خازن:
هرگاه دو هادی در فاصله ای از هم قرار گیرند، تشکیل خازن را می دهند.
در عمل خازن از دو صفحه فلزی با سطح نسبتاً زیاد تشکیل یافته که به این دو صفحه جوشن های خازن نیز می گویند.دو جوشن در فاصله کمی از هم قرار گرفته و مابین آنها ازماده عایق یا دی الکتریک پر می شود.نوع خازن از جنس دی الکتریک آن مشخص می شود.
معمول ترین عایق ها عبارتند از هوا ، میکا ، کاغذ ،سرامیک ،پلاستیک ،اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم.خاصیت اصلی خازن ذخیره بار الکتریکی می باشد.
همانطور که دیده می شود اگر خازن به منبع ولتاژ متصل شود، الکترون ها از جوشن A جذب قطب مثبت باطری شده و همان تعداد الکترون از قطب منفی خارج شده و برروی جوشن B قرار می گیرند. بدين ترتیب بر روی جوشن A بار مثبت (کمبود الکترون) و بر روی جوشن B بارمنفی (افزایش الکترون) ایجاد می شود. وجود بارهای ناهمنام بر روی دو جوشن باعث ایجاد میدان الکتریکی در فضای مابین دو جوشن شده که به آن میدان الکترواستاتیک گفته می شود یعنی میدانی که در اثر بارهای ساکن به وجود آمده است.
شارژ و دشارژ خازن:
چنانچه گفته شد، اعمال ولتاژ به یک خازن باعث ذخیره بار الکتریکی بر روی جوشن های خازن می شود. به این عمل شارژ خازن می گویند. در حین عمل شارژ خازن مانند یک کلید اتصال کوتاه بوده و باعث عبور جریان از مدار می شود.در همین حال در دو سر خازن اختلاف پتانسیل به وجود می آید.وقتی ولتاژ خازن به اندازه ولتاژ منبع برسد، عمل شارژ متوقف گشته و جریان مدار صفر می شود.در این حالت اگر خازن را از مدار جدا کنیم ، همچنان ولتاژ خود را حفظ می کند.
عکس عمل فوق را تخلیه یا دشارژ خازن می گویند.چنانچه خازن شارژ شده را توسط یک هادی اتصال کوتاه کنیم ، الکترون های اضافی جوشن B از طریق هادی به سمت جوشن A حرکت کرده و کمبود الکترون آن را از بین می برند.در حین این عمل باز جریان الکتریکی در مدار جاری می گردد ولی این بار عکس حالت قبل می باشد.
نکته مهمی که در مورد شارژ و دشارژ خازن باید دقت نمود ، این است که در حین عمل شارژ و دشارژ جریان به وجود آمده در مدار تنها از سیم های رابط عبور کرده و از عایق بین دو جوشن هیچ جریانی عبور نمی کند.
خازن ها انرژي الكتريكي رانگهداري مي كنند و به همراه مقاومت ها ،در مدارات تايمينگ استفاده مي شوند. همچنين از خازن ها براي صاف كردن سطح تغييرات ولتاژ مستقيم استفاده مي شود . از خازن ها در مدارات بعنوان فيلتر هم استفاده ميشود. زيرا خازن ها به راحتي سيگنالهاي غير مستقيم AC را عبور مي دهند ولي مانع عبور سيگنالهاي مستقيم DC مي شوند .
ظرفيت :
ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانائي نگهداري انرژي الكتريكي است . ظرفيت زياد بدين معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است . واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد . بنابراين استفاده از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است . ميكروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پيكوفاراد pF واحدهاي كوچكتر فاراد هستند .
انواع مختلفي از خازن ها وجود دارند كه ميتوان از دو نوع اصلي آنها ، با پلاريته ( قطب دار ) و بدون پلاريته ( بدون قطب ) نام برد .
خازنهاي قطب دار :
الف – خازن هاي الكتروليت
در خازنهاي الكتروليت قطب مثبت و منفي بر روي بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار مي گيرند . دو نوع طراحي براي شكل اين خازن ها وجود دارد . يكي شكل اَكسيل كه در اين نوع پايه هاي يكي در طرف راست و ديگري در طرف چپ قرار دارد و ديگري راديال كه در اين نوع هر دو پايه خازن در يك طرف آن قرار دارد . در شكل نمونه اي از خازن اكسيل و راديال نشان داده شده است .
در خازن هاي الكتروليت ظرفيت آنها بصورت يك عدد بر روي بدنه شان نوشته شده است . همچنين ولتاژ تحمل خازن ها نيز بر روي بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب يك خازن بايد اين ولتاژ مد نظر قرار گيرد .
اين خازن ها آسيبي نمي بينند مگر اينكه با هويه داغ شوند .
ب – خازن هاي تانتاليوم
خازن هاي تانتاليم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهاي الكتروليت معمولاً ولتاژ كمي دارند .
اين خازن ها معمولاً در سايز هاي كوچك و البته گران تهيه مي شوند و بنابراين يك ظرفيت بالا را در
سايزي كوچك را ارائه مي دهند .
در خازنهاي تانتاليوم جديد ، ولتاژ و ظرفيت بر روي بدنه آنها نوشته شده ولي در انواع قديمي از يك نوار رنگي استفاده مي شود كه مثلا دو خط دارد ( براي دو رقم ) و يك نقطه رنگي براي تعداد صفرها وجود دارد كه ظرفيت بر حست ميكروفاراد را مشخص مي كنند . براي دو رقم اول كدهاي استاندارد رنگي استفاده مي شود ولي براي تعداد صفرها و محل رنگي ، رنگ خاكستري به معني × 0.01 و رنگ سفيد به معني × 0.1 است . نوار رنگي سوم نزديك به انتها ، ولتاژ را مشخص مي كند بطوري كه اگر اين خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشكي 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبي 20 ولت ، خاكستري 25 ولت و سفيد 30 ولت را نشان مي دهد .
براي مثال رنگهاي آبي – خاكستري و نقطه سياه به معني 68 ميكروفاراد است .
آبي – خاكستري و نقطه سفيد به معني 8/6 ميكروفاراد است .