ตัวเก็บประจุคืออะไร?

คำจำกัดความของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุ เป็นอุปกรณ์ที่สามารถสะสมได้ ค่าไฟฟ้า เมื่อหนึ่ง ความต่างศักย์ ถูกสร้างขึ้นระหว่างเทอร์มินัลของคุณ THE ความจุ ในทางกลับกัน ตัวเก็บประจุเป็นตัววัดว่าอุปกรณ์สามารถสะสมประจุได้เท่าใดสำหรับความต่างศักย์ที่กำหนด

โดยทั่วไปแล้วตัวเก็บประจุจะถูกผลิตขึ้นด้วยวิธีง่ายๆ โดยเกิดขึ้นจากแผ่นนำไฟฟ้าขนานสองแผ่นที่เรียกว่าอาร์มาเจอร์ ซึ่งอาจจะเติมหรือไม่เติมด้วยสื่อที่มีขนาดสูงก็ได้ อิเล็กทริก (ฉนวน).

ตัวเก็บประจุมีไว้ทำอะไร?

ตัวเก็บประจุสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นนอกเหนือจากหน้าที่หลักซึ่งก็คือ เก็บค่าไฟฟ้า. อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้กับวงจรที่ขับเคลื่อนโดย กระแสไฟฟ้าสลับเมื่อต้องการให้เกิดกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องเช่นในกรณีของเครื่องใช้ในครัวเรือนเช่น ตู้เย็น, เครื่องปั่น, เครื่องจักร ซักผ้าและอื่นๆ.

อย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลผ่านวงจรจนกว่าตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จจนเต็ม นี้สามารถ ลดการสึกหรอ ผลิตโดยบิ๊ก รูปแบบต่างๆ ของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็น เปิด หรือ ปิด.

เนื่องจากง่ายต่อการจัดเก็บประจุไฟฟ้า จึงสามารถใช้ตัวเก็บประจุเพื่อตอบสนองความต้องการ demand กระแสไฟฟ้าสูงที่ต้องการโดยวงจรกำลังสูงบางตัว เช่น สเตอริโอขนาดใหญ่ที่ใช้ใน แสดง

ดูยัง: สมาคมตัวเก็บประจุ

สูตรความจุ

ความจุเป็นปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับปริมาณของประจุไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุสามารถจัดเก็บได้สำหรับความต่างศักย์ที่กำหนด ยิ่งมีความจุมากเท่าใด ปริมาณประจุที่เก็บไว้โดยตัวเก็บประจุก็จะยิ่งมากขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน

เราสามารถคำนวณความจุตามอัตราส่วนระหว่างปริมาณประจุที่เก็บไว้กับแรงดันไฟฟ้า:

คำบรรยาย:
ค – ความจุ (F – ฟารัด)
Q – ประจุไฟฟ้าที่เก็บไว้ (C-coulomb)
ยู – แรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ (V – โวลต์)

หน่วยความจุในระบบสากลของหน่วย (SI) คือ ฟารัด (F) หน่วยที่เท่ากับ คูลอมบ์ต่อโวลต์ (ประวัติย่อ).

ความจุยังได้รับผลกระทบจาก ปัจจัยทางเรขาคณิต ของตัวเก็บประจุ: the ระยะทาง (d) ระหว่างแผ่นกระดองตัวเก็บประจุและของมัน พื้นที่ (THE) กำหนดจำนวนเงินสูงสุดที่สามารถสะสมได้ อีกปัจจัยหนึ่งที่อาจส่งผลต่อ ความจุ และ การอนุญาตอิเล็กทริก (ε) จากตรงกลางแทรกระหว่างเพลตของตัวเก็บประจุ: ยิ่งค่าความเป็นฉนวนของตัวกลางมากเท่าไร, ยิ่งจะเป็นจำนวนประจุสูงสุดที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุ.

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

ดังนั้นความจุของตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานสามารถคำนวณได้โดยใช้ความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

คำบรรยาย:
ค – ความจุ (F)
ε – ค่าความยอมทางไฟฟ้าของตัวกลาง (F/m)
THE – พื้นที่ของแผ่นตัวเก็บประจุ (m²)
d – ระยะห่างระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุ (ม.)

รูปด้านล่างแสดงแผนผังของตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน:

ในรูปด้านบน A คือพื้นที่ของหนึ่งในแผ่นเปลือกโลก และ d คือระยะห่างระหว่างแผ่นทั้งสอง

สูตรของพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุ

เราสามารถคำนวณปริมาณพลังงานศักย์ไฟฟ้าที่เก็บไว้ระหว่างเกราะของตัวเก็บประจุโดยใช้สมการต่อไปนี้:

คำบรรยาย:
และ_หม้อ – พลังงานศักย์ไฟฟ้า (J – จูล)
Q – ประจุไฟฟ้า (C – คูลอมบ์)
ยู – แรงดันไฟฟ้า (หรือความต่างศักย์) (V – โวลต์)

จากสมการข้างต้นและสูตรความจุ เราสามารถอนุมานสมการที่สองได้โดย:

คำบรรยาย:
และ_หม้อ – พลังงานศักย์ไฟฟ้า (J)
ค – ความจุ (F)
ยู – แรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ (V)

แก้ไขการออกกำลังกาย

ตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานที่มีความจุ 2.0 µF เชื่อมต่อกับศักย์ไฟฟ้า 220.0 V. คำนวณขนาดของประจุไฟฟ้าที่เก็บไว้ระหว่างอาร์มาเจอร์ของตัวเก็บประจุกับพลังงานศักย์ไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ

ความละเอียด:

ในการแก้ปัญหาแบบฝึกหัดนี้ ขั้นแรก เราจะใช้สูตรความจุที่เกี่ยวข้องกับประจุและแรงดันไฟฟ้า ดู:

ตามข้อมูลที่ให้ไว้ในคำชี้แจงการฝึกหัด เราต้อง:

จากนั้นในการคำนวณพลังงานศักย์ไฟฟ้าที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุ เราใช้สูตรต่อไปนี้:

ด้วยวิธีนี้เราจะมีมติดังต่อไปนี้:

โดย Rafael Hellerbrock
จบฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

เฮเลอร์บร็อค, ราฟาเอล. "ตัวเก็บประจุคืออะไร"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-capacitor.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.