ใส่ความเห็น

ความจุไฟฟ้าและตัวเก็บประจุ

ความจุไฟฟ้าและตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุตัวเก็บประจุ  เป็นอุปกรณ์ที่เก็บประจุไฟฟ้าไว้ในตัวได้  ตัวเก็บประจุที่จะศึกษาในที่นี้มี 2 ชนิด ดังนี้

1. ตัวนำทรงกลม
2. ตัวเก็บประจุชนิดแผ่นตัวนำขนาน

ความจุไฟฟ้า

ความจุไฟฟ้า (Capacitance) คือ ความสามารถในการเก็บประจุของตัวนำไฟฟ้า หรือ ปริมาณประจุไฟฟ้า ที่ทำให้ตัวนำมีค่าศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นหรือลดลง 1 หน่วย ตัวนำใดมีความจุไฟฟ้ามาก แสดงว่าจะต้องใช้ประจุไฟฟ้าจำนวนมากในการทำให้ศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แต่ตัวนำใดมีความจุไฟฟ้าน้อย ศักย์ไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้นจากเดิมมาก

Q      คือ  จำนวนประจุไฟฟ้า ที่ทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้า มีหน่วยเป็นคูลอมบ์ (C)
V      คือ  ศักย์ไฟฟ้าของตัวนำ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)
C      คือ  ความจุไฟฟ้าของตัวนำ มีหน่วยเป็น คูลอมบ์/โวลต์ (C/V) หรือ ฟารัด (F)

ความจุไฟฟ้าของตัวนำทรงกลม

ความจุไฟฟ้าของวัตถุตัวนำทรงกลมแปรผันตรงกับรัศมีของตัวนำทรงกลมนั้น  ดังนั้นตัวนำทรงกลมขนาดใหญ่มีความจุไฟฟ้ามากกว่าตัวนำทรงกลมขนาดเล็ก

ตัวนำทรงกลมรัศมี a  เมื่อทำให้ทรงกลมมีประจุไฟฟ้า Q  ปรากฏว่าทำให้ทรงกลมมีศักย์ไฟฟ้า V
หาค่าความจุไฟฟ้าของวัตถุตัวนำทรงกลมได้จาก

เมื่อแทนค่ารัศมี a  ในหน่วย เมตร  จะได้ความความจุไฟฟ้าในหน่วย ฟารัด (F)
ข้อสังเกต  เมื่อ K เป็นค่าคงที่  ดังนั้น  ความจุ(C)  แปรผันตรงกับรัศมีทรงกลม(a)  เช่นทรงกลมลูกใหญ่มีรัศมีเป็น 2 เท่าของทรงกลมลูกเล็ก  สรุปว่าทรงกลมลูกใหญ่มีความจุไฟฟ้าเป็น 2 เท่าของทรงกลมลูกเล็ก    ดังนั้นโลกเป็นวัตถุทรงกลมขนาดใหญ่มากจึงมีค่าความจุไฟฟ้ามากด้วย

ความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุชนิดแผ่นตัวนำขนาน

ในทางปฏิบัติ เราสามารถสร้างตัวเก็บประจุไฟฟ้า(Capacitor บางตำราเรียก Condensor)ขึ้น โดยใช้แผ่นโลหะ 2 แผ่นวางขนานกัน แล้วคั่นด้วยฉนวนไฟฟ้า ดังรูป

เมื่อนำไปใช้งาน โดยต่อเข้าความต่างศักย์ค่าหนึ่ง จะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำให้แผ่นโลหะข้างหนึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ส่วนอีกแผ่นหนึ่งจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ และสามารถเก็บประจุไว้ได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นที่ของแผ่นโลหะ ค่าของอัตราส่วนระหว่างประจุไฟฟ้า(Q) ต่อความต่างศักย์(V) เรียกว่า ความจุไฟฟ้า(C) มีหน่วยเป็น คูลอมบ์ต่อโวลต์ เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ฟารัด(F) หาค่าได้จาก

 

ใช้สัญลักษณ์เป็นขีดยาวสองเส้นที่ยาวเท่ากัน(รูปซ้ายสุด) และอาจจะระบุขั้วบวกสำหรับการชาร์ตประจุไว้ด้วย(สองรูปด้านขวา)

รูปของตัวเก็บประจุแบบต่างๆ

การต่อตัวเก็บประจุ

เพื่อให้ได้ค่าของตัวเก็บประจุตามที่เราต้องการ เราสามารถนำตัวเก็บประจุตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปมาต่อกัน ซึ่งจะมีการนำมาต่อกันได้ 2 วิธี คือ

1. การต่อแบบขนาน  การนำตัวเก็บประจุมาต่อกันแบบขนาน ดังภาพด้านล่าง จะมีผลทำให้ความจุรวม มีค่ามากขึ้น มีผลเท่ากับผลรวมของความจุของตัวเก็บประจุทั้งสอง และเป็นที่น่าสังเกตว่าความต่างศักย์ไฟฟ้าของตัวเก็บประจุทั้งสอง จะมีค่าเท่ากัน และเท่ากับความต่างศักย์ไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่นำมาต่อ

2. การต่อแบบอนุกรม  การนำตัวเก็บประจุมาต่อกันแบบอนุกรม ดังภาพด้านล่าง จะมีผลทำให้ความจุรวม มีค่าน้อยลง และหาค่าได้จาก

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

%d bloggers like this: