ตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุ หรือ คาปาซิเตอร์ (Capaciter ; C) เป็นอุปกรณ์ที่ถูกนำไปใช้งานทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ อย่างกว้างขวางกับอุปกรณ์ เครื่องมือ เครื่องใช้

การเก็บประจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ

1. โครงสร้างตัวเก็บประจุ

โครงสร้างของตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะตัวนำบางสองแผ่น ถูกเรียกว่า แผ่นตัวนำ (Conductive Plate) วางขนานชิดกัน มีฉนวนไฟฟ้า (Dielectric) วางคั่นกลางแผ่นโลหะตัวนำบางทั้งสอง

โครงสร้างและสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุจะมีการทำงานอยู่ 2 สภาวะ คือ สภาวะประจุ (Charge) เป็นสภาวะที่ตัวเก็บประจุทำการประจุแรงดันและศักย์ไฟฟ้าเก็บไว้ภายในตัว ในขณะที่จ่ายแรงดันให้กับตัวเก็บประจุ และสภาวะคายประจุ (Discharge) เป็นสภาวะที่ตัวเก็บประจุทำการคายประจุแรงดันและศักย์ไฟฟ้าที่เก็บไว้ออกมา เมื่อทำการลัดวงจรขาตัวเก็บประจุเข้าด้วยกัน หรือจ่อเข้าภาระต่างๆ

2.1 ระยะห่างแผ่นโลหะทั้งสองแตกต่างกัน

ค่าความจุ (Capacitance) ของตัวเก็บประจุ คือ ค่าความสามารถในการเก็บสะสมประจุไฟฟ้าไว้ในตัวเก็บประจุได้น้อยหรือมาก ตัวเก็บประจุจึงถูกบอกค่าไว้ในรูปค่าความจุ ตัวเก็บประจุมีค่าความจุน้อย จะสามารถเก็บประจุไว้ภายในตัวเองได้น้อย และตัวเก็บประจุมีค่าความจุมากจะสามารถเก็บประจุไว้ในตัวเองได้มาก

ค่าความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับระยะห่างของแผ่นโลหะ

2. ค่าความจุของตัวเก็บประจุ

2.2 ขนาดพื้นที่ผิวแผ่นโลหะแตกต่างกัน

2.3 ชนิดวัสดุที่ใช้ทำฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะแตกต่างกัน

ค่าความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับขนาดพื้นที่ผิวแผ่นโลหะทั้งสอง

3.1 ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ

ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ

3. ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่

3.2 ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก

ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก

3.3 ตัวเก็บประจุชนิดไมกา

3.4 ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก

ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า

3.5 ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก

3.6 ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก

ตัวเก็บประจุแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้

ชุดตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้แบบชุดเดียว และสองชุด

4. ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้

ตัวเก็บประจุทริมเมอร์

5.1 หน่วยความจุตัวเก็บประจุ

1 ฟารัด (F) = 1,000,000 ไมโครฟารัด (µ F) = 1 x 10⁶ µF

= 1,000,000,000 นาโนฟารัด (nF) = 1 x 10⁹ nF

= 1,000,000,000,000 พิโคฟารัด (pF) = 1 x 10¹² pF

1 ไมโคฟารัด (F) = 1 x 10^-6 F = 1 x 10³ nF = 1 x 10⁶ pF

1 นาโนฟารัด (nF) = 1 x 10^-9 F = 1 x 10^-3 µF = 1 x 10³ pF

1 พิโคฟารัด (pF) = 1 x 10^-12 F = 1 x 10^-6 µF = 1 x 10^-3 pF

​

​

​

​

5.2 ค่าทนแรงดันตัวเก็บประจุ

5. หน่วยความจุและค่าทนแรงดัน

6.1 บอกค่าออกมาโดยตรง

6.2 บอกค่าในรูปรหัสตัวเลขตัวอักษร

ตัวเก็บประจุบางแบบตัวเลขและตัวอักษรที่กำกับไว้บนตัวเก็บประจุ บอกค่าไว้ในรูปรหัส ไม่สามารถอ่านค่าออกมาได้โดยตรง การอ่านค่าจำเป็นต้องแปลงรหัสให้กลับมาเป็นค่าความจุเสียก่อน จึงสามารถอ่านค่าออกมาได้ รหัสค่าความจุมักเป็นตัวเลข 3 ตัว เขียนเรียงกันไป และอาจตามด้วยตัวอักษร 1 ตัว เพื่อแสดงค่าความผิดพลาดของความจุ ตัวเลขที่แสดงไว้ต้องไม่เป็นทศนิยม ไม่ขึ้นต้นด้วยเลขศูนย์

6. การอ่านค่าความประจุตัวเก็บประจุ

7.1 การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม

การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม

เขียนสมการได้ดังนี้

เมื่อ C_T = ความจุรวมของวงจร หน่วย F

C₁,C₂,C₃,C₄ = ความจุของตัวเก็บประจุตัวที่ 1,2,3 และ 4 ตามลำดับ หน่วย F

7. การต่อตัวเก็บประจุ

7.2 การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน

การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน

เขียนสมการได้ดังนี้

เมื่อ C_T = ความจุรวมของวงจร หน่วย F

C₁,C₂,C₃,C₄ = ความจุของตัวเก็บประจุตัวที่ 1,2,3 และ 4 ตามลำดับ หน่วย F

7.3 การต่อตัวเก็บประจุแบบผสม

การต่อตัวเก็บประจุแบบผสม

การต่อตัวเก็บประจุแบบผสม (Compound Capacitor) เป็นการต่อตัวเก็บประจุผสมรวมกัน ระหว่างการต่อแบบอนุกรมและการต่อแบบขนานอยู่ในวงจรเดียวกัน

ตัวเก็บประจุ เป็นอุปกรณ์ที่สามารถเก็บประจุแรงดันไว้ในภายในตัวได้ โครงสร้างของตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะบาง 2 แผ่น วางขนานชิดกัน มีฉนวนไฟฟ้าคั่นกลาง การประจุแรงดันทำได้โดยจ่ายแหล่งจ่ายแรงดันไฟตรงให้ตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุจะเก็บแรงดันไว้ได้

ค่าความจุของตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงไปได้ ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบ 3 ส่วน คือ ระยะห่างของแผ่นโลหะทั้งสอง ขนาดพื้นที่ผิวของแผ่นโลหะ และชนิดของวัสดุที่ใช้ทำฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะ ทำให้ตัวเก็บประจุที่ผลิตขึ้นมาใช้งานมีค่าความจุแตกต่างกันไป

ชนิดตัวเก็บประจุ แบ่งตามลักษณะการใช้งาน มี 2 แบบ คือ แบบค่าคงที่แบ่งตามฉนวนที่ใช้ผลิต และชนิดแทนทาลัม และแบบปรับค่าได้

8. บทสรุป