2-1 المتسعة ذات الصفيحتين المتوازيتين The parallel- plate Capacitor

غالبا ما يكون الموصلان مستويين متوازيين بينهما مادة عازلة كهربائيًا بشكل صفيحتين متوازيتين، وهذا هو أبسط أشكال المتسعات وأكثرها استعمالا في الاغراض العملية. وفي أغلب التطبيقات العملية تكون الصفيحتين ابتداءا غير مشحونتين، ولشحنهما تربط احداهما مع القطب الموجب للبطارية فتظهر عليها شحنة موجبة (Q+) والصفيحة الاخرى تربط مع القطب السالب للبطارية فتظهر عليها شحنة سالبة (Q-) مساوية لها في المقدار، وكلا الشحنتين تقعان على السطحين المتقابلين للصفيحتين، بسبب قوى التجاذب بين تلك الشحنات وهذا يعني أن الصفيحتين تحملان شحنتين متساويتين مقدارا ومختلفتين نوعا فيكون صافي الشحنة على الصفيحتين يساوي صفرا. 

يبين الشكل (4) متسعة تتألف من صفيحتين موصلتين مستويتين متماثلتين معزولتين ومتوازيتين ومساحة كل منهما (A) مفصولتين عن بعضهما بالبعد (d) ومشحونتين بشحنتين متساويتين مقدارا ومختلفتين نوعا تسمى متسعة ذات الصفيحتين المتوازيتين The parallel- plate Capacitor .

يظهر الشكل (4) خطوط المجال الكهربائي بين صفيحتي متسعة ذات الصفيحتين المستويتين المتوازيتين، ويعد مجالا كهربائيًا منتظمًا إذا كان البعد (d) بين الصفيحتين صغيرا جدا بالمقارنة مع أبعاد الصفيحة الواحدة، فيهمل عندئذ عدم انتظام خطوط المجال عند الحافات. والرمز المعبر عن المتضعة في الدوائر الكهربائية هو

 وينطبق هذا الرمز على جميع اأنواع المتسعات.

1.1 المتسعة Capacitor

الموصل الكروي المنفرد المعزول يمكنه خزن كمية محددة من الشحنات الكهربائية. وان الاستمرار في اضافة الشحنات (Q) سيؤدي حتما الى ازدياد جهد الموصل (V) على بعد معين (r) عن مركز الشحنة وعلى وفق العلاقة التي درستها سابقا تكون:

وكما درست سابقا أن مقدار ثابت التناسب (k) في قانون كولومب هو: 

اذن:






هي سماحية الفراغ ومقدارها: 

فتضبح العلاقة: 

وبذلك يزداد فرق الجهدالكهربائي بينه وبين أي جسم آخر (الهواء مثلا)، وعندها يزداد مقدار المجال الكهربائي
وقد يصل إلى الحد الذي يحصل عنده التفريغ الكهربائي خلال الهواء المحيط به. لاحظ الشكل (1). لذا نادرا ما يستعمل الموصل المنفرد في تخزين الشحنات الكهربائية.


لعلك تتساءل هل يمكن صنع جهاز يستعمل لخزن مقادير كبيرة من الشحنات الكهربائية وتخزن فيه الطاقة الكهربائية ؟

لتحقيق ذلك استعمل نظاٍم يتألف من موصلين (باي شكلين كانا) معزولين يفصل بينهما عازل (اأما الفراغ أوالهواء أو مادة عازلة كهربائيًا). فيكون بمقدوره اختزان شحنات موجبة على أحد الموصلين وشحنات سالبة على
الموصل الاخر يسمى متسعة الشكل (2).

فالمتسعة هي جهاز يستعمل لتخزين الشحنات الكهربائية و الطاقة الكهربائية، يتكون من زوج (أو أكثر) من الصفائح الموصلة يفصل بينهما عازل. توجد المتسعات بأشكال هندسية مختلفة منها متسعة ذات الصفيحتين المتوازيتين ومتسعة ذات الاسطوانتين المتمركزتينز

ومتسعة ذات الكرتين المتمركزتين. تصنع المتسعات بأشكال مختلفة حجما ونوعا وفقا لتطبيقاتها العملية لاحظ الشكل (3) يبين مجموعة من المتسعات مختلفة الاأنواع والأحجام والتي تستعمل في تطبيقات عملية مختلفة.

سنتناول في دراستنا في هذا الفصل المتسعة ذات الصفيحتين.