הצגת המקור של הדף "רכיב קבוע פאזה"

'''רכיב קבוע פאזה''' (ב[[אנגלית]]: '''constant phase element''') הוא [[רכיב חשמלי]] המייצג [[קבל]] לא אידיאלי. שימושו העיקרי הוא בניתוח [[מדידות עכבה חשמלית]] של מערכות כימיות, וחשיבותו באפשרות לדמות מערכות בהן פני השטח של [[אלקטרודה]] אינם הומוגניים.

==הצורך ברכיב==
המצאתו של הרכיב קבוע הפאזה עלתה ב[[שנות ה-40 של המאה ה-20]] בעקבות חקירת [[חומר דיאלקטרי|חומרים דיאלקטרים]]{{הערה|1=http://www.argentumsolutions.com/tutorials/impedance_tutorialpg4.html}}. על מנת לתאר חומרים שגורמים הן ל[[נפיצה]] והן ל[[בליעת אור]] נדרש [[מקדם דיאלקטרי]] [[מספר מרוכב|מרוכב]], והתגלה כי תלות המקדם ב[[תדירות]] הוא בצורת [[חזקה (מתמטיקה)|חזקה]] לא שלמה. בעקבות צורך בתחום ה[[אלקטרוכימיה]] נעשה ברכיב שימוש במעגלים המדמים מערכות כימיות:
כמעט בכל המערכות האלקטרוכימיות קיימת תופעה של טעינת [[שכבה כפולה]], כלומר מצב שבו נצבר עודף [[אלקטרון|אלקטרונים]] על פני האלקטרודה בגלל הפעלת [[מתח חשמלי|מתח]] עליה, ו[[יון|יונים]] חיוביים או שליליים מצטברים על פני השטח החיצוניים שלה. את המתח שנוצר מהפרש מטען זה נהוג לדמות כ[[קבל לוחות]]. כאשר פני השטח אינם חלקים (למשל אם מתרחש על פני האלקטרודה [[גימום]]), מודל קבל הלוחות אינו מדויק ויש לתקנו; את התיקון מייצג רכיב קבוע פאזה.

==התנהגות הרכיב==
עכבתו של רכיב קבוע פאזה נתונה ב[[נוסחה]]:
:<math>Z_{CPE}=\frac{1}{Q_0(\omega i)^n}=\frac{1}{Q_0\omega^n}e^{-\frac{\pi}{2}ni}</math>
כאשר *Q<sub>0</sub> גודל ה[[מתירות|מתירוּת]] של הרכיב ב[[תדירות זוויתית|תדירות הזוויתית]] ω = 1 rad/s, המעריך n מקבל ערכים שאינם בהכרח שלמים בין 0 ל-1. הפאזה הקבועה של הרכיב - ה[[זווית]] של העכבה החשמלית בהצגה [[קואורדינטות קוטביות|קוטבית]] ב[[המישור המרוכב|מישור המרוכב]] - היא <math>-(90 \cdot n)^{\circ}</math>. אם n=0 העכבה זהה לזו של [[נגד]], ואם n=1 העכבה זהה לזו של [[קבל]] אידיאלי. בכל מקרה אחר הרכיב הוא כ[[סופרפוזיציה]] של שני הרכיבים, והעכבה שלו היא כשל [[מעגל RC]].
 
== המידע הנדלה מהרכיב ==
עצם שילובו של הרכיב במעגל המדמה מראה כי פני השטח הנחקרים אינם הומוגניים.
מידת האי-הומוגניות [[יחס (בין מספרים)|פרופורציונית]] להפרש בין ערך המעריך לערך השלם הקרוב אליו ביותר, 
כלומר: אם לדוגמה ערך המעריך הוא n=0.80, פירוש הדבר כי הרכיב החשמלי הדומה ביותר הוא קבל (שערכו n=1) ומידת האי-הומוגניות שלו גבוהה יחסית, כלומר פני השטח אינם חלקים כלל ועיקר. אם, לעומת זאת, ערך המעריך הוא n=0.99, אזי לכל צורך מעשי פני השטח חלקים ומתפקדים כקבל לוחות.

מקיבול הרכיב ניתן להפיק מידע כמו המקדם הדיאלקטרי של פני השטח, עובי פני השטח ועוד.

== תנאי השימוש ברכיב קבוע פאזה ==
מאחר שהשימוש ברכיב הוא למעשה קירוב, שכן הוא אומד בצורה לא מדויקת את מידת ההתנהגות ההתנגדותית-קיבולית של המערכת. הקירוב של מערכת לרכיב קבוע פאזה תקף בתדירויות גבוהות: ניתוח התנהגות של קבל יראה שבתדירות השואפת לאינסוף הקבל הלא אידיאלי מתנהג כנגד, ובתדירויות נמוכות מאוד קבל מתנהג כנתק. לכן יש תוקף לחישוב רכיב שהוא סופרפוזיציה של קבל ונגד רק בתדירויות גבוהות, אז הדמיון בין הרכיבים מספיק כדי לאפשר רכיב שהוא מצב ביניים ביניהם. התדירות המזערית בה הקירוב תקף נקבעת לכל מערכת בנפרד על פי קיבול הרכיב, התנגדות הנגדים ועוד.

==ראו גם==
* [[מדידות עכבה חשמלית]]

==לקריאה נוספת==
<div style="direction: ltr;">
*Evgenij Barsoukov, J. Ross Macdonald, '''Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications''', 2nd edition, Wiley-Interscience, 2005
</div>

== קישורים חיצוניים ==
* [http://www.consultrsr.com/resources/eis/cpe1.htm הסבר על הרכיב],  באתר Gamry {{אנגלית}}

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים}}

[[קטגוריה:רכיבים חשמליים]]
[[קטגוריה:אלקטרוכימיה]]