السعة الكهروستاتيكية
عن تحويل السعة الكهربائية
تقيس السعة الكهربائية قدرة المكوّن على تخزين الشحنة الكهربائية. فالمكثف يجمع الشحنة عند تطبيق جهد عليه، وكلما زادت السعة زادت الشحنة المخزَّنة لكل فولت. والعلاقة Q = CV تربط الشحنة (الكولوم) والسعة (الفاراد) والجهد (الفولت). والمكثفات حاضرة في كل مكان في الإلكترونيات، إذ تؤدي أدوارًا تمتد من تنعيم مصادر القدرة وربط الإشارات إلى دارات التوقيت وتخزين الطاقة لفلاشات الكاميرات والمركبات الكهربائية.
الوحدة في النظام الدولي هي الفاراد (F)، غير أن الفاراد الواحد كبير جدًا بالنسبة لمعظم التطبيقات، إذ يتطلب بالتقنيات التقليدية ألواحًا ضخمة إلى حد غير عملي أو مواد عازلة خاصة. لذلك تستخدم المكثفات العملية عادةً الميكروفاراد (μF) والنانوفاراد (nF) والبيكوفاراد (pF). وقد أتاح ظهور المكثفات الفائقة القائمة على تقنية الطبقة المزدوجة الكهروكيميائية بلوغ الفاراد عمليًا، فسدّت الفجوة بين المكثفات التقليدية والبطاريات في التطبيقات التي تتطلب دورات شحن وتفريغ سريعة.
يغطي محوّلنا جميع وحدات السعة القياسية المستخدمة في الإلكترونيات وأنظمة القدرة والهندسة الكهربائية.
تحويلات شائعة للسعة الكهربائية
| من | إلى | اضرب في |
|---|---|---|
| F | mF | 1,000 |
| F | μF | 10⁶ |
| μF | F | 10⁻⁶ |
| μF | nF | 1,000 |
| nF | μF | 0.001 |
| nF | pF | 1,000 |
| pF | nF | 0.001 |
| μF | pF | 10⁶ |
| pF | μF | 10⁻⁶ |
مرجع وحدات السعة الكهربائية
الفاراد (F) – وحدة النظام الدولي، ويخزّن كولومًا واحدًا من الشحنة لكل فولت من فرق الجهد. سُمّي باسم مايكل فاراداي رائد الحث الكهرومغناطيسي والكيمياء الكهربائية. والفاراد الواحد كبير بشكل استثنائي: فمكثف ذو لوحين متوازيين سعته 1 F والمسافة بين لوحيه 1mm يحتاج إلى لوحين بمساحة ملعب كرة قدم. ولا تبلغ الفاراد بأحجام عملية سوى المكثفات الفائقة، التي تصل إلى آلاف الفارادات في تطبيقات تخزين الطاقة.
الميكروفاراد (μF) – 10⁻⁶ F، وهو وحدة العمل الأساسية في إلكترونيات القدرة. تعمل المكثفات الإلكتروليتية (1-10,000 μF) على تنعيم تموّج مصدر القدرة. وتوفّر مكثفات تشغيل المحركات (10-50 μF) إزاحة الطور لمحركات التيار المتردد. وتخدم المكثفات الغشائية في هذا النطاق مقسّمات التردد الصوتية وتصحيح معامل القدرة. وكانت الرموز القديمة تستخدم أحيانًا MF أو MFD للميكروفاراد، وهو استخدام غير قياسي لكنه لا يزال يُصادف.
النانوفاراد (nF) – 10⁻⁹ F، ويقع بين الميكروفاراد والبيكوفاراد. قيم شائعة: 100 nF (0.1 μF) لمكثفات الفصل، و10-47 nF لدارات النغمة الصوتية، و1-10 nF لترشيح الترددات الراديوية. وتقلّل وحدة nF الالتباس بين μF وpF. وكثيرًا ما تستخدم العلامات الأوروبية للمكثفات وحدة nF مباشرة، بينما قد تستخدم الأمريكية كسورًا عشرية من μF.
البيكوفاراد (pF) – 10⁻¹² F، وهو أساسي في أعمال الترددات الراديوية والعالية. قيم نموذجية: 10-100 pF لضبط المذبذبات، و0.5-20 pF لضبط الهوائيات، وقيم من خانة واحدة بالـ pF لشبكات الترشيح عند الجيجاهرتز. كما تُقاس السعة الطفيلية بين مسارات لوحة الدارة وأطراف المكوّنات بالبيكوفاراد، وهي حرجة عند الترددات الراديوية.
الملي فاراد (mF) – 10⁻³ F، وهو غير شائع نسبيًا لكنه يظهر في المكثفات الإلكتروليتية الكبيرة والمكثفات الفائقة الصغيرة. تنبيه: كانت المخططات القديمة تستخدم أحيانًا «mF» بمعنى الميكروفاراد، فتحقّق دائمًا من السياق. أما الاستخدام الحديث فيقصر mF على الملي فاراد حصرًا (0.001 F).