Daily Archives: September 15, 2020

คุณสมบัติของคาปาซิเตอร์และตัววัดความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุซึ่งเคยเรียกว่าคอนเดนเซอร์เป็นส่วนประกอบไฟฟ้าแบบพาสซีฟที่ใช้ในการ “เก็บไฟฟ้า” ในรูปของประจุไฟฟ้า มีตัวเก็บประจุหลายแบบให้เลือกตั้งแต่เม็ดคาปาซิเตอร์ขนาดเล็กมากที่ใช้ในวงจรคาปาซิเตอร์ไปจนถึงตัวเก็บประจุแก้ไขตัวประกอบกำลังขนาดใหญ่ แต่ทั้งหมดทำสิ่งเดียวกันคือเก็บประจุตัวเก็บประจุชนิดที่ง่ายที่สุดมีแผ่นนำไฟฟ้าขนานสองแผ่นคั่นด้วยวัสดุฉนวนที่ดีเรียกว่าคาปาซิเตอร์อิเล็กทริก เนื่องจากชั้นฉนวนนี้กระแสไฟฟ้ากระแสตรงจึงไม่สามารถไหลผ่านตัวเก็บประจุได้

เนื่องจากมันปิดกั้นทำให้สามารถส่งแรงดันไฟฟ้าไปทั่วแผ่นในรูปของประจุไฟฟ้าได้ แผ่นนำไฟฟ้าเหล่านี้อาจมีรูปร่างเป็นวงกลมสี่เหลี่ยมหรือทรงกระบอกโดยชั้นฉนวนอิเล็กทริกเป็นอากาศกระดาษแว็กซ์พลาสติกหรือเจลเหลวบางรูปแบบที่ใช้ในคาปาซิเตอร์ด้วยไฟฟ้าคาปาซิเตอร์มีสองประเภทคือประจุบวกในรูปของโปรตอนและประจุลบในรูปของอิเล็กตรอน เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกวางไว้บนตัวเก็บประจุประจุบวก ทุกชิ้นที่มาถึงจานหนึ่งจะมีประจุ

ปริมาณความต่างศักย์ที่ปรากฏในตัวเก็บประจุจะขึ้นอยู่กับจำนวนประจุ

ป้ายเดียวกันจะออกจากคาปาซิเตอร์จากนั้นเพลตจะยังคงมีประจุเป็นกลางเนื่องจากความต่างศักย์เนื่องจากประจุนี้สร้างขึ้นระหว่างเพลตทั้งสอง ปริมาณความต่างศักย์ที่ปรากฏในตัวเก็บประจุจะขึ้นอยู่กับจำนวนประจุที่สะสมลงบนเพลตโดยงานที่ทำโดยแรงดันไฟฟ้าต้นทางและความจุของคาปาซิเตอร์นั้นมีเท่าใดความจุเป็นคุณสมบัติทางไฟฟ้าของคาปาซิเตอร์และเป็นการวัดความสามารถของคาปาซิเตอร์ในการเก็บประจุไฟฟ้าไว้บนจานทั้งสอง หากเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้า ( V ) โวลต์ผ่านตัวเก็บประจุสองแผ่นจะมีคาปาซิเตอร์ประจุไฟฟ้าบวก ( Q ) ในคูลอมบ์

อยู่บนจานหนึ่งจะมีประจุไฟฟ้าลบอยู่บนอีกแผ่นหนึ่ง จากนั้นตัวเก็บประจุจะมีค่าความจุเท่ากับจำนวนประจุหารด้วยแรงดันไฟฟ้าทำให้เราได้สมการสำหรับความจุแม้ว่าความจุ ( C ) ของคาปาซิเตอร์จะเท่ากับอัตราส่วนของประจุต่อแผ่นต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ แต่ก็ขึ้นอยู่กับขนาดทางกายภาพและระยะห่างระหว่างแผ่นนำไฟฟ้าทั้งสองด้วย ตัวอย่างเช่นถ้าเพลตสองแผ่นที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือคาปาซิเตอร์หลายแผ่นที่ใช้แล้วจะมีพื้นที่ผิวมากขึ้น

ความต้านทานแผ่นเป็นศูนย์ สิ่งนี้จะส่งผลให้ประจุไฟฟ้า

สำหรับการสะสมของคาปาซิเตอร์เพื่อให้ค่าความจุสูงขึ้น ในทำนองเดียวกันถ้าระยะห่าง (d) ระหว่างแผ่นทั้งสองใกล้กันมากขึ้นหรือใช้อิเล็กทริกชนิดอื่นประจุจะมากขึ้นอีกครั้งส่งผลให้ความจุสูงขึ้น จากนั้นความจุของตัวเก็บประจุยังสามารถแสดงในรูปของขนาดทางกายภาพระยะห่างระหว่างแผ่นทั้งสองระยะห่างและประเภทของอิเล็กทริกที่ใช้คาปาซิเตอร์ในอุดมคติจะมีความต้านทานอิเล็กทริกสูงมากและความต้านทานแผ่นเป็นศูนย์ สิ่งนี้จะส่งผลให้ประจุไฟฟ้าบนแผ่นเปลือกโลกคงที่

โดยไม่มีกำหนดเมื่อเอาแรงดันไฟฟ้าออก อย่างไรก็ตามตัวเก็บประจุจริงมีกระแสรั่วไหลซึ่งผ่านอิเล็กทริกระหว่างแผ่นทั้งสอง ปริมาณกระแสไฟฟ้ารั่วที่คาปาซิเตอร์มีขึ้นอยู่กับความต้านทานการรั่วไหลของสื่ออิเล็กทริกที่ใช้ นอกจากนี้ตัวเก็บประจุในอุดมคติจะไม่สูญเสียพลังงานใด ๆ ที่ได้รับจากแรงดันไฟฟ้าที่มาเนื่องจากมันถูกเก็บไว้ในรูปของสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นทั้งสอง แต่ในพลังงานของ Capacitor จริงจะสูญเสียไปเนื่องจากกระแสรั่วนี้และค่าความต้านทานของแผ่น