כדי להסביר מהו קבל, עלינו להבין בבירור את הבסיס הפיזי של הפעולה והעיצוב של האלמנט ההכרחי הזה של כל מכשיר אלקטרוני רציני יותר או פחות.
קבל הוא אלמנט של מעגל חשמלי המורכב משני לוחות מוליכים, שכל אחד מהם מכיל מטען חשמלי בסימן ההפוך. הלוחות מופרדים על ידי דיאלקטרי, שעוזר להם לשמור על המטען הזה.
ישנם מספר סוגים של חומרי בידוד המשמשים בקבלים, כולל קרמיקה, נציץ, טנטלום ופוליסטירן. מבודדים כגון אוויר, נייר ופלסטיק נמצאים בשימוש נרחב גם בייצור קבלים. כל אחד מהחומרים הללו מונע למעשה מלוחות הקבל לגעת זה בזה.
מהו הקיבול של קבל?
המושג "קיבול קבלים" מאפיין את יכולתו לצבור מטען חשמלי. יחידת הקיבול היא פאראד.
אם קבל שומר על מטען של תליון אחד עם הפרש פוטנציאל בין הלוחות שלו של 1 וולט, אז יש לו קיבולת של פאראד אחד. במציאות, יחידה זו גדולה מדי עבור רוב היישומים המעשיים. ערכים אופיינייםהקיבולים בעת שימוש בקבלים נופלים בטווחים של מיפארד (10-3 F), מיקרופארד (10-6 F) ו-picofarad (10-12 F).
מהם קבלים?
כדי להבין מהו קבל, יש צורך לשקול את הסוגים העיקריים של רכיב זה, בהתאם למטרה, תנאי היישום וסוג הדיאלקטרי.
קבלים אלקטרוליטיים משמשים במעגלים שבהם נדרש קיבול גבוה. רוב היסודות הללו הם קוטביים. חומרים נפוצים עבורם הם טנטלום או אלומיניום. קבלים אלקטרוליטיים מאלומיניום הם הרבה יותר זולים ויש להם יישום רחב יותר. עם זאת, לטנטלום יש יעילות נפח גבוהה משמעותית וביצועים חשמליים מעולים.
לקבלי טנטלום יש תחמוצת טנטלום כדיאלקטרי. הם נבדלים על ידי אמינות גבוהה, מאפייני תדר טובים, טווח טמפרטורות פעולה רחב. הם נמצאים בשימוש נרחב בציוד אלקטרוני שבו נדרשת רמה גבוהה של קיבול באריזה קטנה. בשל יתרונותיהם, הם מיוצרים בהיקפים גדולים לצרכי תעשיית האלקטרוניקה.
החסרונות של קבלי טנטלום כוללים רגישות לאדוות זרם ומתח יתר, כמו גם את העלות הגבוהה יחסית של מוצרים אלה.
קבלי כוח משמשים בדרך כלל במערכות מתח גבוה. הם נמצאים בשימוש נרחב כדי לפצות על הפסדים בקווי חשמל, כמו גם כדי לשפר את גורם ההספק במתקני חשמל תעשייתיים. מיוצר מסרט פרופילן מתכתי באיכות גבוהה עם הספגה מיוחדת עם שמן בידוד לא רעיל.
עשויה להיות בעלת פונקציית ריפוי עצמית לנזק פנימי, המעניקה להם אמינות נוספת ומגדילה את חיי השירות שלהם.
לקבלים קרמיים יש קרמיקה כחומר הדיאלקטרי. הם כוללים פונקציונליות של מתח הפעלה גבוה, אמינות, הפסדים נמוכים ועלות נמוכה.
טווח הקיבולים משתנה מכמה פיקופראדים לכ-0.1 uF. הם כיום אחד מסוגי הקבלים הנפוצים ביותר המשמשים בציוד אלקטרוני.
קבלי נציץ כסף החליפו את רכיבי הנציץ שנפוצו בעבר. כולל יציבות גבוהה, בית אטום וקיבולת גדולה ליחידת נפח.
שימוש נרחב בקבלים מכסף-נציץ מפריע בגלל העלות הגבוהה היחסית שלהם.
לקבלים לנייר ולנייר מתכת יש לוחות העשויים מרדיד אלומיניום דק, ונייר מיוחד ספוג בדיאלקטרי מוצק (מותך) או נוזלי משמש כדיאלקטרי. הם משמשים במעגלים בתדר נמוך של מכשירי רדיו בזרמים גבוהים. הם זולים יחסית.
מהו קבל עבור
יש מספרדוגמאות לשימוש בקבלים למגוון רחב של מטרות. בפרט, הם נמצאים בשימוש נרחב לאחסון אותות אנלוגיים ונתונים דיגיטליים. קבלים משתנים משמשים בתקשורת כדי להתאים את התדר ולכוון את ציוד התקשורת.
דוגמה טיפוסית ליישום שלהם היא השימוש בספקי כוח. שם, אלמנטים אלה מבצעים את הפונקציה של החלקה (סינון) המתח המיושר במוצא של מכשירים אלה. ניתן להשתמש בהם גם במכפילי מתח ליצירת מתחים גבוהים פי הרבה ממתח הכניסה. קבלים נמצאים בשימוש נרחב בסוגים שונים של ממירי מתח, אל-פסק לציוד מחשבים וכו'.
להסבר מהו קבל, אי אפשר שלא לומר שאלמנט זה יכול לשמש גם כאחסון מצוין של אלקטרונים. עם זאת, במציאות, לפונקציה זו יש מגבלות מסוימות עקב חוסר השלמות של מאפייני הבידוד של הדיאלקטרי המשומש. עם זאת, לקבל יש את היכולת לאגור אנרגיה חשמלית במשך זמן רב למדי כשהוא מנותק ממעגל הטעינה, כך שהוא יכול לשמש כמקור כוח זמני.
בשל התכונות הפיזיקליות הייחודיות שלהם, אלמנטים אלה מצאו שימוש כה נרחב בתעשיות האלקטרוניקה והחשמל, עד כי נדיר כיום שמוצר חשמלי אינו כולל לפחות רכיב אחד כזה לכל מטרה.
לסיכום, אנו יכולים לציין שהקבל הואחלק לא יסולא בפז ממגוון עצום של מכשירים אלקטרוניים וחשמליים, שבלעדיו לא ניתן להעלות על הדעת התקדמות נוספת במדע ובטכנולוגיה.
זה מה זה קבל!
