ما هي حاسبة طاقة المكثّف؟
يخزّن المكثّف الطاقة الكهربائية في المجال الكهربائي المتكوّن بين لوحيه. تُظهر لك هذه الحاسبة بدقّة مقدار الطاقة (بالجول) التي يحملها المكثّف عند شحنه إلى جهد معيّن. ما عليك سوى إدخال السعة والجهد، فتعرض لك الأداة الطاقة المخزّنة والشحنة المخزّنة معًا. وتعتمد الحاسبة على قوانين الفيزياء الكونية وتعمل مع أي نظام وحدات ما دمت تستخدم الوحدات الدولية (الفاراد والفولت).
طريقة الاستخدام
أدخل قيمة السعة بالفاراد (F). تذكّر أنّ المكثّفات في الواقع العملي كثيرًا ما تُقدّر بالميكروفاراد (µF) أو النانوفاراد (nF): فكل 1 ميكروفاراد = 0.000001 فاراد، وكل 1 نانوفاراد = 0.000000001 فاراد. ثم أدخل قيمة الجهد بالفولت (V). اضغط على زر الحساب لتظهر لك الطاقة بالجول والشحنة بالكولوم.
شرح المعادلة
تُحسب الطاقة المخزّنة في المكثّف بالعلاقة $$E = \frac{1}{2} \cdot C \cdot V^{2}$$ وتزداد الطاقة طرديًا مع السعة، لكنها تزداد مع مربّع الجهد، أي أنّ مضاعفة الجهد ترفع الطاقة المخزّنة إلى أربعة أضعاف. أمّا الشحنة المحمولة فتُعطى بالعلاقة $$Q = C \cdot V$$ وتُقاس بالكولوم.
مثال محلول
لنفترض أنّ مكثّفًا سعته 0.001 فاراد (1000 ميكروفاراد) شُحِن إلى جهد 12 فولت. تكون الطاقة: $$E = \frac{1}{2} \cdot 0.001 \cdot 12^{2} = 0.5 \cdot 0.001 \cdot 144 = 0.072 \text{ جول}$$ أمّا الشحنة المخزّنة فهي: $$Q = 0.001 \cdot 12 = 0.012 \text{ كولوم}$$
الأسئلة الشائعة
لماذا يُرفَّع الجهد إلى المربّع؟ لأنّ الشغل المبذول لنقل الشحنة إلى اللوحين يتزايد كلما ارتفع الجهد، ولذلك تعتمد الطاقة الكلية (الناتجة عن التكامل) على \(V^{2}\).
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ استخدم الفاراد والفولت للحصول على نتيجة بالجول. وحوّل الميكروفاراد إلى فاراد بقسمته على مليون أولًا.
هل يمكن استخدامها مع المكثّفات الفائقة (Supercapacitors)؟ نعم؛ فالمكثّفات الفائقة تتميّز فقط بسعة كبيرة جدًا (تبلغ غالبًا عدّة فاراد)، لذا تخزّن طاقة أكبر بكثير عند الجهد نفسه.
