Question 1

מהו קיבול חשמלי וכיצד קבל אוגר מטען?

Accepted Answer

קיבול (Capacitance) הוא היכולת של קבל לאגור מטען, והוא נמדד ביחידות של פראד (Farad). קבל מורכב משני לוחות מוליכים המופרדים על ידי חומר מבודד. כאשר מופעל מתח, אלקטרונים מצטברים בלוח אחד בעודם נדחים מהלוח השני, ובכך נוצרים מטענים שווים ומנוגדים. אגירת מטען זו מייצבת תנודות מתח במעגלים.

Question 2

כיצד משפיע המרחק בין הלוחות על הקיבול במקבל לוחות מקבילים?

Accepted Answer

הקיבול פרופורציונלי באופן הפוך למרחק בין הפלטות. ככל שמרחק הרווח קטן, הקיבול עולה, מה שמאפשר לקבל להאגיר מטען רב יותר באותו מתח. קשר זה מתואר על ידי המשוואה C = εA/d, כאשר d הוא המרחק בין הפלטות, A הוא שטח הפלטה ו-ε הוא קבוע הדיאלקטרית.

Question 3

מהו התפקיד שחומר דיאלקטרי ממלא בביצועי קבל?

Accepted Answer

החומר הדיאלקטרי בין לוחות הקבל קובע את הפרמיטיביות, או את קבוע הדיאלקטריות, המשפיעים ישירות על קיבולת אגירת המטען. חומרים בעלי ערכי פרמיטיביות גבוהים יותר, כגון מים מזוקקים עם פרמיטיביות יחסית של 80 בהשוואה לערכו של האוויר שהוא אחת, מאפשרים לקבלים לאגור מטען רב יותר באופן משמעותי במתח נתון.

Question 4

כיצד קשור הזרם לשינויים במתח בקבל?

Accepted Answer

זרם הזורם דרך קבל שווה לקיבול כפול קצב שינוי המתח לאורך זמן. כאשר המתח משתנה במהירות, זורמים זרמי מעבר גדולים יותר. קשר זה מסביר מדוע קבלים מעבירים אותות בתדר גבוה בעודם חוסמים תנודות בתדר נמוך, מה שהופך אותם לשימושיים במעגלי מסנן מעביר גבוה עבור מעגלי נגד-קבל-נגד, מעגלי נגד-סליל ומעגלי סליל-קבל.

Question 5

מה קורה כאשר קבל נפרק לאחר שהספק המתח מוסר?

Accepted Answer

עם ניתוק המתח, מטען אגור זורם ממוליכי הקבל חזרה אל המעגל, ובכך מייצר זרם עד להת depletion של המטען. תהליך פריקה זה מייצב תנודות במתח על ידי אספקת אנרגיה כאשר מקור המתח החיצוני יורד, מה שהופך את הקבלים לחיוניים לשמירה על אותות חשמליים יציבים.

Question 6

כיצד פועלים קבלים במתאמי כוח לזרם חילופין (AC) ובעיבוד אותות?

Accepted Answer

קבלים מסננים אותות חשמליים ומייצבים ספקי DC במתאמי כוח של AC, ובכך הם מספקים חשמל חלק ובלתי רצוף למכשירים כגון מחשבים. בעיבוד אותות, קבלים במעגלי מסנן מעביר גבהים חוסמים תנודות בתדר נמוך בעודם מאפשרים לתדרים גבוהים יותר לעבור, מה שמאפשר סינון תדרים סלקטיבי ביישומים כגון ניתוח של קולות אולטרסוניים.

Question 7

אילו גורמים פיזיקליים קובעים את ערך הקיבול של קבל לוחות מקבילים?

Accepted Answer

הקיבול תלוי בשלושה גורמים פיזיקליים: שטח פני הפלטה (A), מרחק המרווח (d), והקבוע הדיאלקטרי (ε) של החומר המבודד. הקשר הוא C = εA/d, המראה כי הקיבול עולה עם שטח פלטה גדול יותר ועם שמיות (permittivity) גבוהה יותר, אך פוחת ככל שמרחק המרווח גדל.

קיבוליות - חידון הערכה