی

ظرفیت کره منزوی

ظرفیت معادل خازن ها

انباشت انرژی در میدان الکتریکی

انرژی ذخیره شده در خازن

خازن مسطح با دی الکتریک

دی الکتریکها از دید اتمی

دی الکتریکها و قانون گاوس

به همراه مثال های حل شده مختلف.