الفيزياء — المكثفات: السعة والشحن والتفريغ — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الفيزياء — المكثفات: السعة والشحن والتفريغ — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

تقديم الدرس

الثانية ثانوي (شعب علمية) | العلوم الفيزيائية

المفاهيم الأساسية

• المكثف: يخزن الطاقة كمجال كهربائي بين صفيحتين.
• السعة: C=Q/U (فاراد).
• الشحن: u(t)=U₀(1-e^(-t/RC)).
• ثابت الزمن: τ=RC. شحن 63%, تفريغ 37%.

الشرح المفصل والتحليل

المكثف: صفيحتان بينهما عازل. السعة C=Q/U. الشحن: u_c(t)=U₀(1-e^(-t/RC)). التفريغ: u_c(t)=U₀·e^(-t/RC). τ=RC: زمن الوصول لـ 63% من U₀ أثناء الشحن (أو 37% أثناء التفريغ). بعد 5τ يعتبر المكثف مشحوناً/مفرغاً بالكامل. السعة المكافئة: توالي: 1/C=1/C₁+1/C₂. توازي: C=C₁+C₂. الطاقة المخزنة: E=½CU².

أمثلة تطبيقية

مثال 1: C=10μF, R=1kΩ, U₀=12V: τ=10ms, بعد 5ms: u=4.72V.

مثال 2: مكثف 100μF, 10V: E=0.5×100×10⁻⁶×100=0.005J.

خلاصة عامة

المكثفات أساسية في الإلكترونيات. يجب فهم الشحن والتفريغ وثابت الزمن.

تمارين وتطبيقات

1. 47μF مع 2.2kΩ: τ؟ زمن الشحن لـ 99%؟
2. مكثفان 10μF و20μF توالي وتوازي. السعة المكافئة؟
3. ارسم منحني شحن u-t. كيف تحدد τ بيانياً؟
4. R=10kΩ, τ=50ms. C؟

روابط داخلية مفيدة

للاستزادة: المكثفات – الدوائر الكهربائية