หลักการทำงานของตัวเก็บประจุ

เพื่อสาธิตว่า ตัวเก็บประจุทำงานอย่างไร ให้เราพิจารณาโครงสร้างพื้นฐานที่สุดของตัวเก็บประจุ ซึ่งประกอบด้วยแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นที่ขนานกันและถูกแยกโดยสารฉนวนที่เรียกว่า ตัวเก็บประจุแผ่นขนาน เมื่อเราเชื่อมต่อ แบตเตอรี่ (แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง) ระหว่างตัวเก็บประจุ แผ่นหนึ่ง (แผ่นที่ 1) จะเชื่อมต่อกับขั้วบวก และอีกแผ่นหนึ่ง (แผ่นที่ 2) จะเชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ ขณะนั้น ศักยภาพของแบตเตอรี่จะถูกนำไปใช้กับตัวเก็บประจุ ที่สถานการณ์นี้ แผ่นที่ 1 จะมีศักยภาพเป็นบวกเทียบกับแผ่นที่ 2 ที่ภาวะคงที่ กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จะพยายามไหลผ่านตัวเก็บประจุจากแผ่นบวก (แผ่นที่ 1) ไปยังแผ่นลบ (แผ่นที่ 2) แต่ไม่สามารถไหลได้เนื่องจากมีสารฉนวนแยกระหว่างแผ่นเหล่านี้

สนามไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นระหว่างตัวเก็บประจุ เมื่อเวลาผ่านไป แผ่นบวก (แผ่นที่ 1) จะสะสมประจุบวกจากแบตเตอรี่ และแผ่นลบ (แผ่นที่ 2) จะสะสมประจุลบที่มาจากแบตเตอรี่ หลังจากช่วงเวลาหนึ่ง ตัวเก็บประจุจะสะสมประจุสูงสุดตามความจุของมันในความสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้านี้ ช่วงเวลานี้เรียกว่า เวลาในการชาร์จตัวเก็บประจุ.

หลังจากถอด แบตเตอรี่ ออกจากตัวเก็บประจุแล้ว แผ่นทั้งสองจะยังคงมีประจุบวกและลบเป็นระยะเวลาหนึ่ง ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า

หากปลายทั้งสอง (แผ่นที่ 1 และแผ่นที่ 2) ถูกเชื่อมต่อกับโหลด กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านโหลดจากแผ่นที่ 1 ไปยังแผ่นที่ 2 จนกระทั่งประจุทั้งหมดหายไปจากทั้งสองแผ่น ช่วงเวลานี้เรียกว่า เวลาในการปล่อยประจุของตัวเก็บประจุ.

ตัวเก็บประจุในวงจรกระแสตรง

สมมติว่า ตัวเก็บประจุ ถูกเชื่อมต่อกับ แบตเตอรี่ ผ่านสวิตช์

เมื่อสวิตช์เปิด คือ t = +0 กระแสไฟฟ้าจะเริ่มไหลผ่านตัวเก็บประจุ หลังจากช่วงเวลาหนึ่ง (คือ เวลาในการชาร์จ) ตัวเก็บประจุจะไม่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านต่อไป เพราะมีประจุสูงสุดสะสมบนทั้งสองแผ่นและตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่มีขั้วบวกเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่และขั้วลบเชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ด้วยศักยภาพเดียวกัน

เนื่องจากศักยภาพไฟฟ้าระหว่างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุเป็นศูนย์ กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลผ่านตัวเก็บประจุ ดังนั้น ตัวเก็บประจุมีสภาพเป็นวงจรป้อนกลับและเป็นวงจรเปิดเมื่อมันเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่หรือแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

ตัวเก็บประจุในวงจรกระแสสลับ

สมมติว่า ตัวเก็บประจุ ถูกเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ พิจารณาที่ช่วงเวลาหนึ่งของครึ่งวงจรบวกของแรงดันไฟฟ้าสลับ แผ่นที่ 1 จะมีขั้วบวกและแผ่นที่ 2 จะมีขั้วลบ ในตอนนั้น แผ่นที่ 1 จะสะสมประจุบวกและแผ่นที่ 2 จะสะสมประจุลบ

แต่ในครึ่งวงจรลบของแรงดันไฟฟ้าสลับ แผ่นที่ 1 จะมีประจุลบและแผ่นที่ 2 จะมีประจุบวก ไม่มีการไหลของอิเล็กตรอนระหว่างแผ่นทั้งสองเนื่องจากมีสารฉนวนวางระหว่างแผ่น แต่พวกมันเปลี่ยนขั้วด้วยการเปลี่ยนขั้วของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า แผ่นตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จและปล่อยประจุแบบสลับกันโดยไฟฟ้ากระแสสลับ

แหล่งที่มา: Electrical4u.

คำแถลง: ให้ความเคารพต่องานเขียนที่ดี มีคุณค่าควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อให้ลบ