הערכים הטיפוסיים לכל השלושה תלויים בטכנולוגיה של הקבל. לדוגמה, לקבלים קרמיים זרם זליגה אפסי המתבטא בערך נגד ה-R-leakage של מאות ואלפי מגה-אוהם. לקבל כזה ההשראות הטורית היא מסדר גודל של ננו-הנרי בודדים. גם ההתנגדות הטורית נמוכה, מסדר גודל של מילי אוהם בודדים.
גורם ה-Q.
גורם Q של קבל (אנגלית: Q-Factor), הידוע גם כגורם האיכות, או פשוט Q, מייצג את היעילות של קבל נתון במונחים של הפסדי אנרגיה. זה מוגדר כ:
formula_31
כאשר formula_32 הוא גורם האיכות formula_33 הוא ההיגב של הקבל, formula_34 הקיבול של הקבל, formula_35 הוא ההתנגדות הטורית האקוויוולנטית (ESR) של הקבל, ו-formula_36 הוא התדר ברדיאנים שבו עורכים את המדידה.
מונח קשור, הנקרא גורם הפיזור, (DF - Dissipation-Factor), מוגדר לפעמים בגיליונות נתונים של קבלים במקום ב-Q-factor. במעגלי AC ה-DF הוא פשוט הערך ההופכי של Q.
במערכת AC, גורם ה-Q מייצג את היחס בין האנרגיה האצורה בקבל לבין האנרגיה המתפזרת כהפסדים תרמיים בהתנגדות הטורית האקוויוולנטית. לדוגמה, לקבל שמסוגל לאגור 2000 ג'אול של אנרגיה תוך הפסד של ג'אול אחד בלבד יש גורם-Q של 2000. מכיוון ש-Q הוא מדד היעילות.
לקבל אידיאלי יהיה ערך אינסופי של Q כלומר ללא אובדן אנרגיה. זה נגזר מהעובדה שה-ESR של קבל אידיאלי שווה לאפס.
גורם Q אינו ערך קבוע. זה משתנה באופן משמעותי עם התדירות משתי סיבות. הסיבה הראשונה היא האיבר formula_36 הברור במשוואה לעיל. הסיבה השנייה היא ש-ESR אינו ערך קבוע ביחס לתדר. ה-ESR משתנה בהתאם עקב אפקט העור (Skin Effect), כמו גם השפעות אחרות הקשורות למאפיינים הדיאלקטריים ולנגד הזליגה המקבילי.
ברוב היישומים לא חייבים לקחת את גורם ה-Q בחשבון, וניתן להשתמש אז בקבלים סטנדרטיים. עם זאת, גורם ה-Q הוא אחד ממאפייני הקבל החשובים ביותר בתכנון מעגלי RF. בתדרים כאלו, ה-ESR עולה עם התדירות עקב אפקט העור. יחד עם העלייה ב-ESR, הפסדי הפיזור גדלים גם כן. זו הסיבה שבמעגלי RF משתמשים בדרך כלל בקבלים בעלי Q גבוה כדי להפחית הפסדים בתדר גבוה.
יישומים טיפוסיים הדורשים קבלים בעלי Q גבוה הם יישומי התאמת עכבה חשמלית לסלילי הדמיה של MRI המשמשים בסורקי MRI ויישומים אחרים שצריכים להיות מכווננים במדויק בתדרים גבוהים יותר. ביישומים מסוימים, ההפסדים בקבל עצמו יכולים להיות גבוהים מספיק כדי להעלות את הטמפרטורה עד כדי התכה של הלחמה מהלוח, וזו הסיבה שחייבים להשתמש בקבלים בעלי Q גבוה ביישומים כאלה. גם אם עליית הטמפרטורה אינה כה דרסטית, היא עדיין יכולה להשפיע על אורך החיים של רכיבים שכנים אחרים בלוח. סיבה נוספת להשתמש בקבלים בעלי Q גבוה היא הרעש התרמי המופחת. לכל הקבלים האמיתיים יש ESR גדול מאפס, והתנגדות זו יוצרת רעש תרמי נוסף. ביישומים כגון מקלטי אות לווין, רמות הרעש הן קריטיות ומשתמשים בקבלים בעלי Q גבוה על מנת לשמור על יחס האות לרעש הרצוי.
גליונות נתונים בדרך כלל מצטטים את גורם ה-Q בתדר אחד או יותר. התדר הסטנדרטי המשמש במדידות גורם Q הוא 1MHz. עם זאת, מכיוון שגורם ה-Q משתנה מאוד עם התדר, גורם ה-Q שניתן ב-1MHz אינו קירוב טוב של גורם ה-Q, למשל ב-2GHz.
