الفيزياء — المكثف الكهربائي: الشحن والتفريغ (دراسة مفصلة) — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

المكثف الكهربائي: الشحن والتفريغ

المكثف الكهربائي (Condensateur) هو عنصر كهربائي يخزن الطاقة الكهربائية في شكل مجال كهربائي. يتكون من صفيحتين معدنيتين متوازيتين بينهما عازل. عند تطبيق توتر كهربائي، تشحن الصفيحتان بشحنتين متساويتين ومختلفتين.

سعة المكثف (Capacité)

سعة المكثف C هي مقدار الشحنة التي يمكن تخزينها لكل وحدة توتر: Q = C × U. تقاس بالفاراد (F). تعتمد سعة المكثف على مساحة الصفيحتين، المسافة بينهما، وثابت العزل للوسط.

شحن المكثف عبر مقاومة (RC)

عند وصل مكثف مشحون بمقاومة، نفرغه وفق القانون: q(t) = Q₀ × e^(-t/RC). ثابت الزمن τ = RC هو الزمن اللازم لتفريغ 63% من الشحنة. بعد 5τ، يعتبر المكثف فارغاً عملياً.

شحن المكثف

عند وصل مكثف غير مشحون بمصدر توتر E عبر مقاومة R: q(t) = C × E × (1 – e^(-t/RC)). التوتر على طرفي المكثف: u_C(t) = E × (1 – e^(-t/RC)).

تمارين تطبيقية

التمرين 1: مكثف سعته 100 μF يفرغ عبر مقاومة 10 kΩ. احسب ثابت الزمن τ. كم من الوقت يحتاج ليفرغ 90% من شحنته؟

التمرين 2: مكثف سعته 47 μF يوصل بمصدر 12 V عبر مقاومة 1 kΩ. ارسم منحنى تطور التوتر u_C(t). احسب التيار في اللحظة t = 0.

للمزيد من المعلومات، راجع درس المكثفات الكهربائية ودرس الطاقة الوضعية والمرنة.

📍 دروس مشابهة

• الفيزياء — الظواهر الكهربائية: دارة RL في التيار المتناوب — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري
• الفيزياء — التحولات النووية: طاقة الربط والانشطار والاندماج — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري