ตัวเก็บประจุ (CAPACITOR) คืออะไร?

ตัวเก็บประจุหรือ คาปาซิเตอร์ เป็นอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์อีกชนิดหนึ่ง สามารถเก็บสะสมประจุไว้ และสามารถคายประจุที่เก็บสะสมออกมาได้เช่นเดียวกัน ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงทำหน้าที่เก็บประจุและคายประจุ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

เอาตัวเก็บประจุไปใช้ทําอะไร?

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวเก็บประจุคือ ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟที่ตกคร่อมตัวมัน เช่น ถ้ามีแรงดันไฟตกคร่อมตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นทันทีทันใด ตัวเก็บประจุจะทำให้แรงดันไฟตกคร่อมตัวมันลดลงอย่างช้า ๆ จนถึงจุดอิ่มตัวจึงจะหยุดการเปลี่ยนแปลงและในกรณีแรงดันไฟลดลงอย่างทันทีทันใด ตัวเก็บประจุก็หน่วงแรงดันไฟให้ลดลงช้า ๆ จนถึงจุดต่ำสุดจึงจะหยุดการหน่วงแรงดันไฟ จากคุณสมบัตินี้ตัวเก็บประจุมักจะนําไปใช้ในวงจรกรองความถี่ต่างๆ

ค่าความจุของตัวเก็บประจุ

ค่าความจุของตัวเก็บประจุเรียกว่าค่าความจุไฟฟ้า (CAPACITANCE) เป็นตัววัดว่าตัวเก็บประจุสามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใดหรืออาจจะกล่าวได้ว่า ตัวเก็บประจุแปรผันได้โดยตรงกับจำนวนประจุ (ประจุมีหน่วยนับเป็น คูลอมป์) ที่ถูกเก็บไว้ในตัวเก็บประจุต่อแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์ ที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ ความจริงแล้วประจุที่ถูกเก็บอยู่ในตัวเก็บประจุจะเป็นศูนย์ (0) เพราะแผ่นตัวนำทั้งสองมีประจุต่างกัน ปริมาณเท่ากัน ฉะนั้นจึงขอเน้นว่า ประจุที่ได้สะสมอยู่ในตัวประจุ หมายถึง ประจุที่ถูกเก็บไว้ที่แผ่นบวกหรือแผ่นลบเท่านั้น ตัวอย่างเช่นตัวเก็บประจุ 2 ตัว   แต่ละตัวป้อนด้วยแรงดัน 100 โวลต์   ปรากฏว่าตัวหนึ่งเก็บประจุได้ 5 คูลอมป์ อีกตัวหนึ่งเก็บประจุได้ 2 คูลอมป์ ดังนั้นตัวเก็บประจุที่เก็บประจุได้ 5 คูลอมป์จะมีค่าความจุไฟฟ้ามากกว่าตัวเก็บประจุที่เก็บประจุไว้ 2 คูลอมป์หรือถ้าตัวเก็บประจุ 2 ตัวเก็บประจุได้เท่ากัน แต่ตัวหนึ่งต้องการแรงดันไฟตกคร่อม 100 โวลต์ อีกตัวหนึ่งต้องการแรงดันไฟตกคร่อม 50 โวลต์ ตัวที่ต้องการแรงดันไฟตกคร่อมน้อยกว่าจะมีค่าความจุไฟฟ้ามากกว่าค่าของตัวเก็บประจุเรียกว่าค่าความจุ กำหนดให้มีหน่วยเป็นไมโครฟารัด (MICROFARAD) นอกจากบอกค่าความจุแล้วตัวเก็บประจุยังบอกขนาดทนแรงดันไฟตรงไว้ด้วย ขนาดทนแรงดันไฟตรงของตัวเก็บประจุ จะพิมพ์บอกไว้บนตัวเก็บประจุ บางบริษัทจะบอกค่าความจุและขนาดทนแรงดันไฟตรงเป็นรหัส ค่าความจุของตัวเก็บประจุมีช่วงกว้างมากคือเริ่มจาก 0.0000001 ถึง 10,000 ไมโครฟารัด ดังนั้นจึงมีการกำหนดหน่วยเป็น พิกโกฟารัด (PICO FARAD)  และหน่วยเป็นนาโนฟารัด (NANO FARAD) การเทียบหน่วยเรียกค่าความจุ 1  ฟารัด (F)                               =          1,000,000        ไมโครฟารัด(mF) 1  ไมโครฟารัด (mF)                   =          1,000,000        พิกโกฟารัด (mF) หรือ 1 ไมโครฟารัด (mF)            =          1,000               นาโนฟารัด (nF) ค่าความจุที่เรียกว่าเป็นพิกโกฟารัด จะแบ่งค่าที่ 1,000 PF หรือ 0.001 mF ถ้าค่าต่ำกว่าค่านี้จะเรียกเป็นพิกโกฟารัดหรือ พี เอฟ เช่น ค่า 500 PF จะไม่เรียกเป็น 0.005 mF หรือค่า 0.047 mF จะไม่นิยมเรียกเป็น 47,000 PF  เป็นต้น

การคํานวณเวลาในการ ประจุและคายประจุ

เมื่อต่อแรงดันไฟตรงให้กับตัวเก็บประจุ การประจุจะเกิดขึ้นเร็วมากถ้าไม่มีตัวต้านทานต่ออนุกรมอยู่ในวงจร ตัวเก็บประจุจะประจุเต็มเกือบจะทันทีที่ต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟตรงการต่อตัวต้านทานเข้าไปในวงจร จะทำให้เวลาในการประจุยืดออกไป ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างค่าทั้งสองจึงเขียนเป็นสมการได้ดังนี้คือ

T          =          R x C

• T          คือเวลาในการประจุเป็นวินาที
• R          คือค่าความต้านทานเป็นโอห์ม
• C          คือค่าความจุที่ถูกประจุเป็นฟารัด

ในการคิดเวลาการคายประจุใช้สมการเดียวกันกับการประจุค่าความจุของตัวเก็บประจุ จะมากหรือน้อยอยู่กับค่าความจุ

ข้อมูลจาก www2.tatc.ac.th