קבלים טובים עם Q גבוה יכולים להיות בעלי ערך Q של מעל 10,000 ב-1MHz ומעל 1,000 ב-100MHz, בעוד שלקבלים סטנדרטיים יכול להיות מקדם Q נמוך עד 50 ב-1kHz. ההבדל בין קבל High-Q לבין קבל סטנדרטי הוא בעיצוב בפועל של הקבל, כמו גם בחומרים בהם משתמשים. בקבל כזה כל החיבורים נשמרים קצרים ככל האפשר כדי להפחית את ההתנגדות, והם עשויים מחומרים בעלי התנגדות נמוכה כגון נחושת או אפילו כסף. יצרני הקבלים בעלי ה-Q הגבוה בונים קבלים של שבבים קרמיים רב-שכבתיים, שהם קטנים ויציבים, בעלי אורך חיים ארוך, דיוק רב ויציבות רבה לאורך זמן, אך מוגבלים לרוב לכמה עשיריות של פיקופארד. קבלים כאלה יכולים לשמש בתדרים של עד 20GHz, מספיק עבור רוב יישומי ה-RF.
בתדרים נמוכים יותר, למשל ביישומי אודיו, ניתן להשתמש בקבלי טנטלום כקבלים בעלי Q גבוה. הם מציעים ESR נמוך בתדרים גבוהים מספיק ויכולים להוות חלופה אם יש צורך בקיבולים גבוהים יותר, עד 1mF.
שימוש.
קבלים משמשים בהנדסת חשמל לצרכים שונים ומגוונים, ובכלל זה:
מכשירים חשמליים נפוצים.
במכשירים רבים משתמשים ביכולת של חלק מהקבלים לפרוק את המטען בפרק זמן קצר:
היסטוריה.
הקבל הראשון נבנה על ידי גאורג פון קלייסט מפומרניה בשנת 1745. פון קלייסט השתמש בצנצנת זכוכית ששני צדדיה היו מכוסים במתכת. במקביל לו, בשנת 1746 בנה ההולנדי פיטר ואן מושנברק קבל דומה, שנקרא "צנצנת ליידן" (על שם אוניברסיטת ליידן). מסיבה זו הקיבול נמדד תחילה ב"צנצנות".
אחד החוקרים הידועים שהתשמשו בצנצנת ליידן בחקר החשמל הוא בנימין פרנקלין, שהשתמש בצנצנות ליידן כבר לפני 1750 כדי להדגים שימושים אפשריים בחשמל, והראה ב-1752 שניתן לטעון צנצנת ליידן בעזרת עפיפון שמגיע לקרבת עננים טעוני חשמל, בסדרת ניסויים שהובילו להמצאת כליא הברק.
בשנת 1782 טבע אלסנדרו וולטה את המושג "קונדנזר" (מעבה) לציון קבל, עקב יכולתו של הקבל לצבור מטען רב יותר מאשר מוליך סתם. מונח זה השתרש ומשמש עד היום בשפות רבות; ברם, באנגלית הוחלף מושג זה במושג capacitor, אשר נגזר מהמילה capacity, כלומר קיבולת; ומכאן נובע גם שמו העברי של ההתקן.
סליל השראה
סליל השראה או משרן (Inductor) הוא רכיב חשמלי שמאופיין בהשראות בולטת.
המשרן הוא רכיב בעל יכולת לאגור זרם (לעומת קבל שאוגר מטען חשמלי) תוך הגדלת השדה המגנטי האגור בו. צורתו הקלאסית היא גליל מחומר כלשהו ("ליבה", החומר יכול להיות גם הריק) עליו מלופף תיל חשמלי בצורת סליל כסלילי הבורג ומכאן שמו.
מאפיינים.
תכונתו הבסיסית של המשרן היא השראות, שהיא יכולתו להתנגד לשינויים בזרם העובר דרכו. כל אימת שיש שינוי בזרם העובר דרכו, המשרן יוצר כא"מ נגדי אשר בא להתנגד לשינוי. כמו כן, המשרן אוגר אנרגיה פוטנציאלית בגודל של formula_1, כאשר L היא השראות המשרן, ו-I הוא הזרם העובר דרכו.
השגת השראות גבוהה היא לרוב אתגר הדורש נפח. לעיתים ניתן להמיר את הנפח הנדרש בליבת ברזל המכפילה את השראות הסליל, ללא הגדלת נפח. הגישה הזאת ישימה בעיקר בתדרים נמוכים.
במעגלי זרם חילופין, המשרן גורם להפרש מופע של formula_2 בין הזרם למתח.
עכבת המשרן בזרם חילופין היא:
formula_3
משרן במעגל חשמלי.
בחיבור טורי של משרנים, סך ההשראות שווה לסכום ההשראות של המשרנים הנפרדים:
formula_4
בחיבור מקבילי של משרנים, סך ההשראות ניתנת על ידי הנוסחה:
formula_5
חד-אופן
חד-אופן או אופן חד גלגלי הוא כלי תחבורה בעל גלגל אחד המונע על ידי אדם. רכיבה על חד-אופן נעשית באמצעות דוושות בדומה לאופניים, אולם הוא פשוט מהם.
השימוש בחד-אופן היה בעבר מצוי לרוב במופעי קרקס אבל היום החד-אופן צובר תאוצה כספורט המונה מספר קטגוריות עיקריות: רכיבות שטח, מעבר מכשולים (טריאל), תרגילים (פלאטלנד), רכיבה אומנותית (פריסטייל) ומרוצים:
100 מ', 400 מ', 800 מ', שליחים, מרתון, קפיצה לגובה וקפיצה לרוחק.
יחידים, זוגות, קבוצות, קטגוריה הוותיקה ביותר והעיקרית בתחרויות, מזכירה מאוד החלקה אמנותית.
פלאטלנד (קרקע ישרה): תחרות בה המתמודדים מבצעים תרגילים מגוונים על החד אופן הכוללים הליכה על גלגל, קפיצות וסיבובים של חד האופן ותרגילי שיווי משקל.
החד-אופן מורכב ממספר חלקים מרכזיים: הגלגל, המסגרת (המזלג), המושב, הדוושות והצירים. הגלגל הוא חלק מרכזי בחד-האופן ועליו למעשה בנוי יתר הכלי ומורכבים שאר חלקי החד-אופן. חד-אופן משתמש בנהיגה ישירה, כשהצירים מסתובבים ישירות בהתאם לגלגל. אל הגלגל מחוברת המסגרת והכיסא מעליה.
קיימים חדי-אופן במגוון סוגים. החד-האופן הנמוך ביותר הוא כזה שבו הדוושות מחוברות ישירות לציר הגלגל. בכלי חד-אופן גבוהים יותר לא יכול הרוכב להגיע עד לגלגל, לכן נמתחת שרשרת המחברת את הגלגל עם הדוושות. בחדי האופן המתקדמים ביותר המותאמים לרכיבות שטח אפשר למצוא מערכות מעצורים ואפילו הילוכים פנימיים הממוקמים בתוך הציר.
בחד אופן יש מס מידות שונות שניתן לבחור לפי גודל הרוחב.
רכיבה.
רכיבה על חד-אופן דורשת לימוד של כ-8 עד 12 שעות בממוצע. הרוכב על חד-האופן צריך להיות בעל שיווי משקל טוב במיוחד זאת משום שבניגוד לאופניים, שם עליו לשמור על יציבות לשני כיוונים, בחד-אופן הוא נדרש לשמור על יציבות לארבעה כיוונים. בנוסף, משום שהמהירות נמוכה יותר מאשר באופניים, קשה עוד יותר לשמור על היציבות.
התרגיל העיקרי על החד-אופן הוא רכיבה עליו. בשלבים יותר מתקדמים, ניתן לבצע עם החד-אופן תרגילים מתקדמים יותר כמו בלי רגלים, רגל אחת, קפיצות, חצי פידול אחורה חצי קדימה וכו'.
אף כי הנפילה מחד-אופן נמוך מסוכנת פחות, הרי שקל יותר ללמוד לרכב על חד-אופן המתאים לגובה הרוכב/ת.
מעגל מודפס
מעגל מודפס (באנגלית: Printed Circuit Board, בראשי תיבות: PCB) הוא לוח שעליו מונחים רכיבים אלקטרוניים היוצרים מעגל חשמלי. החיבור בין הרכיבים נעשה ללא חוטי חשמל. את מקומם תופסים פסי נחושת שהודפסו על הלוח, שהוא מצע שאינו מוליך. מעגלים מודפסים אינם יקרים, ובדרך כלל מאוד אמינים.
המעגל המודפס בא להחליף שיטה ישנה לחיבור בין רכיבים אלקטרוניים באמצעות חוטים, שיטה ידנית שהייתה מסורבלת, יקרה ואיטית. כיום כמעט כל מערכת אלקטרונית מכילה מעגל מודפס בטכנולוגיה כלשהי.
היסטוריה.