ما هي حاسبة شحنة المكثف؟
تحسب هذه الأداة الشحنة الكهربائية المخزّنة في المكثف اعتمادًا على العلاقة الأساسية \(Q = C \times V\)، حيث Q هي الشحنة بالكولوم، وC هي السعة بالفاراد، وV هو الجهد بين لوحتي المكثف. كما تعرض الأداة قيمة الشحنة بوحدة الميكروكولوم إلى جانب الطاقة المخزّنة في المكثف، مما يجعلها مفيدة في تصميم الدوائر الإلكترونية والأعمال المخبرية وحلّ واجبات الفيزياء.
طريقة الاستخدام
أدخِل قيمة السعة واختَر وحدتها (F أو mF أو µF أو nF أو pF). غالبًا ما تُصنَّف المكثفات الواقعية بوحدة الميكروفاراد أو البيكوفاراد، لذا احرص على اختيار الوحدة المطابقة. بعد ذلك أدخِل الجهد المطبَّق على المكثف بالفولت لتظهر لك الشحنة المخزّنة فورًا.
شرح المعادلة
يخزّن المكثف شحنة تتناسب طرديًا مع الجهد المطبَّق وفق العلاقة \(Q = C \cdot V\). تقيس السعة C مقدار الشحنة التي يحتفظ بها المكثف لكل فولت. أما الطاقة المخزّنة فتُحسب بالعلاقة \(E = \tfrac{1}{2} \cdot C \cdot V^{2}\)، وهذا ما يفسّر قدرة المكثفات المشحونة على إطلاق دفقة مفاجئة من الطاقة.
مثال محلول
لنفترض أنّ لديك مكثفًا سعته 100 µF مشحونًا حتى جهد 12 V. أولًا نحوّل الوحدة: 100 µF = 0.0001 F. ثم نحسب:
$$Q = 0.0001 \times 12 = 0.0012 \text{ C}$$أي ما يعادل 1,200 µC. أما الطاقة المخزّنة فهي
$$E = \tfrac{1}{2} \times 0.0001 \times 12^{2} = 0.0072 \text{ J}$$الأسئلة الشائعة
بأي وحدة تُقاس الشحنة؟ تُقاس بالكولوم (C). ويساوي الكولوم الواحد مقدار الشحنة التي ينقلها تيار قدره 1 أمبير خلال ثانية واحدة.
هل يجب أن يكون الجهد موجبًا؟ المهم هو القيمة المطلقة للجهد؛ فالجهد السالب يعني ببساطة أنّ إشارة الشحنة معكوسة.
لماذا تعتمد الطاقة على مربّع الجهد؟ لأنّ الجهد يرتفع تدريجيًا مع تراكم الشحنة، لذا يكون متوسط الشغل المبذول لكل وحدة شحنة مساويًا لنصف الجهد النهائي، فينتج عن ذلك \(E = \tfrac{1}{2}CV^{2}\).
