إذا زاد فرق الجهد بين لوحي مكثف إلى الضعف، فهل تتغير سعة المكثف
يُعد المكثف أحد العناصر الأساسية في الدوائر الكهربائية، ويُستخدم لتخزين الشحنة الكهربائية. ويتساءل الكثير من الطلاب في مادة الفيزياء:
- إذا زاد فرق الجهد بين لوحي مكثف إلى الضعف، فهل تتغير سعة المكثف؟ والإجابة الصحيحة هي: لا، لا تتغير سعة المكثف، لأن السعة تعتمد على خصائص المكثف الفيزيائية وليس على فرق الجهد.
ما هو المكثف الكهربائي
المكثف الكهربائي هو عنصر يتكون من لوحين موصلين يفصل بينهما مادة عازلة، وتكمن وظيفته الأساسية في تخزين الشحنات الكهربائية والطاقة الكهربائية داخل الدائرة.
تعريف سعة المكثف
سعة المكثف هي مقدار قدرته على تخزين الشحنة الكهربائية، ويرمز لها بالرمز (C)، وتُقاس بوحدة الأفراد. وتُعرّف سعة المكثف بالعلاقة التالية:
C = Q / V
حيث إن:
Q هي الشحنة الكهربائية
V هو فرق الجهد بين اللوحين
هل تعتمد سعة المكثف على فرق الجهد
على الرغم من أن العلاقة الرياضية تربط بين السعة وفرق الجهد، إلا أن سعة المكثف نفسها لا تعتمد على فرق الجهد، وإنما تعتمد على:
- مساحة لوحي المكثف
- المسافة بين اللوحين
- نوع المادة العازلة بينهما
لذلك، عند زيادة فرق الجهد إلى الضعف، فإن الشحنة المخزنة تزداد أيضًا إلى الضعف، بينما تبقى السعة ثابتة.
تفسير الإجابة علميًا
عندما يزداد فرق الجهد بين لوحي المكثف:
- تزداد الشحنة الكهربائية المخزنة
لا يحدث أي تغيير في أبعاد المكثف أو مادته العازلة
وبما أن هذه العوامل هي التي تحدد السعة، فإن سعة المكثف لا تتغير مهما تغير فرق الجهد (ضمن الحدود الآمنة).
إذا زاد فرق الجهد بين لوحي مكثف إلى الضعف فإن سعته: تبقى ثابتة ولا تتغير
يمكن القول إن سعة المكثف خاصية ثابتة تعتمد على تركيبه الفيزيائي، وليس على مقدار فرق الجهد المطبق عليه. لذا فإن مضاعفة فرق الجهد تؤدي فقط إلى زيادة الشحنة المخزنة، دون التأثير على سعة المكثف.
