ความจุทางไฟฟ้า

อีกคุณสมบัติที่สำคัญในวงจรไฟฟ้า AC นอกเหนือจากความต้านทานและอินดัก턴ซ์คือคาปาซิแตนซ์ คาปาซิแตนซ์วัดเป็นหน่วย หน่วยของคาปาซิแตนซ์คือฟารัด ในขณะที่อินดักทนซ์แสดงในวงจรโดยใช้ขดลวด คาปาซิแตนซ์จะแสดงโดยใช้ตัวเก็บประจุ รูปแบบพื้นฐานของตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นขนานสองแผ่นที่แยกออกจากกันโดยสารไม่ติดไฟ หรือเรียกว่าไดเอเล็กทริก ในวงจรไฟฟ้า ตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นที่เก็บหรือคลังสำหรับไฟฟ้า

คำจำกัดความของคาปาซิแตนซ์ในกระแสตรง

เมื่อตัวเก็บประจุถูกเชื่อมต่อระหว่างแหล่งกำเนิดกระแสตรง เช่น แบตเตอรี่สำรองในวงจรที่แสดงในภาพที่ 1A และสวิตช์ถูกปิด แผ่น B จะมีประจุบวก และแผ่น A จะมีประจุลบ กระแสจะไหลผ่านวงจรภายนอกเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จาก B ไปยัง A กระแสในวงจรจะสูงสุดเมื่อสวิตช์ถูกปิด แต่มันจะลดลงอย่างต่อเนื่องจนถึงศูนย์ กระแสจะกลายเป็นศูนย์เมื่อความต่างศักย์ของ A และ B เท่ากับแรงดันที่ใช้ของแบตเตอรี่ แผ่นเหล่านี้จะยังคงมีประจุหากสวิตช์ถูกเปิด ตามที่แสดงในภาพที่ 1B เมื่อตัวเก็บประจุถูกป้อนกระแสตรง มันจะปล่อยประจุอย่างรวดเร็ว ตามที่แสดงในภาพที่ 1C ควรทราบว่าเมื่อตัวเก็บประจุกำลังถูกชาร์จหรือปล่อยประจุมีกระแสในวงจร แม้ว่าช่องว่างระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุจะทำให้วงจรขาด กระแสจะมีอยู่เฉพาะในช่วงเวลาของการชาร์จและปล่อยประจุ ซึ่งมักจะสั้น

ภาพที่ 1 - คำจำกัดความของคาปาซิแตนซ์ในกระแสตรง

ค่าคงที่ RC เวลาที่ต้องการสำหรับตัวเก็บประจุเพื่อเข้าสู่การชาร์จไฟฟ้าเต็มรูปแบบเป็นสัดส่วนกับคาปาซิแตนซ์และความต้านทานของวงจร ความต้านทานของวงจรนำเอาองค์ประกอบของเวลาเข้ามาในการชาร์จและปล่อยประจุของตัวเก็บประจุ

เมื่อตัวเก็บประจุชาร์จหรือปล่อยประจุผ่านความต้านทาน จะต้องใช้เวลาในการชาร์จหรือปล่อยประจุเต็มรูปแบบ แรงดันระหว่างตัวเก็บประจุจะไม่เปลี่ยนแปลงทันที อัตราการชาร์จหรือปล่อยประจุกำหนดโดยค่าคงที่เวลาของวงจร ค่าคงที่เวลาของวงจร RC (ตัวต้านทาน/ตัวเก็บประจุ) เป็นช่วงเวลาที่เท่ากับผลคูณของความต้านทานในโอห์มและคาปาซิแตนซ์ในฟารัด และแสดงโดยตัวอักษรกรีก tau (τ)

τ = RC

เวลาในสูตรนี้จำเป็นต้องชาร์จถึง 63% ของแรงดันของแหล่งกำเนิด ระยะเวลาที่ต้องการในการชาร์จให้ครบประมาณ 99% ของแรงดันแหล่งกำเนิดคือประมาณ 5 τ ภาพที่ 2 แสดงความสัมพันธ์ของคุณสมบัติค่าคงที่เวลาในการชาร์จ

ภาพที่ 2 - โค้งการปล่อยประจุของคาปาซิแตนซ์

เมื่อถูกถามเกี่ยวกับคำจำกัดความของคาปาซิแตนซ์ ผมมักจะอธิบายว่า คาปาซิแตนซ์คือการวัดความสามารถของตัวเก็บประจุในการเก็บประจุไฟฟ้า สัญลักษณ์ที่ใช้สำหรับคาปาซิแตนซ์คือตัวอักษร C คุณสามารถวัดศักย์ไฟฟ้าของวัสดุไดเอเล็กทริกในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่อาจเก็บพลังงานได้

จากการแสดงค่าคงที่เวลา ไม่มีการเคลื่อนที่ของกระแสตรงอย่างต่อเนื่องผ่านตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุที่ดีจะป้องกันกระแสตรงและจะผ่านผลกระทบของกระแสตรงที่กระตุ้นหรือกระแสสลับ

คำแถลง: ขอให้เคารพ บทความที่ดี ควรแชร์ หากละเมิด โปรดติดต่อ ลบ